JP5949984B2 - 光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクターに関するものである。

近年、励起光を発する光源と、光源から発せられた励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体層と、を備えた光源装置が知られている。このような光源装置としては、例えば、回転基板に１種類の蛍光体層が配置された構成がある。

ところで、光源装置の構成が回転基板に１種類の蛍光体層のみが配置された構成であると、Ｒ，Ｇ，Ｂでのカラー表示を行う場合、Ｂ光を励起光として用い、Ｒ光、Ｇ光をそれぞれ第１の蛍光、第２の蛍光として得るためには複数の回転基板が必要となる。複数の回転基板が設けられると、装置構成が煩雑となり装置の小型化を図ることが困難となる。

一方、特許文献１の光源装置は、回転基板に２種類の蛍光体層が配置された構成となっている。この回転基板上には、回転方向に沿って３つのセグメント領域が形成されている。３つのセグメント領域のうち２つのセグメント領域には、互いに異なる色光（赤色光と緑色光）を放射する２種類の蛍光体層が形成され、残りのセグメント領域には、励起光（青色光）を散乱する散乱体が形成されている。これにより、励起光と２種類の蛍光体層とを用いて３つの色光を順次放射可能としている。

特開２００９−２７７５１６号公報

しかしながら、特許文献１の光源装置は、時分割で赤色、緑色、青色の光を射出する構成であるため、プロジェクターの画像形成手段として白色光を変調して画像を形成する液晶ライトバルブを用いる液晶プロジェクターには適さず、用途が限定されてしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、装置構成を簡単にして装置の小型化を図るとともに汎用的に使用することが可能な光源装置及びプロジェクターを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様に係る光源装置は、所定の回転軸の周りに回転可能な基板と、前記基板の第１主面に設けられた第１の蛍光体層および第２の蛍光体層と、前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光とを発する光源と、を備え、前記第１の蛍光体層は、前記基板の回転軸の周りの第１の環状領域に設けられ、前記第２の蛍光体層は、前記第１の環状領域の外周側の第２の環状領域に設けられ、前記第１の蛍光体層から発せられる第１の蛍光と、前記第２の蛍光体層から発せられる第２の蛍光と、を射出し、前記基板は前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光との双方を透過する材料からなり、前記光源から射出された光から前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光とを分割する導光光学系を備え、前記導光光学系は、第１ミラーと、第２ミラーと、を備え、前記第１ミラーは、前記光源から射出された光の一部を前記第２ミラーに向けて透過させるとともに残りの一部を前記第１の蛍光体層に向けて反射させ、前記第２ミラーは、前記第１ミラーを透過した光を前記第２の蛍光体層に向けて反射させ、前記基板の第１主面と直交する方向から視て、前記第１ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線と前記第２ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線とのなす角度は９０度以上２７０度以下となっていることを特徴とする。
上記の課題を解決するため、本発明の一態様に係る光源装置は、所定の回転軸の周りに回転可能な基板と、前記基板の第１主面に設けられた第１の蛍光体層および第２の蛍光体層と、前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光とを発する光源と、を備え、前記第１の蛍光体層は、前記基板の回転軸の周りの第１の環状領域に設けられ、前記第２の蛍光体層は、前記第１の環状領域の外周側の第２の環状領域に設けられ、前記第１の蛍光体層から発せられる第１の蛍光と、前記第２の蛍光体層から発せられる第２の蛍光と、を射出し、前記基板は、前記第１の蛍光体層から発せられた前記第１の蛍光と前記第２の蛍光体層から発せられた前記第２の蛍光との双方を反射する反射面を有し、前記第１の蛍光体層は、前記基板の前記第１の蛍光体層を励起する励起光が入射する側と同じ側に設けられ、且つ、前記第２の蛍光体層は、前記基板の前記第２の蛍光体層を励起する励起光が入射する側と同じ側に設けられ、前記光源から射出された光から前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光とを分離し、且つ、前記光源から射出された光の一部と、前記第１の蛍光体層から発せられた前記第１の蛍光と、前記第２の蛍光体層から発せられた前記第２の蛍光と、を合成する第２合成光学系を備え、前記第２合成光学系は、第１ミラーと、第２ミラーと、第３ミラーと、第４ミラーと、を備え、前記第１ミラーは、前記光源から射出された光の一部を前記第２ミラーに向けて透過させるとともに残りの一部を前記第１の蛍光体層に向けて反射させ、且つ、前記第１の蛍光体層から発せられた前記第１の蛍光を前記第４ミラーに向けて透過させ、前記第２ミラーは、前記第１ミラーを透過した光を前記第２の蛍光体層に向けて反射させるとともに前記第２の蛍光体層から発せられた前記第２の蛍光を前記第３ミラーに向けて透過させ、前記第３ミラーは、前記第２ミラーを透過した第２の蛍光を前記第４ミラーに向けて反射させ、前記第４ミラーは、前記第１ミラーを透過した第１の蛍光を透過させるとともに前記第３ミラーによって反射された第２の蛍光を反射させ、前記基板の第１主面と直交する方向から視て、前記第１ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線と前記第２ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線とのなす角度は９０度以上２７０度以下となっていることを特徴とする。
上記の課題を解決するため、本発明の光源装置は、所定の回転軸の周りに回転可能な基板と、前記基板の第１主面に設けられた第１の蛍光体層および第２の蛍光体層と、前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光とを発する光源と、を備え、前記第１の蛍光体層は、前記基板の回転軸の周りの第１の環状領域に設けられ、前記第２の蛍光体層は、前記第１の環状領域の外周側の第２の環状領域に設けられ、前記第１の蛍光体層から発せられる第１の蛍光と、前記第２の蛍光体層から発せられる第２の蛍光と、を射出することを特徴とする。

この光源装置においては、複数の蛍光体層を同一の基板に集約したため、装置の小型化を図ることが容易となる。複数の蛍光体層は基板の回転軸を中心として同心円状に設けられている。このため、基板が回転することで光の照射位置が変化しても、各蛍光体層には光が連続的に照射される。よって、複数の色光を同時に取り出すことが可能となり、汎用的に使用することができる。

前記光源装置において、前記第１の蛍光体層から発せられた前記第１の蛍光と、前記第２の蛍光体層から発せられた前記第２の蛍光と、を合成する第１合成光学系を備えていてもよい。

この光源装置によれば、第１の蛍光と第２の蛍光を照明対象領域に向けて別々に導光する場合に比べて、光学系の構成を簡素化することができる。

前記光源装置において、前記第１合成光学系は、第３ミラーと、第４ミラーと、を備え、前記第３ミラーは、前記第２の蛍光体層から発せられた前記第２の蛍光を前記第４ミラーに向けて反射させ、前記第４ミラーは、前記第１の蛍光を反射させるとともに、前記第３ミラーによって反射された前記第２の蛍光を透過させてもよい。

この光源装置によれば、２つのミラーを設けるだけの簡単な構成で第１の蛍光体層から発せられた第１の蛍光と第２の蛍光体層から発せられた第２の蛍光とを合成することができる。

前記光源装置において、前記基板の第１主面と直交する方向から視て、前記第３ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線と前記第４ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線とのなす角度は９０度以上２７０度以下となっていてもよい。

この光源装置によれば、第３ミラーと第４ミラーとの距離を大きくすることができるので、基板の直径が比較的小さい場合であっても、第３ミラーと第４ミラーとの物理的干渉を抑制することができる。

前記光源装置において、前記励起光は青色光であり、前記第１の蛍光は赤色光であり、前記第２の蛍光は緑色光であってもよい。

この光源装置によれば、青色光を励起光としたＲＧＢカラー表示を実現することができる。

前記光源装置において、前記光源は半導体素子であってもよい。

この光源装置によれば、装置の小型化及び光源の長寿命化を実現することができる。

前記光源装置において、前記光源は半導体レーザーであってもよい。

この光源装置によれば、蛍光体層に対して光が集光して照射されるため、高効率な光源を実現することができる。

前記光源装置において、前記第２の蛍光体層に入射する励起光の光強度は、前記第１の蛍光体層に入射する励起光の光強度よりも大きくてもよい。

基板は回転軸のまわりに回転しているため、第２の環状領域における励起光のビームスポットの移動速度は、第１の環状領域における励起光のビームスポットの移動速度よりも大きい。そのため、もし第２蛍光体層上における励起光のエネルギー密度と，第１蛍光体層上における励起光のエネルギー密度とが互いに等しければ、第２蛍光体層の単位面積に単位時間あたり照射される励起光のエネルギーは、第１蛍光体層の単位面積に単位時間あたり照射される励起光のエネルギーよりも小さい。従って、この光源装置によれば、第２蛍光体層に比較的強い励起光を照射する必要がある場合でも、第２蛍光体層において光飽和現象が生じたり蛍光体が高温になったりすることを抑制し、蛍光への変換効率の低下を抑制することができる。

本発明のプロジェクターは、上述した光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする。

このプロジェクターによれば、上述した光源装置を備えているので、装置の小型化を図るとともに汎用的に使用することが可能なプロジェクターを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る光源装置の構成を示す模式図である。 同、光源装置が備える発光素子を示す模式図である。 同、蛍光体層の構成を示す模式図である。 同、光拡散板の構成を示す模式図である。 同、基板に対する導光光学系の配置状態を示す図である。 同、プロジェクターを示す模式図である。 同、偏光変換素子の説明図である。 本発明の第２実施形態に係る光源装置の構成を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係る光源装置の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態の光源装置１００の構成を示す模式図である。図１に示すように、光源装置１００は、光源部１０、コリメート光学系２０、導光光学系３０、発光素子４０、光拡散板４６、ピックアップレンズ５０、ダイクロイックミラー６０，合成光学系（第１合成光学系）７０を有している。光源装置１００では、光源部１０から射出される青色光のレーザー光Ｂを発光素子４０に照射することにより、発光素子４０が備える赤色蛍光体層（第１の蛍光体層）４５Ｒから、液晶ライトバルブの照明光として用いる赤色の蛍光（第１の蛍光）Ｒを射出し、同様に緑色蛍光体層（第２の蛍光体層）４５Ｇから緑色の蛍光（第２の蛍光）Ｇを射出させる。さらに、これらの色光を青色光であるレーザー光と合成することにより、白色光Ｌを射出可能な構成となっている。なお、以下の説明においては、赤色蛍光体層４５Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇとをまとめて蛍光体層４５と称することがある。

本実施形態の光源装置１００は、プロジェクターの照明光として好適に用いることができる。以下、光源装置１００の構成を順に説明する。

光源部１０は、複数（図では３つ）のレーザー光源（半導体レーザー）１１を有し、励起光である青色（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）のレーザー光Ｂを射出するレーザー光源アレイである。光源部１０では、例えば、レーザー光源１１を２次元状に配列することにより、高出力の励起光源とすることができる。

なお、光源部１０は、レーザー光源アレイではなく、１つのレーザー光源だけを用いることとしてもよい。また、レーザー光源ではなくＬＥＤ等の他の固体光源（半導体素子）を用いることも可能である。さらには、後述する蛍光物質を励起させることができる波長の光であれば、４４５ｎｍ以外のピーク波長を有する色光を射出する光源であっても構わない。

コリメート光学系２０では、コリメーターレンズアレイ２１と、集光レンズ２３と、平行化レンズ２５と、が光路上にこの順で配置されている。光源部１０から出射されたレーザー光Ｂは、光源部１０のレーザー光源に１体１で対応して設けられたコリメーターレンズアレイ２１の小レンズに入射して平行化され、集光レンズ２３で集光された後に平行化レンズ２５を透過することにより、レーザー光全体として光線束が細められる。

導光光学系３０は、第１導光ミラー３１、第２導光ミラー（第１ミラー）３２、第３導光ミラー（第２ミラー）３３を含んでいる。これらのうち、第１導光ミラー３１および第２導光ミラー３２は、入射する光の一部を反射するとともに、残部を透過させるビームスプリッターである。また第３導光ミラー３３は、光を反射する反射ミラーである。

第１導光ミラー３１および第２導光ミラー３２は、透明基板上に誘電体多層膜のような光分離膜が形成された構成を有している。用いる第１導光ミラー３１および第２導光ミラー３２の反射光と透過光との比率は、光分離膜の構成（屈折率、厚さ等）を制御することにより任意に制御可能である。

コリメート光学系２０から射出されたレーザー光Ｂは、第１導光ミラー３１に入射し、一部が反射して第１励起光Ｂ１として光拡散板４６に入射する。また、第１導光ミラー３１を透過するレーザー光の残部は、第２導光ミラー３２に入射し、一部が反射して第２励起光Ｂ２となる。第２励起光Ｂ２は、第２導光ミラー３２で反射して、発光素子４０に設けられた緑色蛍光体層４５Ｇに入射する。そして、第２導光ミラー３２を透過するレーザー光Ｂの残部は、第３導光ミラー３３で反射して、第３励起光Ｂ３として発光素子４０に設けられた赤色蛍光体層４５Ｒに入射する。このようにして、レーザー光Ｂは、第１励起光Ｂ１，第２励起光Ｂ２、第３励起光Ｂ３の３つの光線束に分割され、第１励起光Ｂ１が光拡散板４６に入射し、第２励起光Ｂ２が緑色蛍光体層４５Ｇに入射し、第３励起光Ｂ３が赤色蛍光体層４５Ｒに入射する。第２励起光Ｂ２は緑色蛍光体層４５Ｇを励起する励起光であり、第３励起光Ｂ３は赤色蛍光体層４５Ｒを励起する励起光である。第１励起光Ｂ１は、光拡散板４６を励起させる光ではない。第１励起光Ｂ１は光拡散板４６によって拡散され、配光性が変更された青色光として光拡散板４６から射出される。

また、本実施形態の光源装置１００をプロジェクターの光源として採用した場合、第１励起光Ｂ１はレーザー光であるため、第１励起光Ｂ１によって形成される画像にはスペックルノイズが発生する。しかし、光拡散板４６をたとえば所定の回転軸の周りに回転させる等によって、第１励起光Ｂ１が光拡散板４６に入射する位置を時間的に変化させれば、スペックルノイズを低減することができる。

発光素子４０は、発光素子４０に設けられた蛍光体層４５を用いて、第２励起光Ｂ２，第３励起光Ｂ３をそれぞれ緑色蛍光Ｇ、赤色蛍光Ｒに変換して射出する。

発光素子４０については、図２及び図３を合わせて参照しながら説明する。図２は、発光素子４０の平面図、図３は、発光素子４０に設けられた赤色蛍光体層４５Ｒの一部断面図である。

図２に示すように、発光素子４０は、平面視円形の基板４１と、基板４１の第１主面４１ａ上の第１の環状領域ＡＲ１に設けられた赤色蛍光体層４５Ｒと、基板４１の第１主面４１ａ上の第２の環状領域ＡＲ２に設けられた緑色蛍光体層４５Ｇと、を有している。第１の環状領域ＡＲ１および第２の環状領域ＡＲ２は同心円状に設定されている。また、第２の環状領域ＡＲ２は第１の環状領域ＡＲ１の外周側に設定されている。緑色蛍光体層４５Ｇに入射する励起光Ｂ２の光強度は、赤色蛍光体層４５Ｒに入射する励起光Ｂ３の光強度よりも大きくなっている。

発光素子４０は、基板４１の中心を通る法線と平行に設けられた回転軸４８がモーター４９に接続され、回転可能になっている。発光素子４０は、蛍光体層４５が形成されていない第２主面４１ｂが導光光学系３０に面するように配置されている。

基板４１は、基板本体４２と、基板本体４２と蛍光体層４５との間に設けられた波長選択膜４３と、基板本体４２の波長選択膜４３とは反対側の面に設けられた反射防止膜４４と、を有している。

基板本体４２は、励起光である青色光を透過させる物質を形成材料としており、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア（単結晶コランダム）、透明樹脂などを用いることができる。これらの中では、励起光による加熱で変形しないように無機物である石英ガラス、水晶、サファイアが好適に用いられる。さらには、基板４１に、蛍光体層４５において発光する際に生じる発熱を放熱させる場合には、伝熱性等を考慮して水晶を形成材料として用いることが好ましい。

波長選択膜４３は、基板本体４２の表面に積層された誘電体多層膜のような光分離膜である。波長選択膜４３は、励起光の波長帯域の色光を選択的に透過させ、それ以外の波長帯域の色光を反射させる波長選択性を有している。具体的には、波長選択膜４３は青色光（例えば、波長が約４４５ｎｍの光）を透過させ、青色光よりも長波長の光（例えば、４８０ｎｍよりも長波長の光）を反射させる。つまり、波長選択膜４３は、赤色蛍光Ｒおよび緑色蛍光Ｇを反射する反射面を有する。これにより、青色光である励起光は波長選択膜４３を透過し、蛍光体層４５に入射する。また、蛍光体層４５で生じる赤色蛍光Ｒ，緑色蛍光Ｇが導光光学系３０の方向に戻ることを防ぎ、射出方向（合成光学系７０の方向）に向かわせることが可能となる。

反射防止膜４４は、通常知られた誘電体多層膜で構成されるものを用いることができる。反射防止膜４４を構成する複数の層は、それぞれ励起光Ｂの反射を防止するように屈折率が調整されている。これにより、第２主面４１ｂにおける励起光の損失を抑えることができる。

図３に示すように、赤色蛍光体層４５Ｒは、蛍光を発する複数の蛍光体粒子４５１Ｒと、光透過性を有する基材４５２と、を有している。赤色蛍光体層４５Ｒは、基板４１の赤色蛍光体層４５Ｒを励起する第３励起光Ｂ３が入射する側とは反対側に設けられている。
第３励起光Ｂ３は、赤色蛍光体層４５Ｒに入射して、一部が赤色蛍光Ｒに変換される。

蛍光体粒子４５１Ｒは、第３励起光Ｂ３を吸収し赤色蛍光Ｒを発する粒子状の蛍光物質である。このような蛍光体粒子４５１Ｒとして、平均粒径が１μｍから数十μｍ程度のものが高い発光効率を示すことが知られている。蛍光体粒子４５１Ｒとしては、通常知られた赤色蛍光体を用いることができる。例えば、平均粒径が１０μｍの（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕで示される組成の蛍光体等の材料を用いることができる。

なお、蛍光体粒子４５１Ｒの形成材料は、１種であってもよく、２種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子４５１Ｒとして用いることとしてもよい。

ここで、蛍光体粒子４５１Ｒの平均粒径は、レーザー回折散乱方式を測定原理とした粒度分布測定装置（例えば、ＳＡＬＤ２２００（島津製作所社製））を用いて測定することができる。本実施形態では、平均粒径としてメジアン粒径（Median Size：粒径分布の中央値）を採用した。

また、図３では、赤色蛍光体層４５Ｒについて図示しているが、図２に示す緑色蛍光体層４５Ｇについては、蛍光体粒子４５１Ｒを、緑色蛍光を発する蛍光体粒子に置き換えることで、同様の構成を採用することができる。図１に示すように、第２励起光Ｂ２は、緑色蛍光体層４５Ｇに入射して、一部が緑色蛍光Ｇに変換される。

このような蛍光体粒子としては、通常知られた緑色蛍光体を用いることができる。例えば、平均粒径が１０μｍの（ＹＧｄ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅで示される組成の蛍光体等の材料を用いることができる。緑色蛍光体についても、１種の形成材料から形成されている粒子であってもよく、２種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものであってもよい。

基材４５２は、蛍光体粒子４５１Ｒのバインダーとして機能する。基材４５２の形成材料としては、光透過性を有する樹脂材料を用いることができ、中でも高い耐熱性を有するシリコーン樹脂を好適に用いることができる。

図４には、光拡散板４６の構成を例示した一部断面図を示している。
まず、図４（ａ）に示すように、光拡散板４６Ａは、基板４６０と、フィラー４６１と、基材４６２と、を有している。光拡散板４６Ａは、ＴｉＯ_２等の高屈折な透光性を有するフィラー４６１を、光透過性を有する基材４６２に分散させた構成を採用することができる。基材４６２としては、上述の基材４５２と同様の樹脂材料を用いることができる。
このような光拡散板４６Ａは、フィラー４６１を分散した基材４６２の前駆体を塗布し、硬化することにより形成することができる。

図４（ａ）に示すように、このような光拡散板４６Ａでは、第１励起光Ｂ１は、光拡散板４６Ａに入射し、フィラー４６１で屈折・散乱することにより、配光性が変更された青色光として射出される。

また他にも、図４（ｂ）に示すように、光拡散板４６Ｂは、光透過性を有する基材４６３の表面に、複数の凹凸を設けた構成を採用することができる。図４（ｂ）では、基材４６３の表面に複数の凹部４６４を設けることとして図示している。このような光拡散板４６Ｂは、基材４６３の前駆体を塗布した後、凹部４６４に対応する凸型を用いて型押しした状態で基材４６３を硬化させ、硬化後に凸型を取り除くことにより形成することができる。

図４（ｂ）に示すように、このような光拡散板４６Ｂでは、直進性の高いレーザー光である第１励起光Ｂ１は、光拡散板４６Ｂに入射し、凹部４６４で屈折・散乱することにより、配光性が変更された青色光として射出される。

また、本実施形態の光源装置１００をプロジェクターの光源として採用した場合、第１励起光Ｂ１はレーザー光であるため、第１励起光Ｂ１によって形成される画像にはスペックルノイズが発生する。しかし、光拡散板４６Ｂをたとえば所定の回転軸の周りに回転させる等によって、第１励起光Ｂ１が光拡散板４６Ｂに入射する位置を時間的に変化させれば、スペックルノイズを低減することができる。

図５は、基板４１に対する導光光学系３０の配置状態を示す模式図である。
図５において、ＣＰは基板４１の回転中心（回転軸の中心）、ＣＰ１は第２導光ミラー３２の中心、ＣＰ２は第３導光ミラー３３の中心である。また、θは、基板４１の第１主面４１ａと直交する方向から視て、すなわち基板４１の回転軸と平行な方向から視て、第２導光ミラー３２の中心ＣＰ１と基板４１の回転中心ＣＰとを結ぶ線と第３導光ミラー３３の中心ＣＰ２と基板４１の回転中心ＣＰとを結ぶ線とのなす角度である。言い換えれば、基板４１の回転軸と第１主面４１ａとの交点をＣＰ’とし、第２導光ミラー３２の中心ＣＰ１の第１主面４１ａへの投影をＣＰ１’（図示せず）とし、第３導光ミラー３３の中心ＣＰ２の第１主面４１ａへの投影をＣＰ２’（図示せず）とした時、θは、ＣＰ’とＣＰ１’とを結ぶ直線と、ＣＰ’とＣＰ２’とを結ぶ直線とのなす角である。

図５に示すように、基板４１の第１主面４１ａと直交する方向から視て、第２導光ミラー３２の中心ＣＰ１と基板４１の回転中心ＣＰとを結ぶ線と第３導光ミラー３３の中心ＣＰ２と基板４１の回転中心ＣＰとを結ぶ線とのなす角度θは、１８０度となっている。これにより、第２導光ミラー３２と第３導光ミラー３３とは互いに接触しないように配置される。なお、θは、１８０度に限らず、９０度以上２７０度以下の範囲内になっていればよい。つまり、第２導光ミラー３２を所定の位置に固定した場合、第３導光ミラー３３の中心ＣＰ２は、図５において斜線で示した平面視半円の領域ＡＲＭ内に配置されていればよい。これによれば、基板４１の直径が比較的小さい場合であっても、第２導光ミラー３２と第３導光ミラー３３とが互いに接触しないように、第２導光ミラー３２と第３導光ミラー３３とを配置することができる。

図１に戻って、モーター４９は、発光素子４０を使用時において例えば７５００ｒｐｍで回転させる。この場合、発光素子４０において励起光（第２励起光Ｂ２、第３励起光Ｂ３）が照射される領域（ビームスポット）は、周方向に移動する。すなわち、モーター４９は、発光素子４０におけるビームスポットの位置を変位させる位置変位手段として機能する。これにより、励起光が発光素子４０上の同一の位置を照射し続けないため、照射位置の熱劣化を防止し、装置を長寿命化することができる。

光拡散板４６から射出される第１励起光Ｂ１、緑色蛍光体層４５Ｇから射出される光、赤色蛍光体層４５Ｒから射出される光は、光拡散板４６、緑色蛍光体層４５Ｇ、赤色蛍光体層４５Ｒに対応してそれぞれ設けられているピックアップレンズ５０に入射する。ピックアップレンズ５０では、光拡散板４６、緑色蛍光体層４５Ｇ、赤色蛍光体層４５Ｒから拡散しながら射出される光を平行化する。

緑色蛍光体層４５Ｇから射出されピックアップレンズ５０を透過した光は、緑色蛍光体層４５Ｇに対応して設けられたダイクロイックミラー６０に入射する。また、赤色蛍光体層４５Ｒから射出されピックアップレンズ５０を透過した光は、赤色蛍光体層４５Ｒに対応して設けられたダイクロイックミラー６０に入射する。ダイクロイックミラー６０は、励起光の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる波長選択性を有している。具体的には、青色光（例えば、波長が約４４５ｎｍの光）を反射させ、青色光よりも長波長の光（例えば、４８０ｎｍよりも長波長の光）を透過させる。
ダイクロイックミラー６０は、誘電体多層膜を有して構成されている。

ここで、緑色蛍光体層４５Ｇおよび赤色蛍光体層４５Ｒから射出される光には、各蛍光体層で蛍光に変換されなかった励起光成分（第２励起光Ｂ２，第３励起光Ｂ３）が含まれている。しかし、これらの励起光成分は、ダイクロイックミラー６０により分離され、各蛍光体層に向けて反射される。

これにより、青色光である励起光は蛍光体層に再度入射して、蛍光発光に用いられる。
また、緑色蛍光体層４５Ｇおよび赤色蛍光体層４５Ｒから射出される光は、色純度が高い緑色蛍光Ｇおよび赤色蛍光Ｒとなり、合成光学系７０の方向に射出される。

合成光学系７０は、第１合成ミラー（第３ミラー）７１、第２合成ミラー（第４ミラー）７２、第３合成ミラー７３を含んでいる。これらのうち、第１合成ミラー７１は、光を反射する反射ミラーである。また、第２合成ミラー７２は、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射するダイクロイックミラーである。さらに、第３合成ミラー７３は、青色光を透過させるとともに青色光よりも長波長の光（例えば、４８０ｎｍよりも長波長の光）を反射させるダイクロイックミラーである。第２合成ミラー７２および第３合成ミラー７３は、透明基板上に誘電体多層膜のような光分離膜が形成された構成を有している。

発光素子４０から射出される赤色蛍光Ｒは、第１合成ミラー７１で反射され、第２合成ミラー７２を透過した後、第３合成ミラー７３で反射され、外部に射出される。また、発光素子４０から射出される緑色蛍光Ｇは、第２合成ミラー７２で反射された後、第３合成ミラー７３で反射され、外部に射出される。そして、光拡散板４６から射出される第１励起光Ｂ１は、第３合成ミラー７３を透過し、外部に射出される。

このようにして、赤色蛍光Ｒ，緑色蛍光Ｇ、第１励起光Ｂ１は、合成され、白色光Ｌとして射出される。
本実施形態の光源装置１００は、以上のようにして機能する。

図６は、本実施形態のプロジェクターＰＪを示す模式図である。図６に示すようにプロジェクターＰＪは、光源装置１００、色分離光学系２００、液晶ライトバルブ（光変調素子）４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ、色合成素子５００、投写光学系６００を含んでいる。

プロジェクターＰＪは、概略すると以下のように動作する。光源装置１００から射出された光は、色分離光学系２００により複数の色光に分離される。色分離光学系２００により分離された複数の色光は、それぞれ対応する液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに入射して変調される。液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにより変調された複数の色光は、色合成素子５００に入射して合成される。色合成素子５００により合成された光は、投写光学系６００により壁やスクリーン等のスクリーンＳＣＲに拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。
以下、プロジェクターＰＪの各構成要素について説明する。

コリメート光学系１１０は、光源装置１００から射出された光の広がりを抑える第１レンズ１１２と、第１レンズ１１２から入射される光を略平行化する第２レンズ１１４とを備え、全体として光源装置１００から射出された光を平行化するものである。本実施形態においては、第１レンズ１１２と第２レンズ１１４とは凸レンズで構成されている。

レンズアレイ１２０，１３０は、コリメート光学系１１０から射出された光の輝度分布を均一化するものである。レンズアレイ１２０は、複数の第１小レンズ１２２を含んでおり、レンズアレイ１３０は複数の第２小レンズ１３２を含んでいる。第１小レンズ１２２は、第２小レンズ１３２と１対１で対応している。コリメート光学系１１０から射出された光は、複数の第１小レンズ１２２に空間的に分かれて入射する。第１小レンズ１２２は、入射した光を対応する第２小レンズ１３２に結像させる。これにより、複数の第２小レンズ１３２の各々に、二次光源像が形成される。なお、第１小レンズ１２２，第２小レンズ１３２の外形形状は、液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状と略相似形となっている。

偏光変換素子１４０は、レンズアレイ１２０，１３０から射出された光Ｌの偏光状態を揃えるものである。図７に示すように、偏光変換素子１４０は、複数の偏光変換セル１４１を含んでいる。偏光変換セル１４１は、第２小レンズ１３２と１対１で対応している。
第２小レンズ１３２に形成された二次光源像からの光Ｌは、この第２小レンズ１３２に対応する偏光変換セル１４１の入射領域１４２に入射する。

偏光変換セル１４１の各々には、入射領域１４２に対応させて、偏光ビームスプリッター膜１４３（以下、ＰＢＳ膜１４３と称する）及び位相差板１４５が設けられている。入射領域１４２に入射した光Ｌは、ＰＢＳ膜１４３によりＰＢＳ膜１４３に対するＰ偏光Ｌ１とＳ偏光Ｌ２とに分離される。Ｐ偏光Ｌ１、Ｓ偏光Ｌ２の一方の偏光（ここではＳ偏光Ｌ２）は、反射部材１４４で反射した後、位相差板１４５に入射する。位相差板１４５に入射したＳ偏光Ｌ２は、位相差板１４５により偏光状態が他方の偏光（ここではＰ偏光Ｌ１）の偏光状態に変換されてＰ偏光Ｌ３になり、Ｐ偏光Ｌ１とともに射出される。

重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０から射出された光を被照明領域にて重畳させるものである。光源装置１００から射出された光は、空間的に分割された後、重畳されることにより輝度分布が均一化されて光線軸１００ａｘ周りの軸対称性が高められる。

色分離光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０、ミラー２３０、ミラー２４０、ミラー２５０、フィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ，フィールドレンズ３００Ｂ、リレーレンズ２６０、リレーレンズ２７０を含んでいる。ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０は、例えばガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０は、所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる特性を有している。ここでは、ダイクロイックミラー２１０が緑色光と青色光とを反射させ、ダイクロイックミラー２２０が緑色光を反射させる。

光源装置１００から射出された光Ｌは、ダイクロイックミラー２１０に入射する。光Ｌのうちの赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー２１０を通ってミラー２３０に入射し、ミラー２３０で反射してフィールドレンズ３００Ｒに入射する。赤色光Ｒは、フィールドレンズ３００Ｒにより平行化された後に、液晶ライトバルブ４００Ｒに入射する。

光Ｌのうちの緑色光Ｇと青色光Ｂとは、ダイクロイックミラー２１０で反射して、ダイクロイックミラー２２０に入射する。緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー２２０で反射してフィールドレンズ３００Ｇに入射する。緑色光Ｇは、フィールドレンズ３００Ｇにより平行化された後に、液晶ライトバルブ４００Ｇに入射する。

ダイクロイックミラー２２０を通った青色光Ｂは、リレーレンズ２６０を通りミラー２４０で反射した後、リレーレンズ２７０を通りミラー２５０で反射してフィールドレンズ３００Ｂに入射する。青色光Ｂは、フィールドレンズ３００Ｂにより平行化された後に、液晶ライトバルブ４００Ｂに入射する。

液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、例えば透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに変調して画像を形成する。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂにより変調された光（形成された画像）は、色合成素子５００に入射する。

色合成素子５００は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光が反射し緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射し緑色光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投写光学系６００によってスクリーンＳＣＲに拡大投写される。
本実施形態のプロジェクターＰＪは、以上のような構成となっている。

以上のような構成の光源装置１００によれば、赤色蛍光体層４５Ｒ、緑色蛍光体層４５Ｇを同一の基板４１に集約したため、装置の小型化を図ることが容易となる。赤色蛍光体層４５Ｒ、緑色蛍光体層４５Ｇは基板４１の回転軸４８を中心として同心円状に設けられている。このため、基板４１が回転することで光の照射位置が変化しても、赤色蛍光体層４５Ｒ、緑色蛍光体層４５Ｇには光が連続的に照射される。よって、複数の色光を同時に取り出すことが可能となり、汎用的に使用することができる。

また、この構成によれば、透過型の構成を実現することができる。また、励起光が基板４１を介して赤色蛍光体層４５Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇとに入射する。このため、励起光が蛍光体層に直接入射する構成に比べて、蛍光体が高温になることを抑制して蛍光への変換効率の低下を抑制することができる。

また、この構成によれば、導光光学系３０を備えているので、赤色蛍光体層４５Ｒに入射する励起光を発する光源と緑色蛍光体層４５Ｇに入射する励起光を発する光源とを個別に設ける必要がない。すなわち、１つの光源部１０を設けるだけの簡単な構成で赤色蛍光体層４５Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇとに励起光を入射させることができる。

また、この構成によれば、２つのミラー３２、ミラー３３を設けるだけの簡単な構成で赤色蛍光体層４５Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇとに励起光を入射させることができる。

また、この構成によれば、θが９０度以上２７０度以下となっているので、第２導光ミラー３２と第３導光ミラー３３との距離を大きくすることができる。よって、基板４１の直径が比較的小さい場合であっても、第２導光ミラー３２と第３導光ミラー３３との物理的干渉を抑制することができる。

また、この構成によれば、合成光学系７０を備えているので、第１の蛍光と第２の蛍光を照明対象領域に向けて別々に導光する場合に比べて、光学系の構成を簡素化することができる。

また、この構成によれば、２つのミラー７１、ミラー７２を設けるだけの簡単な構成で赤色蛍光体層４５Ｒから発せられた赤色蛍光Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇから発せられた緑色蛍光Ｇとを合成することができる。

また、この構成によれば、励起光は青色光であり、第１の光は赤色光であり、第２の光は緑色光であるので、青色光を励起光としたＲＧＢカラー表示を実現することができる。

また、この構成によれば、光源１１として半導体素子を用いた場合、装置の小型化及び光源の長寿命化を実現することができる。

また、この構成によれば、光源１１として半導体レーザーを用いているので、蛍光体層に対して光が集光して照射されるため、高効率な光源を実現することができる。

基板４１は回転軸のまわりに回転しているため、第２の環状領域ＡＲ２における励起光のビームスポットの移動速度は、第１の環状領域ＡＲ１における励起光のビームスポットの移動速度よりも大きい。そのため、もし緑色蛍光体層４５Ｇ上における第２励起光Ｂ２のエネルギー密度と，赤色蛍光体層４５Ｒ上における第３励起光Ｂ３のエネルギー密度とが互いに等しければ、緑色蛍光体層４５Ｇの単位面積に単位時間あたり照射される第２励起光Ｂ２のエネルギーは、赤色蛍光体層４５Ｒの単位面積に単位時間あたり照射される第３励起光Ｂ３のエネルギーよりも小さい。従って、緑色蛍光体層４５Ｇに比較的強い励起光を照射する必要がある場合でも、緑色蛍光体層４５Ｇにおいて光飽和現象が生じたり蛍光体が高温になったりすることを抑制し、蛍光への変換効率の低下を抑制することができる。本実施形態では、第１の環状領域ＡＲ１に赤色蛍光体層４５Ｒを設け、第２の環状領域ＡＲ２に緑色蛍光体層４５Ｇを設けたが、赤色蛍光体層４５Ｒに比較的強い励起光を照射する必要がある場合は、第１の環状領域ＡＲ１に緑色蛍光体層４５Ｇを設け、第２の環状領域ＡＲ２に赤色蛍光体層４５Ｒを設ければよい。

また、この構成によれば、基板４１と蛍光体層４５との間に波長選択膜４３が設けられているので、赤色蛍光体層４５Ｒ、緑色蛍光体層４５Ｇから発せられた光が基板４１とは反対側に反射される。よって、赤色蛍光体層４５Ｒ、緑色蛍光体層４５Ｇからの光を効率的に取り出すことが可能となる。

また、以上のような構成のプロジェクターＰＪによれば、装置の小型化を図るとともに、途切れることなく白色光を射出する光源装置１００を用いて画像形成を行うため、高品質な画像表示が可能となる。

なお、本実施形態においては、波長選択膜４３は、基板本体４２の一面に全面に設けることとしたが、赤色蛍光体層４５Ｒが設けられる第１の環状領域ＡＲ１と、緑色蛍光体層４５Ｇが設けられる第２の環状領域ＡＲ２と、に設けられていれば、他の領域にはなくてもよい。

［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態に係る光源装置１０１の構成を示す模式図である。
本実施形態の光源装置１０１は、第１実施形態の光源装置１００と一部共通している。
したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図８に示すように、光源装置１０１は、光源部１０、コリメート光学系２０、発光素子４０Ａ、光拡散板４６、ピックアップレンズ５０、ピックアップレンズ５１、合成光学系（第２合成光学系）７０Ａを有している。

本実施形態の光源装置１０１は、発光素子４０Ａが、上述の第１実施形態の光源装置１００と異なり、発光素子４０Ａに対して励起光が入射する側と、発光素子４０Ａから蛍光が射出される側とが同じ、いわゆる反射型の構成を有している。光源部１０から射出され、コリメート光学系２０を透過して光線束が細められたレーザー光Ｂは、合成光学系７０Ａを介して発光素子４０Ａに設けられた緑色蛍光体層４５Ｇ、赤色蛍光体層４５Ｒに入射される。

合成光学系７０Ａは、第１ミラー７１Ａ、第２ミラー７２Ａ、第１反射ミラー７３Ａ、第２反射ミラー７４Ａ、第３ミラー７５Ａ、第４ミラー７６Ａ、を含んでいる。

まず、光源部１０から射出されたレーザー光Ｂは、合成光学系７０Ａが有する第１ミラー７１Ａ、第２ミラー７２Ａ、第１反射ミラー７３Ａによって第１励起光Ｂ１、第２励起光Ｂ２、第３励起光Ｂ３に分離されながら、発光素子４０Ａに入射する。

第１ミラー７１Ａは、入射するレーザー光Ｂの一部を反射するとともに残部を透過させ、さらに緑色光を透過させるビームスプリッターである。また、第２ミラー７２Ａは、入射するレーザー光Ｂの一部を反射するとともに残部を透過させ、さらに赤色光を透過させるビームスプリッターである。そして、第１反射ミラー７３Ａは、光を反射する反射ミラーである。第１ミラー７１Ａ、第２ミラー７２Ａは、透明基板上に誘電体多層膜のような光分離膜が形成された構成を有している。

そして、発光素子４０Ａから射出される、赤色蛍光Ｒおよび緑色蛍光Ｇと、第１反射ミラー７３Ａによって反射される第１励起光Ｂ１とは、合成光学系７０Ａが有する第２反射ミラー７４Ａ、第３ミラー７５Ａ、第４ミラー７６Ａによって合成され、白色光Ｌとして外部に射出される。

具体的には、第２反射ミラー７４Ａは、光を反射する反射ミラーである。また、第３ミラー７５Ａは、青色光を透過させるとともに赤色光を反射するダイクロイックミラーである。さらに、第４ミラー７６Ａは、緑色光を透過させるとともに赤色光および青色光を反射させるダイクロイックミラーである。第３ミラー７５Ａおよび第４ミラー７６Ａは、透明基板上に誘電体多層膜のような光分離膜が形成された構成を有している。

図８に示すように、本実施形態の発光素子４０Ａでは、基板４１Ａの第１主面４１Ａａに、第１実施形態と同様の赤色蛍光体層４５Ｒ、緑色蛍光体層４５Ｇが同心状に設けられている。本実施形態の光源装置１０１が有する発光素子４０Ａは、上述の第１実施形態の光源装置と異なり、発光素子４０Ａに対して励起光が入射する側と、発光素子４０Ａから蛍光が射出される側とが同じ、いわゆる反射型の構成を有している。

基板４１Ａは、励起光である青色光、および蛍光である赤色光、緑色光を反射する反射面を有している。基板４１Ａの形成材料としては、例えば、アルミニウム基板のような金属基板などの光反射性を有する形成材料の板材や、石英ガラス、水晶、サファイア（単結晶コランダム）、透明樹脂などの光透過性を有する形成材料の板材の表面に反射膜を形成したものを用いることができる。本実施形態の基板４１Ａは、アルミニウム基板を用いて形成されているものとする。

このような基板４１Ａ上に設けられた赤色蛍光体層４５Ｒ、緑色蛍光体層４５Ｇに励起光が入射されると、各蛍光体層で発せられる蛍光は、基板４１Ａで反射し、励起光の入射方向に射出される。

また、第１実施形態と同様に、基板４１Ａの第１主面４１Ａａと直交する方向から視て、第１ミラー７１Ａの中心と基板４１Ａの回転中心とを結ぶ線と第２ミラー７２Ａの中心と基板４１Ａの回転中心とを結ぶ線とのなす角度は、１８０度となっている。これにより、第１ミラー７１Ａと第２ミラー７２Ａとは互いに接触しないように配置される。なお、前記なす角度は、１８０度に限らず、９０度以上２７０度以下の範囲内になっていればよい。これによれば、基板４１Ａの直径が比較的小さい場合であっても、第１ミラー７１Ａと第２ミラー７２Ａとが互いに接触しないように、第１ミラー７１Ａと第２ミラー７２Ａとを配置することができる。

さらに、基板４１Ａの第１主面４１Ａａと直交する方向から視て、第３ミラー７５Ａの中心と基板４１Ａの回転中心とを結ぶ線と第４ミラー７６Ａの中心と基板４１Ａの回転中心とを結ぶ線とのなす角度は、１８０度となっている。これにより、第３ミラー７５Ａと第４ミラー７６Ａとは互いに接触しないように配置される。なお、前記なす角度は、１８０度に限らず、９０度以上２７０度以下の範囲内になっていればよい。これによれば、基板４１Ａの直径が比較的小さい場合であっても、第３ミラー７５Ａと第４ミラー７６Ａとが互いに接触しないように、第３ミラー７５Ａと第４ミラー７６Ａとを配置することができる。

このような構成の光源装置１０１においては、励起光および蛍光が以下のような光の挙動を示しながら、外部に射出される。

まず、第１ミラー７１Ａに入射するレーザー光Ｂは、一部が反射して第２励起光Ｂ２として発光素子４０Ａに設けられた緑色蛍光体層４５Ｇに面して設けられているピックアップレンズ５１に入射する。ピックアップレンズ５１は、第２励起光Ｂ２を緑色蛍光体層４５Ｇに集光する。緑色蛍光体層４５Ｇでは、第２励起光Ｂ２により蛍光体が励起され、緑色蛍光Ｇを発する。ピックアップレンズ５１は、緑色蛍光体層４５Ｇから発せられる蛍光を集光し（ピックアップ）、平行化する。

第１ミラー７１Ａを透過する励起光の残部は、第２ミラー７２Ａに入射し、一部が透過して第１励起光Ｂ１となり、残部が反射して第３励起光Ｂ３となる。

第３励起光Ｂ３は、第２ミラー７２Ａで反射して発光素子４０Ａに設けられた赤色蛍光体層４５Ｒに面して設けられているピックアップレンズ５１に入射する。ピックアップレンズ５１は、第３励起光Ｂ３を赤色蛍光体層４５Ｒに集光する。赤色蛍光体層４５Ｒでは、第３励起光Ｂ３により蛍光体が励起され、赤色蛍光Ｒを発する。ピックアップレンズ５１は、赤色蛍光体層４５Ｒから発せられる蛍光を集光し（ピックアップ）、平行化する。

第１励起光Ｂ１は、第２ミラー７２Ａを透過して第１反射ミラー７３Ａで反射されて、光拡散板４６に入射する。光拡散板４６において拡散された第１励起光Ｂ１は、光拡散板４６に面して設けられているピックアップレンズ５０に入射する。ピックアップレンズ５０では、光拡散板４６から拡散しながら射出される光を平行化する。

緑色蛍光体層４５Ｇから射出される緑色蛍光Ｇは、第１ミラー７１Ａおよび第４ミラー７６Ａを透過し、外部に射出される。

また、赤色蛍光体層４５Ｒから射出される赤色蛍光Ｒは、第２ミラー７２Ａを透過し、第３ミラー７５Ａで反射された後、第４ミラー７６Ａで反射されて、外部に射出される。

そして、光拡散板４６から射出される第１励起光Ｂ１は、第１励起光Ｂ１の射出方向に配置された第２反射ミラー７４Ａで反射され、第３ミラー７５Ａを透過した後、第４ミラー７６Ａで反射されて、外部に射出される。

このようにして、赤色蛍光Ｒ，緑色蛍光Ｇ、第１励起光Ｂ１は、合成され、白色光Ｌとして射出される。
本実施形態の光源装置１０１は、以上のようにして機能する。

以上のような構成の光源装置１０１によれば、反射型の構成を実現することができる。

また、この構成によれば、１つの光源部１０を設けるだけの簡単な構成で、赤色蛍光体層４５Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇとに励起光を入射させるとともに、光源から射出された光の一部と赤色蛍光体層４５Ｒから発せられた赤色蛍光Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇから発せられた緑色蛍光Ｇとを合成することができる。

また、この構成によれば、６つのミラー（第１ミラー７１Ａ、第２ミラー７２Ａ、第１反射ミラー７３Ａ、第２反射ミラー７４Ａ、第３ミラー７５Ａ、第４ミラー７６Ａ）を設けるだけの簡単な構成で、赤色蛍光体層４５Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇとに励起光を入射させるとともに、光源から射出された光の一部と赤色蛍光体層４５Ｒから発せられた赤色蛍光Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇから発せられた緑色蛍光Ｇとを合成することができる。

また、この構成によれば、基板４１Ａの第１主面４１Ａａと直交する方向から視て、第１ミラー７１Ａの中心と基板４１Ａの回転中心とを結ぶ線と第２ミラー７２Ａの中心と基板４１Ａの回転中心とを結ぶ線とのなす角度が９０度以上２７０度以下となっているので、第１ミラー７１Ａと第２ミラー７２Ａとの距離を大きくすることができる。よって、基板４１Ａの直径が比較的小さい場合であっても、第１ミラー７１Ａと第２ミラー７２Ａとの物理的干渉を抑制することができる。

また、この構成によれば、基板４１Ａの第１主面４１Ａａと直交する方向から視て、第３ミラー７５Ａの中心と基板４１Ａの回転中心とを結ぶ線と第４ミラー７６Ａの中心と基板４１Ａの回転中心とを結ぶ線とのなす角度が９０度以上２７０度以下となっているので、第３ミラー７５Ａと第６ミラー７５Ａとの距離を大きくすることができる。よって、基板４１Ａの直径が比較的小さい場合であっても、第３ミラー７５Ａと第４ミラー７６Ａとの物理的干渉を抑制することができる。

なお、本実施形態においては、合成光学系７０Ａ（第２合成光学系）は、光源部１０から射出された光を第１励起光Ｂ１と第２励起光Ｂ２と第３励起光Ｂ３とに分離し、かつ赤色蛍光Ｒと緑色蛍光Ｇと第１励起光Ｂ１とを合成する構成となっているが、これに限らない。例えば、第２合成光学系は、光源部１０から射出された光を第２励起光Ｂ２と第３励起光Ｂ３とに分離し、かつ赤色蛍光Ｒと緑色蛍光Ｇとを合成する構成となっていてもよい。すなわち、合成光学系７０Ａは、光源部１０から射出された光の少なくとも一部を分離する構成となっていればよい。

また、第２合成光学系が、光源部１０から射出された光を第２励起光Ｂ２と第３励起光Ｂ３とに分離し、かつ赤色蛍光Ｒと緑色蛍光Ｇとを合成する構成となっている場合は、第１反射ミラーと第２反射ミラーは不要である。

［第３実施形態］
図９は、本発明の第３実施形態に係る光源装置１０２の構成を示す模式図である。
本実施形態の光源装置１０２は、第２実施形態の光源装置１０１と一部共通している。
したがって、本実施形態において第２実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図９に示すように、光源装置１０２は、光源部１０、コリメート光学系２０、発光素子４０Ａ、光拡散板４６、ピックアップレンズ５０、ピックアップレンズ５１、合成光学系（第２合成光学系）７０Ｂを有している。

本実施形態の光源装置１０２は、合成光学系７０Ｂが、上述の第２実施形態の光源装置１０１と異なり、基板４１Ａの第１主面４１Ａａと直交する方向から視て、基板４１Ａと重なる位置に配置された構成を有している。光源部１０から射出され、コリメート光学系２０を透過して光線束が細められたレーザー光Ｂは、合成光学系７０Ｂを介して発光素子４０Ａに設けられた緑色蛍光体層４５Ｇ、赤色蛍光体層４５Ｒに入射される。

合成光学系７０Ｂは、第１ミラー７１Ｂ、第２ミラー７２Ｂ、第３ミラー７３Ｂ、第４ミラー７４Ｂ、第５ミラー７５Ｂ、第６ミラー７６Ｂ、を含んでいる。

まず、光源部１０から射出されたレーザー光Ｂは、合成光学系７０Ｂが有する第１ミラー７１Ｂ、第２ミラー７２Ｂ、第３ミラー７３Ｂによって第１励起光Ｂ１、第２励起光Ｂ２、第３励起光Ｂ３に分離されながら、発光素子４０Ａに入射する。すなわち、第１ミラー７１Ｂ、第２ミラー７２Ｂ、第３ミラー７３Ｂは、第１実施形態の導光光学系３０と同様の機能を有している。

第１ミラー７１Ｂは、入射する励起光の一部を反射するとともに残部を透過させ、さらに緑色光を透過させるビームスプリッターである。また、第２ミラー７２Ｂは、入射するレーザー光Ｂの一部を反射するとともに残部を透過させるビームスプリッターである。そして、第３ミラー７３Ｂは、入射するレーザー光Ｂを反射するとともに赤色光を透過させるビームスプリッターである。第１ミラー７１Ｂ、第２ミラー７２Ｂ、第３ミラー７３Ｂは、透明基板上に誘電体多層膜のような光分離膜が形成された構成を有している。

第２ミラー７２Ｂは、第１ミラー７１Ｂと第３ミラー７３Ｂとの間を直線的に進行する光の光路上に配置されている。

そして、発光素子４０Ａから射出される、赤色蛍光Ｒ，緑色蛍光Ｇ、第３ミラー７３Ｂによって反射される第１励起光Ｂ１は、合成光学系７０Ｂが有する第４ミラー７４Ｂ、第５ミラー７５Ｂ、第６ミラー７６Ｂによって合成され、白色光Ｌとして外部に射出される。

基板４１の第１主面４１ａと直交する方向から視て、第４ミラー７４Ｂは第３ミラー７３Ｂと重なり、第５ミラー７５Ｂは第２ミラー７２Ｂと重なり、第６ミラー７６Ｂは第１ミラー７１Ｂと重なるように配置されている。

具体的には、第４ミラー７４Ｂは、光を反射する反射ミラーである。また、第５ミラー７５Ｂは、赤色光を透過させるとともに青色光を反射するダイクロイックミラーである。
さらに、第６ミラー７６Ｂは、緑色光を透過させるとともに赤色光および青色光を反射させるダイクロイックミラーである。第５ミラー７５Ｂおよび第６ミラー７６Ｂは、透明基板上に誘電体多層膜のような光分離膜が形成された構成を有している。

このような構成の光源装置１０２においては、励起光および蛍光が以下のような光の挙動を示しながら、外部に射出される。

まず、第１ミラー７１Ｂに入射するレーザー光Ｂの一部は第１ミラー７１Ｂで反射して、第２励起光Ｂ２として発光素子４０Ａに設けられた緑色蛍光体層４５Ｇに面して設けられているピックアップレンズ５１に入射する。ピックアップレンズ５１は、第２励起光Ｂ２を緑色蛍光体層４５Ｇに集光する。緑色蛍光体層４５Ｇでは、第２励起光Ｂ２により蛍光体が励起され、緑色蛍光Ｇを発する。ピックアップレンズ５１は、緑色蛍光体層４５Ｇから発せられる蛍光を集光し（ピックアップ）、平行化する。

第１ミラー７１Ｂを透過する励起光の残部は、第２ミラー７２Ｂによって第３励起光Ｂ３と第１励起光Ｂ１とに分離される。

第１励起光Ｂ１は、第２ミラー７２Ｂで反射して光拡散板４６に入射する。光拡散板４６において拡散された第１励起光Ｂ１は、光拡散板４６に面して設けられているピックアップレンズ５０に入射する。ピックアップレンズ５０では、光拡散板４６から拡散しながら射出される光を平行化する。

第３励起光Ｂ３は、第３ミラー７３Ｂで反射して発光素子４０Ａに設けられた赤色蛍光体層４５Ｒに面して設けられているピックアップレンズ５１に入射する。ピックアップレンズ５１は、第３励起光Ｂ３を赤色蛍光体層４５Ｒに集光する。赤色蛍光体層４５Ｒでは、第３励起光Ｂ３により蛍光体が励起され、赤色蛍光Ｒを発する。ピックアップレンズ５１は、赤色蛍光体層４５Ｒから発せられる蛍光を集光し（ピックアップ）、平行化する。

緑色蛍光体層４５Ｇから射出される緑色蛍光Ｇは、第１ミラー７１Ｂおよび第６ミラー７６Ｂを透過し、外部に射出される。

また、光拡散板４６から射出される第１励起光Ｂ１は、第１励起光Ｂ１の射出方向に配置された第５ミラー７５Ｂで反射された後、第６ミラー７６Ｂで反射されて、外部に射出される。

そして、赤色蛍光体層４５Ｒから射出される赤色蛍光Ｒは、第３ミラー７３Ｂを透過し、第４ミラー７４Ｂで反射されて第５ミラー７５Ｂを透過した後、第６ミラー７６Ｂで反射されて、外部に射出される。

このようにして、赤色蛍光Ｒ，緑色蛍光Ｇ、第１励起光Ｂ１は、合成され、白色光Ｌとして射出される。
本実施形態の光源装置１０２は、以上のようにして機能する。

以上のような構成の光源装置１０２によれば、６つのミラー（ミラー７１Ｂ、ミラー７２Ｂ、ミラー７３Ｂ、ミラー７４Ｂ、ミラー７５Ｂ、ミラー７６Ｂ）を設けるだけの簡単な構成で、赤色蛍光体層４５Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇとに励起光を入射させるとともに、光源から射出された光の一部と赤色蛍光体層４５Ｒから発せられた赤色蛍光Ｒと緑色蛍光体層４５Ｇから発せられた緑色蛍光Ｇとを合成することができる。

また、この構成によれば、第１ミラー７１Ｂと第２ミラー７２Ｂと第３ミラー７３Ｂとが直線的に配置される。このため、基板４１Ａの第１主面４１Ａａと直交する方向から視て、ミラー７１Ｂ、ミラー７２Ｂ、ミラー７３Ｂが基板４１Ａと重なる位置に配置される。すなわち、基板４１Ａの第１主面４１Ａａと直交する方向から視て、第２ミラー７２Ｂが基板４１Ａと重ならない位置に配置されることはない。よって、装置の小型化を図ることができる。

また、この構成によれば、第４ミラー７４Ｂと第５ミラー７５Ｂと第６ミラー７６Ｂとが直線的に配置される。このため、基板４１Ａの第１主面４１Ａａと直交する方向から視て、ミラー７４Ｂ、ミラー７５Ｂ、ミラー７６Ｂが基板４１Ａと重なる位置に配置される。よって、装置の小型化を図ることができる。

本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも、適用することができる。

上記各実施形態においては、本発明の光源装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、これに限らない。例えば、本発明の光源装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等）に適用することも可能である。

１１…レーザー光源（光源）、３０…導光光学系、３２…第２導光ミラー（第１ミラー）
、３３…第３導光ミラー（第２ミラー）、４１…基板、４５…蛍光体層、４５Ｒ…赤色蛍
光体層（第１の蛍光体層）、４５Ｇ…緑色蛍光体層（第２の蛍光体層）、４８…回転軸、
７０…合成光学系（第１合成光学系）、７０Ａ…合成光学系（第２合成光学系）、７０Ｂ
…合成光学系（第２合成光学系）、７１…第１合成ミラー（第３ミラー）、７１Ａ，７１
Ｂ…第１ミラー、７２…第２合成ミラー（第３ミラー）、７２Ａ，７２Ｂ…第２ミラー、
７５Ａ，７３Ｂ…第３ミラー、７６Ａ，７４Ｂ…第４ミラー、７５Ａ，７５Ｂ…第５ミラ
ー、７６Ａ，７６Ｂ…第６ミラー、１００，１０１，１０２…光源装置、ＡＲ１…第１の
環状領域、ＡＲ２…第２の環状領域、ＣＰ１…第１ミラーの中心、ＣＰ２…第２ミラーの
中心、θ…なす角度、４００Ｒ,４００Ｇ,４００Ｂ…液晶ライトバルブ（光変調装置）、
６００…投写光学系、ＰＪ…プロジェクター

Claims (9)

1. 所定の回転軸の周りに回転可能な基板と、
   前記基板の第１主面に設けられた第１の蛍光体層および第２の蛍光体層と、
   前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光とを発する光源と、
   を備え、
   前記第１の蛍光体層は、前記基板の回転軸の周りの第１の環状領域に設けられ、
   前記第２の蛍光体層は、前記第１の環状領域の外周側の第２の環状領域に設けられ、
   前記第１の蛍光体層から発せられる第１の蛍光と、前記第２の蛍光体層から発せられる第２の蛍光と、を射出し、
   前記基板は前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光との双方を透過する材料からなり、
   前記光源から射出された光から前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光とを分割する導光光学系を備え、
   前記導光光学系は、第１ミラーと、第２ミラーと、を備え、
   前記第１ミラーは、前記光源から射出された光の一部を前記第２ミラーに向けて透過させるとともに残りの一部を前記第１の蛍光体層に向けて反射させ、
   前記第２ミラーは、前記第１ミラーを透過した光を前記第２の蛍光体層に向けて反射させ、
   前記基板の第１主面と直交する方向から視て、前記第１ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線と前記第２ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線とのなす角度は９０度以上２７０度以下となっており、
   前記第２の蛍光体層に入射する励起光の光強度は、前記第１の蛍光体層に入射する励起光の光強度よりも大きいことを特徴とする光源装置。
2. 前記第１の蛍光体層から発せられた前記第１の蛍光と、前記第２の蛍光体層から発せられた前記第２の蛍光と、を合成する第１合成光学系を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第１合成光学系は、第３ミラーと、第４ミラーと、を備え、
   前記第３ミラーは、前記第２の蛍光体層から発せられた前記第２の蛍光を前記第４ミラーに向けて反射させ、
   前記第４ミラーは、前記第１の蛍光を反射させるとともに、前記第３ミラーによって反射された前記第２の蛍光を透過させることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 所定の回転軸の周りに回転可能な基板と、
   前記基板の第１主面に設けられた第１の蛍光体層および第２の蛍光体層と、
   前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光とを発する光源と、
   を備え、
   前記第１の蛍光体層は、前記基板の回転軸の周りの第１の環状領域に設けられ、
   前記第２の蛍光体層は、前記第１の環状領域の外周側の第２の環状領域に設けられ、
   前記第１の蛍光体層から発せられる第１の蛍光と、前記第２の蛍光体層から発せられる第２の蛍光と、を射出し、
   前記基板は、前記第１の蛍光体層から発せられた前記第１の蛍光と前記第２の蛍光体層から発せられた前記第２の蛍光との双方を反射する反射面を有し、
   前記第１の蛍光体層は、前記基板の前記第１の蛍光体層を励起する励起光が入射する側と同じ側に設けられ、且つ、
   前記第２の蛍光体層は、前記基板の前記第２の蛍光体層を励起する励起光が入射する側と同じ側に設けられ、
   前記光源から射出された光から前記第１の蛍光体層を励起する励起光と前記第２の蛍光体層を励起する励起光とを分離し、且つ、前記光源から射出された光の一部と、前記第１の蛍光体層から発せられた前記第１の蛍光と、前記第２の蛍光体層から発せられた前記第２の蛍光と、を合成する第２合成光学系を備え、
   前記第２合成光学系は、第１ミラーと、第２ミラーと、第３ミラーと、第４ミラーと、を備え、
   前記第１ミラーは、前記光源から射出された光の一部を前記第２ミラーに向けて透過させるとともに残りの一部を前記第１の蛍光体層に向けて反射させ、且つ、前記第１の蛍光体層から発せられた前記第１の蛍光を前記第４ミラーに向けて透過させ、
   前記第２ミラーは、前記第１ミラーを透過した光を前記第２の蛍光体層に向けて反射させるとともに前記第２の蛍光体層から発せられた前記第２の蛍光を前記第３ミラーに向けて透過させ、
   前記第３ミラーは、前記第２ミラーを透過した第２の蛍光を前記第４ミラーに向けて反射させ、
   前記第４ミラーは、前記第１ミラーを透過した第１の蛍光を透過させるとともに前記第３ミラーによって反射された第２の蛍光を反射させ、
   前記基板の第１主面と直交する方向から視て、前記第１ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線と前記第２ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線とのなす角度は９０度以上２７０度以下となっていることを特徴とする光源装置。
5. 前記基板の第１主面と直交する方向から視て、前記第３ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線と前記第４ミラーの中心と前記回転軸とを結ぶ線とのなす角度は９０度以上２７０度以下となっていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記励起光は青色光であり、前記第１の蛍光は赤色光であり、前記第２の蛍光は緑色光であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源装置。
7. 前記光源は半導体素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
8. 前記光源は半導体レーザーであることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
9. 請求項１〜８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た光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
   前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系と、
   を備えることを特徴とするプロジェクター。

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