JP6888381B2 - 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、半導体レーザー等の固体光源と蛍光体層とを組み合わせた光源装置がある（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１１−１３４６１９号公報

ところで、蛍光体層の温度が上昇すると蛍光を効率良く生成できなくなる。上記光源装置においては、蛍光体層を支持する支持基板の背面に放熱フィンを設けることで蛍光体層を冷却している。しかしながら、放熱フィンを設ける場合、支持基板の背面に大きなスペースが必要となるため、光源装置の大型化してしまう。

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、小型で蛍光体層を効率良く冷却できる、光源装置を提供することを目的の一つとする。また、前記光源装置を備えるプロジェクターを提供することを目的の一つとする。

本発明の第１態様に従えば、励起光を射出する発光素子と、前記励起光の光路上に収容空間を有する支持部材と、前記収容空間内において前記光路上に設けられた導光光学系と、前記導光光学系を通過した前記励起光の光路上に設けられ、蛍光体層と、前記蛍光体層を支持する基板と、前記蛍光体層と前記基板との間に設けられた光反射面と、を有する波長変換素子と、を備え、前記基板は、前記蛍光体層が前記導光光学系に面するように、前記支持部材に支持されており、前記基板は、前記支持部材と熱的に接続されており、前記支持部材は、前記蛍光体層から射出された蛍光光を透過させる光射出部を有する光源装置が提供される。

第１態様に係る光源装置によれば、基板と支持部材とを熱的に互いに接続するので、支持部材を介して蛍光体層の熱を効率良く放出できる。よって、基板の裏面にヒートシンクを配置する必要がないので、光源装置を小型化できる。したがって、蛍光体層を効率良く冷却する小型の光源装置を提供できる。

上記第１態様において、前記発光素子で発生した熱を放出するための冷却装置と、前記支持部材に設けられ、受熱部と放熱部とを有する熱輸送部材と、をさらに備え、前記受熱部は、前記蛍光体層で発生した熱を受け取り、前記放熱部は、前記熱を前記冷却装置に伝達するのが好ましい。

この構成によれば、蛍光体層の熱を効率良く放出することができる。

上記第１態様において、前記支持部材は、前記基板を支持している第１の面と、前記第１の面と交差する方向に延在している第２の面と、を有し、前記冷却装置は、前記第２の面に設けられているのが好ましい。

この構成によれば、冷却装置が支持部材の第２の面に設けられるため、第１の面に直交する方向において光源装置が大型化するのを防止できる。

上記第１態様において、前記支持部材は、前記励起光を透過させる開口部を有し、前記基板は、前記開口部を前記支持部材の外側から覆うように、前記支持部材に支持されており、前記受熱部は、前記基板の外周よりも内側の領域に設けられているのが好ましい。

この構成によれば、受熱部は、蛍光体層の熱を効率良く受け取ることができる。

上記第１態様において、前記基板と前記支持部材との間に設けられた熱伝導材料をさらに備え、前記支持部材は、前記励起光を透過させる開口部を有し、前記基板は、前記開口部を前記支持部材の外側から覆うように、前記支持部材に支持されており、前記基板は、前記蛍光体層を囲む領域において前記支持部材と当接しており、前記熱伝導材料は、前記基板が前記支持部材と当接している領域の外側に設けられているのが好ましい。

この構成によれば、基板が支持部材と当接している当接領域の外側に熱伝導部材が配置されているため、熱伝導部材で発生したアウトガスや異物から蛍光体層を隔離することができる。よって、蛍光体層の表面が汚染されることによる光変換効率の低下や破損といった不具合の発生を防止できる。

上記第１態様において、前記基板と前記支持部材との間に設けられた熱伝導材料をさらに備え、前記基板は、前記蛍光体層を囲む領域において前記支持部材と当接しており、前記熱伝導材料は、前記基板が前記支持部材と当接している領域の外側に設けられているのが好ましい。

この構成によれば、基板が支持部材と当接している当接領域の外側に熱伝導部材が配置されているため、熱伝導部材で発生したアウトガスや異物から蛍光体層を隔離することができる。よって、蛍光体層の表面が汚染されることによる光変換効率の低下や破損といった不具合の発生を防止できる。

本発明の第２態様に従えば、上記第１態様の光源装置と、前記光源装置からの照明光を画像情報に応じて変調して画像光を生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、を備えるプロジェクターが提供される。

第２態様に係るプロジェクターによれば、小型で蛍光体層を効率良く冷却できる光源装置を備えるので、該プロジェクター自体も小型で明るい画像光を投射することができる。

第一実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図。 光源装置の概略構成を示す図。 本体部の周辺構成を示す斜視図。 本体部の要部拡大断面図。 第二実施形態の光源装置の本体部の周辺構成を示す斜視図。 図５とは異なる方向から視た本体部の周辺構成を示す斜視図。 本体部の要部拡大断面図。 第三実施形態の光源装置の本体部の周辺構成を示す斜視図。 第一変形例に係る光源装置の本体部の周辺構成を示す斜視図。 第二変形例に係る光源装置の本体部の要部構成を示す断面図。

（第一実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、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）
図１は、本実施形態のプロジェクター１の概略構成を示す平面図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー映像（画像）を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。プロジェクター１は、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー（レーザー光源）を用いている。

具体的に、プロジェクター１は、照明装置２Ａ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、合成光学系５と、投射光学系６と、を備えている。

照明装置２Ａは、照明光としての照明光ＷＬを色分離光学系３に向けて射出する。照明装置２Ａは、光源装置２と、均一照明光学系３６とを含む。

均一照明光学系３６は、インテグレータ光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３と、を備える。なお、偏光変換素子３２は必須ではない。均一照明光学系３６は、光源装置２から射出された照明光ＷＬの強度分布を被照明領域において均一化する。

インテグレータ光学系３１は、例えば、レンズアレイ３１ａ，レンズアレイ３１ｂから構成されている。レンズアレイ３１ａ，３１ｂは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。

インテグレータ光学系３１を通過した照明光ＷＬは、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、例えば、偏光分離膜と位相差板とから構成され、照明光ＷＬを直線偏光に変換する。

偏光変換素子３２を通過した照明光ＷＬは、重畳光学系３３に入射する。重畳光学系３３は、例えば、凸レンズから構成され、偏光変換素子３２から射出された照明光ＷＬを被照明領域に重畳させる。本実施形態では、インテグレータ光学系３１と重畳光学系３３とによって、被照明領域における照度分布が均一化される。

均一照明光学系３６から射出された照明光ＷＬは色分離光学系３へ入射する。
色分離光学系３は、照明光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離するためのものである。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａおよび第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂおよび第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂと、を概略備えている。

第１のダイクロイックミラー７ａは、光源装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する。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、その他の光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２のダイクロイックミラー７ｂは、その他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。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。

第１の全反射ミラー８ａは、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の全反射ミラー８ｂおよび第３の全反射ミラー８ｃは、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に向けて反射する。
緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂにより光変調装置４Ｇに向けて反射される。

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の光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの光射出側に配置されている。

光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。

光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側および射出側には、一対の偏光板（図示せず）が配置されている。

光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。

合成光学系５は、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂからの各画像光を合成し、投射光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。

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、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。

（光源装置）
次に、上記照明装置２Ａに用いられる本発明の一つの態様を適用した光源装置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。
光源装置２は、図２に示すように、本体部４０と、光源２１と、冷却装置２２と、ホモジナイザー光学系２４と、第１の位相差板１５と、偏光分離素子５０と、第１の集光光学系２６と、蛍光発光素子２７と、第２の位相差板２８と、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０と、を備えている。

冷却装置２２と、光源２１と、ホモジナイザー光学系２４と、第１の位相差板１５と、偏光分離素子５０と、第２の位相差板２８と、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０とは、光軸ａｘ１上に順次配置されている。一方、蛍光発光素子２７と、第１の集光光学系２６と、偏光分離素子５０とは、光軸ａｘ２上に順次配置されている。光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とは、同一面内にあり、互いに直交している。

本実施形態において、光源２１と、ホモジナイザー光学系２４と、第１の位相差板１５と、偏光分離素子５０と、第１の集光光学系２６と、第２の位相差板２８と、第２の集光光学系２９とは、本体部４０に収容されている。また、蛍光発光素子２７及び冷却装置２２は本体部４０に支持されている。本体部４０の構成及び本体部４０による支持構造については後述する。なお、本体部４０は特許請求の範囲に記載の「支持部材」に相当する。

光源２１は、複数の半導体レーザー２１ａを含む。複数の半導体レーザー２１ａは光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状（本実施形態では、例えば、４つ）に配置されている。半導体レーザー２１ａは、例えば、後述の励起光として青色の光線Ｂ（例えばピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光）を射出する。図示を省略するものの、各半導体レーザー２１ａから射出された光線Ｂはコリメーターレンズにより平行光に変換された状態で射出される。本実施形態において、光源２１は、複数の光線Ｂからなる光線束ＢＬを射出する。なお、半導体レーザー２１ａの数は限定されない。本実施形態において、半導体レーザー２１ａは特許請求の範囲に記載の「発光素子」に相当する。

光線束ＢＬは、ホモジナイザー光学系２４に入射する。ホモジナイザー光学系２４は、例えば第１のレンズアレイ２４ａと第２のレンズアレイ２４ｂとから構成されている。第１のレンズアレイ２４ａは複数の第１小レンズ２４ａｍを含み、第２のレンズアレイ２４ｂは複数の第２小レンズ２４ｂｍを含む。

ホモジナイザー光学系２４を通過した光線束ＢＬは第１の位相差板１５に入射する。第１の位相差板１５は、例えば回転可能とされた１／２波長板である。半導体レーザー２１ａから射出された光線Ｂは直線偏光である。１／２波長板の回転角度を適切に設定することにより、第１の位相差板１５を透過した光線Ｂを、偏光分離素子５０に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む光とすることができる。第１の位相差板１５を回転させることにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を変化させることができる。

偏光分離素子５０は、例えば波長選択性を有するダイクロイックミラーから構成されている。偏光分離素子５０は、光軸ａｘ１，ａｘ２に対して４５°の角度をなすように配置されている。

偏光分離素子５０は、第１の位相差板１５を通過した光線束ＢＬを、偏光分離素子５０に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離する。Ｓ偏光成分（光線束ＢＬｓ）は、偏光分離素子５０で反射して蛍光発光素子２７に向かう。Ｐ偏光成分（光線束ＢＬｐ）は、偏光分離素子５０を透過して拡散反射素子３０に向かう。

偏光分離素子５０は、後述する光線束ＢＬとは波長帯が異なる蛍光光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる。また、偏光分離素子５０は、後述する拡散反射素子３０による反射光と、蛍光光ＹＬとを合成する光合成機能を有している。

偏光分離素子５０から射出された光線束ＢＬｓは、第１の集光光学系２６に入射する。第１の集光光学系２６は、光線束ＢＬｓを蛍光発光素子２７の蛍光体層３４に向けて集光させる。また、第１の集光光学系２６はホモジナイザー光学系２４と協働して、蛍光体層３４上での光線束ＢＬｓによる照度分布を均一化する。第１の集光光学系２６は、例えばピックアップレンズ２６ａ，２６ｂから構成されている。なお、光線束ＢＬｓは特許請求の範囲の「励起光」に対応する。

第１の集光光学系２６から射出された光線束ＢＬｓは蛍光発光素子２７に入射する。本実施形態では、第１の集光光学系２６の焦点位置に蛍光発光素子２７が配置されている。

蛍光発光素子２７は、蛍光体層３４と、蛍光体層３４を支持する基板３５と、蛍光体層３４と基板３５との間に設けられた反射部３７とを有している。

本実施形態において、蛍光発光素子２７は、蛍光体層３４が第１の集光光学系２６に面するように本体部４０に支持されている。なお、本体部４０による蛍光発光素子２７の支持構造については後述する。

蛍光体層３４は、光線束ＢＬｓを吸収して黄色の蛍光光ＹＬに変換して射出する蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。

蛍光体層３４としては、例えば、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を好適に用いることができる。

蛍光体層３４で生成された蛍光光ＹＬのうち、一部の蛍光光ＹＬは、反射部３７によって反射され、蛍光体層３４の外部へと射出される。このようにして、蛍光光ＹＬが第１の集光光学系２６に向かって蛍光体層３４から効率良く射出される。蛍光体層３４から射出された蛍光光ＹＬは、第１の集光光学系２６および偏光分離素子５０を透過する。

一方、偏光分離素子５０から射出された光線束ＢＬｐは、第２の位相差板２８に入射する。

第２の位相差板２８は、１／４波長板（λ／４板）から構成される。Ｐ偏光の光線束ＢＬｐは、第２の位相差板２８を透過することによって円偏光の光線束ＢＬｃに変換され、第２の集光光学系２９に入射する。

第２の集光光学系２９は、光線束ＢＬｃを拡散反射素子３０に向けて集光させるものである。第２の集光光学系２９は、例えばピックアップレンズ２９ａ、ピックアップレンズ２９ｂから構成されている。また、第２の集光光学系２９はホモジナイザー光学系２４と協働して、拡散反射素子３０上での光線束ＢＬｃによる照度分布を均一化する。本実施形態では、第２の集光光学系２９の焦点位置に拡散反射素子３０（拡散反射板３０Ａ）が配置されている。

拡散反射素子３０は、第２の集光光学系２９から射出された光線束ＢＬｃを偏光分離素子５０に向けて拡散反射させるものである。拡散反射素子３０で反射した光を光線束ＢＬｃ’と称する。光線束ＢＬｃ’は、特許請求の範囲における拡散光に相当する。拡散反射素子３０としては、拡散反射素子３０に入射した光線束ＢＬｃをランバート反射させるものを用いることが好ましい。

拡散反射素子３０は、拡散反射板３０Ａと、拡散反射板３０Ａを光軸ａｘ１の周りに回転させるためのモーター３０Ｍと、を備えている。

拡散反射板３０Ａによって反射され、第２の集光光学系２９を再び透過した円偏光の光線束ＢＬｃ’（拡散光）は、再び第２の位相差板２８を透過して、Ｓ偏光の光線束ＢＬｓ’となる。

光線束ＢＬｓ’（青色光）が偏光分離素子５０を透過した蛍光光ＹＬと合成されることで、白色の照明光ＷＬが生成される。照明光ＷＬは、図１に示した均一照明光学系３６（インテグレータ光学系３１）に入射する。

ところで、蛍光体層３４は蛍光光ＹＬを生成する際、発熱する。蛍光体層３４の温度が上昇すると、蛍光の発光効率が低下し、明るい蛍光光ＹＬを生成できなくなる。これに対し、本実施形態の蛍光発光素子２７は、本体部４０を介して蛍光体層３４の熱を放出させるようにしている。

以下、本体部４０の構成について説明する。図３は本体部４０およびその周辺の構成部材を示す斜視図である。図３では、図面を見易くするため、本体部４０の上板部の図示を省略している。

図３に示すように、本体部４０は金属製のケース部材からなる。本体部４０は収容空間Ｓを有する。収容空間Ｓには、光源２１、ホモジナイザー光学系２４、第１の位相差板１５、偏光分離素子５０、第１の集光光学系２６（図４参照）、第２の位相差板２８及び第２の集光光学系２９が収容されている。

本体部４０は、第１の集光光学系２６に対向する第１の側板部４１と、ホモジナイザー光学系２４に対向する第２の側板部４２と、第２の集光光学系２９に対向する第３の側板部４３と、第４の側板部４４と、第５の側板部４５と、を有する。

第２の側板部４２は、第１の側板部４１と交差する（直交する）方向に延在する部材である。本実施形態においては、第２の側板部４２は、第１の側板部４１と直交する方向に延在している。

第３の側板部４３は、第２の側板部４２と対向するとともに、第１の側板部４１と交差する（直交する）方向に延在する部材である。

第４の側板部４４は、第１の側板部４１、第２の側板部４２及び第３の側板部４３と交差する（直交する）方向に延在する部材であって、本体部４０の下板部をなす。

第５の側板部４５は、第１の側板部４１と対向するとともに、第２の側板部４２、第３の側板部４３及び第４の側板部４４と交差する（直交する）方向に延在する部材である。第５の側板部４５は、蛍光体層３４からの蛍光光ＹＬの射出方向に位置する。第５の側板部４５は、蛍光体層３４から射出された蛍光光ＹＬを透過させる光射出部４９を有する。光射出部４９は、第５の側板部４５を貫通する貫通孔４９ａからなる。

図４は本体部４０の要部拡大断面図である。ただし、反射部３７を省略してある。図４に示すように、第１の集光光学系２６は、収容空間Ｓ内において光線束ＢＬｓ（励起光）の光路上に設けられている。本実施形態において、本体部４０の第１の側板部４１の内面側には、第１の集光光学系２６（ピックアップレンズ２６ａ，２６ｂ）を保持する第１レンズ保持部４６が形成されている。第１レンズ保持部４６は本体部４０と一体に形成されている。

本実施形態の蛍光発光素子２７は、第１の集光光学系２６を通過した光線束ＢＬｓの光路上に設けられる。本実施形態において、基板３５は、蛍光体層３４が第１の集光光学系２６に面するように、本体部４０の第１の側板部４１の外面４１ａに支持されている。本実施形態において、外面４１ａは特許請求の範囲に記載の「第１の面」に対応する。

本実施形態の本体部４０は、光線束ＢＬｓを透過させる開口部４１ｂを有する。

本実施形態において、基板３５は、開口部４１ｂを本体部４０の外側から、すなわち外面４１ａ側から覆うように、本体部４０に支持されている。

基板３５は、蛍光体層３４を支持する支持面３５ａの一部が本体部４０と熱的に接続されている。ここで、二つの部材同士が熱的に接続されているとは、二つの部材間で熱伝達が可能な状態を意味し、二つの部材同士が直接接触している状態に加え、二つの部材同士が熱伝導部材を介して間接的に接触した状態も含む。

本実施形態では、支持面３５ａと第１の側板部４１とが直接接触しているので、蛍光体層３４の熱が基板３５を介して本体部４０に効率良く伝達される。よって、基板３５の裏面（支持面３５ａと反対の面）にヒートシンクを設けることなく、蛍光体層３４の熱を効率良く放出できる。

本体部４０の第２の側板部４２は貫通孔４８を有する。光源２１は貫通孔４８を介してホモジナイザー光学系２４に対向するように配置されている。

冷却装置２２は、ヒートシンク２２ａと、冷却ファン２２ｂとを含む。ヒートシンク２２ａは放熱性の高い金属部材から構成される。ヒートシンク２２ａは、光源２１を支持する支持面２３と、該支持面２３の反対側に設けられる複数のフィン２２ａ１とを有する。冷却ファン２２ｂは、ヒートシンク２２ａの複数のフィン２２ａ１に送風することでヒートシンク２２ａを冷却する。

光源２１は、ヒートシンク２２ａの支持面２３に実装され、冷却装置２２と熱的に接続されている。これにより、光源２１で発生した熱は冷却装置２２から放出される。

さらに、ヒートシンク２２ａの支持面２３は、本体部４０の第２の側板部４２の外面４２ａと熱的に接続されている。第２の側板部４２の外面４２ａは、第１の側板部４１の外面４１ａと交差する方向に延在する面である。本実施形態において、面４２ａは外面４１ａと直交する方向に延在しており、特許請求の範囲に記載の「第２の面」に対応する。よって、蛍光体層３４の熱は、基板３５および本体部４０を介して冷却装置２２から放出される。

第２の集光光学系２９は、収容空間Ｓ内において光線束ＢＬｐ（図２参照）の光路上に設けられる。本実施形態において、本体部４０の第３の側板部４３の内面側には、第２の集光光学系２９（ピックアップレンズ２９ａ，２９ｂ）を保持する第２レンズ保持部４７が形成されている。第２レンズ保持部４７は本体部４０と一体に形成されている。

また、本体部４０の第４の側板部４４の外面には、複数のフィン４４ａが設けられている。これにより、蛍光体層３４から本体部４０に伝わった熱を複数のフィン４４ａから効率良く放出することができる。

本実施形態の光源装置２では、基板３５が本体部４０と熱的に接続されているので、基板３５と本体部４０を介して蛍光体層３４の熱を効率良く放出できる。よって、基板３５の裏面にヒートシンクを配置する必要が無いため、光源装置２を小型化できる。

また、光源２１で発生した熱を放出するための冷却装置２２が本体部４０の第２の側板部４２の外面４２ａに設けられているため、光源装置２の光軸ａｘ２方向（外面４１ａに直交する方向）において光源装置２が大型化するのを防止できる。

従って、本実施形態によれば、小型で蛍光体層を効率良く冷却する光源装置２を提供できる。よって、この光源装置２を含む本実施形態のプロジェクター１は、小型ながらも明るい画像光を投射することができる。

（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係る光源装置について説明する。なお、本実施形態と上記実施形態との違いは本体部およびその周辺の構成部材である。そのため、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化する。

以下、本実施形態の光源装置の構成について説明する。以下では、本体部およびその周辺の構成部材を主体に説明する。図５は本実施形態の光源装置１０２の本体部４０Ａおよびその周辺の構成部材を示す斜視図である。図６は本体部４０Ａおよびその周辺の構成部材を示す図５とは別の方向から視た斜視図である。図７は本体部４０Ａの要部拡大断面図である。なお、図５，６では、図面を見易くするため、本体部４０Ａの上板部の図示を省略している。

図５〜７に示すように、本実施形態の光源装置１０２は、本体部４０Ａに設けられた熱輸送部材１１０をさらに備えている。熱輸送部材１１０は、例えば、ヒートパイプから構成される。ヒートパイプは、熱伝導性の高いパイプ中を流れる作動液の蒸発と凝縮とを利用して熱を移動させるものである。

具体的に、熱輸送部材１１０は、図６に示すように、第１の側板部４１の外面４１ａと第２の側板部４２の外面４２ａとにわたって、本体部４０Ａの表面に埋め込まれるように設けられている。

熱輸送部材１１０は、受熱部１１１と放熱部１１２とを有する。受熱部１１１は、作動液の蒸発時における潜熱の吸収を利用して受熱する。一方、放熱部１１２は、作動液の凝縮時における潜熱の放出を利用して放熱する。

本実施形態において、受熱部１１１は外面４１ａに設けられ、放熱部１１２は外面４２ａに設けられている。

このような構成に基づき、熱輸送部材１１０は、外面４１ａに設けられた基板３５を介して蛍光体層３４から吸収した熱を、外面４２ａに設けられたヒートシンク２２ａに輸送する。

具体的に、受熱部１１１は、図５中に破線で示すように、基板３５の外周よりも内側の領域に設けられている。これにより、受熱部１１１は、基板３５から熱を効率良く吸収することができる。

本実施形態では、基板３５と外面４１ａとの間に熱伝導部材３８を配置している。熱伝導部材３８としては、例えば、熱伝導グリスを用いた。

本実施形態の本体部４０Ａは、外面４１ａのうち、開口部４１ｂの開口端を囲むリング状の領域に、本体部４０Ａの外側に突出した突出部４０Ａ１を有している。基板３５は、基板３５の蛍光体層３４を囲む領域において突出部４０Ａ１と当接している。突出部４０Ａ１は、基板３５に当接することで蛍光体層３４をリング状に囲んでいる。

熱伝導部材３８は、外面４１ａのうち突出部４０Ａ１の外側の領域において、外面４１ａと基板３５との間の隙間に配置されている。すなわち、熱伝導部材３８は、基板３５が本体部４０Ａと当接している領域の外側に設けられている。

蛍光体層３４の熱の一部は、突出部４０Ａ１および熱伝導部材３８を介して本体部４０Ａへと伝達され、さらに冷却装置２２に伝達されヒートシンク２２ａから放出される。また、蛍光体層３４の熱の残りは、熱伝導部材３８、受熱部１１１、放熱部１１２の経路で冷却装置２２に伝達され、ヒートシンク２２ａから放出される。

熱伝導部材３８は経時的な劣化によってアウトガスや異物を発生することもある。アウトガスや異物が蛍光体層３４に付着すると、蛍光体層３４の表面が汚染され、光変換効率の低下や温度上昇によって破損するおそれがある。

これに対し、本実施形態の本体部４０Ａにおいては、基板３５が本体部４０Ａと当接している当接領域の外側に熱伝導部材３８を配置しているので、熱伝導部材３８で発生したアウトガスや異物から蛍光体層３４が隔離される。そのため、蛍光体層３４の表面が汚染されることによる光変換効率の低下や破損といった不具合の発生が防止される。

本実施形態の光源装置１０２によれば、熱輸送部材１１０を組み合わせることで、蛍光体層３４の熱を効率良く放出することができる。また、熱輸送部材１１０は本体部４０Ａの表面に埋め込まれているため、第一実施形態の構成と同様、光源装置１０２を小型化できる。

（第三実施形態）
続いて、第三実施形態に係る光源装置について説明する。なお、本実施形態と第１実施形態との違いは本体部の周辺の構成部材である。そのため、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化する。

以下、本実施形態の光源装置の構成について説明する。以下では、本体部４０およびその周辺の構成部材を主体に説明する。図８は本実施形態の光源装置２０２の本体部４０Ｂおよびその周辺の構成部材を示す斜視図である。また、図８では、図面を見易くするため、本体部４０Ｂの上板部の図示を省略している。なお、本体部４０Ｂは、第一実施形態の本体部４０と同一の構成を有している。すなわち、基板３５は第１の側板部４１の外面４１ａに直接接続されている。

図８に示すように、本実施形態の光源装置２０２は、本体部４０Ｂに設けられた熱輸送部材２１０を備えている。本実施形態の熱輸送部材２１０は、第二実施形態の熱輸送部材１１０とは別の位置に配置される。

本実施形態において、熱輸送部材２１０は、基板３５とヒートシンク２２ａの支持面２３とにわたって設けられている。熱輸送部材２１０は、受熱部２１１と放熱部２１２とを有する。

受熱部２１１は基板３５の裏面に設けられた接続板３９に不図示のネジ部材を介して固定され、放熱部２１２はヒートシンク２２ａの支持面２３に熱的に接続されている。接続板３９は、受熱部２１１と基板３５とを熱的に接続するためのものであり、熱伝導性に優れた銅板からなる。

本実施形態において、基板３５の熱の一部は本体部４０Ｂへと伝達され、基板３５の熱の残りは接続板３９を介して受熱部１１１に伝達される。

本実施形態の光源装置２０２によれば、熱輸送部材２１０を組み合わせることで、蛍光体層３４の熱を効率良く放出することができる。また、基板３５の裏面に熱輸送部材２１０を設けるため、第二実施形態のように熱輸送部材１１０を本体部４０Ａの表面に埋め込む構成に比べてコストを抑えることができる。また、基板３５の裏面にヒートシンクを配置する構成に比べて、光源装置２０２の光軸ａｘ２方向におけるサイズを小さくできる。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記第二、第三実施形態においては、基板３５の熱をヒートシンク２２ａに移動する手段として熱輸送部材１１０，２１０を用いる場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。

（第一変形例）
図９は第一変形例に係る光源装置３０２の本体部４０Ｃおよびその周辺の構成部材を示す斜視図である。なお、本体部４０Ｃは、第一実施形態の本体部４０と同一の構成を有している。すなわち、基板３５は第１の側板部４１の外面４１ａに直接接続されている。

図９に示すように、本実施形態の光源装置３０２は、熱伝導プレート１００を用いることで基板３５の熱をヒートシンク２２ａに移動させている。熱伝導プレート１００は、例えば、熱伝導性に優れた、銅、銀、ダイヤモンド等から構成される。熱伝導プレート１００は、基板３５の裏面とヒートシンク２２ａの支持面２３とを熱的に接続する板状の部材である。熱伝導プレート１００は、支持面２３側の端部１０１が本体部４０Ｃ側に折り曲げられた略Ｌ字状の断面を有し、この端部１０１は本体部４０Ｃ及び支持面２３の両方に接続されている。

本変形例に係る光源装置３０２によれば、熱伝導プレート１００を組み合わせることで、蛍光体層３４の熱を効率良く放出することができる。また、基板３５の裏面にヒートシンクを配置する構成に比べて、光源装置３０２の光軸ａｘ２方向におけるサイズを小さくできる。

（第二変形例）
図１０は第二変形例に係る光源装置４０２の本体部４０Ｄの要部構成を示す断面図である。図１０に示すように、蛍光発光素子２７は収容空間Ｓ内に配置されている。蛍光発光素子２７の基板３５は、蛍光体層３４が第１の集光光学系２６に面するように、本体部４０Ｄの第１の側板部４１の内面４１ｃに支持されている。内面４１ｃは、基板３５の裏面３５ｂ（支持面３５ａと反対の面）と直接接触することで熱的に接続されている。これにより、蛍光体層３４の熱が本体部４０Ｄに効率良く伝達されるので、蛍光体層３４の熱を効率良く放出できる。

また、上記第二、第三実施形態において、第１実施形態の本体部４０と同様、第４の側板部４４の外面に複数のフィン４４ａを設けるようにしても良い。

また、上記実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１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適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。

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、２，１０２，２０２，３０２，４０２…光源装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学系、２０…本体部（支持部材）、２１ａ…半導体レーザー（発光素子）、２２…冷却装置、２６…第１の集光光学系（導光光学系）、３５…基板、３８…熱伝導部材、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ…本体部、４１ａ…外面（第１の面）、４１ｂ…開口部、４２ａ…外面（第２の面）、４９…光射出部、５０…偏光分離素子、１１０，２１０…熱輸送部材、１１１，２１１…受熱部、１１２，２１２…放熱部、ＢＬｓ…光線束（励起光）、Ｓ…収容空間。

Claims (12)

1. 励起光を射出する発光素子と、
   前記励起光の光路上に収容空間を有する支持部材と、
   前記収容空間内において前記光路上に設けられた導光光学系と、
   前記導光光学系を通過した前記励起光の光路上に設けられ、蛍光体層と、前記蛍光体層を支持する基板と、前記蛍光体層と前記基板との間に設けられた光反射面と、を有する波長変換素子と、
   前記発光素子で発生した熱を放出するための冷却装置と、
   前記支持部材に設けられ、受熱部と放熱部とを有する熱輸送部材と、を備え、
   前記基板は、前記蛍光体層が前記導光光学系に面するように、前記支持部材に支持されており、
   前記基板は、前記支持部材と熱的に接続されており、
   前記支持部材は、前記蛍光体層から射出された蛍光光を透過させる光射出部を有し、
   前記受熱部は、前記蛍光体層で発生した熱を受け取り、
   前記放熱部は、前記熱を前記冷却装置に伝達する
   光源装置。
2. 前記支持部材は、前記基板を支持している第１の面と、
   前記第１の面と交差する方向に延在している第２の面と、を有し、
   前記冷却装置は、前記第２の面に設けられている
   請求項１に記載の光源装置。
3. 前記支持部材は、前記励起光を透過させる開口部を有し、
   前記基板は、前記開口部を前記支持部材の外側から覆うように、前記支持部材に支持されており、
   前記受熱部は、前記基板の外周よりも内側の領域に設けられている
   請求項１に記載の光源装置。
4. 前記基板と前記支持部材との間に設けられた熱伝導部材をさらに備え、
   前記支持部材は、前記励起光を透過させる開口部を有し、
   前記基板は、前記開口部を前記支持部材の外側から覆うように、前記支持部材に支持されており、
   前記基板は、前記蛍光体層を囲む領域において前記支持部材と当接しており、
   前記熱伝導部材は、前記基板が前記支持部材と当接している領域の外側に設けられている
   請求項１に記載の光源装置。
5. 前記基板と前記支持部材との間に設けられた熱伝導部材をさらに備え、
   前記基板は、前記蛍光体層を囲む領域において前記支持部材と当接しており、
   前記熱伝導部材は、前記基板が前記支持部材と当接している領域の外側に設けられている
   請求項３に記載の光源装置。
6. 励起光を射出する発光素子と、
   前記励起光の光路上に収容空間を有する支持部材と、
   前記収容空間内において前記光路上に設けられた導光光学系と、
   前記導光光学系を通過した前記励起光の光路上に設けられ、蛍光体層と、前記蛍光体層を支持する基板と、前記蛍光体層と前記基板との間に設けられた光反射面と、を有する波長変換素子と、
   前記基板と前記支持部材との間に設けられた熱伝導部材と、を備え、
   前記基板は、前記蛍光体層が前記導光光学系に面するように、前記支持部材に支持されており、
   前記基板は、前記支持部材と熱的に接続されており、
   前記支持部材は、前記蛍光体層から射出された蛍光光を透過させる光射出部と、前記励起光を透過させる開口部と、を有し、
   前記基板は、前記開口部を前記支持部材の外側から覆うように、前記支持部材に支持されており、
   前記基板は、前記蛍光体層を囲む領域において前記支持部材と当接しており、
   前記熱伝導部材は、前記基板が前記支持部材と当接している領域の外側に設けられている
   光源装置。
7. 励起光を射出する発光素子と、
   前記励起光の光路上に設けられたレンズと、
   前記レンズに面して設けられた蛍光体層、前記蛍光体層を支持する基板、および前記蛍光体層と前記基板との間に設けられた光反射面を有し、前記レンズを通過した前記励起光の光路上に設けられた波長変換素子と、
   第１の面および前記第１の面とは異なる第２の面を有し、前記発光素子、前記レンズ、および前記蛍光体層を収容する支持部材と、
   前記発光素子で発生した熱を放出する冷却装置と、を備え、
   前記第１の面は、前記レンズに対向して設けられた開口部を有し、
   前記基板は、前記支持部材と熱的に接続され、前記開口部を前記支持部材の外側から覆うように前記第１の面に支持されており、
   前記冷却装置は、前記第２の面に設けられ、前記支持部材と熱的に接続されている
   光源装置。
8. 光を射出する光源と、
   前記光源から射出された光の光路上に配置されたレンズと、
   前記レンズに対向する位置に配置された蛍光体層、前記蛍光体層を支持する基板、および前記蛍光体層と前記基板との間に設けられた反射部を有し、前記レンズを通過した光の光路上に配置された波長変換素子と、
   前記光源、前記レンズ、および前記蛍光体層を収容する支持部材と、
   前記光源の背面側に配置されたヒートシンクと、
   前記波長変換素子に熱的に接続され、前記蛍光体層から吸収した熱を前記ヒートシンクに輸送する熱輸送部材と、を備える
   光源装置。
9. 前記熱輸送部材は、前記蛍光体層で発生した熱を受け取る受熱部を有し、
   前記受熱部は、前記基板に熱的に接続されている
   請求項８に記載の光源装置。
10. 前記ヒートシンクに送風する冷却ファンをさらに備える
    請求項８又は９に記載の光源装置。
11. 前記支持部材は、金属製である
    請求項１乃至１０の光源装置。
12. 請求項１乃至１１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して画像光を生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
    プロジェクター。

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