JP7279571B2 - 光源装置およびプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。

近年、プロジェクター用の光源装置として、レーザー光源と蛍光体とを用いた光源装置が注目されている。一般的に、蛍光体を冷却することで、蛍光の変換効率が向上することが知られている。下記特許文献１に開示の光源装置では、蛍光体を支持する基板を取り付けた支持部材と、励起光を射出する発光素子で発生した熱を放出する冷却装置とを熱的に接続することで蛍光体を冷却している。

また、蛍光体は温度上昇によって劣化すると、蛍光を効率良く生成できなくなる場合がある。そこで、下記特許文献２に開示の光源装置のように、蛍光体上における励起光の集光位置を移動させることで、蛍光体が高エネルギーの励起光に長時間晒されないようにすることで、蛍光体の劣化による蛍光量の低下を抑制する技術も知られている。

特開２０１８－１８０１０７号公報 特開２０１８－１９０６６４号公報

しかしながら、上記特許文献２に開示の光源装置では励起光の集光位置を移動させるため、蛍光体から射出された蛍光の光路が変化し、光源装置の後段に配置される光学部品に対する蛍光の入射位置が変化する。すると、光源装置の後段の光学部品に対して蛍光が効率良く入射できず、蛍光の光利用効率が低下するという問題が生じることがある。よって、蛍光体の劣化による蛍光量の低下を抑制しつつ、蛍光を効率良く利用可能な技術の提供が望まれていた。

上記の課題を解決するために、本発明の第１態様の光源装置は、光源と、前記光源から射出された光で励起されて蛍光を生成する蛍光体と、前記蛍光体を支持する蛍光体支持基板と、を有する波長変換ユニットと、前記光源が固定されるとともに、前記波長変換ユニットを支持する筐体部と、を備え、前記波長変換ユニットは、前記筐体部に対して移動可能に支持されることを特徴とする。

前記筐体部に対して、前記波長変換ユニットを移動させる移動機構をさらに備える構成としてもよい。

前記光源から射出された光を前記蛍光体に集光させる集光光学系と、前記集光光学系を保持する保持部材と、を有する集光光学系ユニットをさらに備え、前記保持部材は、前記筐体部に固定される構成としてもよい。

前記保持部材と前記蛍光体支持基板との間に、第１弾性部材が設けられている構成としてもよい。

前記保持部材と前記筐体部との間に、第２弾性部材が設けられている構成としてもよい。

前記蛍光体支持基板に固定され、前記蛍光体で発生した熱を放出する冷却部材をさらに備え、前記冷却部材と前記筐体部との間に、第３弾性部材が設けられている構成としてもよい。

前記筐体部に対して前記冷却部材を付勢する第１付勢部材をさらに備える構成としてもよい。

前記筐体部に対する前記波長変換ユニットの移動を規制するように前記冷却部材を付勢する第２付勢部材をさらに備える構成としてもよい。

前記蛍光体は複数の蛍光体層を含み、前記複数の蛍光体層は、前記蛍光体支持基板上において、前記筐体部に対する前記波長変換ユニットの移動方向にそれぞれ並んで配置される構成としてもよい。

前記蛍光体は、前記筐体部に対する前記波長変換ユニットの移動方向に沿って長手となる形状を有する構成としてもよい。

本発明の第２態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とする。

第一実施形態のプロジェクターの概略構成を示す平面図である。 光源装置の概略構成を示す斜視図である。 筐体部の収容空間を通過する光の光路を模式的に示した図である。 光源装置の要部構成の分解図である。 光源装置の要部の断面図である。 ピックアップレンズユニットの取付構造の分解図である。 蛍光発光素子の周辺構成を示す斜視図である。 蛍光体用冷却部材の筐体部に対する取付構造を示す図である。 蛍光体支持基板と保持部材との位置関係を示す図である。 第二実施形態の蛍光発光素子の構成を示す平面図である。

（第一実施形態）
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。

（プロジェクター）
図１は、本実施形態のプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
図１に示すように、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（レーザー光源）を用いている。

具体的に、プロジェクター１は、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、投射光学装置６と、を備えている。

照明装置２Ａは、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３６とを含む。

均一照明光学系３６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。均一照明光学系３６は、光源装置２から射出された照明光ＷＬの強度分布を被照明領域において均一化する。

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。

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。

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、凸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。

均一照明光学系３６から射出された照明光ＷＬは色分離光学系３へ入射する。
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。

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。第１のダイクロイックミラー７ａは、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。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射するとともに、青色光ＬＢを透過する。

第１の全反射ミラー８ａは、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。第２の全反射ミラー８ｂおよび第３の全反射ミラー８ｃは、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。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。

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。

光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。

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）が配置されている。

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。

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からの各画像光を合成し、投射光学装置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。

投射光学装置６は、投射レンズ群から構成されている。投射光学装置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。

（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２について説明する。

図２は、光源装置の概略構成を示す斜視図である。図２では、図面を見易くするため、筐体部の上板部の図示を省略している。以下に用いる図面においては、適宜ＸＹＺ座標系を用いて各部材の位置関係を説明する。図２において、Ｚ軸に沿うＺ方向は鉛直方向に相当し、Ｚ軸に直交するＸ軸に沿うＸ方向は光源装置２による光射出方向に相当し、Ｙ軸はＸ軸及びＺ軸に直交する。以下、＋Ｚ方向を「上側」と呼び、－Ｚ方向を「下側」と呼び、Ｚ軸方向に沿う両方向を総称して「上下方向」と呼ぶ。また、＋Ｘ方向を「左側」と呼び、－Ｘ方向を「右側」と呼び、Ｘ軸に沿う両方向を総称して「左右方向」と呼ぶ。また、＋Ｙ方向を「奥側」と呼び、－Ｙ方向を「手前側」と呼ぶ。なお、図２では、Ｚ軸に沿うＺ方向を鉛直方向とするが、鉛直方向はプロジェクター１の設置姿勢に応じて変化する。

光源装置２は、図２に示すように、光源２１と、光源用冷却部材２２と、光分離素子５０と、ピックアップレンズユニット（集光光学系ユニット）２６と、蛍光発光素子（波長変換ユニット）２７と、蛍光体用冷却部材（冷却部材）２８と、拡散板ユニット３０と、筐体部４０と、移動機構７０と、を備えている。

光源用冷却部材２２と、光源２１と、光分離素子５０と、ピックアップレンズユニット２６と、蛍光発光素子２７と、蛍光体用冷却部材２８とは光軸ａｘ１上に順次配置されている。また、拡散板ユニット３０と、光分離素子５０とは、照明光軸ａｘ２上に順次配置されている。光軸ａｘ１と照明光軸ａｘ２とは、同一面内にあり、互いに直交している。

筐体部４０は金属製のケース部材からなる。筐体部４０は収容空間Ｓを有する。収容空間Ｓには、光源２１と、光分離素子５０と、拡散板ユニット３０と、ピックアップレンズユニット２６と、光分離素子５０とが収容されている。光源用冷却部材２２及び蛍光体用冷却部材２８は筐体部４０に支持されている。

筐体部４０は、第１の側板部４１と、第２の側板部４２と、第３の側板部４３と、第４の側板部４４と、底板部４５と、を有する。第１の側板部４１にはピックアップレンズユニット２６が取り付けられる。第２の側板部４２は第１の側板部４１に対向して設けられ、光源２１が取り付けられる。第３の側板部４３は、第１の側板部４１及び第２の側板部４２と交差する（直交する）方向に延在する部材であり、拡散板ユニット３０が取り付けられる。第４の側板部４４は第３の側板部４３に対向するとともに、第１の側板部４１及び第２の側板部４２と交差する（直交する）方向に延在する部材である。

底板部４５は、第１の側板部４１、第２の側板部４２、第３の側板部４３及び第４の側板部４４と交差する（直交する）方向に延在する部材であって、筐体部４０の底板をなす。

第４の側板部４４は光分離素子５０の左側（＋Ｘ側）に設けられ、光分離素子５０で合成されて外部に向けて射出された照明光ＷＬを透過させる光射出部４９を有する。光射出部４９は、第４の側板部４４を貫通する貫通孔４４ａで構成される。

光源用冷却部材２２はヒートシンク２２ａを含み、光源２１と熱的に接続されている。ここで、二つの部材同士が熱的に接続されているとは、二つの部材間で熱伝達が可能な状態を意味し、二つの部材同士が直接接触している状態に加え、二つの部材同士が熱伝導部材を介して間接的に接触した状態も含む。

本実施形態の光源装置２において、光源２１で発生した熱は光源用冷却部材２２から放出される。ヒートシンク２２ａは放熱性の高い金属部材から構成される。ヒートシンク２２ａは、光源２１を支持する支持面の反対に設けられた複数のフィン２２ａ１を有する。なお、不図示の冷却ファンによってヒートシンク２２ａの複数のフィン２２ａ１に送風することでヒートシンク２２ａの冷却性能をより向上させてもよい。

蛍光体用冷却部材２８は、第１の側板部４１に形成された開口を覆うように筐体部４０に取り付けられる。蛍光体用冷却部材２８は、支持基板２８ａとヒートシンク２８ｂとを含む。ヒートシンク２８ｂは、支持基板２８ａに設けられた複数のフィン２８ｂ１を有する。なお、不図示の冷却ファンによってヒートシンク２８ｂの複数のフィン２８ｂ１に送風することでヒートシンク２８ｂの冷却性能をより向上させてもよい。

蛍光体用冷却部材２８の支持基板２８ａは第１ばね部材（第１付勢部材）６１及び第２ばね部材（第２付勢部材）６２を介して筐体部４０に取り付けられている。すなわち、本実施形態の光源装置２は、第１ばね部材６１と第２ばね部材６２とをさらに備えている。第１ばね部材６１及び第２ばね部材６２は、例えば金属板を所望のばね機能を得る形状に折り曲げて成形した板ばねで構成される。第１ばね部材６１はねじ部材１２を介して筐体部４０に取り付けられる。第２ばね部材６２は、筐体部４０の第１の側板部４１に設けられたばね支持部６３に取り付けられる。

本実施形態の光源装置２において、蛍光発光素子２７は筐体部４０に対して左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支持されている。移動機構７０は、筐体部４０に対して蛍光発光素子２７を移動させる機構である。蛍光発光素子２７を筐体部４０に対して移動させる構成については後述する。

図３は筐体部の収容空間を通過する光の光路を模式的に示した図である。なお、図３では、筐体部４０内において光が通過する各光学部材を簡略化して示している。図３に示すように、光源２１は、複数の半導体レーザー（発光素子）２１ａを含む。光源２１は、光軸ａｘ１と直交する面内において複数の半導体レーザー２１ａをアレイ状に配置したパッケージ構造を有している。半導体レーザー２１ａは、例えば、後述の励起光として青色の光線Ｂ（例えばピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光）を射出する。図示を省略するものの、各半導体レーザー２１ａから射出された光線Ｂはコリメーターレンズにより平行光に変換された状態で射出される。本実施形態において、光源２１は、複数の光線Ｂからなる光線束ＢＬを射出する。なお、半導体レーザー２１ａの数は限定されない。

光線束ＢＬは、光分離素子５０に入射する。光分離素子５０は、例えば、入射する光の一部を反射し、残りの光を透過させる光学特性を有するミラーで構成される。光分離素子５０は、光軸ａｘ１，照明光軸ａｘ２に対して４５°の角度をなすように配置されている。

一部の光線束ＢＬは光分離素子５０で反射されて拡散板ユニット３０に向かう。一部の光線束ＢＬの残りの光は光分離素子５０を透過してピックアップレンズユニット２６に向かう。以下、光分離素子５０で反射されて拡散板ユニット３０に入射する光線束ＢＬの一部を第１光線束ＢＬ１、光分離素子５０を透過してピックアップレンズユニット２６に入射する光線束ＢＬの一部の残りを励起光ＢＬ２と称す。

拡散板ユニット３０は、ピックアップレンズ３０ａと、拡散板３０ｂとを含む。ピックアップレンズ３０ａは第１光線束ＢＬ１を集光して拡散板３０ｂに入射させる。拡散板３０ｂは、ピックアップレンズ３０ａから射出された第１光線束ＢＬ１を光分離素子５０に向けて拡散反射させる。以下、拡散板３０ｂで拡散反射された光を拡散反射光ＢＬ３と称する。

拡散反射光ＢＬ３はピックアップレンズ３０ａで平行化され、光分離素子５０に入射する。光分離素子５０に入射した拡散反射光ＢＬ３のうち所定の割合の光は光分離素子５０において光射出部４９に向けて透過される。

ピックアップレンズユニット２６は、励起光ＢＬ２を蛍光発光素子２７の蛍光体に向けて集光させる。ピックアップレンズユニット２６は、集光光学系２４と、集光光学系２４を保持する保持部材２５と、を有する。集光光学系２４は、第１レンズ２４ａ、第２レンズ２４ｂ及び第３レンズ２４ｃで構成される。ピックアップレンズユニット２６から射出された励起光ＢＬ２は蛍光発光素子２７の蛍光体３４に入射する。

蛍光発光素子２７は、蛍光体３４と、蛍光体３４を支持する蛍光体支持基板３５とを有している。なお、蛍光体３４と蛍光体支持基板３５との間には、蛍光体３４で生成された蛍光ＹＬの一部を外部に向けて反射させる反射ミラー（図示略）が設けられている。本実施形態の蛍光発光素子２７は励起光ＢＬ２の入射方向と反対方向に蛍光ＹＬを射出する反射型の蛍光発光素子である。

本実施形態の蛍光体３４は励起光ＢＬ２を吸収して黄色の蛍光ＹＬ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。

蛍光体３４としては、例えば、アルミナ等の無機バインダー中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層、バインダーを用いずに蛍光体粒子を焼結した蛍光体層などを好適に用いることもできる。

蛍光体３４から射出された蛍光ＹＬは、ピックアップレンズユニット２６で平行化されて光分離素子５０に入射する。光分離素子５０に入射した蛍光ＹＬは光分離素子５０で反射される。光分離素子５０で反射された蛍光ＹＬは、光分離素子５０を透過した拡散反射光ＢＬ３と合成されることで、白色の照明光ＷＬを生成する。照明光ＷＬは光射出部４９から筐体部４０の外部に射出されて図１に示した均一照明光学系３６のインテグレータ光学系３１に入射する。

図４は光源装置の要部構成の分解図である。具体的に図４は筐体部４０に対するピックアップレンズユニット２６、蛍光発光素子２７及び蛍光体用冷却部材２８の取り付け構造を示している。図５は光源装置の要部の断面図である。図５は光源装置の要部の断面図である。図５は光源装置２の要部におけるＸＹ面に平行な面による断面を示す図である。

図４或いは図５に示されるように、ピックアップレンズユニット２６はねじ部材１１を介して筐体部４０に固定される。蛍光発光素子２７はねじ部材１２を介して蛍光体用冷却部材２８に固定される。ねじ部材１３で筐体部４０に取り付けられる第１ばね部材を介して、蛍光体用冷却部材２８は筐体部４０に支持される。すなわち、本実施形態において、蛍光発光素子２７は蛍光体用冷却部材２８を介して筐体部４０に移動可能に支持されている。

蛍光体用冷却部材２８と筐体部４０との間に、弾性部材（第３弾性部材）５９が設けられている。すなわち、蛍光体用冷却部材２８の支持基板２８ａの＋Ｙ側と、筐体部４０の－Ｙ側との間に設けられている。弾性部材５９は、例えばゴム等の弾性体で構成される。

筐体部４０は、保持部材２５を支持するための支持板４６を有している。支持板４６は、ピックアップレンズユニット２６を固定するための複数のねじ穴４６ａと、ピックアップレンズユニット２６を位置決めするための複数の位置決めピン４６ｂと、ピックアップレンズユニット２６の保持部材２５を挿入するための開口部４６ｃと、を有している。本実施形態の支持板４６は、３つのねじ穴４６ａと、２つの位置決めピン４６ｂとを有する。

ピックアップレンズユニット２６は、収容空間Ｓ内において励起光（図２参照）の光路（光軸ａｘ１）上に位置するように、筐体部４０に取り付けられる。保持部材２５は、レンズ保持部２５ａと取付部２５ｂとを有する。レンズ保持部２５ａは、集光光学系２４を構成する各レンズ２４ａ～２４ｃを保持する略筒状の部位である。取付部２５ｂはレンズ保持部２５ａの手前側（一端側）を覆うように設けられ、保持部材２５を筐体部４０に取り付けるための部位である。

保持部材２５の取付部２５ｂは、レンズ保持部２５ａの径方向外側に張り出すように設けられている。取付部２５ｂは、レンズ開口部５１と、複数の貫通孔５２と、一対のピン孔５３と、リング状の凹部５４と、一対のピン５５と、一対の支持部５６とを有している。

レンズ開口部５１は取付部２５ｂの中央部に設けられている。レンズ開口部５１の内側には、レンズ保持部２５ａに保持された第３レンズ２４ｃが対向配置されている。貫通孔５２はねじ部材１１を挿入するための孔であり、支持板４６に形成されたねじ穴４６ａに対応した位置に設けられている。一対のピン孔５３は支持板４６の位置決めピン４６ｂを挿入するための孔であり、位置決めピン４６ｂに対応した位置に設けられている。一対のピン孔５３の一方は長孔形状に形成されている。これにより、ピン孔５３に対してピン４６ｂが容易に挿入される。レンズ開口部５１の周囲を囲むように凹部５４が設けられている。

本実施形態のピックアップレンズユニット２６は、レンズ保持部２５ａを支持板４６の開口部４６ｃに挿入した状態でねじ部材１１を支持板４６のねじ穴４６ａに締め込むことで筐体部４０の支持板４６に固定される。

ピックアップレンズユニット２６の保持部材２５と筐体部４０の支持板４６との間に弾性部材（第２弾性部材）５７が設けられている。弾性部材５７は例えばゴム等の弾性体で構成される。

図６はピックアップレンズユニットにおける筐体部に対する取付構造を手前側に向かって視た分解図である。
図６に示されるように、弾性部材５７はレンズ保持部２５ａの根元を囲むように配置されている。そのため、筐体部４０の支持板４６にピックアップレンズユニット２６をねじ部材１１で固定した際、弾性部材５７は保持部材２５及び筐体部４０間に挟まれて押圧される（図５参照）。すなわち、弾性部材５７は、保持部材２５の取付部２５ｂのレンズ保持部２５ａ側と、筐体部４０の支持板４６の－Ｙ側との間に当接して設けられる。上述のように弾性部材５７は開口部４６ｃの周囲を囲むように設けられることで、開口部４６ｃを閉塞する保持部材２５と筐体部４０との間に生じる隙間を塞ぐことができる。これにより、弾性部材５７は筐体部４０内の収容空間Ｓと外部とを連通させる隙間を塞ぐことで、収容空間Ｓへの粉塵の侵入を抑制する。

図４に示したように、ピックアップレンズユニット２６の保持部材２５と蛍光発光素子２７の蛍光体支持基板３５との間に、弾性部材（第１弾性部材）５８が設けられている。弾性部材５８は例えばゴム等の弾性体で構成される。弾性部材５８は、保持部材２５の取付部２５ｂに形成された凹部５４に収容される。本実施形態において、凹部５４の深さは弾性部材５８の厚さよりも小さく、弾性部材５８は取付部２５ｂの表面に対して突出した状態に設けられる。そのため、蛍光発光素子２７を支持する蛍光体用冷却部材２８が筐体部４０に取り付けられた際、弾性部材５８は保持部材２５及び蛍光体支持基板３５に挟まれて押圧される（図５参照）。上述のように弾性部材５８は凹部５４に設けられるため、蛍光体支持基板３５と保持部材２５との隙間が塞がれる。よって、蛍光体支持基板３５と保持部材２５との隙間から収容空間Ｓへの粉塵の侵入を抑制できる。

取付部２５ｂにおいて、凹部５４の径方向外側には、一対のピン５５及び一対の支持部５６が設けられている。一対のピン５５は、レンズ開口部５１の径方向において、レンズ開口部５１を挟むように設けられている。一対のピン５５は、蛍光発光素子２７の位置決めに用いられる。

一対の支持部５６は、一対のピン５５におけるレンズ開口部５１の周方向の位置と異なる場所に設けられている。一対の支持部５６は、レンズ開口部５１の径方向において、レンズ開口部５１を挟むように設けられている。一対の支持部５６は筐体部４０に取り付けられた蛍光発光素子２７の蛍光体支持基板３５を支持する。

図７は蛍光発光素子の周辺構成を示す斜視図である。図７に示されるように、蛍光体支持基板３５は、蛍光体３４が設けられた表面３７と反対の裏面３８に蛍光体用冷却部材２８の支持基板２８ａがねじ部材１２を介して取り付けられる。蛍光体支持基板３５は、例えば、銅等の高熱伝導性材料で構成される。

蛍光体支持基板３５は、一対のねじ穴３５ａと、一対の長穴３５ｂとを有する。ねじ穴３５ａ及び長穴３５ｂは蛍光体支持基板３５の四隅にそれぞれ形成されている。一対のねじ穴３５ａは蛍光体支持基板３５の略対角線上にそれぞれ設けられ、一対の長穴３５ｂは蛍光体支持基板３５の略対角線上にそれぞれ設けられる。

一対の長穴３５ｂは互いの長さ方向を一致させるように蛍光体支持基板３５に形成される。具体的に長穴３５ｂの長さ方向はＸ方向に一致している。
一対の長穴３５ｂには、保持部材２５に設けられた一対のピン５５がそれぞれ挿入される（図２参照）。ピン５５は長穴３５ｂ内を長穴３５ｂの長さ方向に直線移動可能とされる。つまり、ピン５５及び長穴３５ｂは、蛍光発光素子２７（蛍光体支持基板３５）の筐体部４０に対する移動方向を規制する機能を持つ。

本実施形態の蛍光体３４は、長穴３５ｂの長手方向に沿って長手となる形状を有している。すなわち、蛍光体３４は、筐体部４０に対する蛍光発光素子２７の移動方向に沿って長手となる形状を有している。

本実施形態では、蛍光体支持基板３５と蛍光体用冷却部材２８の支持基板２８ａとを直接接触させるため、蛍光体３４の熱が蛍光体支持基板３５を介して蛍光体用冷却部材２８に効率良く伝達される。よって、蛍光体３４の熱が効率良く放出される。

図８は蛍光体用冷却部材の筐体部に対する取付構造を示す図である。図８に示されるように、蛍光体用冷却部材２８が筐体部４０に取り付けられた状態において、第１ばね部材６１は、支持基板２８ａの四隅にそれぞれ取り付けられる。第１ばね部材６１の一端６１ａは筐体部４０にねじ部材１３で固定され、第１ばね部材６１の他端６１ｂは支持基板２８ａに接している。

第１ばね部材６１は支持基板２８ａを厚さ方向（＋Ｙ方向）に付勢する。つまり、第１ばね部材６１は蛍光体用冷却部材２８を筐体部４０に押し付ける方向に付勢する。これにより、蛍光体用冷却部材２８の支持基板２８ａに固定された蛍光発光素子２７は上述のように保持部材２５との間で弾性部材５８を押圧することができる（図５参照）。また、蛍光体用冷却部材２８は、筐体部４０との間で弾性部材５９を押圧することができる（図５参照）。これにより、弾性部材５９は筐体部４０と蛍光体用冷却部材２８との間に生じる隙間を塞ぐため、筐体部４０内の収容空間Ｓへの塵埃の侵入を弾性部材５７とともに防ぎ、光源装置２の防塵性能を高めることができる。

第２ばね部材６２は、折曲部６２ａと一対の支持部６２ｂとを含む。折曲部６２ａの頂部６２ａ１は支持基板２８ａの右側（＋Ｘ側）に固定されている。一対の支持部６２ｂはばね支持部６３に形成されたスリット６３ａ内を上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられる。

図９は蛍光体支持基板と保持部材との位置関係を示す図である。図９は蛍光体支持基板３５の表面３７を＋Ｙ側から平面視した図である。なお、図９では、移動機構７０により蛍光発光素子２７が筐体部４０に対して移動する前の状態を実線で示し、移動機構７０による移動後の状態を２点鎖線で示し、移動前後において位置が変化しない部材を１点鎖線で示している。

図９に示すように、蛍光体用冷却部材２８が筐体部４０に取り付けられた状態において、レンズ保持部２５ａのピン５５は蛍光体支持基板３５に形成された長穴３５ｂに挿入される。

図８に示したように、蛍光体用冷却部材２８が筐体部４０に取り付けられた状態において、第２ばね部材６２は折曲部６２ａの折り曲げ角θを狭める方向に付勢力を発生させた状態でばね支持部６３に取り付けられている。すなわち、折曲部６２ａの頂部６２ａ１は左側（＋Ｘ側）に突出した状態となるので、第２ばね部材６２は支持基板２８ａを左側に付勢する。

蛍光体用冷却部材２８は第２ばね部材６２により＋Ｘ側に押されることで、図９に示すようにピン５５は長穴３５ｂの－Ｘ側の端部３５ｂ１に押し付けられた状態となる。これにより、蛍光発光素子２７における筐体部４０に対する左右方向（Ｘ軸方向）の位置が規制される。すなわち、本実施形態において、第２ばね部材６２は、筐体部４０に対する蛍光発光素子２７の移動を規制するように蛍光体用冷却部材２８を付勢する。このとき、図９に示すように、蛍光体支持基板３５上の蛍光体３４は、ピックアップレンズユニット２６の集光光学系２４の中心軸（光軸ａｘ１）に対して＋Ｘ側に位置している。

本実施形態の蛍光体３４は、上述のように筐体部４０に対する蛍光発光素子２７の移動方向（左右方向）に沿って長手となる形状を有している。そのため、図９に示されるように、蛍光体３４における－Ｘ側の第１部分３４ａが光軸ａｘ１上に位置している。

また、蛍光体用冷却部材２８が筐体部４０に取り付けられた状態において、蛍光体支持基板３５はレンズ保持部２５ａの支持部５６に当接している。これにより、蛍光体支持基板３５は、ピックアップレンズユニット２６に対する光軸ａｘ１方向の位置が規制されている。

本実施形態の光源装置２は、移動機構７０によって筐体部４０に対して蛍光発光素子２７をＸ軸方向に移動可能である。具体的に、移動機構７０は、図８に示したように、蛍光体用冷却部材２８の支持基板２８ａの左側（＋Ｘ側）に取り付けられ、第２ばね部材６２の付勢力よりも大きい力で支持基板２８ａを右側に移動可能である。移動機構７０は、例えば、減速機付きモーターの回転方向を切り替えることでスライド移動するスライダーを含み、スライド移動するスライダーとともに支持基板２８ａを右側に移動させる。なお、移動機構７０は支持基板２８ａを移動可能な構成であれば特に限定されない。

蛍光体支持基板３５は蛍光体用冷却部材２８とともに右側（－Ｘ側）に押されると、蛍光体支持基板３５上の蛍光体３４はピックアップレンズユニット２６に対して右側に移動する。このとき、図９に示されるように、蛍光体支持基板３５は、ピン５５が長穴３５ｂの＋Ｘ側の端部３５ｂ２（図９参照）に接触するまで移動する。すなわち、蛍光体支持基板３５上の蛍光体３４は、長穴３５ｂの長さ分だけ左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能である。本実施形態において、蛍光体３４の左右方向の寸法は長穴３５ｂの長さに一致する。ピン５５及び長穴３５ｂは、左右方向以外に蛍光発光素子２７（蛍光体支持基板３５）が動かないように規制するとともに左右方向における蛍光発光素子２７の移動量を規制する機能を有する。

以上のように移動機構７０が蛍光発光素子２７を筐体部４０に対して－Ｘ側に移動させると、蛍光体３４における＋Ｘ側の第２部分３４ｂが光軸ａｘ１上に位置するようになる。

蛍光発光素子２７が移動する際、ピン５５及び長穴３５ｂが互いに擦られることで屑が生じる場合もある。また、蛍光体支持基板３５はレンズ保持部２５ａの支持部５６に当接しているため、蛍光発光素子２７が移動する際、蛍光体支持基板３５及び支持部５６が互いに擦られることで屑が生じる場合もある。
このような屑が蛍光体３４の表面に付着すると、励起光を吸収して異常発熱し、蛍光体３４が劣化するおそれがある。
これに対し、本実施形態の光源装置２によれば、図５に示したように、ピン５５及び支持部５６の内側に配置され、蛍光体支持基板３５と保持部材２５との隙間を塞ぐ弾性部材５８を備えるので、蛍光体３４に上記屑が付着することがない。よって、屑の付着による蛍光体３４の劣化が防止される。

ここで、本実施形態の蛍光発光素子２７は固定方式を採用するため、高エネルギーの励起光に晒される蛍光体３４における経時的な劣化を避けることは難しい。蛍光体３４が経時的に劣化すると蛍光ＹＬの発光量の低下が起こる。

これに対し、本実施形態の光源装置２によれば、筐体部４０に対して蛍光発光素子２７が移動可能であるため、励起光ＢＬ２の光路である光軸ａｘ１上に位置する蛍光体３４を第１部分３４ａから第２部分３４ｂに変更することができる。

本実施形態の光源装置２は、例えば、当初は蛍光体３４の第１部分３４ａを使って蛍光ＹＬを生成し、所定時間経過した後に蛍光体支持基板３５を移動させ、蛍光体３４の第２部分３４ｂを使って蛍光ＹＬを生成する状態に切り替えることができる。

本実施形態の光源装置２は、蛍光体３４から射出される蛍光ＹＬの光量を検出しておき、検出結果に基づいて蛍光体支持基板３５を移動させるようにしてもよい。例えば、光源装置２は、蛍光体３４の第１部分３４ａから射出される蛍光ＹＬの光量を検出しておき、蛍光ＹＬの光量が所定の閾値より低下した場合に蛍光体支持基板３５を移動させることで、蛍光体３４の第２部分３４ｂで蛍光ＹＬを生成する状態に切り替えてもよい。

本実施形態の光源装置２によれば、筐体部４０に対して蛍光発光素子２７を移動させることで、蛍光体３４に対する励起光ＢＬ２の入射位置を移動させることで、蛍光体３４の劣化による蛍光発光量の低下が発生するまでの時間を、蛍光体に対する励起光の入射位置を移動させない場合に比べて延ばすことができる。つまり、光源装置２は、蛍光体３４の劣化による蛍光発光量の低下を抑制して長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態の光源装置２では、励起光ＢＬ２が入射するピックアップレンズユニット２６が移動しないため、蛍光体３４に対する励起光の集光位置は変化しない。そのため、蛍光体３４から射出される蛍光ＹＬの光路が変化しないため、光源装置２から射出された蛍光ＹＬは後段に配置される光学部品、例えば均一照明光学系３６に対して効率良く入射する。よって、本実施形態の光源装置２によれば、蛍光ＹＬの光利用効率を向上させることができる。

また、本実施形態のプロジェクター１によれば、上記光源装置２を備えるため、当該プロジェクター１は高輝度の画像を長期に亘って表示可能な信頼性の高いものとなる。

（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係る光源装置について説明する。なお、本実施形態と上記実施形態との違いは蛍光発光素子の構成である。そのため、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化する。

以下では、蛍光発光素子の構成を主体に説明する。図１０は本実施形態の蛍光発光素子の構成を示す平面図である。
図１０に示すように、本実施形態の蛍光発光素子１２７は、蛍光体１３４と、蛍光体１３４を支持する蛍光体支持基板３５とを有している。本実施形態の蛍光体１３４は、複数の蛍光体層を含む。すなわち、蛍光体１３４は、第１の蛍光体層１３４ａと第２の蛍光体層１３４ｂとを含む。第１の蛍光体層１３４ａ及び第２の蛍光体層１３４ｂは、蛍光体支持基板３５の表面３７上において長穴３５ｂの長さ方向（Ｘ軸方向）に並んで配置される。すなわち、第１の蛍光体層１３４ａ及び第２の蛍光体層１３４ｂは、蛍光体支持基板３５上において、筐体部４０に対する蛍光発光素子１２７の移動方向（左右方向）に並んで配置される。

本実施形態の蛍光体１３４は、筐体部４０に対する蛍光発光素子１２７の移動方向に並んで配置される第１の蛍光体層１３４ａと第２の蛍光体層１３４ｂを含む。よって、本実施形態の蛍光発光素子１２７によれば、励起光ＢＬ２の光路である光軸ａｘ１上に位置する蛍光体１３４を第１の蛍光体層１３４ａから第２の蛍光体層１３４ｂに変更することができる。

よって、本実施形態の蛍光発光素子１２７を用いた光源装置においても、例えば、当初は第１の蛍光体層１３４ａを使って蛍光ＹＬを生成し、所定時間経過した後に蛍光体支持基板３５を移動させ、第２の蛍光体層１３４ｂを使って蛍光ＹＬを生成する状態に切り替えることができる。よって、本実施形態の光源装置においても、蛍光体１３４が劣化することによる蛍光量の低下を抑制して長寿命化を図ることができる。

これに対して、本実施形態の蛍光体１３４は互いに分離された２つの蛍光体層で構成されるため、蛍光体内を導波する光の影響を受け難い。すなわち、第１の蛍光体層１３４ａ内を伝播する励起光は、第１の蛍光体層１３４ａと分離された第２の蛍光体層１３４ｂ内に伝播することはない。よって、第１の蛍光体層１３４ａ内を導波する励起光によって、蛍光体層１３４ｂが劣化することを抑制することができる。したがって、本実施形態の蛍光体１３４によれば、蛍光体１３４の劣化による蛍光量の低下をより抑制して長寿命化を図ることができる。

本実施形態の蛍光体１３４を備えた光源装置においても、蛍光体１３４の劣化による蛍光発光量の低下を抑制して長寿命化を図ることができる。よって、本実施形態の光源装置を備えたプロジェクターにおいても、高輝度な画像を表示することができる。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、光分離素子５０として入射光の一部を透過させ、残りを反射させるミラーを例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、光線束ＢＬを偏光方向に応じて分離する偏光ビームスプリッターを用いてもよい。

また、上記実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの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、上記第一実施形態において、蛍光体３４は長穴３５ｂの長手方向に沿って長手となる形状を有していたが、蛍光体３４の長辺と同じ長さの辺で構成される略正方形でもよい。ただし、蛍光体３４の面積が小さい方が、蛍光体３４を蛍光体支持基板３５に半田や焼結型金属接合剤で接合した際に高い接合力を得やすく、接合部の熱抵抗を低減できるため、第一実施形態のような長方形形状の方が望ましい。
また、上記第二実施形態において、蛍光体１３４は２つ以上の蛍光体層を備えていてもよい。

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。

１…プロジェクター、２…光源装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学装置、２１…光源、２４…集光光学系、２５…保持部材、２６…ピックアップレンズユニット（集光光学系ユニット）、２７…蛍光発光素子（波長変換ユニット）、２８…蛍光体用冷却部材、２８ａ…支持基板、３４，１３４…蛍光体、３５…蛍光体支持基板、４０…筐体部、５７，５８，５９…弾性部材、５７…弾性部材（第２弾性部材）、５８…弾性部材（第１弾性部材）、５９…弾性部材（第３弾性部材）、６１…第１ばね部材（第１付勢部材）、６２…第２ばね部材（第２付勢部材）、７０…移動機構、１３４ａ…第１の蛍光体層（複数の蛍光体層）、１３４ｂ…第２の蛍光体層（複数の蛍光体層）、ＹＬ…蛍光。

Claims (8)

1. 光源と、
   前記光源から射出された光で励起されて蛍光を生成する蛍光体と、前記蛍光体を支持する蛍光体支持基板と、を有する波長変換ユニットと、
   前記光源が固定されるとともに、前記波長変換ユニットを支持する筐体部と、
   前記光源から射出された光を前記蛍光体に集光させる集光光学系と、前記集光光学系を保持する保持部材と、を有する集光光学系ユニットと、を備え、
   前記波長変換ユニットは、前記筐体部に対して移動可能に支持され、
   前記保持部材は、前記筐体部に固定され、
   前記保持部材と前記蛍光体支持基板との間に、第１弾性部材が設けられている
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記保持部材と前記筐体部との間に、第２弾性部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 光源と、
   前記光源から射出された光で励起されて蛍光を生成する蛍光体と、前記蛍光体を支持する蛍光体支持基板と、を有する波長変換ユニットと、
   前記光源が固定されるとともに、前記波長変換ユニットを支持する筐体部と、
   前記蛍光体支持基板に固定され、前記蛍光体で発生した熱を放出する冷却部材と、
   前記筐体部に対して前記冷却部材を付勢する第１付勢部材と、を備え、
   前記波長変換ユニットは、前記筐体部に対して移動可能に支持され、
   前記冷却部材と前記筐体部との間に、第３弾性部材が設けられている
   ことを特徴とする光源装置。
4. 前記筐体部に対する前記波長変換ユニットの移動を規制するように前記冷却部材を付勢する第２付勢部材をさらに備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記筐体部に対して、前記波長変換ユニットを移動させる移動機構をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光源装置。
6. 前記蛍光体は、複数の蛍光体層を含み、
   前記複数の蛍光体層は、前記蛍光体支持基板上において、前記筐体部に対する前記波長変換ユニットの移動方向にそれぞれ並んで配置される
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光源装置。
7. 前記蛍光体は、前記筐体部に対する前記波長変換ユニットの移動方向に沿って長手となる形状を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光源装置。
8. 請求項１から請求項７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光変調装置と、
   前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える
   ことを特徴とするプロジェクター。

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