JP6233687B2 - 光源装置及びこれを備えた画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、照射対象物に向けて光を射出する光源装置及びこれを備えた画像投射装置に関するものである。

この種の光源装置としては、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、更にメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影するプロジェクタ（画像投射装置）に用いられるものが知られている。プロジェクタは、一般に、光源装置から射出された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子や液晶板等の画像形成部材に集光させ、スクリーン上に画像を表示させる。このようなプロジェクタにおいて、従来は、高輝度の放電ランプを光源とする光源装置を用いるものが主流であったが、近年、光源として、励起光を射出する固体発光素子と、その励起光を吸収して所定の波長帯域光に変換する蛍光体（波長変換部材）とを組み合わせ、その固体発光素子や蛍光体から射出される光の経路を光学手段により定める光源装置が用いられるようになっている（特許文献１）。

このような光源装置における固体発光素子には、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）、或いは有機ＥＬ等の半導体発光素子を用いることができる。また、蛍光体には、蛍光材料のフィラーを有機バインダーに分散させた複合材料を基板上に膜状に塗布することで形成されたものを用いることができる。この基板には、ガラス板、金属板、セラミック等が用いられる。このような光源装置は、放電ランプを光源とする光源装置に比べて、例えば、色再現性、発光効率、光利用効率、長寿命化等において有利である。また、光源が点光源（あるいは平行ビーム）であるため、照明系が設計しやすく、色合成の簡易化や投射レンズの低ＮＡ化等が達成できる点も利点の１つである。

このような光源装置を、特に高輝度が求められる画像投射装置に適用する場合、発光素子の温度上昇の問題が顕著となるため、発光素子を冷却する手段が必要となってくる。更に、発光素子が射出する励起光を集光して光密度を高めてから、蛍光体へ照射することになるため、蛍光体の集光スポットに対応する箇所では、蛍光材料の僅かな光損失でも大きな発熱が生じる。また、蛍光材料が励起光を波長変換する際にも損失による発熱が生じる。その結果、この光損失による発熱と波長変換時の損失による発熱とが相俟って、蛍光体が非常に高温になる。蛍光体が高温になると、蛍光体に含まれる有機バインダー等の材料が変質したり、蛍光材料の蛍光発光量が低下（温度消光）したりして、蛍光体の波長変換効率が低下するといった不具合が生じる。よって、蛍光体を冷却する手段も必要となってくる。

前記特許文献１には、蛍光体を熱伝導性の基板ガラス上に形成するとともに、その基板ガラスをヒートシンクと一体化して固定配置し、ヒートシンクの近傍に送風ファンを配設した光源装置が提案されている。この光源装置によれば、送風ファンによりヒートシンクが空冷されて蛍光体の効果的な放熱を実現できるため、蛍光体の温度上昇を十分に抑制可能である。

しかしながら、前記特許文献１に開示の光源装置では、蛍光体へ照射する励起光を射出する発光素子を冷却するための送風ファンとは別個に、蛍光体のヒートシンク冷却用の送風ファンを設置しているものと考えられる。この場合、これらの送風ファンを設置するためのスペースを装置内に確保する必要が生じ、装置の大型化につながるという問題が生じる。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、装置の大型化を抑制しつつ、蛍光体等の波長変換部材や発光素子を冷却できる光源装置及びこれを備えた画像投射装置を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、所定波長帯の光を射出する発光素子を備えた第１発光部と、前記発光素子からの光を受光することにより前記所定波長帯とは異なる別の波長帯の光を射出する波長変換部材を備えた第２発光部と、前記発光素子から射出される光の経路及び前記波長変換部材から射出される光の経路を定める光学手段とを備えた光源装置において、冷却風を発生させる送風手段と、前記冷却風が流れる流路を前記第１発光部及び前記第２発光部の両方に接するように形成する流路形成部材とを有し、前記流路内を前記第１発光部から前記第２発光部に向かって前記冷却風が流れるように構成されており、前記第１発光部から前記第２発光部へ向かって流れる前記冷却風の温度は、前記第２発光部の温度よりも低いことを特徴とする。

本発明においては、送風手段が発生させる冷却風によって第１発光部の発光素子と第２発光部の波長変換部材の両方を冷却することができるので、これらを別個の送風手段によって冷却する構成と比較して、装置の大型化を抑制しつつ、波長変換部材や発光素子を冷却できるという優れた効果が得られる。

実施形態に係る光源装置の要部構成を示す模式図である。 同光源装置における光路切り替え盤の構成を模式的に示した平面図である。 同光源装置における色成分切り替え盤の構成を模式的に示した平面図である。 変形例１に係る光源装置の要部構成を示す模式図である。 同光源装置の固定蛍光体の構成を示す模式図である。 変形例２に係る光源装置の要部構成を示す模式図である。 実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの一例を示す模式図である。

以下、本発明に係る光源装置を、画像投射装置としてのプロジェクタの光源装置として用いた一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る光源装置の要部構成を示す模式図である。
本光源装置は、主に、第１発光部としての光源部１と、第２発光部としての蛍光体ホイール５と、各種光学手段とから構成されている。

光源部１は、発光素子としてのレーザー光源であるレーザーダイオード１ａと、カップリングレンズ１ｂと、集光レンズ１ｃとから構成されている。レーザーダイオード１ａは、レーザーダイオード保持体２に複数個設けられ、各レーザーダイオード１ａに対してそれぞれカップリングレンズ１ｂが設けられている。各レーザーダイオード１ａからのレーザー光は、対応するカップリングレンズ１ｂにより集光され、平行光束として集光レンズ１ｃに導かれる。集光レンズ１ｃは、各カップリングレンズ１ｂにより平行光束とされたレーザー光を集光する役割を果たす。本実施形態におけるレーザーダイオード１ａは、青色成分のレーザー光を射出する青色レーザー光源を例に挙げて説明するが、緑色成分のレーザー光や赤色成分のレーザー光を射出するレーザー光源を用いることもできる。また、レーザーダイオードの代わりに、ＬＥＤなどの他の光源を用いることもできる。

集光レンズ１ｃで集光された青色成分のレーザー光は、光学手段の１つである反射ミラー１８で反射し、光学手段の１つである光路切り替え部材としての光路切り替え盤３に導かれる。光路切り替え盤３上に照射されるレーザー光のスポットサイズは、混色防止等のため適宜大きさが定められる。

図２は、光路切り替え盤３の構成を模式的に示した平面図である。
光路切り替え盤３は、図２に示すように、回転方向に分割された反射領域３ａと透過領域３ｂとを有する光路時分割用回転円盤で構成されている。この光路切り替え盤３は、反射ミラー１８から入射してくる青色成分のレーザー光の光軸に対し、その盤面が斜め（ここでは当該光軸に対して４５度）に配設されている。光路切り替え盤３は、図１に示すように、駆動源としてのステッピングモータ４により、回転駆動軸４ａを中心に回転駆動される。

光路切り替え盤３の反射領域３ａには、青色成分のレーザー光が当たる盤面側に反射膜を設けられている。また、光路切り替え盤３の透過領域３ｂには、青色成分のレーザー光が当たる盤面側に反射防止膜が形成され、その反射防止膜の反対側の面が拡散面として形成されている。この拡散面は、レーザー光のスペックルを除去するためのものである。なお、この拡散面を光路切り替え盤３に設ける代わりに、回転拡散板を設ける構成としても良い。

光路切り替え盤３の透過領域３ｂを透過した青色成分のレーザー光は、光学手段である集光レンズ１１、反射ミラー１２、ダイクロイックミラー９、集光レンズ１４によって、蛍光体ホイール５に導かれる。集光レンズ１１は、透過領域３ｂにより透過された青色成分のレーザー光を集光して平行光束に変換する役割を有する。ダイクロイックミラー９は、青色成分のレーザー光を透過して蛍光体ホイール５へ導く機能と、青色成分以外のレーザー光の色成分の蛍光を反射して色成分切り替え部としての色成分切り替え盤１０へ導く機能とを有する。集光レンズ１４は、平行光束を蛍光体ホイール５にスポット状に集光させる機能と、蛍光体ホイール５からの蛍光を集光して平行光束に変換する機能とを有する。

蛍光体ホイール５は、回転円盤から構成されており、駆動源としてのステッピングモータ６により、回転駆動軸６ａを中心に回転駆動される。蛍光体ホイール５には、光源部１から発せられた青色成分のレーザー光が照射されて、青色成分とは異なる緑色成分を含む蛍光と赤色成分の蛍光とを含む蛍光を発生する蛍光膜５ｂが塗布されている。蛍光体ホイール５の回転により、同一箇所にレーザー光が継続的に照射されるのが防止され、蛍光膜５ｂの劣化が抑制される。蛍光膜５ｂの蛍光材料には、例えば青色成分のレーザー光の照射により励起されて緑色成分の蛍光を発生する蛍光材料と、同様に励起されて赤色成分の蛍光を発生する蛍光材料との混合物（黄色の蛍光を発生する蛍光材料）を用いることができるが、これに限られるものではない。例えば、緑色成分の波長域から赤色成分の波長域にまたがる蛍光分布特性を有する蛍光材料を用いることができる。

光路切り替え盤３の透過領域３ｂを透過した青色成分のレーザー光は、ダイクロイックミラー９を透過して蛍光体ホイール５へ照射され、これにより蛍光体ホイール５は、緑色成分と赤色成分を含む蛍光を発生させる。このようにして発生した緑色成分及び赤色成分の蛍光がダイクロイックミラー９に入射すると、ダイクロイックミラー９で反射して、集光レンズ１６により集光され、色成分切り替え盤１０へ導かれる。

図３は、色成分切り替え盤１０の構成を模式的に示した平面図である。
色成分切り替え盤１０は、回転円盤から構成されており、駆動源としてのステッピングモータ１５により、回転駆動軸１５ａを中心に回転駆動される。色成分切り替え盤１０は、図３に示すように、回転方向に青色成分の光を透過させる第１領域と、緑色成分の蛍光を透過させ、かつ、赤色成分の蛍光を吸収又は反射する第２領域と、赤色成分の蛍光を透過させ、かつ、緑色成分の蛍光を吸収又は反射する第３領域とが、回転方向に分割されて形成された色成分時分割用回転円盤で構成される。色成分切り替え盤１０の青色成分透過領域は、例えば、透明なガラス板又は切り欠き部で構成すればよいが、青色成分の波長帯を含む特定の波長帯のみを透過させるフィルタで構成してもよい。

蛍光体ホイール５から射出されて色成分切り替え盤１０へ導かれた緑色成分と赤色成分を含む蛍光は、色成分切り替え盤１０の第２領域を透過することで、赤色成分がカットされ、緑色成分のみの光が色成分切り替え盤１０を通過してライトトンネル１７へ導光される。また、色成分切り替え盤１０へ導かれた緑色成分と赤色成分を含む蛍光は、色成分切り替え盤１０の第３領域を透過することで、緑色成分がカットされ、赤色成分のみの光が色成分切り替え盤１０を通過してライトトンネル１７へ導光される。

一方、光路切り替え盤３の反射領域３ａで反射した青色成分のレーザー光は、集光レンズ７によって平行光束に変換され、反射ミラー８で反射して、ダイクロイックミラー９へ導かれる。ダイクロイックミラー９は、前述したように青色成分のレーザー光を透過する機能を有するので、反射ミラー８で反射した青色成分のレーザー光は、ダイクロイックミラー９を透過して、前述した集光レンズ１６により集光された後、色成分切り替え盤１０へ導かれる。このようにして導かれた青色成分のレーザー光は、色成分切り替え盤１０の第１領域を透過して、ライトトンネル１７へ導光される。

ライトトンネル１７は、光量ムラを低減する役割を果たすものである。ライトトンネル１７の代わりにフライアイレンズ等の他の部材を用いることもできる。ライトトンネル１７に導かれた光は、ライトトンネル１７によって導光されて光源装置の外部へ照射されることになる。

次に、本発明の特徴部分である、光源装置の冷却手段について説明する。
本実施形態に係る光源装置の光源部１におけるレーザーダイオード保持体２の裏面側には、レーザーダイオード１ａで発生する熱を放熱するための発光素子放熱部材としてのヒートシンク（放熱板）２１が設けられている。ヒートシンク２１の材質は、アルミニウムや銅等の金属で構成されている。また、ヒートシンク２１の近傍には、送風手段としての軸流ファン１９が設けられ、軸流ファン１９からの風がヒートシンク２１に送風されるように構成されている。

レーザーダイオード１ａで発生した熱は、ヒートシンク２１に伝熱される。軸流ファン１９から送り出された冷却風は、ヒートシンク２１を通過する際にヒートシンク２１の熱を奪い去る。このようにしてレーザーダイオード１ａで発生した熱を効率的に除去することができるので、レーザーダイオード１ａの昇温を抑制することができる。

軸流ファン１９からヒートシンク２１を通過したヒートシンク２１の排気風は、図１中矢印で示すように、流路形成部材としての排気流路部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって形成される排気流路を通じて蛍光体ホイール５へ導かれる。本実施形態においては、蛍光体ホイール５が排気流路内に配置されているため、排気流路に沿って流れるヒートシンク２１の排気風は、蛍光体ホイール５を通過する際に、蛍光体ホイール５で発生した熱を吸熱して奪い去る。蛍光体ホイール５を通過した排気風は、蛍光体ホイール５の近傍に設けられた排気口より光源装置外部へ排出される。

ここで、ヒートシンク２１からの排気風の温度は、蛍光体ホイール５で発生した熱を奪い去ることが可能な十分低い温度であることが、蛍光体ホイール５を効率よく冷却する上で重要である。そのため、本実施形態では、光源部１に設置される複数のレーザーダイオード１ａで発生する発熱量に応じて、ヒートシンク２１の材質や放熱表面積を設定したり、軸流ファン１９の風量を設定したりして、ヒートシンク２１からの排気風の温度が、蛍光体ホイール５で発生した熱を奪い去ることが可能な十分低い温度となるように調整している。このようにヒートシンク２１や軸流ファン１９の設定を最適化することで、ヒートシンク２１からの排気風の温度と蛍光体ホイール５の表面温度との間に大きな温度差を生じさせ、蛍光体ホイール５を効率よく冷却することができる。

しかも、本実施形態においては、蛍光体ホイール５自身が回転駆動して蛍光体ホイール５が表面移動する構成であるため、蛍光体ホイール５が表面移動しない構成と比較して、蛍光体ホイール５の表面に接する空気の流れは相対的に速いものとなる。よって、蛍光体ホイール５の回転駆動による冷却効果も加わって、蛍光体ホイール５を効率よく冷却することができる。

また、本実施形態では、光源部１のヒートシンク２１と蛍光体ホイール５との間の排気流路部分が直線状に形成されていることから、軸流ファン１９から送り出した冷却風を、少ない圧力損失で、ヒートシンク２１及び蛍光体ホイール５を通過させることができる。したがって、ヒートシンク２１の熱と蛍光体ホイール５の熱の両方を効率よく奪い去り、排気することができる。よって、本実施形態によれば、蛍光体ホイール５の専用冷却ファンを増設することなく、蛍光体ホイール５を十分に冷却することができ、光源装置の大型化やコストアップ、騒音増加を抑制できる。

〔変形例１〕
次に、前記実施形態における光源装置の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
本変形例１は、前記実施形態における光源装置の蛍光体ホイール５の代わりに、静止状態で固定される固定蛍光体２３を設けたものである。なお、本変形例１における基本構成は前記実施形態と同様であるため、以下、前記実施形態とは異なる点を中心に説明する。

図４は、本変形例１に係る光源装置の要部構成を示す模式図である。
本変形例１における固定蛍光体２３の表面には、光源部１から発せられた青色成分のレーザー光が照射されて、青色成分とは異なる緑色成分を含む蛍光と赤色成分の蛍光とを含む蛍光を発生する蛍光膜２３ａが塗布されている。固定蛍光体２３の裏面には、図５で示すように蛍光体放熱部材としてのヒートシンク２２が設けられている。ヒートシンク２２は、固定蛍光体２３から伝搬されてくる熱を、光源部１のヒートシンク２１からの排気風によって十分に放熱できるように、材質や表面積が適宜設定されている。

固定蛍光体２３とヒートシンク２２の間には熱伝導性部材としての熱伝導シート２９が挿入されている。熱伝導シート２９は、熱伝導率が高いために、固定蛍光体２３上の蛍光膜２３ａで発生した熱をヒートシンク２２に効率よく伝導することができる。

軸流ファン１９から光源部１のヒートシンク２１を通過した排気風は、図４中矢印で示すように、排気流路部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって形成される排気流路を通じて固定蛍光体２３へ導かれる。本変形例１においては、固定蛍光体２３及びそのヒートシンク２２が排気流路内に配置されている。そのため、排気流路に沿って流れる光源部１のヒートシンク２１の排気風は、固定蛍光体２３上の蛍光膜２３ａに接しながら流れ、蛍光膜２３ａの熱を直接的に奪い去るとともに、ヒートシンク２２を通過する際にヒートシンク２２の熱を吸熱することで、蛍光膜２３ａの熱を間接的に奪い去る。このようにして固定蛍光体２３上の蛍光膜２３ａで発生した熱を効率的に除去することができるので、蛍光膜２３ａの昇温を抑制することができる。

ここで、本変形例１においては、固定蛍光体２３が表面移動しない構成であるため、蛍光体ホイール５が表面移動することによる冷却効果が得られない。しかしながら、本変形例１では、固定蛍光体２３に対して熱伝導シート２９を介してヒートシンク２２を設け、これを排気流路内に配置する構成としたことで、表面移動しない固定蛍光体２３であっても、十分に高い冷却効果を実現できる。

また、前記実施形態では、蛍光体ホイール５を回転駆動させる構成であるため、その回転駆動のための駆動源や、回転駆動の異常停止等を検出するための回転検出センサなどを設けることが必要となる。本変形例１によれば、このような駆動源や回転検出センサなどを設ける必要がないので、低コストかつ低騒音な構成を実現することができる。

〔変形例２〕
次に、前記実施形態における光源装置の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
本変形例２も、前記変形例１と同様、前記実施形態における光源装置の蛍光体ホイール５の代わりに、静止状態で固定される固定蛍光体２３を設けたものである。ただし、本変形例２では、前記変形例１におけるヒートシンク２２を設けず、固定蛍光体２３を流路形成部材である放熱排気流路部材２４上に配置した点で、前記変形例１とは異なっている。本変形例２における基本構成は前記変形例１と同様であるため、以下、前記変形例１とは異なる点を中心に説明する。

図６は、本変形例２に係る光源装置の要部構成を示す模式図である。
本変形例２において、軸流ファン１９からヒートシンク２１を通過したヒートシンク２１の排気風が流れる排気流路は、図６中矢印で示すように、流路形成部材としての放熱排気流路部材２４によって形成されている。この放熱排気流路部材２４は、熱伝導率の高い金属板で構成されている。本変形例２の固定蛍光体２３は、この放熱排気流路部材２４の外壁上に設けられている。したがって、固定蛍光体２３上の蛍光膜２３ａで発生した熱は、放熱排気流路部材２４の全体に伝熱される。

軸流ファン１９から光源部１のヒートシンク２１を通過した排気風は、図６中矢印で示すように、放熱排気流路部材２４の内壁によって少なくとも一部が仕切られた排気流路を通じて、排気口へ向かう。このとき、本変形例２では、排気流路に沿って流れる光源部１のヒートシンク２１の排気風が、放熱排気流路部材２４の内壁に接しながら流れ、放熱排気流路部材２４の熱を奪い去る。放熱排気流路部材２４の内壁表面積は、光源装置を大型化させずに、前記変形例１のヒートシンク２２の表面積よりも大きくすることが容易である。よって、固定蛍光体２３上の蛍光膜２３ａで発生した熱を効率的に除去でき、蛍光膜２３ａの昇温を抑制することができる。しかも、固定蛍光体２３の放熱部材として流路形成部材を兼用することから、これらの部材を別構成とする場合よりも、部品点数が少なくなり、更なる低コスト化と簡易構成を実現できる。

次に、本実施形態における光源装置を搭載した画像投射装置としてのプロジェクタの構成及び動作について説明する。
なお、光源装置として、前記変形例１や前記変形例２の光源装置を用いてもよいことは言うまでもない。

図７は、本実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの一例を示す模式図である。
前記光源装置のライトトンネル１７を通過した光は、照明光学系を構成する集光レンズ２５により平行光束とされた後、照明光学系を構成する反射ミラー２６，２７により反射されて、画像形成部材としての画像形成パネル１３に導かれる。画像形成パネル１３は、図示しない公知の画像生成部によって制御され、各色成分の光は、その画像形成パネル１３によって反射され、投射光学系を構成する投射レンズ部２８を介してスクリーンＳに照射される。これにより、スクリーンＳにカラー画像が拡大表示される。

本実施形態のプロジェクタでは、画像形成パネル１３として、変調信号に応じて画像形成される透過型タイプのパネルを例示しているが、反射型タイプのパネルやマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）タイプのパネルを用いてもよい。また、ライトトンネル１７は、光量均一化手段の代表的な一例であり、これ以外の周知の光量均一化手段を用いてもよい。その他の光学手段についても本実施形態のものに限定されない。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
例えばおよそ４５０［ｎｍ］以上４９５［ｎｍ］以下の所定波長帯の光（青色成分の光）を射出するレーザーダイオード１ａ等の発光素子を備えた光源部１等の第１発光部と、前記発光素子からの光を受光することにより前記所定波長帯とは異なる例えばおよそ４９５［ｎｍ］以上７５０［ｎｍ］以下の別の波長帯の光（緑色成分から赤色成分までの光）を射出する蛍光膜５ｂ，２３ａ等の波長変換部材を備えた蛍光体ホイール５や固定蛍光体２３等の第２発光部と、前記発光素子から射出される光の経路及び前記波長変換部材から射出される光の経路を定める各種レンズやミラー、光路切り替え盤３等の光学手段とを備えた光源装置において、冷却風を発生させる軸流ファン１９等の送風手段と、前記冷却風が流れる流路を前記第１発光部及び前記第２発光部の両方に接するように形成する排気流路部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃや放熱排気流路部材２４等の流路形成部材とを有することを特徴とする。
これによれば、送風手段が発生させる冷却風によって第１発光部の発光素子と第２発光部の波長変換部材の両方を冷却することができるので、これらを別個の送風手段によって冷却する構成と比較して、装置の大型化を抑制しつつ、波長変換部材や発光素子を冷却できる。

（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記流路のうち少なくとも前記第１発光部と前記第２発光部との間の流路部分が直線状になる形成されていることを特徴とする。
これによれば、送風手段から送り出した冷却風を、少ない圧力損失で、第１発光部及び第２発光部に接せらせることができるので、第１発光部の発光素子と第２発光部の波長変換部材の両方を効率よく冷却することができる。

（態様Ｃ）
前記態様Ｂにおいて、前記光学手段は、前記第１発光部の前記発光素子からの光の光路を折り返して前記第２発光部の前記波長変換部材へ導く反射ミラー１２，１８等を含むことを特徴とする。
これによれば、前記第１発光部と前記第２発光部とを直線状に配置することが容易になるので、これらの間の流路部分を直線状にするレイアウトが容易に実現できる。

（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記流路内を前記第１発光部から前記第２発光部に向かって前記冷却風が流れるように構成されていることを特徴とする。
一般に、第２発光部の波長変換部材よりも第１発光部の発光素子の方が高い冷却効果を得たい場合が多い。本態様によれば、第２発光部よりも先に冷却風で第１発光部の熱を除去するため、第１発光部よりも先に冷却風で第２発光部の熱を除去する場合と比べて、第１発光部に接する冷却風の温度が低く、より高い冷却効果が得られる。

（態様Ｅ）
前記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、前記第１発光部は、前記流路内に位置し、前記発光素子の熱を放熱するためのヒートシンク２１等の発光素子放熱部材を備えていることを特徴とする。
これによれば、第１発光部の発光素子を効率よく冷却することができる。

（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記波長変換部材は、前記発光素子からの光を励起光として、前記別の波長帯の光を射出する蛍光体であることを特徴とする。
これによれば、簡易な構成で、発光素子が射出する光とは別の波長帯の光を発生させることができる。

（態様Ｇ）
前記態様Ｆにおいて、前記発光素子からの光を受ける前記蛍光体の表面部分が変わるように、該蛍光体の表面を移動させるステッピングモータ６等の表面移動手段を有することを特徴とする。
これによれば、蛍光体表面上の同一箇所に発光素子からの光が継続的に照射されることが防止され、蛍光体の劣化が抑制される。また、蛍光体の表面が移動することで、蛍光体が表面移動しない構成と比較して、蛍光体表面に接する空気の流れは相対的に速いものとなり、より高い冷却効果が得られる。

（態様Ｈ）
前記態様Ｆにおいて、前記蛍光体は固定配置されていることを特徴とする。
これによれば、蛍光体を表面移動させるために必要となる駆動源やセンサなどを設ける必要がないので、低コストかつ低騒音な構成を実現することができる。

（態様Ｉ）
前記態様Ｈにおいて、前記第２発光部は、前記流路内に位置し、前記蛍光体の熱を放熱するためのヒートシンク２２等の蛍光体放熱部材を備えていることを特徴とする。
これによれば、第２発光部の蛍光体を効率よく冷却することができる。

（態様Ｊ）
前記態様Ｉにおいて、前記蛍光体と前記蛍光体放熱部材との間に熱伝導シート２９等の熱伝導性部材を介在させたことを特徴とする。
これによれば、蛍光体で発生した熱を蛍光体放熱部材へ効率よく伝導することができるので、第２発光部の蛍光体を効率よく冷却することができる。

（態様Ｋ）
前記態様Ｉ又はＪにおいて、前記流路形成部材の少なくとも一部が前記蛍光体放熱部材によって構成されていることを特徴とする。
これによれば、ヒートシンク等を蛍光体放熱部材として用いる場合と比較して、装置を大型化させることなく、広い表面積の蛍光体放熱部材を形成しやすく、高い冷却効果を得やすい。また、蛍光体放熱部材として流路形成部材を兼用することから、これらの部材を別構成とする場合よりも、部品点数が少なくなり、更なる低コスト化と簡易構成を実現できる。

（態様Ｌ）
前記態様Ａ〜Ｋのいずれかの態様において、前記所定波長帯は、青色成分の波長帯（およそ４５０［ｎｍ］以上４９５［ｎｍ］以下の波長帯）であり、前記別の波長帯は、緑色成分から赤色成分までの波長帯（およそ４９５［ｎｍ］以上７５０［ｎｍ］以下の波長帯）であることを特徴とする。
これによれば、カラー画像に必要な三原色の光を照射する光源装置を簡易に実現することができる。

（態様Ｍ）
プロジェクタ等の画像投射装置であって、前記態様Ａ〜Ｌのいずれかの態様に係る光源装置と、前記光源装置から射出される光を画像形成パネル１３等の画像形成部材に伝達する集光レンズ２５や反射ミラー２６，２７等の照明光学系と、前記画像形成部材に形成された画像を拡大投射する投射レンズ部２８等の投射光学系とを有することを特徴とする。
これによれば、光源装置の大型化を抑制しつつ、光源装置の波長変換部材や発光素子を冷却できるので、画像投射装置の小型化が容易となる。

１ 光源部
１ａ レーザーダイオード
１ｂ カップリングレンズ
１ｃ 集光レンズ
２ レーザーダイオード保持体
３ 光路切り替え盤
３ａ 反射領域
３ｂ 透過領域
４ ステッピングモータ
５ 蛍光体ホイール
５ｂ，２３ａ 蛍光膜
６ ステッピングモータ
７，１１，１４，１６，２５ 集光レンズ
８，１２，１８，２６，２７ 反射ミラー
９ ダイクロイックミラー
１０ 色成分切り替え盤
１３ 画像形成パネル
１７ ライトトンネル
１９ 軸流ファン
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 排気流路部材
２１，２２ ヒートシンク
２３ 固定蛍光体
２４ 放熱排気流路部材
２８ 投射レンズ部
２９ 熱伝導シート

特開２０１１−１８６３５０号公報

Claims (14)

1. 所定波長帯の光を射出する発光素子を備えた第１発光部と、
   前記発光素子からの光を受光することにより前記所定波長帯とは異なる別の波長帯の光を射出する波長変換部材を備えた第２発光部と、
   前記発光素子から射出される光の経路及び前記波長変換部材から射出される光の経路を定める光学手段とを備えた光源装置において、
   冷却風を発生させる送風手段と、
   前記冷却風が流れる流路を前記第１発光部及び前記第２発光部の両方に接するように形成する流路形成部材とを有し、
   前記流路内を前記第１発光部から前記第２発光部に向かって前記冷却風が流れるように構成されており、
   前記第１発光部から前記第２発光部へ向かって流れる前記冷却風の温度は、前記第２発光部の温度よりも低いことを特徴とする光源装置。
2. 請求項１の光源装置において、
   前記第２発光部は回転することを特徴とする光源装置。
3. 請求項１又は２の光源装置において、
   前記流路形成部材は、金属で構成され、
   前記第２発光部は、前記流路形成部材の外壁のうち前記冷却風が流れる側とは反対側の外壁上に配置されていることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置において、
   前記流路のうち少なくとも前記第１発光部と前記第２発光部との間の流路部分が直線状になる形成されていることを特徴とする光源装置。
5. 請求項４の光源装置において、
   前記光学手段は、前記第１発光部の前記発光素子からの光の光路を折り返して前記第２発光部の前記波長変換部材へ導くものを含むことを特徴とする光源装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光源装置において、
   前記第１発光部は、前記流路内に位置し、前記発光素子の熱を放熱するための発光素子放熱部材を備えていることを特徴とする光源装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光源装置において、
   前記波長変換部材は、前記発光素子からの光を励起光として、前記別の波長帯の光を射出する蛍光体であることを特徴とする光源装置。
8. 請求項７の光源装置において、
   前記発光素子からの光を受ける前記蛍光体の表面部分が変わるように、該蛍光体の表面を移動させる表面移動手段を有することを特徴とする光源装置。
9. 請求項７の光源装置において、
   前記蛍光体は固定配置されていることを特徴とする光源装置。
10. 請求項９の光源装置において、
    前記第２発光部は、前記流路内に位置し、前記蛍光体の熱を放熱するための蛍光体放熱部材を備えていることを特徴とする光源装置。
11. 請求項１０の光源装置において、
    前記蛍光体と前記蛍光体放熱部材との間に熱伝導性部材を介在させたことを特徴とする光源装置。
12. 請求項１０又は１１の光源装置において、
    前記流路形成部材の少なくとも一部が前記蛍光体放熱部材によって構成されていることを特徴とする光源装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光源装置において、
    前記所定波長帯は、青色成分の波長帯であり、
    前記別の波長帯は、緑色成分から赤色成分までの波長帯であることを特徴とする光源装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光源装置と、
    前記光源装置から射出される光を画像形成部材に伝達する照明光学系と、
    前記画像形成部材に形成された画像を拡大投射する投射光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。

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