JP5919476B2 - 光源装置および映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光体を用いた光源装置に関するものであり、特に映像表示装置において使用する赤色、緑色、青色などの可視光を出射する光源装置に関するものである。

従来、このプロジェクタにおいて、高輝度の高圧水銀ランプが光源として多く使用されてきた。高圧水銀ランプは、光源の寿命が短くメンテナンスが煩雑になる問題があり、高圧水銀ランプの代わりに発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザなどの固体光源を映像表示装置の光源として用いることが提案されている。

レーザ光源は、高圧水銀ランプに比べて寿命が長く、また、指向性が高いために光利用効率も高い。さらに、その単色性により広い色再現範囲を実現できる。一方、レーザ光はその干渉性の高さゆえに、スペックルノイズが生じて画質が劣化するという問題点がある。

ＬＥＤ光源は、スペックルノイズは生じないが、光源の発光面積が大きいこと、緑色ＬＥＤの発光効率が低いことなどの理由により、高輝度の映像表示装置を実現することが難しいという問題がある。

これらの問題を解決するために、ＬＥＤやレーザを励起光として蛍光体を発光させ、映像表示装置に用いる光源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−０１３３１３号公報

しかしながら、蛍光体に照射する励起光のスポット径を小さく、光密度を高くしていくと、蛍光体の温度が上昇して蛍光体の発光効率が低下する、所謂、温度消光という問題が発生する。

また、蛍光体からの蛍光は、ＬＥＤやレーザからの光に比べて、スペクトルが広帯域であるので、高画質の映像表示装置を実現するためには、蛍光のスペクトルのうち、一部の波長域を除去する必要がある。

本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、蛍光体を用いて、高い色純度の出射光を出力する光源装置、および、それを用いた映像表示装置を提供するものである。

上記課題を解決するためのものであって、本発明の一の態様は、光源装置に関する。この光源装置は、励起光を出力する光源と、励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、蛍光が出射する面の一の領域に形成され、蛍光の波長域のうち少なくとも一部の波長域の光を透過する第１コーティングと、蛍光が出射する面の、一の領域と異なる他の領域に形成され、蛍光の波長域の光を透過しない第２コーティングと、を有することを要旨とする。

また、本発明の他の態様は、映像表示装置に関する。映像表示装置は、上記の光源装置と、光源装置から出力される光を、映像信号に応じて変調し、映像光を生成する光変調素子と、光源装置から出力される光を、光変調素子へ導く導光光学系と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、固体光源と蛍光体とを用いて、高い色純度の出射光を出力する光源装置を実現できる。また、この光源装置を利用することで、高画質の映像表示装置を提供できる。

本発明に係るプロジェクタ１００の構成図である。 第１実施形態に係る光源装置１１０の構成図である。 第１実施形態に係る蛍光体複合材料１３０の詳細を説明するための図である。 第１実施形態に係るコーティングの透過スペクトルを示す図である。 第２実施形態に係る光源装置２１０の構成図である。 第２実施形態に係る蛍光体複合材料２３０の詳細を説明するための図である。 第３実施形態に係る光源装置３１０の構成図である。 第３実施形態に係る蛍光体複合材料３３０の詳細を説明するための図である。 第３実施形態に係るコーティングの透過スペクトルを示す図である。

以下では、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

以下の実施形態では、映像表示装置の一例としてプロジェクタを挙げて説明するが、映像表示装置は、例えばテレビや携帯電話などであってもよい。
〔本発明の概要〕
本発明の光源装置（例えば、光源装置１１０）は、励起光を出力する光源（例えば、レーザ光源１１２）と、励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体（例えば、蛍光体複合材料１３０）と、蛍光が出射する面の一の領域（例えば、表面１３０ａの中央部）に形成され、蛍光の波長域のうち少なくとも一部の波長域の光を透過する第１コーティング（例えば、赤色反射コーティング１３２）と、蛍光が出射する面の、一の領域と異なる他の領域（例えば、中央部の周囲）に形成され、蛍光の波長域の光を透過しない第２コーティング（例えば、青色透過コーティング１３４）と、を有するものである。

ここで、蛍光が出射する面（例えば、表面１３０ａ）は、励起光が蛍光体に入射する面と同一の面であり、第１コーティングおよび第２コーティングは、励起光を透過する特性を有するとよい。さらに、励起光は、一の領域を中心に照射されるとよい。

あるいは、蛍光が出射する面（例えば、出射側平面３３０ｄ）は、励起光が蛍光体に入射する面（例えば、入射側平面３３０ｃ）と異なる面であり、励起光が入射する面に形成され、励起光の波長域の光を透過すると共に蛍光の波長域の光を反射する第３コーティング（例えば、青色透過コーティング３３４）を有する構成としてもよい。

本発明の映像表示装置（例えば、プロジェクタ１００）は、励起光を出力する光源と、励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、蛍光が出射する面の一の領域に形成され、蛍光の波長域のうち少なくとも一部の波長域の光を透過する第１コーティングと、蛍光が出射する面の、一の領域と異なる他の領域に形成され、蛍光の波長域の光を透過しない第２コーティングと、を有する光源装置（例えば、緑色光源装置１０）を備える。この光源装置から出力される光を、映像信号に応じて変調し、映像光を生成する光変調素子（例えば、ＤＭＤ６６）と、光源装置から出力される光を、光変調素子へ導く導光光学系（例えば、レンズ５２、５６、５８およびロッドインテグレータ５４）と、を備えるものである。
〔プロジェクタの構成〕
図１は、プロジェクタ１００の構成図である。

図１において、プロジェクタ１００は、緑色光源装置１０と赤色光源装置２０と青色光源装置３０とを利用する。緑色光源装置１０の詳細については、実施の形態で後述する。

赤色光源装置２０では、主波長が６２５ｎｍの高出力ＬＥＤ２２を用いる。赤色ＬＥＤ２２から出射した赤色光は、レンズ２４、２６によって平行光化される。

青色光源装置３０では、主波長が４５５ｎｍの高出力ＬＥＤ３２を用いる。青色ＬＥＤ３２から出射した青色光は、レンズ３４、３６によって平行光化される。

平行光化された緑色光、赤色光および青色光は、ダイクロイックミラー４０に入射する。ダイクロイックミラー４０は、赤色の波長域において高反射、青色から黄色の波長域において高透過の特性を有するミラー面４２と、青色の波長域において高反射、緑色から赤色の波長域において高透過の特性を有するミラー面４４とから構成される。ミラー面４２、４４のそれぞれは、緑色光、赤色光および青色光の入射光束の光軸に対して略４５度傾斜して配置される。ダイクロイックミラー４０は、緑色光、赤色光および青色光を合成する。ここで、合成とは、同一の光路となるように、光路を空間的にそろえることであって、緑色光、赤色光および青色光が時間的に重畳しなくてもよい。

合成された緑色光、赤色光および青色光は、レンズ５２に入射する。レンズ５２は、後段のロッドインテグレータ５４に光を導く集光機能を有する。ロッドインテグレータ５４は、入射した光の照度を均一化する機能を有する。ロッドインテグレータ５４の出射面において照度が均一化された緑色光、赤色光および青色光は、レンズ５６、５８によって、プリズムブロック６０へ導かれる。レンズ５６、５８は、物面であるロッドインテグレータ５４の出射面の光を、像面であるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）６６に結像させるリレー光学系である。

プリズムブロック６０は、レンズ６２と全反射プリズム６４とＤＭＤ６６とを有する。ＤＭＤ６６は表示素子の一例である。ＤＭＤ６６には、微小ミラーが２次元的に配置されている（不図示）。各微小ミラーは、映像信号に応じて、その傾きが変化するように制御され、時間的に変調された映像光を生成する。

ＤＭＤ６６が赤の映像信号に応じて駆動されるとき、赤色ＬＥＤ２２から赤色光が出力されるように、ＤＭＤ６６と赤色ＬＥＤ２２の駆動タイミングが制御される。同様に、ＤＭＤ６６が緑の映像信号に応じて駆動されるときは緑色光源装置１０が点灯し、ＤＭＤ６６が青の映像信号に応じて駆動されるときは青色ＬＥＤ３２が点灯するように制御される。

ＤＭＤ６６によって生成された映像光は、投写レンズ７０によって、図示しないスクリーンへ拡大投写される。

以下に、プロジェクタ１００の緑色光源装置１０として利用可能な光源装置の具体例を実施形態として説明する。
〔第１実施形態〕
（光源装置１１０の構成）
図２は、第１実施形態に係る光源装置１１０の構成図である。

レーザ光源１１２は、波長約４５０ｎｍの青色のレーザ光を出力する青色半導体レーザである。レーザ光源１１２は、後述する蛍光体複合材料１３０を励起する励起光源として利用される。高輝度の光源装置１１０を実現するために、レーザ光源１１２は、複数の半導体レーザ１１２ａにより構成されている。本実施形態では、計２５個の半導体レーザ１１２ａが５×５のマトリクス状に配置される。

レーザ光源１１２から出射したレーザ光は、レンズ１１４によって平行光化される。レンズ１１４は、各半導体レーザ１１２ａに対し、１つのレンズ１１４ａを配置し、計２５個のレンズ１１４ａにより構成されている。本実施形態では、独立したレンズ１１４ａを使用したが、２５個のレンズセルを有するレンズアレイを使用してもよい。

レンズ１１４から出射したレーザ光は、略平行の光束となってレンズ１１６に入射する。レンズ１１６は、入射した平行光を集光する機能を有する。集光されたレーザ光は、拡散板１１８に入射する。拡散板１１８は、ガラス平板であり、一方の面に微細な凹凸が施された拡散面が形成されている。本実施形態では、拡散光の最大強度の５０％となる半値角度幅（半値全幅）が約３度の拡散板を使用した。

拡散板１１８を通過したレーザ光は、レンズ１２０に入射する。レンズ１２０は、入射したレーザ光を再び平行光化する機能を有する。レンズ１１６およびレンズ１２０の機能により、レーザ光の光束は光束径（断面積）が縮小される。

ダイクロイックミラー１２２は、レーザ光の光軸に対して略４５度傾斜して配置される。ダイクロイックミラー１２２は、青色波長域において高透過、緑色から赤色の波長域においては高反射となる特性を有する。全ての半導体レーザ１１２ａは、ダイクロイックミラー１２２に対してＰ偏光の直線偏光で入射するように、出射光の偏光方向を予め調整して配置される。本実施形態では、レーザ光はダイクロイックミラー１２２を通過して、後述する蛍光体複合材料１３０に照射するので、Ｐ偏光となるように配置した方が、透過率が高く、光利用効率が良い。

ダイクロイックミラー１２２を通過したレーザ光は、レンズ１２４、１２６に入射する。レンズ１２４、１２６は、入射した平行光を集光する機能を有する。本実施形態では、２枚のレンズによって集光しているが、１枚のレンズで構成してもよく、３枚以上のレンズ群によって構成してもよい。集光されたレーザ光は、蛍光体複合材料１３０に照射される。

蛍光体複合材料１３０は、台座１４０と複数のフィン１４２から構成されるヒートシンク１４４に熱的に接続される。台座１４０の面積は、蛍光体複合材料１３０の面積よりも大きく設定するとよい。ヒートシンクの背面（フィンが設けられる側）には、冷却ファン１４６を配置し、ヒートシンク１４４は冷却ファン１４６によって強制空冷される。

蛍光体複合材料１３０に照射されたレーザ光は、蛍光体複合材料１３０を励起する。励起された蛍光体複合材料１３０は、緑色から黄色を主たる波長域とする蛍光を発光し、蛍光はレンズ１２６、１２４に入射する。レンズ１２６、１２４は蛍光を平行光化する。平行光化された蛍光は、ダイクロイックミラー１２２に入射し、ダイクロイックミラー１２２によって反射され、光源装置１１０からの出射光として出力される。

（蛍光体複合材料１３０の構成）
図３は、第１実施形態に係る蛍光体複合材料１３０の詳細を説明するための図２の拡大図である。図３（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は断面図である。

本実施形態において、蛍光体複合材料１３０は、セラミック状のセリウム付活ガーネット構造蛍光体（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺）を使用する。蛍光体複合材料１３０は、縦６ｍｍ×横６ｍｍの正方形の平板（厚さ０．５ｍｍ）であり、各面は研磨されている。蛍光体複合材料１３０は、緑色から黄色を主たる波長域とする蛍光を発光する蛍光体である。蛍光体複合材料１３０は、青色の励起光を吸収し、蛍光を効率的に発光すると共に、母体であるＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂は熱伝導率が高いため、温度消光に対する耐性が高い特性を有する。また、セラミック状の硬質の形態であるため、表面をコーティングしやすい性質を有する。

レーザ光が照射される蛍光体複合材料１３０の表面１３０ａの中央部（３ｍｍ×２．２ｍｍの領域）には、赤色反射コーティング１３２が形成される。赤色反射コーティング１３２は、図４の実線（Ａ）に示すように、青色から黄色の波長域においては高透過、赤色の波長域においては高反射となる特性を有する。本実施形態において、赤色反射コーティング１３２のカットオフ波長（透過率が５０％となる波長）は６１０ｎｍに設定する。

赤色反射コーティング１３２の周囲には、青色透過コーティング１３４が形成される。青色透過コーティング１３４は、図４の破線（Ｂ）に示すように、青色の波長域においては高透過、緑色から赤色の波長域においては高反射となる特性を有する。本実施形態において、青色透過コーティング１３４のカットオフ波長は４８０ｎｍに設定する。

蛍光体複合材料１３０の裏面１３０ｂおよび側面１３０ｃには、全反射コーティング（不図示）が形成される。全反射コーティングは、可視光全域に対して高反射の特性を有する。全反射コーティングは、裏面１３０ｂおよび側面１３０ｃではなく、裏面１３０ｂおよび側面１３０ｃに接する台座１４０の面に設けてもよく、裏面１３０ｂおよび側面１３０ｃに対向する台座１４０の面を鏡面としてもよい。裏面１３０ｂは、熱伝導シートを介して台座１４０に固着される。

（コーティングの作用）
図４は、赤色反射コーティング１３２および青色透過のコーティング１３４の透過スペクトルを示す図である。各コーティングに光が垂直に入射したときの透過率を表している。図４（Ａ）の実線は赤色反射コーティング１３２の透過スペクトルを、同図（Ｂ）の破線は青色透過コーティング１３４の透過スペクトルを表わしている。

赤色反射コーティング１３２は、青色から黄色の波長域において高透過、赤色の波長域において高反射の特性を有しており、透過率が５０％となる、所謂、カットオフ波長は６１０ｎｍに設定されている。波長が４５０ｎｍの青色のレーザ光は、赤色反射コーティング１３２を高効率で透過し、蛍光体複合材料１３０を励起する。蛍光体複合材料１３０から発光した蛍光のうち、緑色から黄色の波長域の光は赤色反射コーティング１３２を透過し、赤色の波長域の光は赤色反射コーティング１３２で反射される。したがって、表面１３０ａの中央部からは、緑色から黄色の波長域の光を抽出することができる。

青色透過コーティング１３４は、青色の波長域において高透過、緑色から赤色の波長域において高反射の特性を有しており、カットオフ波長は４８０ｎｍに設定されている。波長が４５０ｎｍの青色のレーザ光は、青色透過コーティング１３４を高効率で透過し、蛍光体複合材料１３０を励起する。蛍光体複合材料１３０から発光した蛍光は、緑色から赤色の波長域であるので、青色透過コーティング１３４に高効率で反射される。したがって、表面１３０ａの周囲の領域からは、蛍光は出射しない。

本実施形態において、コーティング材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）と五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）を使用し、これらによる多層膜を形成した。

（蛍光体複合材料１３０の作用）
図３に戻り、一点鎖線は、蛍光体複合材料１３０の表面１３０ａ上に照射されるレーザ光の照射領域ＬＢを示している。本実施形態において、複数の半導体レーザ１１２ａを使用しているため、表面１３０ａ上におけるレーザ光の照射領域ＬＢは、個々の半導体レーザ１１２ａから出射される光の光束の和となっている。レーザ光源１１２から蛍光体複合材料１３０までの光路に拡散板１１８を挿入しているため、照射領域ＬＢにおけるレーザ光の空間強度分布はガウス分布に近づく。照射領域ＬＢは直径約５ｍｍの略円形を有しており、赤色反射コーティング１３２が形成された領域を中心として、赤色反射コーティング１３２および青色透過コーティング１３４の両方の領域にレーザ光が照射されるように、レーザ光源１１２および各光学素子１１６、１１８、１２０、１２４、１２６は調整されている。

赤色反射コーティング１３２および青色透過コーティング１３４は、波長が４５０ｎｍの光に対して高透過の特性を有するので、青色のレーザ光は、両コーティングを透過し、蛍光体複合材料１３０を励起する。詳細には、蛍光体複合材料１３０の中において、照射されたレーザ光と、励起されて発光した蛍光が伝播する。蛍光体複合材料１３０の表面１３０ａ、裏面１３０ｂおよび側面１３０ｃのそれぞれに形成された各種コーティングの特性に応じて、レーザ光と蛍光は反射を繰り返し、レーザ光のエネルギは蛍光の励起に利用される。

蛍光体複合材料１３０の中で発光した蛍光うち、表面１３０ａの赤色反射コーティング１３２が形成された領域に到達した蛍光は、蛍光体複合材料１３０から出射する。ここで、赤色反射コーティング１３２は赤色の波長域において高反射の特性を有しているので、蛍光体複合材料１３０から出射する蛍光のうち、赤色の波長域の光は除去される。すなわち、表面１３０ａの中央部から、緑色から黄色の波長域の光のみが出射する。

（第１実施形態の効果）
蛍光体複合材料１３０上に照射されるレーザ光のスポット（照射領域ＬＢ）は、各半導体レーザ１１２ａが形成するスポットの重ね合わせである。図２に示すｘ方向またはｙ方向において、半導体レーザ１１２ａとレンズ１１４ａとの相対的な位置関係に誤差が生じると、蛍光体複合材料１３０上に照射される各半導体レーザ１１２ａのレーザ光のスポット位置が変動する。すなわち、蛍光体複合材料１３０の表面１３０ａに本実施形態のコーティングが形成されていない場合、前述の誤差に応じて、蛍光体複合材料１３０から抽出される蛍光の光束の形状が変化することになる。

一方。本実施形態によれば、表面１３０ａの中央部（蛍光が出射する面の一の領域に相当）に赤色反射コーティング（第１コーティングに相当）が形成されているので、前述の誤差に影響されることなく、一定の蛍光の光束を得ることができる。

さらに、蛍光の光束よりも大きな照射領域となるようにレーザ光を導く構成にできるので、蛍光体複合材料１３０中での発熱の密度を低く抑えることができ、励起光を蛍光に効率的に変換をすることが可能となる。
〔第２実施形態〕
（光源装置２１０の構成）
図５は、第２実施形態に係る光源装置２１０の構成図である。本実施形態では、第１実施形態の光源装置１１０と重複する部分は説明を省略し、第１実施形態との相違点を中心に以下に説明する。

蛍光体複合材料２３０は、円板状の基板２５０に塗布されており、基板２５０は、回転モータ２５２に取り付けられている。蛍光体の温度消光を考慮すると、基板２５０には、熱伝導性が高い材料を用いることが好ましく、本実施形態では、基板２５０として直径４０ｍｍのアルミ合金を使用する。加えて、蛍光を効率的に反射するために、基板２５０上には、可視光全域に対して高反射の特性を有するコーティングを施し、このコーティング上に蛍光体複合材料２３０を塗布する。

回転モータ２５２は、図示しない制御部によって回転数を制御される。回転モータ２５２の回転に応じて、蛍光体複合材料２３０が塗布された基板２５０もまた回転するが、レーザ光は常に蛍光体複合材料２３０上に照射されるように構成されている。回転モータ２５２の回転数は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、熱によって蛍光体の効率が低下することを抑制するために、１０００ｒｐｍ以上に設定する。

（蛍光体複合材料２３０の構成）
図６は、第２実施形態に係る蛍光体複合材料２３０の詳細を説明するための図５の拡大図である。図６（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は断面図である。

本実施形態において、蛍光体複合材料２３０として、セリウム付活ガーネット構造蛍光体（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺）の微粒子結晶とシリコン樹脂バインダーを混合して使用する。基板２５０上に、これらの混合物を幅７ｍｍ、厚み０．２ｍｍで円環状に塗布し、熱硬化させる。ここで、塗布された蛍光体複合材料２３０の円環の中心は、基板２５０および回転モータ２５２の回転中心と一致させる。

レーザ光が照射される蛍光体複合材料２３０の表面２３０ａには、赤色反射コーティング２３２および青色透過コーティング２３４が形成される。赤色反射コーティング２３２は、幅７ｍｍの円環の中央部に、幅３ｍｍで形成される。青色透過コーティング２３４は、赤色反射コーティング２３２の中心側と周縁側の両方に、幅２ｍｍで形成される。すなわち、蛍光体複合材料２３０の表面２３０ａは、周縁から円環の中心に向けて、青色透過コーティング２３４、赤色反射コーティング２３２、青色透過コーティング２３４の順にコーティングされている。赤色反射コーティング２３２および青色透過コーティング２３４の透過スペクトルの特性は、第１実施形態と同等であり、図４に示した通りである。

蛍光体複合材料２３０の裏面２３０ｂは、基板２５０に接合される。基板２５０は、上述の通り、可視光全域に対して高反射の特性を有するコーティングが施されているので、蛍光体複合材料２３０の中を伝播した可視光を高効率に反射する。

（蛍光体複合材料２３０の作用）
一点鎖線は、蛍光体複合材料２３０の表面２３０ａ上に照射されるレーザ光の照射領域ＬＢを示している。本実施形態においてもまた、赤色反射コーティング２３２が形成された領域を中心として、赤色反射コーティング２３２および青色透過コーティング２３４の両方の領域にレーザ光が照射されるように、レーザ光源２１２および各光学素子２１６、２１８、２２０、２２４、２２６は調整されている。

第１実施形態と同様に、赤色反射コーティング２３２および青色透過コーティング２３４は、波長が４５０ｎｍの光に対して高透過の特性を有するので、青色のレーザ光は、両コーティングを透過し、蛍光体複合材料２３０を励起する。レーザ光と蛍光は反射を繰り返し、レーザ光のエネルギは蛍光の励起に利用される。蛍光体複合材料２３０の中で発光した蛍光うち、表面２３０ａの赤色反射コーティング２３２が形成された領域に到達した緑色から黄色の波長域の蛍光は、蛍光体複合材料２３０から出射する。

（第２実施形態の効果）
本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、蛍光体複合材料１３０を基板２５０上に形成し、回転モータ２５２によって回転させるので、第１実施形態の効果に加え、ヒートシンク１４４を用いることなく、蛍光体の温度消光による効率の低下を抑制し、励起光を蛍光に効率的に変換をすることが可能となる。
〔第３実施形態〕
（光源装置３１０の構成）
図７は、第３実施形態に係る光源装置３１０の構成図である。本実施形態では、他の実施形態の光源装置１１０、２１０と重複する部分は説明を省略し、他の実施形態との相違点を中心に以下に説明する。

蛍光体複合材料３３０は、直径４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板状の基板であり、回転モータ３５２に取り付けられている。回転モータ３５２は、図示しない制御部によって回転数を制御される。回転モータ３５２の回転に応じて、蛍光体複合材料３３０もまた回転するが、レーザ光は常に蛍光体複合材料３３０上に照射されるように構成されている。

詳細は後述するが、蛍光体複合材料３３０の入射側平面３３０ｃに照射されたレーザ光は、蛍光体複合材料３３０を励起する。励起された蛍光体複合材料３３０は、出射側平面３３０ｄから緑色から黄色を主たる波長域とする蛍光を出射し、蛍光はレンズ３６０、３６２に入射する。レンズ３６０、３６２は蛍光を平行光化する。平行光化された蛍光は、光源装置３１０からの出射光として出力される。

（蛍光体複合材料３３０の構成）
図８は、第３実施形態に係る蛍光体複合材料３３０の詳細を説明するための図７の拡大図である。図８（Ａ）は側面図、同図（Ｂ）は出射側の正面図である。

本実施形態において、蛍光体複合材料３３０として、第１実施形態と同様に、セラミック上のセリウム付活ガーネット構造蛍光体（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺）を使用する。蛍光体複合材料３３０は、入射側平面３３０ｃおよび出射側平面３３０ｄが略平行となるように、円板状に形成される。ここで、蛍光体複合材料３３０の円板の中心は、回転モータ３５２の回転中心と一致させる。

レーザ光は、蛍光体複合材料３３０の入射側平面３３０ｃから入射する。入射したレーザ光は、蛍光体複合材料３３０の中を伝播しながら、蛍光体複合材料３３０を励起する。レーザ光のエネルギは蛍光の励起に利用され、蛍光体複合材料３３０の中で発光した蛍光は、蛍光体複合材料３３０の出射側平面３３０ｄから出射する。

レーザ光が入射する蛍光体複合材料３３０の入射側平面３３０ｃには、青色透過コーティング３３４が形成される。

蛍光が出射する蛍光体複合材料３３０の出射側平面３３０ｄには、赤青反射コーティング３３６および全反射コーティング３３８が形成される。蛍光体複合材料３３０の周縁から幅２ｍｍの領域には、全反射コーティング３３８が形成される。赤青反射コーティング３３６は、周縁の全反射コーティング３３８の領域に隣接して、幅３ｍｍの円環状に形成される。赤青反射コーティング３３６の中心側にもまた、全反射コーティング３３８が幅２ｍｍの円環状に形成される。すなわち、蛍光体複合材料３３０の出射側平面３３０ｄは、周縁から円環の中心に向けて、全反射コーティング３３８、赤青反射コーティング３３６、全反射コーティング３３８の順にコーティングされている。

（コーティングの作用）
図９は、赤青反射コーティング３３６および全反射のコーティング３３８の透過スペクトルを示す図である。各コーティングに光が垂直に入射したときの透過率を表している。図９（Ａ）の実線は赤青反射コーティング３３６の透過スペクトルを、同図（Ｂ）の破線は全反射コーティング３３８の透過スペクトルを表わしている。

赤青反射コーティング３３６は、青色の波長域において高反射、緑色から黄色の波長域において高透過、赤色の波長域において高反射の特性を有しており、カットオフ波長は４８０ｎｍと６１０ｎｍとに設定されている。したがって、波長が４５０ｎｍの青色のレーザ光と、蛍光体複合材料３３０から発光した蛍光のうち、赤色の波長域の光とは、赤青反射コーティング３３６で反射される。

全反射コーティング３３８は、可視光全域に対して高反射の特性を有する。したがって、全反射コーティング３３８が施されている領域から可視光は出射しない。

なお、青色透過コーティング３３４の透過スペクトルの特性は、第１実施形態の青色透過コーティング１３４と同等であり、図４（Ｂ）に示した通りである。

（蛍光体複合材料３３０の作用）
図８に戻り、一点鎖線は、蛍光体複合材料３３０の入射側平面３３０ｃ上に照射されるレーザ光の照射領域ＬＢを示している。照射領域ＬＢは直径約５ｍｍの略円形を有している。入射側平面３３０ｃには青色透過コーティング３３４が施されているので、入射側平面３３０ｃに照射されたレーザ光は、青色透過コーティング３３４を透過し、蛍光体複合材料３３０を励起する。励起されて発光した蛍光は、青色透過コーティング３３４に反射されるので、入射側平面３３０ｃから出射することはない。

蛍光体複合材料３３０の中で発光した蛍光うち、出射側平面３３０ｄの赤青反射コーティング３３６が形成された領域に到達した蛍光は、蛍光体複合材料１３０から出射する。ここで、赤青反射コーティング３３６は、青色の波長域と赤色の波長域において高反射の特性を有しているので、蛍光体複合材料３３０から出射する蛍光のうち、青色の波長域と赤色の波長域の光は除去される。加えて、全反射コーティング３３８は、可視光全域に対して高反射の特性を有しているので、全反射コーティング３３８が施された領域から可視光が出射することはない。すなわち、出射側平面３３０ｄの赤青反射コーティング３３６が形成された領域から、緑色から黄色の波長域の光のみが出射する。

なお、照射領域ＬＢは、出射側平面３３０ｄに対向する入射側平面３３０ｃにおいて、赤青反射コーティング３３６が形成された領域を中心として、赤青反射コーティング３３６および全反射コーティング３３８の両方の領域にレーザ光が到達するように、レーザ光源３１２および各光学素子３１６、３１８、３２０、３２４、３２６は調整されている。

（第３実施形態の効果）
本実施形態によれば、第１実施形態および第２実施形態の効果に加え、ダイクロイックミラーが不要になり、簡易な構成を採ることができる。第２実施形態と本実施形態とでは、映像表示装置の他の構成部品との配置関係や、光源装置からの出力をどの方向から得たいかといった点から、適宜選択すればよい。
〔その他の形態〕
上記の実施の形態では、光変調素子として１個のＤＭＤを用いるプロジェクタについて説明したが、本発明に係る光源装置は、３個のＤＭＤや液晶表示素子を用いるプロジェクタに加え、テレビや携帯電話などの映像表示装置にも適用可能である。

５×５のマトリクス状に配置された半導体レーザを用いて説明したが、半導体レーザの数および配置はこれに限定されるものではなく、１つの半導体レーザの光強度や、光源装置に所望される出力などに応じて適宜設定すればよい。レーザ光の波長もまた、４５０ｎｍに限定されるものではなく、例えば、４０５ｎｍの光を出力する紫色半導体レーザや、４００ｎｍ以下の紫外半導体レーザなどを適用することも可能である。

蛍光体の微粒子結晶と樹脂バインダーを混合して固化させた蛍光体複合材料を用いて説明したが、蛍光体複合材料の形態はこれに限定されるものではなく、他の形態を採用することも可能である。

波長４５０ｎｍの青色のレーザ光で励起して、緑色から黄色を主たる波長域とする蛍光を得ることができる蛍光体として、セリウム付活ガーネット構造蛍光体を用いて説明したが、このほかの蛍光体として、 (Ｂａ，Ｓｒ)₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ²⁺、ＳｒＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺、Ｂａ₃Ｓｉ₆Ｏ₁₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₃Ａｌ₃Ｓｉ₁₃Ｎ₂₃：Ｅｕ²⁺、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ²⁺なども挙げられ、これらの材料も利用可能である。また、蛍光の波長域についても、緑色から黄色を主たる波長として発光する蛍光体に限定されるものではなく、青色を発光する蛍光体や赤色を発光する蛍光体を用いることも可能である。

冷却手段として、アルミニウム合金製のヒートシンクを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、冷却手段としてはヒートパイプやペルチェ素子などを使用してもよい。また、蛍光体複合材料とヒートシンクを熱的に接続するために熱伝導シートを挿入したが、熱伝導グリースなどの熱伝導手段を適用することも可能である。

蛍光体複合材料や基板の寸法について、具体的な数値を用いて説明したが、寸法はこれに限定されるものではない。

各種コーティングは、除去したい波長域を反射する特性を有する説明をしたが、除去したい波長域を吸収する特性を有していてもよい。また、所定の長波長成分を除去するようなスペクトル特性を有する採用したが、短波長成分を除去するようなスペクトル特性や、全ての波長域を透過させるようなスペクトル特性を選ぶことも可能である。特に、第１コーティングはＡＲコーティングにすることも可能である。

映像表示装置の一例としてプロジェクタを挙げて説明したが、映像表示装置は、例えばテレビや携帯電話などであってもよい。また、光源装置は、映像表示装置用の光源装置として説明したが、一般照明に利用することも可能である。

１０、２０、３０…光源装置（１０：緑色、２０：赤色、３０：青色）
２２、３２…ＬＥＤ（２２：赤色、３２：青色）
２４、２６、３４、３６、５２、５６、５８、６２…レンズ
４０…ダイクロイックミラー（４２、４４…ミラー面）
５０…導光光学系
５４…ロッドインテグレータ
６０…プリズムブロック
６４…全反射プリズム
６６…ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）
７０…投写レンズ
１００…プロジェクタ
１１０、２１０、３１０…光源装置
１１２、２１２、３１２…レーザ光源（１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ…半導体レーザ）
１１４、１１６、１２０、１２４、１２６、２１４、２１６、２２０、２２４、２２６、３１４、３１６、３２０、３２４、３２６、３６０、３６２…レンズ
１１８、２１８、３１８…拡散板
１２２、２２２…ダイクロイックミラー
１３０、２３０、３３０…蛍光体複合材料
１３２、２３２…赤色反射コーティング
１３４、２３４、３３４…青色透過コーティング
１４０…台座
１４２…フィン
１４４…ヒートシンク
１４６…冷却ファン
２５０…基板
２５２、３５２…回転モータ
３３６…赤青反射コーティング
３３８…全反射コーティング

Claims (5)

1. 励起光を出力する光源と、
   前記励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、
   前記蛍光が出射する面の一の領域に形成され、前記蛍光の波長域のうち少なくとも一部の波長域の光を透過する第１コーティングと、
   前記蛍光が出射する面の、前記一の領域と異なる他の領域に形成され、前記蛍光の波長域の光を透過しない第２コーティングと、
   を有することを特徴とする光源装置。
2. 請求項１記載の光源装置において、
   前記蛍光が出射する面は、前記励起光が前記蛍光体に入射する面と同一の面であり、
   前記第１コーティングおよび前記第２コーティングは、前記励起光を透過する特性を有することを特徴とする光源装置。
3. 請求項２記載の光源装置において、
   前記励起光は、前記一の領域を中心に照射されることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１記載の光源装置において、
   前記蛍光が出射する面は、前記励起光が前記蛍光体に入射する面と異なる面であり、
   前記励起光が入射する面に形成され、前記励起光の波長域の光を透過すると共に前記蛍光の波長域の光を反射する第３コーティングを有することを特徴とする光源装置。
5. 励起光を出力する光源と、前記励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、前記蛍光が出射する面の一の領域に形成され、前記蛍光の波長域のうち少なくとも一部の波長域の光を透過する第１コーティングと、前記蛍光が出射する面の、前記一の領域と異なる他の領域に形成され前記蛍光の波長域の光を透過しない第２コーティングと、を有する光源装置と、
   前記光源装置から出力される光を、映像信号に応じて変調し、映像光を生成する光変調素子と、
   前記光源装置から出力される光を、前記光変調素子へ導く導光光学系と、
   を備えることを特徴とする映像表示装置。

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