JP2021047365A - 光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子への塵埃の付着を抑制した、光源装置及び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、光を射出する光源と、光源から射出された光に作用する光学素子と、光源及び光学素子を内部に収容する第１ケースと、第１ケースの内部に空気を送風する送風装置と、送風装置を内部に収容し、第１ケースに接続される第２ケースと、を備え、第１ケースは、送風装置から送風される空気を第１ケース内に流通させる送風口と、第１ケース内の空気を第２ケース内に流通させる循環口と、を有することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクターに関する。

従来、プロジェクターにおいて、筐体内部に収容されたレンズ等の光学素子に塵埃が付着すると画像品質の低下を招くおそれがある。そこで、冷却ファンによって外装筐体に設けられた吸気口から外気を取り込むことで外装筐体内を陽圧に維持することで、外装筐体内への塵埃の侵入を防止するプロジェクターがある（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００５−１８１４００号公報

しかしながら、上記プロジェクターは動作中においては外装筐体内を陽圧にすることで外部からの塵埃の侵入を防止できるが、例えば、プロジェクターの駆動停止時に排気口や外装筐体の隙間から内部に侵入した塵埃が光学素子に付着することで信頼性を低下させるおそれがあった。

上記課題を解決するために、本発明の一態様の光源装置は、光を射出する光源と、前記光源から射出された光に作用する光学素子と、前記光源及び前記光学素子を内部に収容する第１ケースと、前記第１ケースの内部に空気を送風する送風装置と、前記送風装置を内部に収容し、前記第１ケースに接続される第２ケースと、を備え、前記第１ケースは、前記送風装置から送風される空気を前記第１ケース内に流通させる送風口と、前記第１ケース内の空気を前記第２ケース内に流通させる循環口と、を有することを特徴とする。

前記送風口を介して前記送風装置により前記第１ケース内に流通される単位時間当たりの第１空気量は、前記循環口を介して前記第１ケース内から前記第２ケース内に流通される単位時間当たりの第２空気量よりも多い構成としてもよい。

前記第２ケースは、前記第２ケースの内部に前記光源装置の外部の空気を流通させる吸気口を有する構成としてもよい。

前記送風口に設けられた第１フィルターと、前記吸気口に設けられた第２フィルターと、を備え、前記第１フィルターは、前記第２フィルターの捕集効率よりも高い捕集効率を有する構成としてもよい。

前記循環口に設けられた第３フィルターを備え、前記第３フィルターは、前記第１フィルターの捕集効率よりも低く前記第２フィルターの捕集効率よりも高い捕集効率を有する構成としてもよい。

前記送風口に設けられた第１フィルターと、前記吸気口に設けられた第２フィルターと、を備え、前記第２フィルターは、前記第１フィルターの捕集効率よりも高い捕集効率を有する構成としてもよい。

前記循環口に設けられた第３フィルターを備え、前記第３フィルターは、前記第１フィルターの捕集効率よりも低い捕集効率を有する構成としてもよい。

本発明のプロジェクターは、上記の光源装置と、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。

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。 変形例に係る光源装置の要部拡大図である。

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ダイクロイックミラー７ａ及び第２ダイクロイックミラー７ｂと、第１全反射ミラー８ａ、第２全反射ミラー８ｂ及び第３全反射ミラー８ｃと、第１リレーレンズ９ａ及び第２リレーレンズ９ｂと、を概略備えている。

第１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及び青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２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全反射ミラー８ａは、第１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全反射ミラー８ｂ及び第３全反射ミラー８ｃは、第２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リレーレンズ９ａ及び第２リレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２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及び射出側には、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、後述する第１ケース２８及び第２ケース３０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。なお、図２では、Ｚ軸に沿うＺ方向を鉛直方向として説明するが、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、第１冷却部材２１ｂと、アフォーカル光学系（光学素子）２２と、第１位相差板２３ａと、光分離合成素子５０と、第２位相差板２３ｂと、第１ピックアップレンズ２４と、拡散素子２５と、第２冷却部材２５ｂと、第２ピックアップレンズ２６と、蛍光発光素子２７と、第３冷却部材２７ｂと、第１ケース２８と、送風ファン（送風装置）２９と、第２ケース３０と、送風用集塵フィルター（第１フィルター）５５と、循環用集塵フィルター（第３フィルター）５６と、吸気用集塵フィルター（第２フィルター）５７と、を備えている。

第１冷却部材２１ｂと、光源２１と、アフォーカル光学系２２と、第１位相差板２３ａと、光分離合成素子５０と、第２位相差板２３ｂと、第１ピックアップレンズ２４と、拡散素子２５と、第２冷却部材２５ｂとは、光軸ａｘ１上に順次配置されている。また、第３冷却部材２７ｂと、蛍光発光素子２７と、第２ピックアップレンズ２６と、光分離合成素子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。

第１ケース２８は金属製からなり、光源装置２の外装筐体を構成する。第１ケース２８は収容空間Ｓを有する。収容空間Ｓには、光源２１と、アフォーカル光学系２２と、第１位相差板２３ａと、光分離合成素子５０と、第２位相差板２３ｂと、第１ピックアップレンズ２４と、拡散素子２５と、第２ピックアップレンズ２６と、蛍光発光素子２７とが収容されている。すなわち、第１ケース２８は、光源２１と、アフォーカル光学系２２、第１位相差板２３ａ、光分離合成素子５０、第２位相差板２３ｂ、第１ピックアップレンズ２４、拡散素子２５、第２ピックアップレンズ２６、蛍光発光素子２７等の光学素子と、を内部に収容している。これらの光学素子は、詳細は後述するが、光源２１から射出された光に作用する。

第１ケース２８は、第１側板部４１と、第２側板部４２と、第３側板部４３と、第４側板部４４と、底板部４５と、不図示の上板部と、を有する。第１側板部４１の内側には光源２１が取り付けられ、第１側板部４１の外側には第１冷却部材２１ｂが取り付けられている。

第２側板部４２は第１側板部４１に対向して設けられ、第２側板部４２の内側には拡散素子２５が取り付けられ、第２側板部４２の外側には第２冷却部材２５ｂが取り付けられる。

第３側板部４３は、第１側板部４１及び第２側板部４２と交差する方向に延在する部材である。第３側板部４３の内側には蛍光発光素子２７が取り付けられ、第３側板部４３の外側には第３冷却部材２７ｂが取り付けられる。

第４側板部４４は第３側板部４３に対向するとともに、第１側板部４１及び第２側板部４２と交差する方向に延在する部材である。なお、本実施形態において、第３側板部４３及び第４側板部４４は、第１側板部４１及び第２側板部４２と直交する方向にそれぞれ延在している。第４側板部４４は光分離合成素子５０の左側（＋Ｘ側）に設けられ、光分離合成素子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、例えば、第４側板部４４に設けられた透光性部材からなる窓である。

底板部４５は、第１側板部４１、第２側板部４２、第３側板部４３及び第４側板部４４と交差する方向に延在する部材であって、第１ケース２８の底板をなす。なお、本実施形態において、底板部４５は、第１側板部４１、第２側板部４２、第３側板部４３及び第４側板部４４と直交する方向に延在している。

送風ファン２９は、第１ケース２８内の収容空間Ｓに空気を送風する。本実施形態において、送風ファン２９は静音性に優れたシロッコファンである。第２ケース３０は送風ファン２９を内部に収容する。

第２ケース３０は、第１側板部６１と、第２側板部６２と、第３側板部６３と、第４側板部６４と、底板部６５と、不図示の上板部と、を有する。

第２ケース３０は、第１ケース２８に接続される。具体的に第２ケース３０は、第４側板部６４を第１ケース２８の第３側板部４３に当接させるように、不図示のねじ部材等を介して第１ケース２８に固定される。

本実施形態において、第１ケース２８及び第２ケース３０は、送風口５１と、循環口５２と、を有する。送風口５１及び循環口５２は、第１ケース２８と第２ケース３０との間で共通であり、第１ケース２８内部に収容されたアフォーカル光学系２２の近傍に設けられている。
具体的に、送風口５１はアフォーカル光学系２２を構成する凹レンズ２２ｂの近傍に設けられ、循環口５２はアフォーカル光学系２２を構成する凸レンズ２２ａの近傍に設けられている。

送風口５１は、送風ファン２９から送風される空気を第１ケース２８内に供給する供給口である。送風口５１は、第１ケース２８における第３側板部４３と第２ケース３０における第４側板部６４とを貫通する貫通孔５１ａである。また、送風口５１には送風用集塵フィルター（第１フィルター）７１が設けられている。送風用集塵フィルター７１は、送風口５１を通過する空気中に含まれる塵埃を捕捉可能なフィルターである。

送風口５１には、送風ファン２９の送風口２９ａが接続されている。これにより、送風口５１は、送風ファン２９から送風される空気を第１ケース２８内の収容空間Ｓに流通させることができる。収容空間Ｓ内に流通された空気は、送風用集塵フィルター７１を通過する過程で塵埃が取り除かれる。よって、本実施形態の光源装置２によれば、収容空間Ｓ内に塵埃を含まないクリーン度の高い空気を供給できる。ここで、クリーン度が高いとは、空気中に含まれる塵埃の割合が相対的に低いことを意味する。

循環口５２は、第１ケース２８の収容空間Ｓ内の空気を第２ケース３０の内部に排出する排出口である。送風ファン２９により第１ケース２８内の収容空間Ｓに流通された空気の一部は、循環口５２を介して第２ケース３０内に循環される。すなわち、本実施形態の光源装置２では、第１ケース２８内の収容空間Ｓと第２ケース３０内の空間との間で空気を循環させることができる。

循環口５２は、第１ケース２８における第３側板部４３と第２ケース３０における第４側板部６４とを貫通する貫通孔５２ａである。また、循環口５２には循環用集塵フィルター（第３フィルター）７３が設けられている。循環用集塵フィルター７３は、循環口５２を通過する空気中に含まれる塵埃を捕捉可能なフィルターである。

本実施形態の光源装置２は、第１ケース２８内の収容空間Ｓを、第１ケース２８の外部の雰囲気に対して陽圧状態とするように送風ファン２９の送風量を制御する。ここで、第１ケース２８の外部の雰囲気とは、第１ケース２８の外側の空間に加えて第２ケース３０内の空間も含む。具体的に光源装置２において、送風口５１を介して送風ファン２９により第１ケース２８内に流通される単位時間当たりの空気供給量（第１空気量）Ａ１が、循環口５２を介して第１ケース２８内から第２ケース３０内に流通される単位時間当たりの空気排出量（第２空気量）Ａ２よりも多い。これにより、第１ケース２８内の収容空間Ｓは、第１ケース２８の外部の雰囲気に対して陽圧状態に維持される。

本実施形態において、送風用集塵フィルター７１は、循環用集塵フィルター７３の捕集効率よりも高い捕集効率を有している。ここで、捕集効率は、フィルター材における目の大きさによって決まる。目の細かいフィルター材は高い捕集効率を有し、目の粗いフィルター材は低い捕集効率を有する。
このように循環用集塵フィルター７３の捕集効率よりも送風用集塵フィルター７１の捕集効率を高くすることで、送風用集塵フィルター７１を通過する空気中に含まれる塵埃が効率良く除去されるので、収容空間Ｓ内の空気のクリーン度をより向上できる。

本実施形態の光源装置２において、第１ケース２８内の収容空間Ｓは比較的高い密閉状態に保持されている。しかしながら、収容空間Ｓは上述のように複数の部材を組み付けた状態で収容するため、組み立て性や低コスト化に優れるねじ部材やばね部材を用いた固定構造が採用されている。そのため、第１ケース２８は２つ以上の部品を組み合わせて構成されており、各部品間には気体が流通可能な隙間が存在した状態となっている。このような隙間をスポンジやテープで塞ぐことも考えられるが、完全な密閉性を得ることは難しい。このように収容空間Ｓは完全な密閉状態とはなっていないため、上記隙間を介して収容空間Ｓに塵埃が入り込むおそれがある。

これに対して本実施形態の光源装置２では、上述のように第１ケース２８内の収容空間Ｓは外部の雰囲気に対して陽圧状態に維持するため、上記隙間を介して収容空間Ｓ内に塵埃が侵入することを抑制できる。

ところで、例えばプロジェクター１の電源をオフ状態とした場合、光源装置２における送風ファン２９の駆動も停止する。このように送風ファン２９が停止すると、上記隙間を介して収容空間Ｓ内に塵埃を含む外部の空気（外気）が入り込むことがある。すなわち、収容空間Ｓ内に塵埃が存在した状態となってしまう。収容空間Ｓ内に入り込んだ塵埃が収容空間Ｓに収容された各部品に付着すると、各部品において光透過率の低下や発熱等の問題を生じるおそれがある。

これに対して本実施形態の光源装置２では、第１ケース２８内の収容空間Ｓから循環口５２を介して第２ケース３０内に空気を排出することができる。循環口５２を介して第２ケース３０内に流通された空気は、循環用集塵フィルター７３を通過する過程で塵埃が取り除かれる。本実施形態の光源装置２によれば、循環口５２を介して第２ケース３０内に第１ケース２８の収容空間Ｓ内の空気を流通させることで、収容空間Ｓ内の空気中に含まれた塵埃を排出することができる。よって、本実施形態の光源装置２によれば、第１ケース２８の収容空間Ｓ内をクリーン度の高い状態に維持することができる。

また、本実施形態の光源装置２において、第２ケース３０は吸気口５３を有している。吸気口５３は、第２ケース３０の内部に光源装置２の外部の空気を流通させる供給口である。本実施形態の光源装置２は、吸気口５３を介して外気を取り込み可能となるようにプロジェクター１に取り付けられている。

吸気口５３は、第２ケース３０における第３側板部６３を貫通する貫通孔５３ａである。また、吸気口５３には吸気用集塵フィルター（第２フィルター）７２が設けられている。吸気用集塵フィルター７２は吸気口５３を通過する空気中に含まれる塵埃を捕捉可能なフィルターである。

送風ファン２９によって第１ケース２８内に空気を流通し続けると、第２ケース３０の内部空間の圧力が徐々に低下し、送風ファン２９の送風量が低下するおそれがある。これに対して本実施形態の光源装置２によれば、吸気口５３を介して第２ケース３０内に外部から外気Ａ３が供給されるので、送風ファン２９は安定的に第１ケース２８内に空気を供給し続けることができる。

また、光源装置２の外部の空気は第２ケース３０の内部空間に比べて塵埃を多く含んでいる。吸気口５３を介して第２ケース３０内に流通された外気Ａ３は、吸気用集塵フィルター７２を通過する過程で塵埃が取り除かれる。よって、本実施形態の光源装置２によれば、第２ケース３０内に外気Ａ３を取り込む際、第２ケース３０内への塵埃の入り込みを抑制できる。よって、第２ケース３０の内部空間をクリーン度の高い状態に保持できる。

本実施形態の光源装置２では、第２ケース３０内の空気を送風ファン２９によって第１ケース２８内に流通させるので、上述のように第２ケース３０の内部空間をクリーン度の高い状態に保持することで、第１ケース２８内に流通する空気のクリーン度をより向上できる。

特に本実施形態の光源装置２では、光源２１からエネルギー密度の高いレーザー光からなる光線束ＢＬを射出するため、光集塵効果が特に顕著に生じやすい。具体的に、光線束ＢＬが入射するアフォーカル光学系２２を構成する凸レンズ２２ａ或いは凹レンズ２２ｂの表面に光集塵効果によって塵埃が付着し易く、各レンズ２２ａ，２２ｂの透過率が低下することで照明光ＷＬが暗くなってプロジェクター１の画質の低下を招くおそれがある。また、各レンズ２２ａ，２２ｂに付着した塵埃が焼き付くことで各レンズ２２ａ，２２ｂが破損するおそれもある。

本実施形態の光源装置２によれば、収容空間Ｓを陽圧状態に保持することで外部から収容空間Ｓ内への塵埃の侵入を抑制することができる。また、本実施形態の光源装置２によれば、例えば、プロジェクター１の電源オフ時に収容空間Ｓ内に塵埃が入り込んだ場合でも、光源装置２において送風ファン２９が再駆動された際に、収容空間Ｓ内に入り込んだ塵埃を循環口５２から排出することができる。

このように本実施形態の光源装置２によれば、収容空間Ｓ内をクリーン度の高い状態に保持することができる。よって、収容空間Ｓ内に収容されたアフォーカル光学系２２に対する光集塵効果による塵埃の付着を抑制することができる。また、収容空間Ｓ内が塵埃の少ないクリーン度の高い状態に保持されるので、収容空間Ｓに収容された、第１位相差板２３ａ、光分離合成素子５０、第２位相差板２３ｂ、第１ピックアップレンズ２４、拡散素子２５、第２ピックアップレンズ２６或いは蛍光発光素子２７に対する塵埃の付着も抑制することができる。

本実施形態において、送風用集塵フィルター７１は、吸気用集塵フィルター７２の捕集効率よりも高い捕集効率を有してもよい。この構成によれば、吸気口５３を介して第２ケース３０内に外気を取り込み易くすることができる。また、送風用集塵フィルター７１が塵埃を効率良く捕捉することで、収容空間Ｓ内にクリーン度の高い空気を供給することができる。

さらに本実施形態において、循環用集塵フィルター７３は、送風用集塵フィルター７１の捕集効率よりも低く吸気用集塵フィルター７２の捕集効率よりも高い捕集効率を有してもよい。例えば、送風用集塵フィルター７１、循環用集塵フィルター７３及び吸気用集塵フィルター７２の順に捕集効率を低く設定してもよい。
この構成によれば、吸気口５３を介して第２ケース３０内に外気を取り込み易くするとともに、上述のように収容空間Ｓの陽圧状態に保持し易くなる。

あるいは、本実施形態において、吸気用集塵フィルター７２は、送風用集塵フィルター７１の捕集効率よりも高い捕集効率を有してもよい。この構成によれば、例えば、外気のクリーン度が低く塵埃を多く含む場合、外部からの塵埃の侵入を抑制することができる。

さらに本実施形態において、循環用集塵フィルター７３は、送風用集塵フィルター７１の捕集効率よりも低い捕集効率を有してもよい。例えば、吸気用集塵フィルター７２、送風用集塵フィルター７１及び循環用集塵フィルター７３の順に捕集効率を低く設定してもよい。
この構成によれば、第１ケース２８と第２ケース３０との間における空気の循環を増やしつつ、吸気口５３からの塵埃の侵入を抑えることができる。

光を射出する光源２１は、複数の半導体レーザー２１ａを有する。光源２１は、複数の半導体レーザー２１ａを光軸ａｘ１と直交する面内において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を射出する。青色の光線Ｂは、例えば、ピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光である。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２１ａ１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。

第１冷却部材２１ｂは複数のフィン２１ｂ１を有するヒートシンクであり、複数の半導体レーザー２１ａ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。本実施形態において、第１冷却部材２１ｂは第１側板部４１を介して光源２１と熱的に接続される。これにより、光源２１で発生した熱は第１冷却部材２１ｂから放出される。第１冷却部材２１ｂは放熱性の高い金属部材から構成される。なお、不図示の冷却ファンによって第１冷却部材２１ｂの複数のフィン２１ｂ１に送風することで第１冷却部材２１ｂの冷却性能を高めるようにしてもよい。

光源２１から射出された光線束ＢＬはアフォーカル光学系２２に入射する。アフォーカル光学系２２は、例えば凸レンズ２２ａと凹レンズ２２ｂとを有している。アフォーカル光学系２２は、光源２１から射出された光線束ＢＬの光束径を縮小させるように作用する。

アフォーカル光学系２２により光束径が縮小された光線束ＢＬは第１位相差板２３ａに入射する。第１位相差板２３ａは、例えば回転可能とされた１／２波長板である。光源２１から射出された光線束ＢＬは直線偏光である。第１位相差板２３ａの回転角度を適切に設定することにより、第１位相差板２３ａを透過する光線束ＢＬを、光分離合成素子５０に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む光線とすることができる。なお、第１位相差板２３ａを回転させることにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を変化させることができる。

第１位相差板２３ａを通過することで生成されたＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含む光線束ＢＬは光分離合成素子５０に入射する。光分離合成素子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。

光分離合成素子５０は、光線束ＢＬを、光分離合成素子５０に対するＳ偏光成分の光線ＢＬｓとＰ偏光成分の光線ＢＬｐとに分離する偏光分離機能を有する。また、光分離合成素子５０は光線束ＢＬとは波長帯が異なる蛍光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有する。これにより、光分離合成素子５０は、後述のように、光線束ＢＬの一部であるＳ偏光成分（光線ＢＬｓ）と蛍光ＹＬとを合成する合成手段として機能する。

具体的に、光分離合成素子５０は、Ｓ偏光成分の光線ＢＬｓを反射させ、Ｐ偏光成分の光線ＢＬｐを透過させる。光分離合成素子５０を透過したＰ偏光成分の光線ＢＬｐは第２位相差板２３ｂに入射する。

第２位相差板２３ｂは、光分離合成素子５０と拡散素子２５との間の光路中に配置された１／４波長板から構成されている。したがって、光分離合成素子５０から射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、この第２位相差板２３ｂによって、円偏光の青色光ＢＬｃ１に変換された後、第１ピックアップレンズ２４に入射する。第１ピックアップレンズ２４は、青色光ＢＬｃ１を集光させた状態で拡散素子２５に入射させる。

拡散素子２５は、第１ピックアップレンズ２４から射出された青色光ＢＬｃ１を光分離合成素子５０に向けて拡散反射させる。すなわち、本実施形態の拡散素子２５は反射型の拡散素子である。第２冷却部材２５ｂは第２側板部４２を介して拡散素子２５と熱的に接続される。第２冷却部材２５ｂは複数のフィン２５ｂ１を有するヒートシンクである。これにより、拡散素子２５で発生した熱は第２冷却部材２５ｂから放出される。第２冷却部材２５ｂは放熱性の高い金属部材から構成される。

以下、拡散素子２５によって拡散反射された光を青色光ＢＬｃ２と称する。青色光ＢＬｃ２は第１ピックアップレンズ２４で平行化されて第２位相差板２３ｂに再び入射する。青色光ＢＬｃ２は、第２位相差板２３ｂによってＳ偏光の青色光ＢＬｓ１に変換される。Ｓ偏光の青色光ＢＬｓ１は、光分離合成素子５０によって光射出部４９に向けて反射される。

一方、光分離合成素子５０で反射されたＳ偏光の光線ＢＬｓは、第２ピックアップレンズ２６を介して蛍光発光素子２７に入射する。第２ピックアップレンズ２６は、光線ＢＬｓを蛍光発光素子２７の蛍光体に向けて集光させる。蛍光発光素子２７は、蛍光体３４と、蛍光体３４を支持する支持基板３５とを有している。なお、蛍光体３４と支持基板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不図示の反射ミラーが設けられている。本実施形態の蛍光発光素子２７は光線ＢＬｓ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。

第３冷却部材２７ｂは第３側板部４３を介して蛍光発光素子２７と熱的に接続される。第３冷却部材２７ｂは複数のフィン２７ｂ１を有するヒートシンクである。これにより、蛍光発光素子２７で発生した熱は第３冷却部材２７ｂから放出される。第３冷却部材２７ｂは放熱性の高い金属部材で構成される。

本実施形態の蛍光体３４は光線ＢＬｓを励起光として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、第２ピックアップレンズ２６で平行化されて光分離合成素子５０に入射する。光分離合成素子５０に入射した蛍光ＹＬは光分離合成素子５０を透過する。光分離合成素子５０を透過した蛍光ＹＬは、光分離合成素子５０で反射された青色光ＢＬｓ１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から第１ケース２８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。

以上のように本実施形態の光源装置２によれば、収容空間Ｓをクリーン度の高い状態に維持することができるので、収容空間Ｓに収容されたアフォーカル光学系２２や他の光学部品を塵埃から保護することができる。よって、塵埃の付着による光透過率の低下や焼き付きの発生を低減することで、長期に亘って明るい照明光ＷＬを生成できる信頼性の高い光源装置２が提供される。

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を備えた照明装置２Ａを有するため、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。

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、送風口５１及び循環口５２が第１ケース２８の第３側板部４３及び第２ケース３０の第４側板部６４を貫通するように形成される場合、すなわち、第１ケース２８及び第２ケース３０が送風口５１及び循環口５２を有する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。

図３は変形例に係る光源装置の要部拡大図である。
第２ケース３０は箱型形状でなくてもよい。すなわち、図３に示すように、第２ケース３０は、第１ケース２８の第３側板部４３との間で送風ファン２９を収容する収容空間を構成してもよい。この場合、送風口５１及び循環口５２は第１ケース２８の第３側板部４３に形成されるので、送風口５１及び循環口５２は第１ケース２８のみが有する。また、第２ケース３０は、第１ケース２８の第３側板部４３に取り付けるためのフランジ状の取付板６６を有する。

また、上記実施形態では、循環用集塵フィルター７３の捕集効率よりも送風用集塵フィルター７１の捕集効率を高くする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、循環用集塵フィルター７３は、送風用集塵フィルター７１の捕集効率よりも高い捕集効率を有してもよい。このように送風用集塵フィルター７１の捕集効率よりも循環用集塵フィルター７３の捕集効率を高くすることで、送風口５１の圧損よりも循環口５２の圧損を大きくできるので、収容空間Ｓの陽圧をより高くすることができる。また、収容空間Ｓの陽圧状態を維持し易くすることができる。

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、２２…アフォーカル光学系（光学素子）、２８…第１ケース、２９…送風ファン（送風装置）、２９ａ，５１…送風口、３０…第２ケース、５２…循環口、５３…吸気口、７１…送風用集塵フィルター（第１フィルター）、７２…吸気用集塵フィルター（第２フィルター）、７３…循環用集塵フィルター（第３フィルター）、Ａ１…空気供給量（第１空気量）、Ａ２…空気排出量（第２空気量）。

Claims (8)

1. 光を射出する光源と、
   前記光源から射出された光に作用する光学素子と、
   前記光源及び前記光学素子を内部に収容する第１ケースと、
   前記第１ケースの内部に空気を送風する送風装置と、
   前記送風装置を内部に収容し、前記第１ケースに接続される第２ケースと、を備え、
   前記第１ケースは、前記送風装置から送風される空気を前記第１ケース内に流通させる送風口と、前記第１ケース内の空気を前記第２ケース内に流通させる循環口と、を有する
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記送風口を介して前記送風装置により前記第１ケース内に流通される単位時間当たりの第１空気量は、前記循環口を介して前記第１ケース内から前記第２ケース内に流通される単位時間当たりの第２空気量よりも多い
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第２ケースは、前記第２ケースの内部に前記光源装置の外部の空気を流通させる吸気口を有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
4. 前記送風口に設けられた第１フィルターと、
   前記吸気口に設けられた第２フィルターと、を備え、
   前記第１フィルターは、前記第２フィルターの捕集効率よりも高い捕集効率を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記循環口に設けられた第３フィルターを備え、
   前記第３フィルターは、前記第１フィルターの捕集効率よりも低く前記第２フィルターの捕集効率よりも高い捕集効率を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記送風口に設けられた第１フィルターと、
   前記吸気口に設けられた第２フィルターと、を備え、
   前記第２フィルターは、前記第１フィルターの捕集効率よりも高い捕集効率を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
7. 前記循環口に設けられた第３フィルターを備え、
   前記第３フィルターは、前記第１フィルターの捕集効率よりも低い捕集効率を有する
   ことを特徴とする請求項６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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