WO2016167110A1 - 照明装置および投影型表示装置 - Google Patents

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WO2016167110A1
WO2016167110A1 PCT/JP2016/059876 JP2016059876W WO2016167110A1 WO 2016167110 A1 WO2016167110 A1 WO 2016167110A1 JP 2016059876 W JP2016059876 W JP 2016059876W WO 2016167110 A1 WO2016167110 A1 WO 2016167110A1
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light
light source
emitted
unit
lighting device
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PCT/JP2016/059876
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正裕 石毛
大海　元祐
出志 小林
佐藤　能久
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an illumination device using a solid light emitting element such as a laser diode (LD) and a projection display device including the illumination device.
  • a solid light emitting element such as a laser diode (LD)
  • a projection display device including the illumination device.
  • LEDs light emitting diodes
  • Laser diodes laser diodes
  • An increasing number of products use solid-state light-emitting elements.
  • Solid light-emitting elements such as LEDs are advantageous over discharge lamps not only in size and power consumption, but also in terms of high reliability. In particular, in order to achieve further higher brightness and lower power consumption, it is effective to increase the light utilization efficiency using an LD that is a point light source.
  • Patent Document 1 discloses a projection display device using an LD as a light source.
  • blue laser light emitted from the LD as excitation light is applied to the phosphor wheel coated with the phosphor.
  • the phosphor formed on the phosphor wheel is excited by blue laser light, and, for example, yellow fluorescence is emitted.
  • White light is synthesized from the yellow fluorescence and the blue laser light.
  • the focal position of the excitation light applied to the phosphor wheel is important.
  • the phosphor formed on the phosphor wheel and the condensing lens that collects the excitation light on the phosphor There is a need for improved positional accuracy.
  • an optical component such as a condenser lens is attached to a cooling device. For this reason, there existed a problem that alignment with a light source and a fluorescent substance wheel was difficult.
  • An illumination device is connected to an attachment member, a light source unit that is positioned on the attachment member and has one or more solid light sources that emit light in a predetermined wavelength range, and the light source unit. And a light conversion unit that converts light emitted from the solid-state light source into light having a wavelength range different from the wavelength range of the emitted light.
  • a projection display device includes an illumination optical system, an image generation optical system that generates image light by modulating light from the illumination optical system based on an input video signal, and an image A projection optical system that projects image light generated by the generation optical system.
  • the illumination optical system mounted on the projection display device has the same components as the illumination device of the present disclosure.
  • the light source unit includes one or more solid light sources that are positioned on the attachment member and emit light in a predetermined wavelength range.
  • a light conversion unit that converts light emitted from the solid light source into light having a wavelength range different from the wavelength range of the emitted light is connected. Thereby, the positional accuracy of a light source part and a light conversion part improves.
  • the light emitted from the light source unit is different from the wavelength range of the emitted light on the light source unit positioned on the attachment member.
  • An optical conversion unit that converts light in the wavelength range is connected.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the phosphor wheel shown in FIG. 3. It is a cross-sectional schematic diagram of the form wheel shown to FIG. 4A. It is a perspective view showing the structure of the wheel holder shown in FIG. It is the schematic showing the structural example of the projection type display apparatus provided with the illuminating device shown in FIG.
  • Embodiment (lighting device with wheel holder connected to light source housing) 2.
  • Application example (projection display)
  • FIG. 1 illustrates an appearance of a main part constituting an illumination device (illumination device 1) according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 schematically illustrates an example of a specific configuration of the illumination device 1. It is a representation.
  • the illumination device 1 is used, for example, as an illumination optical system of a projection display device (projector 100) described later.
  • the illuminating device 1 includes, for example, a light source 121 in which a plurality of LDs are arranged as solid light sources and a phosphor wheel 130 that converts light emitted from the light source 121 into light of different wavelength ranges (see FIG. 3).
  • the light source 121 and the phosphor wheel 130 are accommodated in the light source housing 20 and the wheel holder 30, respectively.
  • the lighting device 1 has a light source housing 20 in which the light source unit 2 is accommodated positioned on an attachment member (plate-like member 11).
  • the wheel holder 30 accommodating the phosphor wheel 130 is connected to and integrated with the light source casing 20.
  • a cooling housing 40 in which a circulation cooling device (for example, heat sinks 41 and 42 and a heat exchanger 43) for cooling the phosphor wheel 130 is placed is placed.
  • the cooling housing 40 is positioned on the plate-like member 11 and is fixed by screws 41 or the like, similar to the light source housing 20.
  • a heat sink 50 or the like for cooling the light source may be placed on the plate-like member 11.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the light source unit 2 and the light conversion unit 3 according to the present embodiment.
  • the light source unit 2 includes, for example, a light source 121 including a plurality of LDs and various optical members. Specifically, for example, condensing mirrors 122A and 122B for condensing light emitted from the light source 121 (blue laser light Lb) on the phosphor wheel 130, and light emitted from the light conversion unit 3 (yellow light) Ly), for example, includes a dichroic mirror 123 and a condenser lens 124 that selectively reflect the light to the light source unit 4 side.
  • the light source unit 4 houses, for example, a light source 141 that oscillates the blue laser light Lb, a dichroic mirror 142, and the like, as in the light source 121 described later.
  • the light source 121 is, for example, a blue laser light source that can oscillate blue laser light Lb having a peak wavelength of emission intensity within a wavelength range of 400 nm to 500 nm.
  • the blue laser light source corresponds to one or more solid light sources that emit light in a predetermined wavelength range.
  • other light sources such as LEDs may be used for the light source 121.
  • the predetermined wavelength is not limited to the blue light having the peak wavelength of the emission intensity at 400 nm to 500 nm.
  • the condensing mirror 122A has a concave reflecting surface that makes the light beams of the blue laser light Lb emitted from a plurality of LDs disposed in the light source 121 substantially parallel and concentrates the light on the condensing mirror 122B.
  • the condensing mirror 122B reflects the blue laser light Lb collected by the condensing mirror 122A to the phosphor wheel 130.
  • the dichroic mirror 123 has a property of selectively reflecting color light in a predetermined wavelength range and transmitting light in other wavelength ranges.
  • the blue laser light Lb emitted from the light source 121 and passing through the condensing mirrors 122A and 122B passes through the dichroic mirror 123 and enters the phosphor layer 132 formed on the phosphor wheel 130 described later. Irradiated to excite the phosphor.
  • the excited phosphor emits light in a wavelength range including, for example, a red wavelength range to a green wavelength range (that is, yellow light Ly).
  • the yellow light Ly is reflected by the dichroic mirror 123 toward the condenser lens 124 side.
  • the light conversion unit 3 includes, in addition to the phosphor wheel 130, condensing lenses 134 and 135 that collect light incident from the light source unit 2 at a predetermined position of the phosphor wheel 130. These phosphor wheels and condenser lenses 134 and 135 are attached to a wheel holder 30 as shown in FIG. 5, for example.
  • the wheel holder 30 includes, for example, an upper housing (the wheel holder 30 shown in FIG. 5) to which the condensing lenses 134 and 135 are attached, and a lower housing that covers the side surfaces and bottom of the condensing lenses 134 and 135 and the like. (Not shown).
  • the lower housing is connected to the light source housing 20 side, and the upper housing provided with the phosphor wheel 131 or the like is fitted into the lower housing, for example, as shown in FIG.
  • the wheel holder 30 has a rectangular parallelepiped appearance.
  • the phosphor wheel 130 has a disk-shaped substrate 131 and a phosphor layer 132 provided on the substrate 131 as shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the substrate 131 can be rotated by the motor 133 in the direction of arrow C about the rotation axis O with the normal passing through the center of the substrate 131 as the rotation axis O.
  • the phosphor layer 132 is excited by light emitted from the light source 121 and emits fluorescence having a wavelength range different from the wavelength range of the light.
  • the phosphor layer 132 includes a fluorescent material that emits fluorescence when excited by the blue laser light Lb having a center wavelength of about 445 nm, and the blue laser light Lb emitted from the light source 121 is converted into yellow.
  • the light Ly is converted and emitted.
  • the fluorescent substance contained in the phosphor layer 132 for example, a YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphor is used.
  • the kind of fluorescent substance, the wavelength range of the excited light, and the wavelength range of the visible light generated by excitation are not limited.
  • the substrate 131 is rotated by the motor 133, so that the focal position on the phosphor layer 132 to which the blue laser light Lb is irradiated relatively moves. As a result, it is possible to avoid deterioration caused by irradiating the same position of the phosphor layer 132 with excitation light for a long time.
  • the yellow light Ly emitted from the phosphor layer 132 is reflected to the light source unit 2 side, and is reflected to the condenser lens 124 side by the dichroic mirror 123 disposed between the phosphor wheel 130 and the light source 121 and the like.
  • the light source unit 2 and the light conversion unit 3 are configured such that the optical axis A of the blue laser light Lb emitted from the light source unit 2 and the rotation axis O of the phosphor wheel 130 are parallel to each other.
  • the rotation axis O of the phosphor wheel 130 is arranged at a position different from the optical axis A so that a predetermined position of the phosphor layer 132 is located on the optical axis A.
  • the phosphor wheel 130 is arranged so that the focal position of the blue laser light Lb condensed by the condenser lenses 134 and 135 coincides with a predetermined position on the phosphor layer 132.
  • the phosphor In the phosphor layer 132 irradiated with the blue laser light Lb, the phosphor is excited by the blue laser light Lb, and yellow fluorescence (yellow light Ly) including the red wavelength range to the green wavelength range is emitted.
  • the yellow light Ly travels in parallel to the optical axis A and in a direction opposite to the blue laser light Lb, passes through the condenser lenses 134 and 135, is reflected by the dichroic mirror 123 in the direction perpendicular to the optical axis A, and is collected. The light enters the optical lens 124.
  • the yellow light Ly is further combined with, for example, the blue laser light Lb that is incident on the light source unit 4 and oscillated from the light source 141 accommodated in the light source unit 4.
  • the yellow light Ly incident on the light source unit 4 via the condenser lens 124 is oscillated from the light source 141 and is reflected by the dichroic mirror 142 in the same direction as the traveling direction of the yellow light Ly.
  • the light Lb is combined with the white light Lw.
  • the alignment of the light source unit 2 and the light conversion unit 3 specifically, the blue laser light Lb that is the excitation light of the phosphors Light source 121, phosphor layer 132 provided on phosphor wheel 130 irradiated with blue laser light Lb, and blue light at any position, that is, phosphor layer 132 on phosphor wheel 130.
  • the alignment of the condenser lenses 134 and 135 for condensing light at a predetermined position is important.
  • the irradiation position of the excitation light of the phosphor wheel 130 is heated by the irradiation of the excitation light, whereby the air in the substrate 131 and the wheel holder 30 is also heated.
  • the heat generation of the phosphor and the heating of the air in the substrate 131 and the wheel holder 30 greatly affect the light conversion efficiency of the phosphor and the heat resistance of the binder for forming the phosphor layer 132 on the substrate 131. It is necessary to cool the irradiation position of the excitation light and the inside of the wheel holder 30. Therefore, in a general lighting device, a cooling member such as a heat exchanger is accommodated in the wheel holder together with the phosphor wheel, and the wheel holder is connected to a separately assembled cooling device. It was.
  • the wheel holder 30 including the phosphor wheel 130 is connected to the light source casing 20 that is positioned on the plate-like member 11 and that houses the light source unit 2.
  • the light source unit 2 and the light conversion unit 3 specifically, alignment of a series of optical systems from the light source 121 to the phosphor wheel 130 can be performed easily and accurately.
  • the cooling housing 40 containing the cooling device for cooling the phosphor wheel 130 and the wheel holder 30 are not particularly fixed by screwing or the like, but are simply in contact with each other.
  • dust in the air is burned onto the surface of the phosphor layer by the excitation light, and there is a risk of reducing the light conversion efficiency.
  • the cooling housing 40 and the wheel holder 30 are in contact with no gap.
  • the wheel holder 30 and the cooling housing 40 can be fitted to each other without a gap by forming the inclined shape in the portion S ⁇ b> 1 that contacts the cooling housing 40 of the wheel holder 30.
  • a buffer member may be disposed between the cooling housing 40 and the wheel holder 30. Thereby, airtightness improves more and it becomes possible to prevent intrusion of dust etc. Examples of the buffer member include a cushion and a pad.
  • the wheel holder 30 may be provided with a dust absorbing pad 44 that adsorbs dust and the like.
  • a dust absorbing pad 44 that adsorbs dust and the like.
  • the position of the dust suction pad 44 is preferably provided in the vicinity of the upstream of the airflow generated by the rotation of the phosphor wheel 130. Side walls and the like are preferable.
  • wheel holder 30 and the cooling housing 40 may be connected to each other as long as no trouble occurs in the alignment of a series of optical systems from the light source 121 to the phosphor wheel 130.
  • the wheel holder 30 including the phosphor wheel 130 is connected to the light source housing 20 in which the light source unit 2 is accommodated.
  • various optical members such as the light source 121 which comprises the light source part 2 and the light conversion part 3, the fluorescent substance wheel 130, and the condensing lenses 134 and 135, can be performed easily and accurately.
  • light conversion efficiency (light utilization efficiency) can be improved by improving the positional accuracy of various optical members. Therefore, it is possible to provide the lighting device 1 with high reliability.
  • FIG. 6 schematically shows an example of the configuration of the projector.
  • the projector 300 includes the illumination device 1 according to the present technology, an image generation system 400, and a projection optical system 600.
  • the image generation system 400 includes an image generation element 410 that generates an image based on the irradiated light, and an illumination optical system 420 that irradiates the image generation element 410 with light emitted from the illumination device 1.
  • the projection optical system 600 projects the image generated by the image generation element 410.
  • the image generation system 400 includes, for example, an integrator element 430, a polarization conversion element 440, and a condenser lens 450.
  • the integrator element 430 includes a first fly-eye lens 431 having a plurality of microlenses arranged two-dimensionally and a second flyeye having a plurality of microlenses arranged so as to correspond to each of the microlenses.
  • An eye lens 432 is included.
  • Light (parallel light) incident on the integrator element 430 from the illumination device 1 is divided into a plurality of light beams by the microlens of the first fly-eye lens 431 and is coupled to the corresponding microlens in the second fly-eye lens 432, respectively. Imaged.
  • Each of the microlenses of the second fly-eye lens 432 functions as a secondary light source, and irradiates the polarization conversion element 440 with a plurality of parallel lights with uniform brightness as incident light.
  • the integrator element 430 as a whole has a function of adjusting incident light irradiated from the illumination device 1 to the polarization conversion element 440 into a uniform luminance distribution.
  • the polarization conversion element 440 has a function of aligning the polarization state of incident light incident through the integrator element 430 and the like.
  • the polarization conversion element 440 emits outgoing light including blue light B3, green light G3, and red light R3 via, for example, a condenser lens 450 disposed on the outgoing side of the illumination device 1.
  • the illumination optical system 420 includes dichroic mirrors 460 and 470, mirrors 480, 490 and 500, relay lenses 510 and 520, field lenses 530R, 530G and 530B, liquid crystal light valves 410R, 410G and 410B as image generating elements, and dichroic prism 540. Is included.
  • the dichroic mirrors 460 and 470 have a property of selectively reflecting color light in a predetermined wavelength range and transmitting light in other wavelength ranges.
  • the dichroic mirror 460 selectively reflects the red light R3.
  • the dichroic mirror 470 selectively reflects the green light G3 out of the green light G3 and the blue light B3 transmitted through the dichroic mirror 460.
  • the remaining blue light B3 passes through the dichroic mirror 470. Thereby, the light (white light) emitted from the illumination device 1 is separated into a plurality of different color lights.
  • the separated red light R3 is reflected by the mirror 480, is collimated by passing through the field lens 530R, and then enters the liquid crystal light valve 410R for modulating red light.
  • the green light G3 is collimated by passing through the field lens 530G, and then enters the liquid crystal light valve 410G for green light modulation.
  • the blue light B3 is reflected by the mirror 490 through the relay lens 510, and further reflected by the mirror 500 through the relay lens 520.
  • the blue light B3 reflected by the mirror 500 is collimated by passing through the field lens 530B, and then enters the liquid crystal light valve 410B for modulating blue light.
  • the liquid crystal light valves 410R, 410G, and 410B are electrically connected to a signal source (not shown) (for example, a PC) that supplies an image signal including image information.
  • the liquid crystal light valves 410R, 410G, and 410B modulate incident light for each pixel based on the supplied image signals of each color, and generate a red image, a green image, and a blue image, respectively.
  • the modulated light of each color (formed image) enters the dichroic prism 540 and is synthesized.
  • the dichroic prism 540 superimposes and synthesizes light of each color incident from three directions and emits the light toward the projection optical system 600.
  • Projection optical system 600 includes a plurality of lenses 610 and the like, and irradiates a screen (not shown) with light synthesized by dichroic prism 540. Thereby, a full-color image is displayed.
  • the projector 300 shown in FIG. 6 describes an image generation system 400 configured using a transmissive liquid crystal panel. However, it is possible to configure an image generation system using a reflective liquid crystal panel.
  • a digital micromirror device (DMD) or the like may be used as the image generation element.
  • DMD digital micromirror device
  • a polarization beam splitter (PBS) instead of the dichroic prism 540, a polarization beam splitter (PBS), a color combining prism that combines RGB video signals, a TIR (Total Internal Reflection) prism, or the like may be used.
  • PBS polarization beam splitter
  • TIR Total Internal Reflection
  • the light source housing 20 and the cooling housing 40 are attached.
  • the shape is not limited as long as it is a possible member.
  • the light source casing 20 and the cooling casing 40 may be fixed to two rod-shaped members, respectively. Further, the light source casing 20 and the cooling casing 40 are not necessarily fixed to the same member.
  • the cooling housing 40 only needs to be connected to the light source housing 20 via the wheel holder 30, and the light source housing 20 and the cooling housing 40 are not necessarily connected to the wheel holder 30 as shown in FIG. 1. May not be arranged in between.
  • each component (optical system) of the lighting device has been specifically described, but it is not necessary to include all the components, and further include other components. Also good.
  • the projection type display device has been described as an example of the use of the illumination device of the present disclosure.
  • the present invention is not limited to this, and may be applied to an exposure device such as a stepper, for example. Is possible.
  • a device other than the projector may be configured as the projection display device according to the present technology.
  • the illuminating device which concerns on this technique may be used for the apparatus which is not a projection type display apparatus.
  • this technique can also take the following structures.
  • An attachment member a light source unit that is positioned on the plate-like member, and has one or more solid light sources that emit light of a predetermined wavelength range, and is connected to the light source unit, and the solid An illumination device comprising: a light conversion unit that emits light having a wavelength range different from the wavelength of the emitted light when excited by the emitted light from the light source.
  • the illumination device according to (1) including a cooling unit that is positioned on the plate-like member and that cools the light conversion unit.
  • the light converting unit is excited by the light emitted from the solid-state light source and emits light in a wavelength region different from the wavelength of the emitted light, and the optical axis direction of the emitted light that supports the phosphor
  • the attachment member is a plate-like member.
  • the illumination device according to any one of (1) to (8), wherein the solid light source is a laser light source that emits laser light as the emitted light.
  • An illumination optical system an image generation optical system that generates image light by modulating light from the illumination optical system based on an input video signal, and an image generated by the image generation optical system
  • a projection optical system that projects light
  • the illumination optical system includes a mounting member and one or more solid light sources that are positioned on the plate-like member and emit light in a predetermined wavelength range
  • a light conversion unit that is connected to the light source unit and is excited by light emitted from the solid-state light source to emit light having a wavelength range different from the wavelength of the emitted light.

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Abstract

本開示の一実施形態の照明装置は、取り付け部材と、取り付け部材に位置決めされると共に、所定の波長域の光を射出する１または２以上の固体光源を有する光源部と、光源部に接続されると共に、固体光源からの射出光を、前記射出光の波長域とは異なる波長域の光に変換する光変換部とを備える。

Description

照明装置および投影型表示装置
　本開示は、レーザダイオード（ＬＤ）等の固体発光素子を用いた照明装置およびこれを備えた投影型表示装置に関する。
　近年、プレゼンテーション用、もしくは、デジタルシネマ用のプロジェクタ等に用いられる光源に、従来の高圧水銀ランプやキセノンランプ等ではなく、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）やレーザダイオード（Laser Diode；ＬＤ）といった固体発光素子を採用する製品が増えてきている。ＬＥＤ等の固体発光素子は、サイズや消費電力だけでなく、高信頼性という点でも、放電ランプよりも有利である。中でも、更なる高輝度化および低消費電力化を達成するには、点光源であるＬＤを用いて光利用効率を高めることが有効である。
　例えば、特許文献１には、ＬＤを光源として用いた投写表示装置が開示されている。この投写表示装置では、励起光としてＬＤから射出された青色レーザ光が、蛍光体が塗布された蛍光体ホイールに照射される。蛍光体ホイールに形成された蛍光体は、青色レーザ光によって励起され、例えば、黄色の蛍光が出射される。この黄色の蛍光と、青色レーザ光とから白色光が合成される。
特開２０１４－９２５９９号公報
　このような投写表示装置では、蛍光体ホイールに照射される励起光の焦点位置が重要であり、蛍光体ホイール上に成膜された蛍光体と、励起光を蛍光体に集光させる集光レンズとの位置精度の向上が求められている。しかしながら、投写表示装置では、蛍光体自体の光変換効率の温度耐性、蛍光体を基材上に形成するためのバインダ等の耐熱性のため、温度上昇を抑える必要があるため、蛍光体ホイールや集光レンズ等の光学部品は、冷却装置に取り付けられるのが一般的であった。このため、光源と蛍光体ホイールとの位置合わせが難しいという問題があった。
　従って、信頼性を向上させることが可能な照明装置およびこのような照明装置を用いた投射型表示装置を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態の照明装置は、取り付け部材と、取り付け部材に位置決めされると共に、所定の波長域の光を射出する１または２以上の固体光源を有する光源部と、光源部に接続されると共に、固体光源からの射出光を、射出光の波長域とは異なる波長域の光に変換する光変換部とを備えたものである。
　本開示の一実施形態の投射型表示装置は、照明光学系と、入力された映像信号に基づいて照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する画像生成光学系と、画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備えたものである。この投射型表示装置に搭載された照明光学系は、上記本開示の照明装置と同一の構成要素を有している。
　本開示の一実施形態の照明装置および一実施形態の投射型表示装置では、取り付け部材に位置決めされると共に、所定の波長域の光を射出する１または２以上の固体光源を有する光源部に、固体光源からの射出光を、前記射出光の波長域とは異なる波長域の光に変換する光変換部を接続するようにした。これにより、光源部と光変換部との位置精度が向上する。
　本開示の一実施形態の照明装置および一実施形態の投射型表示装置によれば、取り付け部材に位置決めされた光源部に、光源部から射出された射出光を、射出光の波長域とは異なる波長域の光に変換する光変換部を接続するようにした。これにより、光源部と光変換部との位置精度を向上させることが可能となり、信頼性の高い照明装置および投射型表示装置を提供することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本開示の一実施の形態に係る照明装置を構成する要部の外観を表す斜視図である。 図１に示した照明装置の具体的な構成の一例を表した模式図である。 図１に示した照明装置の構成を表す概略図である。 図３に示した蛍光体ホイールの平面模式図である。 図４Ａに示した形態ホイールの断面模式図である。 図１に示したホイールホルダの構成を表す斜視図である。 図１に示した照明装置を備えた投射型表示装置の構成例を表す概略図である。
　以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（光源筐体にホイールホルダを接続した照明装置）
２．適用例（投射型表示装置）
＜実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る照明装置（照明装置１）を構成する要部の外観を表したものであり、図２は、照明装置１の具体的な構成の一例を模式的に表したものである。この照明装置１は、例えば、後述する投射型表示装置（プロジェクタ１００）の照明光学系として用いられるものである。照明装置１は、例えば、固体光源として複数のＬＤが配置された光源１２１および光源１２１から射出された光を異なる波長域の光に変換する蛍光体ホイール１３０を有する（図３参照）。これら光源１２１および蛍光体ホイール１３０は、それぞれ、光源筐体２０およびホイールホルダ３０に収容されている。
　本実施の形態では、照明装置１は、図１に示したように、光源部２が収容された光源筐体２０が取り付け部材（板状部材１１）上に位置決めされており、例えば、ネジ２１によって固定されており、この光源筐体２０に、蛍光体ホイール１３０が収容されたホイールホルダ３０が接続され、一体化されている。板状部材１１上には、蛍光体ホイール１３０を冷却する循環冷却装置（例えば、ヒートシンク４１，４２および熱交換器４３）が収容された冷却筐体４０が載置されている。この冷却筐体４０は、光源筐体２０と同様に、板状部材１１上に位置決めされており、また、ネジ４１等によって固定されている。この他、板状部材１１上には、光源を冷却するヒートシンク５０等が載置されていてもよい。
　図３は、本実施の形態に係る光源部２および光変換部３の構成の一例を表した概略図である。光源部２は、例えば、複数のＬＤを備えた光源１２１と、各種光学部材等から構成されている。具体的には、例えば、光源１２１から射出された光（青色レーザ光Ｌｂ）を蛍光体ホイール１３０に集光させるための集光ミラー１２２Ａ，１２２Ｂ、光変換部３から射出された光（黄色光Ｌｙ）を、例えば、光源部４側に選択的に反射させるダイクロイックミラー１２３および集光レンズ１２４を有する。なお、光源部４には、例えば、後述する光源１２１と同様に、青色レーザ光Ｌｂを発振する光源１４１およびダイクロイックミラー１４２等が収容されている。
　光源１２１は、例えば、４００ｎｍ～５００ｎｍの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する青色レーザ光Ｌｂを発振可能な青色レーザ光源である。この青色レーザ光源は、所定の波長域の光を射出する１または複数の固体光源に相当する。光源１２１には、ＬＤのほか、ＬＥＤ等の他の光源が用いられていてもよい。また、所定の波長も、上記４００ｎｍ～５００ｎｍに発光強度のピーク波長を有する青色光に限定されるものではない。
　集光ミラー１２２Ａは、光源１２１に配置された複数のＬＤから射出される青色レーザ光Ｌｂの光束を略平行にすると共に、集光ミラー１２２Ｂに集中させる凹面反射面を有するものである。集光ミラー１２２Ｂは、集光ミラー１２２Ａによって集光した青色レーザ光Ｌｂを蛍光体ホイール１３０へ反射させるものである。
　ダイクロイックミラー１２３は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させる性質を有する。具体的には、例えば、光源１２１から射出され、集光ミラー１２２Ａ，１２２Ｂを介した青色レーザ光Ｌｂは、ダイクロイックミラー１２３を透過して後述する蛍光体ホイール１３０に形成された蛍光体層１３２に照射され、蛍光体を励起させる。励起された蛍光体は、例えば、赤色波長域から緑色波長域までを含む波長域の光（即ち、黄色光Ｌｙ）を出射する。この黄色光Ｌｙは、ダイクロイックミラー１２３によって集光レンズ１２４側に反射される。
　光変換部３は、蛍光体ホイール１３０の他、光源部２から入射した光を蛍光体ホイール１３０の所定の位置に集光させる集光レンズ１３４，１３５を有する。これら蛍光体ホイールおよび集光レンズ１３４，１３５は、例えば、図５に示したようなホイールホルダ３０にそれぞれ取り付けられている。このホイールホルダ３０は、例えば、集光レンズ１３４，１３５等が取り付けられた上部筐体（図５に示したホイールホルダ３０）と、集光レンズ１３４，１３５等の側面および底部を覆う下部筐体（図示せず）とから構成されている。本実施の形態では、例えば、下部筐体が光源筐体２０側に接続されており、この下部筐体に蛍光体ホイール１３１等を備えた上部筐体を嵌めることで、例えば、図１に示した直方体状の外観を有するホイールホルダ３０となる。
　蛍光体ホイール１３０は、図４Ａおよび図４Ｂに示したように、円盤形状の基板１３１と、基板１３１上に設けられた蛍光体層１３２とを有している。基板１３１は、モータ１３３によって、基板１３１の中心を通る法線を回転軸Ｏとして、回転軸Ｏを中心に矢印Ｃ方向に回転可能となっている。
　蛍光体層１３２は、光源１２１から照射される光によって励起されて、その光の波長域とは異なる波長域を有する蛍光発するものである。本実施の形態では、蛍光体層１３２は、約４４５ｎｍの中心波長を持つ青色レーザ光Ｌｂによって励起されて蛍光を発する蛍光物質を含んでおり、光源１２１から照射される青色レーザ光Ｌｂを、黄色光Ｌｙに変換して出射する。
　蛍光体層１３２に含まれる蛍光物質としては、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体が用いられる。なお、蛍光物質の種類、励起される光の波長域、および励起により発生される可視光の波長域は限定されない。
　光変換部３では、モータ１３３によって基板１３１が回転することにより、青色レーザ光Ｌｂが照射される、蛍光体層１３２上の焦点位置が相対的に移動するようになる。これにより、蛍光体層１３２の同じの位置に励起光が長時間照射されることによる劣化を避けることができる。
　蛍光体層１３２から射出された黄色光Ｌｙは、光源部２側に反射され、蛍光体ホイール１３０と光源１２１等との間に配置されたダイクロイックミラー１２３によって集光レンズ１２４側に反射される。
　光源部２および光変換部３は、図３に示したように、光源部２から射出される青色レーザ光Ｌｂの光軸Ａと、蛍光体ホイール１３０の回転軸Ｏとが互いに平行となるように調整されている。また、蛍光体ホイール１３０の回転軸Ｏは、蛍光体層１３２の所定の位置が光軸Ａ上に位置するように、光軸Ａとは異なる位置に配置されている。換言すると、蛍光体ホイール１３０は、集光レンズ１３４，１３５によって集光される青色レーザ光Ｌｂの焦点位置が、蛍光体層１３２上の所定の位置に一致するように配置されている。青色レーザ光Ｌｂが照射された蛍光体層１３２では、青色レーザ光Ｌｂによって蛍光体が励起され、赤色波長域から緑色波長域までを含む黄色の蛍光（黄色光Ｌｙ）が出射される。この黄色光Ｌｙは、光軸Ａと平行に、青色レーザ光Ｌｂとは逆方向に直進し、集光レンズ１３４，１３５を通り、ダイクロイックミラー１２３で光軸Ａとは垂直方向に反射され、集光レンズ１２４に入射する。この黄色光Ｌｙは、さらに、例えば、光源部４に入射して光源部４に収容された光源１４１から発振される青色レーザ光Ｌｂと合成される。具体的には、集光レンズ１２４を介して光源部４に入射した黄色光Ｌｙは、光源１４１から発振されると共に、ダイクロイックミラー１４２によって黄色光Ｌｙの進行方向と同じ方向に反射される青色レーザ光Ｌｂと合成されて白色光Ｌｗとなる。
　このような構成の照明装置１において、光の利用効率を向上させるためには、光源部２と光変換部３との位置合わせ、具体的には、蛍光体の励起光である青色レーザ光Ｌｂを射出する光源１２１と、青色レーザ光Ｌｂが照射される蛍光体ホイール１３０上に設けられた蛍光体層１３２と、青色光を任意の位置、即ち、蛍光体ホイール１３０上の蛍光体層１３２の所定の位置に集光させる集光レンズ１３４，１３５の位置合わせが重要となる。
　一方、蛍光体ホイール１３０は、励起光の照射によって励起光の照射位置が発熱し、これによって、基板１３１およびホイールホルダ３０内の空気も加熱される。この蛍光体の発熱、基板１３１およびホイールホルダ３０内の空気の加熱は、蛍光体の光変換効率や蛍光体層１３２を基板１３１上に形成するためのバインダ等の耐熱性に大きな影響を与えるため、励起光の照射位置およびホイールホルダ３０内を冷却する必要がある。このため、一般的な照明装置では、ホイールホルダ内には、蛍光体ホイールと共に、熱交換器等の冷却部材が収容されており、また、ホイールホルダは、別途組み立てられた冷却装置に接続されていた。
　ところで、近年、投射型表示装置は更なる高輝度化が求められており、大きな強度を有する励起光が用いられている。蛍光体ホイールの発熱量は、照射される励起光の強度に比例して大きくなるため、投射型表示装置の高輝度化に伴い、蛍光体ホイールを冷却する冷却装置は大型化する傾向にある。このような投射型表示装置において、蛍光体ホイールと、光源とを位置合わせすることは難しいという問題があった。
　これに対して、本実施の形態では、蛍光体ホイール１３０を備えたホイールホルダ３０を、板状部材１１に位置決めされた、光源部２を納めた光源筐体２０に接続するようにした。これにより、光源部２と光変換部３との位置合わせ、具体的には、光源１２１から蛍光体ホイール１３０までの一連の光学系の位置合わせを容易且つ精度よく行うことが可能となる。
　なお、蛍光体ホイール１３０を冷却する冷却装置を納めた冷却筐体４０とホイールホルダ３０とは、特にネジ留め等により固定することはせず、単純に接するようにした。但し、光変換部３では、空気中の塵埃が励起光によって蛍光体層の表面に焼き付いてしまい、光変換効率を低下させる虞がある。このため、冷却筐体４０とホイールホルダ３０とは、隙間なく接していることが好ましい。例えば、図５に示したように、ホイールホルダ３０の冷却筐体４０に接する部分Ｓ１に傾斜形状とすることで、ホイールホルダ３０と冷却筐体４０とを隙間なく嵌合させることが可能となる。更に、冷却筐体４０とホイールホルダ３０との間に緩衝部材を配設してもよい。これにより、より密閉性が向上し、粉塵等の浸入を防ぐことが可能となる。緩衝部材は、例えば、クッションやパッド等が挙げられる。
　また、ホイールホルダ３０は、塵埃等を吸着する吸塵パッド４４を内部に配設してもよい。吸塵パッド４４の配設位置は、例えば、図２に矢印で示したように、蛍光体ホイール１３０の回転によって生じる気流の上流近傍に設けることが好ましく、具体的には、例えば、冷却筐体内部の側壁等が好ましい。
　なお、ホイールホルダ３０と冷却筐体４０とは、光源１２１から蛍光体ホイール１３０までの一連の光学系の位置合わせに不具合を生じさせない限り、互いに接続されていてもよい。
　以上のように、本実施の形態における照明装置１では、蛍光体ホイール１３０を備えたホイールホルダ３０を、光源部２を収容した光源筐体２０に接続するようにした。これにより、光源部２と光変換部３とを構成する光源１２１や、蛍光体ホイール１３０および集光レンズ１３４，１３５等の各種光学部材の位置合わせを簡易且つ精度よく行うことができる。また、各種光学部材の位置精度が向上することにより、光変換効率（光利用効率）を向上させることができる。よって、信頼性の高い照明装置１を提供することが可能となる。
＜２．適用例＞
　以下に、投射型表示装置について説明する。ここでは、投射型表示装置の一例として、上記の実施形態で説明した照明装置１を搭載したプロジェクタ１００を例に挙げて説明する。
　図６は、プロジェクタの構成の一例を模式的に表したものである。プロジェクタ３００は、本技術に係る照明装置１と、画像生成システム４００と、投射光学系６００とを有する。画像生成システム４００は、照射された光をもとに画像を生成する画像生成素子４１０と、画像生成素子４１０に照明装置１からの出射光を照射する照明光学系４２０とを有する。投射光学系６００は、画像生成素子４１０により生成された画像を投射する。
　図６に示したように、画像生成システム４００は、例えば、インテグレータ素子４３０と、偏光変換素子４４０と、集光レンズ４５０とを有する。インテグレータ素子４３０は、二次元に配列された複数のマイクロレンズを有する第１のフライアイレンズ４３１およびその各マイクロレンズに１つずつ対応するように配列された複数のマイクロレンズを有する第２のフライアイレンズ４３２を含んでいる。
　照明装置１からインテグレータ素子４３０に入射する光（平行光）は、第１のフライアイレンズ４３１のマイクロレンズによって複数の光束に分割され、第２のフライアイレンズ４３２における対応するマイクロレンズにそれぞれ結像される。第２のフライアイレンズ４３２のマイクロレンズのそれぞれが、二次光源として機能し、輝度が揃った複数の平行光を、偏光変換素子４４０に入射光として照射する。
　インテグレータ素子４３０は、全体として、照明装置１から偏光変換素子４４０に照射される入射光を、均一な輝度分布に整える機能を有する。
　偏光変換素子４４０は、インテグレータ素子４３０等を介して入射する入射光の偏光状態を揃える機能を有する。この偏光変換素子４４０は、例えば、照明装置１の出射側に配置された集光レンズ４５０等を介して、青色光Ｂ３、緑色光Ｇ３および赤色光Ｒ３を含む出射光を出射する。
　照明光学系４２０は、ダイクロイックミラー４６０および４７０、ミラー４８０、４９０および５００、リレーレンズ５１０および５２０、フィールドレンズ５３０Ｒ、５３０Ｇおよび５３０Ｂ、画像生成素子としての液晶ライトバルブ４１０Ｒ、４１０Ｇおよび４１０Ｂ、ダイクロイックプリズム５４０を含んでいる。
　ダイクロイックミラー４６０および４７０は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させる性質を有する。図６を参照して、例えば、ダイクロイックミラー４６０は、赤色光Ｒ３を選択的に反射する。ダイクロイックミラー４７０は、ダイクロイックミラー４６０を透過した緑色光Ｇ３および青色光Ｂ３のうち、緑色光Ｇ３を選択的に反射する。残る青色光Ｂ３が、ダイクロイックミラー４７０を透過する。これにより、照明装置１から出射された光（白色光）が、異なる色の複数の色光に分離される。
　分離された赤色光Ｒ３は、ミラー４８０により反射され、フィールドレンズ５３０Ｒを通ることによって平行化された後、赤色光の変調用の液晶ライトバルブ４１０Ｒに入射する。緑色光Ｇ３は、フィールドレンズ５３０Ｇを通ることによって平行化された後、緑色光の変調用の液晶ライトバルブ４１０Ｇに入射する。青色光Ｂ３は、リレーレンズ５１０を通ってミラー４９０により反射され、さらにリレーレンズ５２０を通ってミラー５００により反射される。ミラー５００により反射された青色光Ｂ３は、フィールドレンズ５３０Ｂを通ることによって平行化された後、青色光の変調用の液晶ライトバルブ４１０Ｂに入射する。
　液晶ライトバルブ４１０Ｒ、４１０Ｇおよび４１０Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給する図示しない信号源（例えば、ＰＣ等）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ４１０Ｒ、４１０Ｇおよび４１０Ｂは、供給される各色の画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調し、それぞれ赤色画像、緑色画像および青色画像を生成する。変調された各色の光（形成された画像）は、ダイクロイックプリズム５４０に入射して合成される。ダイクロイックプリズム５４０は、３つの方向から入射した各色の光を重ね合わせて合成し、投射光学系６００に向けて出射する。
　投射光学系６００は、複数のレンズ６１０等を有し、ダイクロイックプリズム５４０によって合成された光を図示しないスクリーンに照射する。これにより、フルカラーの画像が表示される。
　なお、本技術は、上記実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
　図６に示すプロジェクタ３００では、透過型液晶パネルを用いて構成された画像生成システム４００が記載されている。しかしながら反射型液晶パネルを用いても画像生成システムを構成することは可能である。画像生成素子として、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等が用いられてもよい。さらには、ダイクロイックプリズム５４０に代わり、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）やＲＧＢ各色の映像信号を合成する色合成プリズム、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム等が用いられてもよい。
　また、上記実施の形態では、光源筐体２０および冷却筐体４０の取り付け部材として板状形状の部材（板状部材１１）を用いて説明したが、光源筐体２０および冷却筐体４０が取り付け可能な部材であれば形状は問わない。例えば、２本の棒状の部材に光源筐体２０および冷却筐体４０がそれぞれ固定されていてもよい。また、必ずしも、光源筐体２０および冷却筐体４０が同じ部材に固定されていなくてもよい。
　更に、冷却筐体４０は、ホイールホルダ３０を介して光源筐体２０に接続されていればよく、必ずしも、図１に示したように、光源筐体２０と冷却筐体４０とがホイールホルダ３０を間に配置されていなくてもよい。加えて、上記実施の形態では、照明装置の各構成要素（光学系）を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。
　また、上記実施の形態では、本開示の照明装置の用途として、投射型等の表示装置を例に挙げて説明したが、これには限られず、例えばステッパ等の露光装置にも適用することが可能である。
　更に、本技術に係る投射型表示装置として、上記プロジェクタ以外の装置が構成されてもよい。また投射型表示装置ではない装置に本技術に係る照明装置が用いられてもよい。
　なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）取り付け部材と、前記板状部材に位置決めされると共に、所定の波長域の光を射出する１または２以上の固体光源を有する光源部と、前記光源部に接続されると共に、前記固体光源からの射出光により励起されて前記射出光の波長と異なる波長域の光を発する光変換部とを備えた照明装置。
（２）前記板状部材に位置決めされると共に、前記光変換部を冷却する冷却部を有する、前記（１）に記載の照明装置。
（３）前記光変換部は、前記光源部と、前記冷却部との間に配置されている、前記（２）に記載の照明装置。
（４）前記冷却部は、前記光変換部を介して前記光源部に接続されている、前記（２）または（３）に記載の照明装置。
（５）前記光変換部は、緩衝部材を介して前記冷却部に接している、前記（２）乃至（４）のいずれか１つに記載の照明装置。
（６）前記光変換部は、前記冷却部に固定されていない、前記（２）乃至（５）のいずれか１つに記載の照明装置。
（７）前記光変換部は、前記固体光源からの射出光により励起されて前記射出光の波長と異なる波長域の光を発する蛍光体と、前記蛍光体を支持する前記射出光の光軸方向に直交すると共に、所定の回転軸を中心として回転する基体部とを有する、前記（１）乃至（６）のいずれか１つに記載の照明装置。
（８）前記取り付け部材は、板状部材である、前記（１）乃至（７）のいずれか１つに記載の照明装置。
（９）前記固体光源は、前記射出光としてレーザ光を射出するレーザ光源である、前記（１）乃至（８）のいずれか１つに記載の照明装置。
（１０）前記レーザ光源は、青色レーザ光を射出する、前記（９）に記載の照明装置。
（１１）照明光学系と、入力された映像信号に基づいて前記照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する画像生成光学系と、前記画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備え、前記照明光学系は、取り付け部材と、前記板状部材に位置決めされると共に、所定の波長域の光を射出する１または２以上の固体光源を有する光源部と、前記光源部に接続されると共に、前記固体光源からの射出光により励起されて前記射出光の波長と異なる波長域の光を発する光変換部とを有する投射型表示装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１５年４月１４日に出願された日本特許出願番号２０１５－０８２５１７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (11)

  1. 　取り付け部材と、
    　前記取り付け部材に位置決めされると共に、所定の波長域の光を射出する１または２以上の固体光源を有する光源部と、
    　前記光源部に接続されると共に、前記固体光源からの射出光を、前記射出光の波長域とは異なる波長域の光に変換する光変換部と
    　を備えた照明装置。
  2. 　前記取り付け部材に位置決めされると共に、前記光変換部を冷却する冷却部を有する、請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記光変換部は、前記光源部と、前記冷却部との間に配置されている、請求項２に記載の照明装置。
  4. 　前記冷却部は、前記光変換部を介して前記光源部に接続されている、請求項２に記載の照明装置。
  5. 　前記光変換部は、緩衝部材を介して前記冷却部に接している、請求項２に記載の照明装置。
  6. 　前記光変換部は、前記冷却部に固定されていない、請求項２に記載の照明装置。
  7. 　前記光変換部は、前記固体光源からの射出光により励起されて前記射出光の波長と異なる波長域の光を発する蛍光体と、前記蛍光体を支持する前記射出光の光軸方向に直交すると共に、所定の回転軸を中心として回転する基体部とを有する、請求項１に記載の照明装置。
  8. 　前記取り付け部材は、板状部材である、請求項１に記載の照明装置。
  9. 　前記固体光源は、前記射出光としてレーザ光を射出するレーザ光源である、請求項１に記載の照明装置。
  10. 　前記レーザ光源は、青色レーザ光を射出する、請求項９に記載の照明装置。
  11. 　照明光学系と、
    　入力された映像信号に基づいて前記照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する画像生成光学系と、
    　前記画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備え、
    　前記照明光学系は、
    　取り付け部材と、
    　前記取り付け部材に位置決めされると共に、所定の波長域の光を射出する１または２以上の固体光源を有する光源部と、
    　前記光源部に接続されると共に、前記固体光源からの射出光を、前記射出光の波長域と
    は異なる波長域の光に変換する光変換部と
    　を有する投射型表示装置。
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