JP7294089B2 - 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ものである。

近年、プロジェクター用の照明装置として照明光に蛍光を利用するものがある。例えば、下記特許文献１には、光源部と、集光レンズと、ロッドレンズと、蛍光体シートとを備えた光源装置が開示されている。

特開２００８－２３５４３９号公報

上記光源装置では、ロッドレンズ及び蛍光体シートが当接しているため、蛍光体シートで生成された蛍光がロッドレンズ側に導波して外部に射出されてしまい、光利用効率が低下するおそれがあった。

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、第１波長帯の第１光を射出する光源部と、前記光源部から射出された前記第１光を集光する第１光学素子と、前記第１光学素子により集光された前記第１光が入射する第１入射面と、前記第１入射面とは異なる第１射出面とを有し、前記第１入射面から入射される前記第１光を導波して前記第１射出面から射出させる第２光学素子と、前記第２光学素子の前記第１射出面から射出される前記第１光が入射する第２入射面と、前記第２入射面とは異なる第２射出面とを有し、前記第２入射面から入射した前記第１光を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２光に変換する波長変換素子と、を備え、前記第２光学素子及び前記波長変換素子は、前記第１射出面と前記第２入射面とを対向させるとともに、互いが離間した状態に設けられており、前記第２入射面の大きさは、前記第１射出面の大きさより大きいことを特徴とする。

本発明の一態様の光源装置において、前記波長変換素子を保持するとともに前記波長変換素子と熱的に接続される第１基板をさらに備え、前記第２光学素子は、前記第１入射面と前記第１射出面とに交差する側面を有し、前記第１基板は、前記側面に対向する第１面を有しており、前記側面と前記第１基板の前記第１面とは、互いに離間して設けられていてもよい。

本発明の一態様の光源装置において、前記側面と前記第１面との間隙の大きさは、前記第１射出面と前記第２入射面との間隙の大きさよりも大きい構成が採用されてもよい。

本発明の一態様の光源装置において、前記波長変換素子は、前記第２入射面に設けられ、前記第１光を透過させるとともに前記第２光を反射させる第１膜を有していてもよい。

本発明の一態様の光源装置において、前記波長変換素子は、前記第２入射面から入射される前記第１光を前記第２光に波長変換する波長変換層と、前記波長変換層を保持するとともに前記波長変換層と熱的に接続され、透光性を有する第２基板とを含んでいてもよい。

本発明の一態様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、を備えることを特徴とする。

プロジェクターを示す概略構成図である。 光源装置を示す概略構成図である。 蛍光発光素子の断面図である。 波長変換素子の平面図である。 ダイクロイック膜の角度依存性を示すグラフである。 変形例に係る放熱基板の周辺構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、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）
本実施形態のプロジェクターは、３つの透過型液晶ライトバルブを用いたプロジェクターの一例である。
図１は、本実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。図２は、本実施形態の光源装置を示す概略構成図である。

図１に示すように、プロジェクター１は、光源装置２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、光合成光学系５と、投射光学系６と、を備えている。光源装置２は、白色の照明光ＷＬを照射する。色分離光学系３は、光源装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢに分離する。光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂはそれぞれ、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、各色の画像光を形成する。光合成光学系５は、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからの各色の画像光を合成する。投射光学系６は、光合成光学系５からの合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向かって投射する。

光源装置２は、半導体レーザーから射出された青色の励起光のうち、波長変換されずに射出される青色の励起光の一部と、蛍光体による励起光の波長変換によって生じる黄色の蛍光光と、が合成された白色の照明光（白色光）ＷＬを射出する。光源装置２は、略均一な照度分布を有するように調整された照明光ＷＬを色分離光学系３に向けて射出する。光源装置２の具体的な構成については後述する。

色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａと、第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の反射ミラー８ａと、第２の反射ミラー８ｂと、第３の反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａと、第２のリレーレンズ９ｂと、を備えている。

第１のダイクロイックミラー７ａは、光源装置２から射出された照明光ＷＬを、赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとが混合された光と、に分離する。そのため、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、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する特性を有する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとが混合された光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。そのため、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を透過する特性を有する。

第１の反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置され、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の反射ミラー８ｂおよび第３の反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置され、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に導く。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを光変調装置４Ｇに向けて反射する。

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の光路中の第２のダイクロイックミラー７ｂの後段に配置されている。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の光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることによる青色光ＬＢの光損失を補償する。

光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの各々は、液晶パネルから構成されている。光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの各々は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの各々を通過させる間に、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの各々を画像情報に応じて変調し、各色に対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの各々の光入射側および光射出側には、偏光板（図示略）がそれぞれ配置されている。

光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの各々の光入射側には、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの各々に入射する赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの各々を平行化するフィールドレンズ２０Ｒ，フィールドレンズ２０Ｇ，およびフィールドレンズ２０Ｂが設けられている。

光合成光学系５は、クロスダイクロイックプリズムから構成されている。光合成光学系５は、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの各々からの各色の画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６に向かって射出する。

投射光学系６は、投射レンズ群から構成されている。投射光学系６は、光合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像（画像）が表示される。

（光源装置）
次に、本実施形態の光源装置２について説明する。
図２は、光源装置２の概略構成を示す図である。
図２に示すように、光源装置２は、励起光源（光源部）１１０と、集光レンズ（第１光学素子）１１と、導光体（第２光学素子）１２と、蛍光発光素子（波長変換素子）１３と、ピックアップ光学系１４と、インテグレーター光学系１５と、放熱基板（第１基板）１７と、を備える。

励起光源１１０は、レーザー光からなる青色光線Ｂ１を射出する複数の半導体レーザー１１０ａを含む。青色光線Ｂ１の発光強度の波長帯は、例えば、４４５ｎｍから４６５ｎｍであり、ピーク波長は、例えば４５５ｎｍである。複数の半導体レーザー１１０ａは、照明光軸１００ａｘと直交する一つの平面内においてアレイ状に配置されている。なお、半導体レーザー１１０ａから射出する青色光線Ｂ１の波長帯は上記に限定されない。

本実施形態の励起光源１１０は、青色波長帯（第１波長帯）の青色光線Ｂ１を複数含む光線束からなる励起光（第１光）Ｂを蛍光発光素子１３に向けて射出する。

集光レンズ１１は、励起光源１１０から射出された励起光Ｂを集光して導光体１２に入射させる。

導光体１２は、光入射面（第１入射面）１２ａと、光射出面（第１射出面）１２ｂと、側面１２ｃと、を有する。光入射面１２ａは、集光レンズ１１により集光された励起光Ｂが入射する面である。光射出面１２ｂは、光入射面１２ａとは異なる面であって、導光体１２の内部を伝播した光の一部を射出する面である。側面１２ｃは、光入射面１２ａ及び光射出面１２ｂに交差する面である。

本実施形態の導光体１２は、光入射面１２ａから内部に入射した光を全反射により伝播させつつ、内部を伝播した光の一部を光射出面１２ｂから射出する。導光体１２は中心軸方向に延びるロッドレンズで構成される。本実施形態の導光体１２は、中心軸に直交する断面積が光入射面１２ａから光射出面１２ｂに向かって変化しない角柱形状を有する。

導光体１２は、例えばＢＫ７等のホウケイ酸ガラス、石英、合成石英、水晶、およびサファイア等の透光性部材で構成されている。本実施形態の導光体１２は、例えば、青色波長帯の光の吸収が少ない特性を有する石英で構成される。本実施形態の導光体１２は励起光Ｂを効率良く伝播させて蛍光発光素子１３に導くことが可能である。

また、導光体１２内に入射した励起光Ｂは、導光体１２内を全反射しながら伝播することで照度分布の均一性が向上した状態で光射出面１２ｂから射出される。導光体１２によって照度分布の均一性が高められた励起光Ｂは蛍光発光素子１３に入射する。蛍光発光素子１３は励起光Ｂにより励起されることで蛍光（第２光）Ｙを生成して射出する。

蛍光発光素子１３に入射した励起光Ｂの一部は蛍光発光素子１３を透過して射出される。すなわち、蛍光発光素子１３は励起光Ｂの一部と蛍光Ｙとを合成した白色の照明光ＷＬを射出する。蛍光発光素子１３の構成については後述する。

ピックアップ光学系１４は、例えば第１レンズ１４ａと、第２レンズ１４ｂと、を備えている。ピックアップ光学系１４は、蛍光発光素子１３から射出された照明光ＷＬを略平行化する。第１レンズ１４ａおよび第２レンズ１４ｂは、それぞれ凸レンズから構成されている。

インテグレーター光学系１５は、例えば第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、を備えている。第１レンズアレイ１２０は、ピックアップ光学系１４から射出された照明光ＷＬを複数の部分光束に分割するための複数の第１レンズ１２０ａを有する。複数の第１レンズ１２０ａは、照明光軸１００ａｘと直交する面内においてマトリクス状に配列されている。

第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０の複数の第１レンズ１２０ａに対応する複数の第２レンズ１３０ａを有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１レンズ１２０ａの像を光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂの画像形成領域の近傍に結像させる。複数の第２レンズ１３０ａは、照明光軸１００ａｘに直交する面内においてマトリクス状に配列されている。

偏光変換素子１４０は、第２レンズアレイ１３０から射出された照明光ＷＬを直線偏光に変換する。偏光変換素子１４０は、例えば、偏光分離膜と位相差板と（ともに図示略）を備えている。

重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０から射出された各部分光束を集光して光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂの画像形成領域の近傍に重畳させる。第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０および重畳レンズ１５０は、蛍光発光素子１３からの光の強度分布を均一にするインテグレーター光学系１５を構成する。

（波長変換素子）
次に、本実施形態の蛍光発光素子１３の構成について説明する。
図３は、蛍光発光素子１３を、図２の照明光軸１００ａｘを含む平面で切断した断面図である。図４は、蛍光Ｙの出射側から見た波長変換素子３０の平面図である。なお、図３及び図４では蛍光発光素子１３の近傍に配置される導光体１２も図示している。

図３及び図４に示すように、蛍光発光素子１３は放熱基板１７に保持されている。放熱基板１７は、例えばアルミニウムや銅等の放熱性に優れた金属材料で構成されている。放熱基板１７は、蛍光発光素子１３を保持する保持部材である。放熱基板１７は、支持面１７ａと裏面１７ｂと、を有する。支持面１７ａは蛍光発光素子１３を支持する面である。裏面１７ｂは、支持面１７ａと反対を向く面である。蛍光発光素子１３は、放熱基板１７に形成された貫通孔１８を塞ぐように、放熱基板１７の支持面１７ａに接合部材（図示略）を介して固定されている。

本実施形態の放熱基板１７は、蛍光発光素子１３を保持するとともに蛍光発光素子１３と熱的に接続されている。励起光Ｂは、放熱基板１７に形成された貫通孔１８を介して蛍光発光素子１３に入射する。蛍光発光素子１３は後述のように励起光Ｂを変換して蛍光Ｙを生成する。放熱基板１７は、蛍光生成時に蛍光発光素子１３で発生する熱を放出するための部材である。

本実施形態の蛍光発光素子１３は、支持基板（第２基板）３１と、波長変換層３２と、ダイクロイック膜（第１膜）３４と、を備えている。
支持基板３１は、透光性を有する矩形の板材で構成され、第１面３１ａ及び第２面３１ｂを有している。支持基板３１は、波長変換層３２を保持するとともに波長変換層３２と熱的に接続されている。支持基板３１は、例えば、ＳｉＣ、サファイア等のように、放熱性に優れるとともに光透過性を有する材料で構成される。

波長変換層３２は、支持基板３１の第２面３１ｂに設けられる。波長変換層３２は、青色の励起光Ｂを黄色の蛍光（第２波長帯を有する第２光）Ｙに変換して射出する蛍光体粒子（図示略）を含む蛍光体層で構成される。蛍光体粒子として、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体が用いられる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であってもよいし、２種以上の材料を用いて形成された粒子が混合されたものが用いられてもよい。波長変換層３２には、耐熱性および表面加工性に優れたものを用いることが好ましい。このような波長変換層３２として、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が好適に用いられる。

波長変換層３２は、支持基板３１の第２面３１ｂに対向する光入射面３２ａと、光入射面３２ａと反対を向く光射出面３２ｂと、を有する。光入射面３２ａは波長変換層３２の内部に光を入射させる面である。光射出面３２ｂは、波長変換層３２の内部から外部に向けて光を射出する面である。

蛍光発光素子１３は、光入射面（第２入射面）１３ａと光射出面（第２射出面）１３ｂとを有する。光射出面１３ｂは、導光体１２の光射出面１２ｂから射出される励起光Ｂが入射する面である。光射出面１３ｂは、光入射面１３ａと異なる面であって、蛍光発光素子１３から光を射出する面である。

本実施形態の蛍光発光素子１３において、光入射面１３ａは支持基板３１の第１面３１ａのうちの貫通孔１８内に露出する部分に相当し、光射出面１３ｂは波長変換層３２の光射出面３２ｂに相当する。
本実施形態の蛍光発光素子１３は、光射出面１３ｂから、波長変換層３２内において蛍光変換されなかった励起光Ｂの一部と蛍光Ｙとを合成した白色の照明光ＷＬを射出する。

本実施形態の蛍光発光素子１３において、蛍光Ｙの生成時に波長変換層３２で発生した熱は、波長変換層３２と熱的に接続される支持基板３１、及び支持基板３１と熱的に接続される放熱基板１７に伝達される。これにより、本実施形態の蛍光発光素子１３では、波長変換層３２の熱を効率良く放出できる。

導光体１２の一部は、放熱基板１７に形成された貫通孔１８内に挿入されている。導光体１２の光射出面１２ｂと蛍光発光素子１３の光入射面１３ａとは互いに対向する。光入射面１３ａの大きさは、導光体１２の光射出面１２ｂの大きさより大きくなっている。すなわち、光入射面１３ａの面積は光射出面１２ｂの面積より大きい。

光入射面１２ａから射出された励起光Ｂは所定の拡がりを持った状態で蛍光発光素子１３の光入射面１３ａに入射する。本実施形態の蛍光発光素子１３において、光入射面１３ａが光射出面１２ｂより大きいため、所定の拡がりを持つ励起光Ｂが光入射面１３ａに効率良く取り込まれる。

導光体１２及び蛍光発光素子１３は、光射出面１２ｂと光入射面１３ａとを対向させるとともに、互いが離間した状態に設けられる。すなわち、光射出面１２ｂと光入射面１３ａとの間には第１間隙Ｇ１が設けられている。第１間隙Ｇ１には空気層が設けられている。

ここで、仮に光射出面１２ｂ及び光入射面１３ａが接触している場合、蛍光発光素子１３内で生成された蛍光Ｙの一部が光入射面１３ａから光射出面１２ｂ側に導波するおそれがある。すなわち、蛍光発光素子１３で生成された蛍光Ｙの一部が導光体１２内に戻されることで損失となる蛍光Ｙの光利用効率が低下してしまう。

これに対して、本実施形態の光源装置２では、光射出面１２ｂと光入射面１３ａとの間に第１間隙Ｇ１を設けることで、光射出面１２ｂと光入射面１３ａとを接触させないようにしている。これにより、光入射面１３ａから光射出面１２ｂ側への蛍光Ｙの導波を抑制することができる。

また、本実施形態の光源装置２では、光射出面１２ｂと光入射面１３ａとを接触させないことで、蛍光発光素子１３で発生した熱が導光体１２に伝わることを抑制できる。よって、熱に晒された導光体１２が劣化や破損するといった信頼性低下を招く問題の発生が抑制される。

励起光Ｂを蛍光発光素子１３に効率良く入射させるためには、光射出面１２ｂ及び光入射面１３ａをできるだけ近づけて配置することが望ましい。つまり、上記第１間隙Ｇ１の大きさＨ１はできるだけ小さく設定することが望ましい。

本実施形態の放熱基板１７は、導光体１２の側面１２ｃに対向する内面１８ａ（第１面）を有している。導光体１２及び放熱基板１７は、側面１２ｃと内面１８ａとを対向させるとともに、互いが離間した状態に設けられる。すなわち、側面１２ｃと内面１８ａとの間には第２間隙Ｇ２が設けられている。第２間隙Ｇ２には空気層が設けられている。

ここで、貫通孔１８の内面１８ａと導光体１２の側面１２ｃとが接触している場合、導光体１２の内部を伝搬する励起光Ｂが放熱基板１７で吸収されることで光損失が発生する。
これに対して、本実施形態の光源装置２では、内面１８ａと側面１２ｃとの間に第２間隙Ｇ２を設けることで、内面１８ａ及び側面１２ｃを接触させないようにしている。これにより、励起光Ｂが放熱基板１７で吸収されることによる光損失の発生を抑制することができる。

また、本実施形態の光源装置２では、内面１８ａと側面１２ｃとを接触させないことで、蛍光発光素子１３から放熱基板１７に伝わった熱が導光体１２に伝わることを抑制できる。よって、熱に晒された導光体１２が劣化や破損するといった信頼性低下を招く問題の発生が抑制される。

放熱基板１７からの放射熱の影響による導光体１２のダメージを抑制するためには、内面１８ａ及び側面１２ｃをできるだけ離して配置することが望ましい。つまり、上記第２間隙Ｇ２の大きさＨ２はできるだけ大きく設定することが望ましい。

本実施形態の光源装置２では、第２間隙Ｇ２の大きさＨ２を第１間隙Ｇ１の大きさＨ１より相対的に大きく設定することで、放熱基板１７からの放射熱の影響による導光体１２の割れなどの発生を抑制するとともに、励起光Ｂを効率良く蛍光発光素子１３側に導くことができる。

また、本実施形態の光源装置２は、蛍光発光素子１３の光入射面１３ａに設けられたダイクロイック膜３４を有している。ダイクロイック膜３４は誘電体膜を複数積層して形成された膜であって、励起光Ｂを透過するとともに波長変換層３２で生成された蛍光Ｙを反射する特性を有する。

図３に示したように、波長変換層３２で生成された蛍光Ｙの一部は支持基板３１を透過して光入射面１３ａに到達する。本実施形態の蛍光発光素子１３は、光入射面１３ａに設けられたダイクロイック膜３４で蛍光Ｙを反射することで蛍光Ｙの外部への漏れを抑制できる。よって、本実施形態の蛍光発光素子１３は、波長変換層３２で生成した蛍光Ｙを光射出面１３ｂから外部に効率良く取り出すことができる。

本実施形態の光源装置２において、光射出面１２ｂとダイクロイック膜３４との間には上記第１間隙Ｇ１（空気層）が設けられている。この構成によれば、ダイクロイック膜３４は空気層との界面において蛍光Ｙを全反射させることができるので、ダイクロイック膜３４は空気層との界面による全反射を利用しない場合に比べて膜設計が容易となる。

一般的に誘電体膜を複数積層して形成したダイクロイック膜は入射角度に応じて光の反射率が異なる角度依存性を持つ。本実施形態のダイクロイック膜３４も入射角度に応じて励起光Ｂの反射率が異なる角度依存性を有している。

ダイクロイック膜３４は、図５はダイクロイック膜３４の角度依存性を示すグラフである。図５において、横軸は入射光の波長を示し、縦軸は反射率を示している。図５は、入射角度０度、３０度、４５度におけるダイクロイック膜３４の反射率特性を示している。図５中には、励起光Ｂ及び蛍光Ｙの発光スペクトルをそれぞれ図示した。

図５に示すように、本実施形態のダイクロイック膜３４は、励起光Ｂの入射角度が大きくなるに従って、励起光Ｂの反射率が高くなる。例えば、入射角度４５度の場合、ダイクロイック膜３４における励起光Ｂのピーク波長（４５５ｎｍ）に対する反射率が略２０％である。励起光Ｂの入射角度が４５度よりも大きくなると、ダイクロイック膜３４における励起光Ｂのピーク波長に対する反射率は２０％よりも高くなってしまい、ダイクロイック膜３４は励起光Ｂを効率良く透過させることができなくなる。その結果、波長変換層３２で生成される蛍光Ｙの光量が減少してしまう。

これに対して、本実施形態の光源装置２では、ダイクロイック膜３４に対する励起光Ｂの入射角度を４５度以下、より好ましくは３０度以下に設定している。上述のように本実施形態の導光体１２は角柱形状であるので、光入射面１２ａから入射した励起光Ｂは導光体１２の内部を伝搬して光射出面１２ｂから射出される過程で角度変化が生じない。

光射出面１２ｂから射出される励起光Ｂの射出角度は、光入射面１２ａに対する励起光Ｂの入射角度と等しい。また、ダイクロイック膜３４に対する励起光Ｂの入射角度は光射出面１２ｂからの励起光Ｂの射出角度と等しい。つまり、ダイクロイック膜３４に対する励起光Ｂの入射角度θ１は光入射面１２ａに対する励起光Ｂの入射角度θ２と等しい。

本実施形態の光源装置２では、導光体１２の光入射面１２ａに対する励起光Ｂの入射角度θ２を４５度以下、より好ましくは３０度以下に設定している。導光体１２の光入射面１２ａに対する励起光Ｂの入射角度θ２は集光レンズ１１のレンズパワーにより調整可能である。

本実施形態の光源装置２は、ダイクロイック膜３４に対して励起光Ｂが所定の角度で入射するように導光体１２の光入射面１２ａに対する励起光Ｂの入射角度を調整することで、ダイクロイック膜３４で反射されることなく波長変換層３２に励起光Ｂを効率良く入射させることができる。よって、本実施形態の光源装置２は、波長変換層３２の蛍光変換効率を向上させることができる。

以上のように本実施形態の光源装置２によれば、導光体１２の光射出面１２ｂと蛍光発光素子１３の光入射面１３ａとが離間して設けられるため、蛍光発光素子１３で生成された蛍光Ｙが導光体１２側に導波されることを抑制できる。よって、本実施形態の光源装置２は、蛍光Ｙを照明光ＷＬとして効率良く利用するので、高い光利用効率を向上させることができる。
また、本実施形態の光源装置２によれば、導光体１２の光射出面１２ｂと蛍光発光素子１３の光入射面１３ａとが離間し設けられるため、蛍光発光素子１３で生じた熱が導光体１２に伝導することを抑制できる。よって、熱に晒されることによる導光体１２の信頼性の低下が抑制される。
また、本実施形態の光源装置２によれば、光入射面１３ａが光射出面１２ｂより大きいので、励起光Ｂを光入射面１３ａに効率良く取り込むことができる。よって、蛍光発光素子１３において蛍光Ｙが効率良く生成される。

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を備えることで光利用効率が高く明るい画像を表示できる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に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。
例えば、上記実施形態では、放熱基板１７が蛍光発光素子１３の支持基板３１と熱的に接続されている例を示したが、放熱基板１７は支持基板３１及び波長変換層３２の両方に熱的に接続されてもよい。

図６は変形例に係る放熱基板の周辺構造を示す断面図である。
図６に示すように、本変形例において、放熱基板１７Ａは、蛍光発光素子１３を保持するとともに支持基板３１及び波長変換層３２の両方に熱的に接続されている。具体的に本変形例の放熱基板１７Ａは貫通孔１８Ａ内に蛍光発光素子１３が設けられている。貫通孔１８Ａの内面１８ａ１は、支持基板３１の側面３１ｃ及び波長変換層３２の側面３２ｃと熱的に接続されている。
本変形例の放熱基板１７Ａを採用すれば、支持基板３１及び波長変換層３２の両方に熱的に接続されるので、波長変換層３２の放熱性をより向上させることができる。

また、上記実施形態の蛍光発光素子１３は、波長変換層３２の光入射面３２ａに支持基板３１を有していたが、波長変換層３２の光射出面３２ｂに別の支持基板３１を有した構造であってもよい。すなわち、波長変換層３２を一対の支持基板３１で挟み込んだ構造を採用してもよい。

また、上記実施形態では、導光体１２として角柱形状のものを例に挙げたが、中心軸に直交する断面積が光入射面１２ａから光射出面１２ｂに向かって変化するテーパーロッドで構成された導光体を用いてもよい。また、上記実施形態では、導光体１２として中実構造のものを例に挙げたが、中空構造のものを用いてもよい。

また、上記実施形態では、ダイクロイック膜３４が支持基板３１の第１面３１ａの全体に設けられていたが、ダイクロイック膜３４は励起光Ｂが入射する領域、すなわち、貫通孔１８内に露出する部分のみに設けられてもよい。
さらに、上記実施形態では、ダイクロイック膜３４が支持基板３１の第１面３１ａに設けられていたが、ダイクロイック膜３４は支持基板３１の第２面３１ｂに設けられてもよい。

その他、蛍光発光素子１３および光源装置２を構成する各構成要素の数、形状、材料、配置等については、適宜変更が可能である。また、上記実施形態では、３つの光変調装置を備えるプロジェクターを例示したが、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本発明を適用することも可能である。さらに、光変調装置としては、上述した液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイスなどを用いることもできる。

その他、プロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
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…投射光学系、１１…集光レンズ（第１光学素子）、１２…導光体（第２光学素子）、１２ａ…光入射面（第１入射面）、１２ｂ…光射出面（第１射出面）、１２ｃ…側面、１３…蛍光発光素子（波長変換素子）、１３ａ…光入射面（第２入射面）、１３ｂ…光射出面（第２射出面）、１７…放熱基板（第１基板）、１８ａ…内面（第１面）、３０…波長変換素子、３２…波長変換層、３４…ダイクロイック膜（第１膜）、１１０…励起光源（光源部）、Ｂ…励起光（第１光）、Ｙ…蛍光（第２光）、Ｇ１…第１間隙、Ｇ２…第２間隙。

Claims (6)

1. 第１波長帯の第１光を射出する光源部と、
   前記光源部から射出された前記第１光を集光する第１光学素子と、
   前記第１光学素子により集光された前記第１光が入射する第１入射面と、前記第１入射面とは異なる第１射出面とを有し、前記第１入射面から入射される前記第１光を導波して前記第１射出面から射出させる第２光学素子と、
   前記第２光学素子の前記第１射出面から射出される前記第１光が入射する第２入射面と、前記第２入射面とは異なる第２射出面とを有し、前記第２入射面から入射した前記第１光を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２光に変換する波長変換素子と、
   を備え、
   前記第２光学素子及び前記波長変換素子は、前記第１射出面と前記第２入射面とを対向
   させるとともに、互いが離間した状態に設けられており、
   前記第２入射面の大きさは、前記第１射出面の大きさより大きく、
   前記波長変換素子を保持するとともに、前記波長変換素子と熱的に接続される一方で前記第２光学素子とは接触しない第１基板をさらに備え、
   前記第２光学素子は、前記第１入射面と前記第１射出面とに交差する側面を有し、
   前記第１基板は、前記側面に対向する第１面を有しており、
   前記側面と前記第１基板の前記第１面とは、互いに離間して設けられる光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置であって、
   前記側面と前記第１面との間隙の大きさは、前記第１射出面と前記第２入射面との間隙の大きさよりも大きい光源装置。
3. 請求項１または２に記載の光源装置であって、
   前記第１基板は、前記第２光学素子の一部が挿入された貫通孔を有し、
   前記波長変換素子の前記第２入射面は、前記貫通孔の内部に露出している光源装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記波長変換素子は、前記第２入射面に設けられ前記第１光を透過させるとともに前記第２光を反射させる第１膜を有する光源装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記波長変換素子は、
   前記第２入射面から入射される前記第１光を前記第２光に波長変換する波長変換層と、
   前記波長変換層を保持するとともに前記波長変換層と熱的に接続され、透光性を有する第２基板と、
   を含む光源装置。
6. 請求項１から５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、
   を備えることを特徴とするプロジェクター。

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