光源装置およびプロジェクター
【課題】所望の方向に光を出射することができる光源装置を提供する。
【解決手段】光源装置１００は、第１の光を出射する発光素子と、第１の光Ｌ１により励起されて第２の光Ｌ２を発する第１蛍光発光部２０ａおよび第２蛍光発光部２０ｂと、第１の光Ｌ１を透過させる窓部を有する第１筒状部３０ａと、第１筒状部３０ａの内側に配置された第２筒状部３０ｂと、を含み、第１筒状部３０ａの内面３４ａと、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとは、対向し、第１蛍光発光部２０ａは、第１筒状部３０ａの内面３４ａに形成され、第２蛍光発光部２０ｂは、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂに形成され、第１筒状部３０ａの内面３４ａは、第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２を反射させる反射面であり、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂは、第１の光Ｌ１を反射させる反射面である。
【解決手段】光源装置１００は、第１の光を出射する発光素子と、第１の光Ｌ１により励起されて第２の光Ｌ２を発する第１蛍光発光部２０ａおよび第２蛍光発光部２０ｂと、第１の光Ｌ１を透過させる窓部を有する第１筒状部３０ａと、第１筒状部３０ａの内側に配置された第２筒状部３０ｂと、を含み、第１筒状部３０ａの内面３４ａと、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとは、対向し、第１蛍光発光部２０ａは、第１筒状部３０ａの内面３４ａに形成され、第２蛍光発光部２０ｂは、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂに形成され、第１筒状部３０ａの内面３４ａは、第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２を反射させる反射面であり、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂは、第１の光Ｌ１を反射させる反射面である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターや照明装置などの光源用の光源装置として、発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子を用いた光源装置が期待されている。例えば、特許文献１には、発光ダイオードが導光板の側面に配置された構造の光源装置において、発光ダイオードからの入射光を導光板内の蛍光体粒子に照射し、所定の波長光を出射する技術が開示されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、蛍光体粒子からの波長光が発散してしまい、光の利用効率が低下する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、所望の方向に光を出射することができる光源装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記光源装置を有するプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光源装置は、
第１の光を出射する発光素子と、
前記第１の光により励起されて第２の光を発する第１蛍光発光部および第２蛍光発光部と、
前記第１の光を透過させる窓部を有する第１筒状部と、
前記第１筒状部の内側に配置された第２筒状部と、
を含み、
前記第１筒状部の内面と、前記第２筒状部の外面とは、対向し、
前記第１蛍光発光部は、前記第１筒状部の内面に形成され、
前記第２蛍光発光部は、前記第２筒状部の外面に形成され、
前記第１筒状部の内面は、前記第１の光および前記第２の光を反射させる反射面であり、
前記第２筒状部の外面は、前記第１の光を反射させる反射面である。
【０００７】
このような光源装置によれば、第１蛍光発光部および第２蛍光発光部が発する第２の光を、第１筒状部の開口から外部に向けて出射することができる。すなわち、第２の光を、所望の方向に出射させることができる。
【０００８】
本発明に係る光源装置において、
前記第１筒状部の内面の形状は、円柱面であり、
前記第１筒状部の内面の軸の方向から見て、前記第１筒状部の内面の形状は、円であり、
前記第２筒状部の外面の形状は、円柱面であり、
前記第２筒状部の外面の軸の方向から見て、前記第２筒状部の外面の形状は、円であり、
前記第１筒状部の内面の軸の方向と、前記第２筒状部の外面の軸の方向とは、同じであることができる。
【０００９】
このような光源装置によれば、例えば、発光素子が、第１の光を第１筒状部の内面の軸に対して、垂直に入射させることで、第１の光を、第１筒状部の内面と第２筒状部の外面との間の空間に閉じ込めることができる。これにより、第１の光の利用効率を高めることができ、効率よく第１蛍光発光部および第２蛍光発光部を励起させることができる。
【００１０】
本発明に係る光源装置において、
前記発光素子は、前記第１の光を前記第１筒状部の内面の軸に対して垂直に入射させることができる。
【００１１】
このような光源装置によれば、第１の光を、第１筒状部の内面と第２筒状部の外面との間の空間に閉じ込めることができる。これにより、第１の光の利用効率を高めることができ、効率よく第１蛍光発光部および第２蛍光発光部を励起させることができる。
【００１２】
本発明に係る光源装置において、
前記第２筒状部は、前記第２の光を透過させることができる。
【００１３】
このような光源装置によれば、第１筒状部の開口から出射される第２の光の出射方向の光束の断面形状を円に近づけることができる。
【００１４】
本発明に係る光源装置において、
前記第１筒状部の一方の開口に至る前記第２の光を反射させる鏡部を、さらに含むことができる。
【００１５】
このような光源装置によれば、第１筒状部の一方の開口に至る第２の光を、鏡部で反射させることができる。したがって、第２の光を１つの方向に出射することができる。
【００１６】
本発明に係る光源装置において、
前記鏡部の鏡面の形状は、楕円面であることができる。
【００１７】
このような光源装置によれば、集束光を得ることができる。すなわち、利用効率の高い光を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る光源装置において、
前記第２の光を平行光に変換するためのレンズを、さらに含み、
前記鏡面は、
前記第１筒状部の一方の開口側の第１焦点と、
前記第１筒状部の他方の開口側の第２焦点と、
を有し、
前記レンズの前側焦点の位置は、前記第２焦点の位置と同じであることができる。
【００１９】
このような光源装置によれば、効率良く平行光を得ることができる。
【００２０】
本発明に係る光源装置において、
前記第１筒状部の内面から延出し、前記第１筒状部の他方の開口の一部を覆う延出部を、さらに含むことができる。
【００２１】
このような光源装置によれば、第１筒状部の他方の開口において、第２の光が通過できる領域を狭めることができる。したがって、点光源化を図ることができる。
【００２２】
本発明に係る光源装置において、
前記第１筒状部に形成された放熱部を、さらに含むことができる。
【００２３】
このような光源装置によれば、第２の光を発する際に第１蛍光発光部に生じる熱や、第１の光が照射されることによって第１蛍光発光部に生じる熱を逃がすことができる。したがって、第１蛍光発光部の温度上昇を抑えることができ、第１蛍光発光部の波長変換効率を向上させることができる。
【００２４】
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る光源装置と、
前記光源装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
【００２５】
このようなプロジェクターによれば、光源装置が所望の方向に光を出射することができるため、光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図。
【図３】本実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る光源装置を模式的に示す平面図。
【図５】本実施形態の第１変形例に係る光源装置を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態の第１変形例に係る光源装置を模式的に示す図。
【図７】本実施形態の第２変形例に係る光源装置を模式的に示す図。
【図８】本実施形態係るプロジェクターを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
１． 光源装置
まず、本実施形態に係る光源装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る光源装置１００を模式的に示す第２開口４側から見た斜視図である。図２は、光源装置１００を模式的に示す第１開口２側から見た斜視図である。図３は、光源装置１００を模式的に示す断面図である。図４は、光源装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図３は、図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。また、図３および図４では、便宜上、放熱部４０の図示を省略している。
【００２９】
光源装置１００は、図１〜図４に示すように、発光素子１０と、第１蛍光発光部２０ａと、第２蛍光発光部２０ｂと、第１筒状部３０ａと、第２筒状部３０ｂと、を含む。光源装置１００は、さらに、放熱部４０を含むことができる。
【００３０】
発光素子１０は、第１の光Ｌ１を出射する。図４に示すように、第１の光Ｌ１は、第１筒状部３０ａの窓部３２を透過し、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂに形成された第２蛍光発光部２０ｂを照射する。第２蛍光発光部２０ｂは、第１の光Ｌ１により励起されて第２の光Ｌ２を発する。第１の光Ｌ１のうちの第２蛍光発光部２０ｂで励起に寄与しなかった光は、第２蛍光発光部２０ｂを透過して、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂで反射される。この第２筒状部３０ｂの外面３５ｂで反射された光は、第１蛍光発光部２０ａを照射し、第１蛍光発光部２０ａは、この光により励起されて第２の光Ｌ２を発する。すなわち、第１の光Ｌ１は、蛍光発光部２０ａ，２０ｂを励起させるための光であり、第２の光Ｌ２は、第１の光Ｌ１により励起された蛍光光である。第１の光Ｌ１のうちの励起に寄与しなかった光は、第１蛍光発光部２０ａを透過して、第１筒状部３０ａの内面３４ａで反射される。この第１筒状部３０ａの内面３４ａで反射された光は、再び、第２蛍光発光部２０ｂを照射する。すなわち、第１の光Ｌ１のうちの励起に寄与しなかった光は、第１筒状部３０ａの内面３４ａと第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとの間で反射を繰り返し、蛍光発光部２０ａ，２０ｂを繰り返し照射する。第１の光Ｌ１は、第１筒状部３０ａの内面３４ａにおける反射、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂにおける反射、蛍光発光部２０ａ，２０ｂの励起を繰り返しながら、減衰していく。
【００３１】
発光素子１０としては、例えば、半導体レーザーを用いることができる。半導体レーザーは、他の光源と比べて、高いコヒーレンスを有する光を出射することができる。したがって、他の光源と比べて、第１の光Ｌ１の放射角を小さくすることができる。そのため、より第１筒状部３０ａの内面３４ａと第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとの間の空間に第１の光Ｌ１を閉じ込めることができる。第１の光Ｌ１は、例えば、波長変換効率の良い青色光や近紫外光などの短波長の光である。なお、発光素子１０としては、半導体レーザーに限定されず、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いてもよい。また、図示の例では、発光素子１０は、１つだが、複数の発光素子１０が形成されていてもよい。これにより、高輝度化を図ることができる。
【００３２】
第１蛍光発光部２０ａは、第１筒状部３０ａの内面３４ａに形成されている。図示の例では、第１蛍光発光部２０ａは、第１筒状部３０ａの内面３４ａの一部に形成されているが、内面３４ａの全部に形成されていてもよい。
【００３３】
第２蛍光発光部２０ｂは、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂに形成されている。図示の例では、第２蛍光発光部２０ｂは、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの一部に形成されているが、外面３５ｂの全部に形成されていてもよい。
【００３４】
蛍光発光部２０ａ，２０ｂは、第１の光Ｌ１により励起されて第２の光Ｌ２を発する。第２の光Ｌ２は、第１筒状部３０ａの２つの開口（第１開口２および第２開口４）から外部に向けて出射される。第２の光Ｌ２は、直接、開口２，４から出射されてもよいし、第１筒状部３０ａの内面３４ａで反射された後、開口２，４から出射されてもよい。また、第２の光Ｌ２は、第２筒状部３０ｂを透過して、開口２，４から出射されてもよい。開口２，４から出射された第２の光Ｌ２は、照明光として外部を照明する。蛍光発光部２０ａ，２０ｂは、例えば、第１の光Ｌ１により励起されて発光する発光体、および蛍光体を分散させるための樹脂またはガラスで構成されている。
【００３５】
第２の光Ｌ２の色は、蛍光体を励起させる第１の光Ｌ１の色（波長）と、蛍光体の組成との組み合わせにより決定される。すなわち、第１の光Ｌ１の色（波長）に応じて蛍光体の組成を変えることで第２の光Ｌ２の色を制御することができる。蛍光体の組成の一例として、以下のものを挙げることができる。
【００３６】
第１の光Ｌ１が青色の場合、第２の光Ｌ２が赤色となる蛍光体の組成の例としては、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕを挙げることができる。第１の光Ｌ１が青色の場合、第２の光Ｌ２が緑色となる蛍光体の組成の例としては、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕを挙げることができる。第１の光Ｌ１が青色の場合、第２の光Ｌ２が黄色となる蛍光体の組成の例としては、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ系）、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＳｒＳｉＯ４：Ｅｕを挙げることができる。
【００３７】
第１の光Ｌ１が近紫外光の場合、第２の光Ｌ２が赤色となる蛍光体の組成の例としては、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎを挙げることができる。第１の光Ｌ１が近紫外光の場合、第２の光Ｌ２が青緑色となる蛍光体の組成の例としては、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、ＬａＡｌ（ＳｉＡｌ）６Ｎ９Ｏ：Ｃｅを挙げることができる。第１の光Ｌ１が近紫外光の場合、第２の光Ｌ２が青色となる蛍光体の組成の例としては、（Ｃａ，Ｓｒ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを挙げることができる。
【００３８】
また、上述した組成の蛍光体を混合して蛍光発光部２０ａ，２０ｂを形成することにより、複数の色の蛍光光を発光させて、所望の色の光を得てもよい。例えば、第１の光Ｌ１が近紫外光の場合、蛍光光が赤色となる蛍光体、蛍光光が青色となる蛍光体、および蛍光光が緑色となる蛍光体を所定の割合で混合して蛍光発光部２０ａ，２０ｂを形成することにより、白色の光を得ることができる。
【００３９】
第１筒状部３０ａは、第１の光Ｌ１を透過させる窓部３２を有している。窓部３２は、発光素子１０から出射された第１の光Ｌ１を第１筒状部３０ａの内側（内面３４ａで区画された空間）に導くことができる。窓部３２の材質は、例えば、第１の光Ｌ１を透過させるダイクロイックミラー等である。窓部３２は、例えば、第１筒状部３０ａを貫通する孔、又は透明ガラスであってもよい。第１筒状部３０ａの内面３４ａは、第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２を反射させる反射面である。
【００４０】
第１筒状部３０ａの内側には、第１筒状部３０ａの内面３４ａで区画される空間があり、当該空間は、第１筒状部３０ａの一方の開口（第１開口）２から他方の開口（第２開口）４まで延びている。第１筒状部３０ａの内面３４ａの形状は、円柱面である。ここで、円柱面とは、空間内の定直線に平行しつつ、当該定直線と同一平面上にない与えられた円周を通過して運動する直線がつくる曲面をいう。図４に示すように、第１筒状部３０ａの内面３４ａの軸（円柱面の軸）Ａの方向（図示の例では、Ｚ方向）から見た第１筒状部３０ａの内面３４ａの形状は、円である。言い換えると、第１筒状部３０ａの内面３４ａの軸Ａに対して垂直な平面（図示の例では、Ｘ−Ｙ平面）における第１筒状部３０ａの内面３４ａの形状は、円である。ここで、円柱面の軸とは、円周の中心を通り、上述の定直線に平行な直線をいう。
【００４１】
第１筒状部３０ａの材質としては、例えば、アルミなどの金属、樹脂、ガラスなどを用いることができる。第１筒状部３０ａの材質として、特に、アルミ等の金属は、第１蛍光発光部２０ａに生じる熱を逃がすことができるので好ましい。第１筒状部３０ａの内面３４ａは、例えば、鏡面加工により形成される。また、例えば、アルミニウムや銀などを蒸着することにより形成される。これにより、第１筒状部３０ａの内面３４ａを反射面とすることができる。図示の例では、第１筒状部３０ａの内面３４ａの全部が反射面であるが、例えば、第１の光Ｌ１の光路にあたる内面３４ａの領域のみが反射面であってもよい。
【００４２】
第２筒状部３０ｂは、第１筒状部３０ａの内側に配置されている。第２筒状部３０ｂは、例えば、支持部（図示しない）によって、第１筒状部３０ａの内側に支持されている。第１筒状部３０ａの内面３４ａと、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとは、対向している。第２筒状部３０ｂの外面３５ｂには、第２蛍光発光部２０ｂが形成されている。第２筒状部３０ｂの外面３５ｂは、第１の光Ｌ１を反射させる反射面である。第２筒状部３０ｂの外面３５ｂは、第２の光Ｌ２を透過させる。第２筒状部３０ｂは、例えば、第１の光Ｌ１を反射し、第２の光Ｌ２を透過させるダイクロイックミラーである。
【００４３】
なお、第２筒状部３０ｂは、例えば、第２の光Ｌ２を透過させなくてもよい。例えば、第２筒状部３０ｂは、第２の光Ｌ２を反射させてもよい。
【００４４】
第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの形状は、円柱面である。図４に示すように、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの軸（円柱面の軸）Ｂの方向（図示の例では、Ｚ方向）から見た第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの形状は、円である。言い換えると、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの軸Ｂに対して垂直な平面（図示の例では、Ｘ−Ｙ平面）における第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの形状は、円である。第１筒状部３０ａの内面３４ａの軸Ａの方向と、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの軸Ｂの方向とは、同じ方向である。図示の例では、第１筒状部３０ａの内面３４ａの軸Ａと、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの軸Ｂとは、一致している。すなわち、第１筒状部３０ａの内面３４ａと、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとは、円柱面の軸Ａの方向から見て、同心円状である。
【００４５】
発光素子１０は、第１の光Ｌ１を軸Ａに対して垂直に入射させる。軸Ａの方向と軸Ｂの方向とは、同じであるため、第１の光Ｌ１は、軸Ｂに対しても垂直に入射する。そのため、第１の光Ｌ１を、第１筒状部３０ａの内側において、軸Ａ（軸Ｂ）に対して垂直な平面（図示の例では、Ｘ−Ｙ平面）内に位置させることができる。したがって、第１の光Ｌ１が第１筒状部３０ａの内面３４ａと第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとの間で反射を繰り返しても、第１の光Ｌ１を、第１筒状部３０ａの内面３４ａと第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとの間の空間に閉じ込めることができる。なお、軸Ａ（軸Ｂ）の方向（図示の例では、Ｚ方向）から見て、第１の光Ｌ１の第１筒状部３０ａの内面３４ａに対する入射角、および第１の光Ｌ１の第２筒状部３０ｂの外面３５ｂに対する入射角は、第１の光Ｌ１が蛍光発光部２０ａ、２０ｂを局所的に照射しないように、０度でないことが望ましい。
【００４６】
放熱部４０は、第１筒状部３０ａに形成されている。放熱部４０は、第２の光Ｌ２を発する際に第１蛍光発光部２０ａに生じる熱や、第１の光Ｌ１が照射されることによって第１蛍光発光部２０ａに生じる熱を逃がすことができる。さらに、放熱部４０は、発光素子１０の放熱を兼ねていてもよい。放熱部４０は、例えば、金属で形成された板である。放熱部４０の形状は、特に限定されない。放熱部４０の排熱の方法は、特に限定されず、例えば、空冷、液冷、ペルティエ素子を用いた冷却などが挙げられる。
【００４７】
光源装置１００は、例えば、ディスプレイ、照明装置、後述するプロジェクターなどの光源に適用されることができる。
【００４８】
光源装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００４９】
光源装置１００によれば、上述のように、蛍光発光部２０ａ，２０ｂが発する第２の光Ｌ２を、第１筒状部３０ａの開口２，４から外部に向けて出射することができる。すなわち、光源装置１００では、第２の光Ｌ２を、所望の方向に出射することができる。
【００５０】
光源装置１００では、上述のとおり、第１の光Ｌ１を、第１筒状部３０ａの内面３４ａと第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとの間の空間に閉じ込めることができる。これにより、第１の光Ｌ１の利用効率を高めることができ、より効率よく蛍光発光部２０ａ，２０ｂを励起させることができる。さらに、第１の光Ｌ１としてコヒーレント光（レーザー光）を用いても、第１の光Ｌ１が外部を照射しないため、安全である。
【００５１】
光源装置１００では、第２筒状部３０ｂは、第２の光Ｌ１を透過させることができる。そのため、第１筒状部３０ａの開口２，４から出射される第２の光Ｌ２の出射方向の光束の断面形状を円に近づけることができる。
【００５２】
光源装置１００では、第１筒状部３０ａに形成された放熱部４０を有している。そのため、第２の光Ｌ２を発する際に第１蛍光発光部２０ａに生じる熱や、第１の光Ｌ１が照射されることによって第１蛍光発光部２０ａに生じる熱を逃がすことができる。したがって、第１蛍光発光部２０ａの温度上昇を抑えることができ、第１蛍光発光部２０ａの波長変換効率を向上させることができる。
【００５３】
２． 光源装置の変形例
２．１． 第１変形例に係る光源装置
次に、本実施形態の第１変形例に係る光源装置について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態の第１変形例に係る光源装置２００を模式的に示す断面図である。図６は、光源装置２００を模式的に示す図である。なお、図５では、便宜上、放熱部４０の図示を省略している。以下、本実施形態の第１変形例に係る光源装置２００において、本実施形態に係る光源装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
光源装置２００は、図５に示すように、鏡部２１０と、延出部２２０と、を有する。
【００５５】
鏡部２１０は、第１開口２に至る第２の光Ｌ２を反射させる。鏡部２１０で反射された第２の光Ｌ２は、第２開口４に向かって進行する。したがって、光源装置２００では、第２の光Ｌ２を第２開口４からのみ出射することができる。第２筒状部３０ｂは、図５に示すように、鏡部２１０と接していてもよい。第２筒状部３０ｂは、例えば、鏡部２１０によって支持されていてもよい。
【００５６】
鏡部２１０の鏡面（光を反射させる面）２１２の形状は、図示の例では、楕円面（回転楕円面）である。鏡面２１２は、第１開口２側の第１焦点ｆ１と、第２開口４側の第２焦点ｆ２と、を有する。光源装置２００では、鏡面２１２の形状が楕円面であるため、第１焦点ｆ１の位置を通って、鏡面２１２で反射された第２の光Ｌ２を、第２焦点ｆ２の位置に集束させることができる。
【００５７】
延出部２２０は、第１筒状部３０ａの内面３４ａから延出して、第２開口４の一部を覆っている。これにより、第２開口４において、第２の光Ｌ２が通過できる領域を狭めることができる。延出部２２０は、例えば、第２の光Ｌ２を反射させてもよい。これにより、第１焦点ｆ１の位置を通って鏡面２１２で反射される第２の光Ｌ２の量を、増やすことができる。したがって、第２焦点ｆ２の位置に集束する光の量を増やすことができる。
【００５８】
図６に示すように、光源装置２００は、さらに、レンズ（第１レンズ２３０、第２レンズ２３２、第３レンズ２３４）を有している。
【００５９】
第１レンズ２３０は、第２開口４から出射される第２の光Ｌ２を平行光に変換するためのレンズである。第１レンズ２３０の前側焦点ｆｆの位置は、鏡面２１２の第２焦点ｆ２の位置と同じである。すなわち、第１レンズ２３０は、第２焦点ｆ２に集束された第２の光Ｌ２を平行光に変換することができる。
【００６０】
第２レンズ２３２は、第１レンズ２３０から射出された光を集束させるためのレンズである。第２レンズ２３２で集束された光は、第３レンズ２３４に入射する。
【００６１】
第３レンズ２３４は、第２レンズ２３２から射出された光を、平行光に変換することができる。第１〜第３レンズ２３０，２３２，２３４により、例えば、所望のビーム径を有する平行光を得ることができる。第１〜第３レンズ２３０，２３２，２３４は、例えば、凸レンズである。
【００６２】
光源装置２００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６３】
光源装置２００では、第１開口２に至る第２の光Ｌ２を反射させる鏡部２１０を有する。したがって、第２の光Ｌ２を第２開口４からのみ出射させることができる。すなわち、光源装置２００によれば、第２の光Ｌ２を、１つの方向に出射することができる。
【００６４】
さらに、光源装置２００では、鏡部２１０の鏡面２１２の形状が楕円面である。これにより、第１焦点ｆ１の位置を通って、鏡面２１２で反射された第２の光Ｌ２を、第２焦点ｆ２の位置に集束させることができる。すなわち、光源装置２００によれば、第２焦点ｆ２の位置に集束させた集束光を得ることができる。このように、光源装置２００によれば、利用効率の高い光を得ることができる。
【００６５】
光源装置２００では、第１筒状部３０ａの内面３４ａから延出して、第２開口４の一部を覆う延出部２２０を有する。これにより、第２開口４において、第２の光Ｌ２が通過できる領域を狭めることができる。したがって、光源装置２００によれば、点光源化を図ることができる。
【００６６】
光源装置２００によれば、第１レンズ２３０を有しているため、第２焦点ｆ２の位置に集束された第２の光Ｌ２を用いて、効率良く平行光を得ることができる。例えば、散乱光を平行光に変換する場合、光の利用効率が悪かったり、平行光に変換するためのレンズの設計が複雑になったりする。光源装置２００によれば、このような問題が生じないため、効率よく平行光を得ることができる。
【００６７】
２．２． 第２変形例に係る光源装置
次に、本実施形態の第２変形例に係る光源装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態の第２変形例に係る光源装置３００を模式的に示す断面図である。以下、本実施形態の第２変形例に係る光源装置３００において、第１変形例に係る光源装置２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
光源装置２００の例では、図５に示すように、鏡部２１０の鏡面２１２の形状は、楕円面（回転楕円面）であった。光源装置３００では、鏡部２１０の鏡面２１２の形状は、放物面（回転放物面）である。このため、光源装置３００では、鏡面２１２の第３焦点ｆ３を通って、鏡面２１２で反射された第２の光Ｌ２を、平行光として外部に向けて出射することができる。
【００６９】
３． プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係るプロジェクター１０００を模式的に示す図である。なお、図８では、便宜上、プロジェクター１０００を構成する筐体は省略している。
【００７０】
プロジェクター１０００は、図８に示すように、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ出射する赤色光源１００Ｒ，緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂを有する。
【００７１】
赤色光源１００Ｒとしては、赤色光を発する（第２の光Ｌ２が赤色となる）蛍光発光部２０ａ，２０ｂを備えた、本発明に係る光源装置（以下の例では、光源装置１００）を用いることができる。緑色光源１００Ｇとしては、緑色光を発する（第２の光Ｌ２が緑色となる）蛍光発光部２０ａ，２０ｂを備えた光源装置１００を用いることができる。青色光源１００Ｂとしては、青色の光を出射する発光素子を用いてもよいし、発光素子から出射された近紫外光（第１の光Ｌ１）によって、青色光を発する（第２の光Ｌ２が青色となる）蛍光発光部２０ａ，２０ｂを備えた光源装置１００を用いてもよい。
【００７２】
プロジェクター１０００は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光をそれぞれ画像情報に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂと、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）１０１０に投射する投射レンズ（投射装置）１００８と、を備えている。また、プロジェクター１０００は、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂから出射された光を合成して投写レンズ１００８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）１００６を備えていることができる。
【００７３】
さらに、プロジェクター１０００は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光の照度分布を均一化させるため、各光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系１００２Ｒ，１００２Ｇ，１００２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂを照明している。均一化光学系１００２Ｒ，１００２Ｇ、１００２Ｂは、例えば、ホログラム１００２ａおよびフィールドレンズ１００２ｂによって構成される。
【００７４】
各液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム１００６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投射レンズ１００８によりスクリーン１０１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００７５】
プロジェクター１０００によれば、上述のように、所望の方向に光を出射させることができる光源装置１００を有することができる。そのため、プロジェクター１０００では、光の利用効率を向上させることができる。
【００７６】
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
【００７７】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００７８】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００７９】
２ 第１開口、４ 第２開口、１０ 発光素子、２０ａ 第１蛍光発光部、
２０ｂ 第２蛍光発光部、３０ａ 第１筒状部、３０ｂ 第２筒状部、３２ 窓部、
３４ａ 内面、３５ｂ 外面、４０ 放熱部、１００，２００ 光源装置、
２１０ 鏡部、２１２ 鏡面、２２０ 延出部、２３０ 第１レンズ、
２３２ 第２レンズ、２３４ 第３レンズ、１０００ プロジェクター、
１００２ 均一化光学系、１００２ａ ホログラム、１００２ｂ フィールドレンズ、
１００４ 液晶ライトバルブ、１００６ クロスダイクロイックプリズム、
１００８ 投写レンズ、１０１０ スクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターや照明装置などの光源用の光源装置として、発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子を用いた光源装置が期待されている。例えば、特許文献１には、発光ダイオードが導光板の側面に配置された構造の光源装置において、発光ダイオードからの入射光を導光板内の蛍光体粒子に照射し、所定の波長光を出射する技術が開示されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、蛍光体粒子からの波長光が発散してしまい、光の利用効率が低下する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、所望の方向に光を出射することができる光源装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記光源装置を有するプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光源装置は、
第１の光を出射する発光素子と、
前記第１の光により励起されて第２の光を発する第１蛍光発光部および第２蛍光発光部と、
前記第１の光を透過させる窓部を有する第１筒状部と、
前記第１筒状部の内側に配置された第２筒状部と、
を含み、
前記第１筒状部の内面と、前記第２筒状部の外面とは、対向し、
前記第１蛍光発光部は、前記第１筒状部の内面に形成され、
前記第２蛍光発光部は、前記第２筒状部の外面に形成され、
前記第１筒状部の内面は、前記第１の光および前記第２の光を反射させる反射面であり、
前記第２筒状部の外面は、前記第１の光を反射させる反射面である。
【０００７】
このような光源装置によれば、第１蛍光発光部および第２蛍光発光部が発する第２の光を、第１筒状部の開口から外部に向けて出射することができる。すなわち、第２の光を、所望の方向に出射させることができる。
【０００８】
本発明に係る光源装置において、
前記第１筒状部の内面の形状は、円柱面であり、
前記第１筒状部の内面の軸の方向から見て、前記第１筒状部の内面の形状は、円であり、
前記第２筒状部の外面の形状は、円柱面であり、
前記第２筒状部の外面の軸の方向から見て、前記第２筒状部の外面の形状は、円であり、
前記第１筒状部の内面の軸の方向と、前記第２筒状部の外面の軸の方向とは、同じであることができる。
【０００９】
このような光源装置によれば、例えば、発光素子が、第１の光を第１筒状部の内面の軸に対して、垂直に入射させることで、第１の光を、第１筒状部の内面と第２筒状部の外面との間の空間に閉じ込めることができる。これにより、第１の光の利用効率を高めることができ、効率よく第１蛍光発光部および第２蛍光発光部を励起させることができる。
【００１０】
本発明に係る光源装置において、
前記発光素子は、前記第１の光を前記第１筒状部の内面の軸に対して垂直に入射させることができる。
【００１１】
このような光源装置によれば、第１の光を、第１筒状部の内面と第２筒状部の外面との間の空間に閉じ込めることができる。これにより、第１の光の利用効率を高めることができ、効率よく第１蛍光発光部および第２蛍光発光部を励起させることができる。
【００１２】
本発明に係る光源装置において、
前記第２筒状部は、前記第２の光を透過させることができる。
【００１３】
このような光源装置によれば、第１筒状部の開口から出射される第２の光の出射方向の光束の断面形状を円に近づけることができる。
【００１４】
本発明に係る光源装置において、
前記第１筒状部の一方の開口に至る前記第２の光を反射させる鏡部を、さらに含むことができる。
【００１５】
このような光源装置によれば、第１筒状部の一方の開口に至る第２の光を、鏡部で反射させることができる。したがって、第２の光を１つの方向に出射することができる。
【００１６】
本発明に係る光源装置において、
前記鏡部の鏡面の形状は、楕円面であることができる。
【００１７】
このような光源装置によれば、集束光を得ることができる。すなわち、利用効率の高い光を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る光源装置において、
前記第２の光を平行光に変換するためのレンズを、さらに含み、
前記鏡面は、
前記第１筒状部の一方の開口側の第１焦点と、
前記第１筒状部の他方の開口側の第２焦点と、
を有し、
前記レンズの前側焦点の位置は、前記第２焦点の位置と同じであることができる。
【００１９】
このような光源装置によれば、効率良く平行光を得ることができる。
【００２０】
本発明に係る光源装置において、
前記第１筒状部の内面から延出し、前記第１筒状部の他方の開口の一部を覆う延出部を、さらに含むことができる。
【００２１】
このような光源装置によれば、第１筒状部の他方の開口において、第２の光が通過できる領域を狭めることができる。したがって、点光源化を図ることができる。
【００２２】
本発明に係る光源装置において、
前記第１筒状部に形成された放熱部を、さらに含むことができる。
【００２３】
このような光源装置によれば、第２の光を発する際に第１蛍光発光部に生じる熱や、第１の光が照射されることによって第１蛍光発光部に生じる熱を逃がすことができる。したがって、第１蛍光発光部の温度上昇を抑えることができ、第１蛍光発光部の波長変換効率を向上させることができる。
【００２４】
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る光源装置と、
前記光源装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
【００２５】
このようなプロジェクターによれば、光源装置が所望の方向に光を出射することができるため、光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図。
【図３】本実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る光源装置を模式的に示す平面図。
【図５】本実施形態の第１変形例に係る光源装置を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態の第１変形例に係る光源装置を模式的に示す図。
【図７】本実施形態の第２変形例に係る光源装置を模式的に示す図。
【図８】本実施形態係るプロジェクターを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
１． 光源装置
まず、本実施形態に係る光源装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る光源装置１００を模式的に示す第２開口４側から見た斜視図である。図２は、光源装置１００を模式的に示す第１開口２側から見た斜視図である。図３は、光源装置１００を模式的に示す断面図である。図４は、光源装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図３は、図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。また、図３および図４では、便宜上、放熱部４０の図示を省略している。
【００２９】
光源装置１００は、図１〜図４に示すように、発光素子１０と、第１蛍光発光部２０ａと、第２蛍光発光部２０ｂと、第１筒状部３０ａと、第２筒状部３０ｂと、を含む。光源装置１００は、さらに、放熱部４０を含むことができる。
【００３０】
発光素子１０は、第１の光Ｌ１を出射する。図４に示すように、第１の光Ｌ１は、第１筒状部３０ａの窓部３２を透過し、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂに形成された第２蛍光発光部２０ｂを照射する。第２蛍光発光部２０ｂは、第１の光Ｌ１により励起されて第２の光Ｌ２を発する。第１の光Ｌ１のうちの第２蛍光発光部２０ｂで励起に寄与しなかった光は、第２蛍光発光部２０ｂを透過して、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂで反射される。この第２筒状部３０ｂの外面３５ｂで反射された光は、第１蛍光発光部２０ａを照射し、第１蛍光発光部２０ａは、この光により励起されて第２の光Ｌ２を発する。すなわち、第１の光Ｌ１は、蛍光発光部２０ａ，２０ｂを励起させるための光であり、第２の光Ｌ２は、第１の光Ｌ１により励起された蛍光光である。第１の光Ｌ１のうちの励起に寄与しなかった光は、第１蛍光発光部２０ａを透過して、第１筒状部３０ａの内面３４ａで反射される。この第１筒状部３０ａの内面３４ａで反射された光は、再び、第２蛍光発光部２０ｂを照射する。すなわち、第１の光Ｌ１のうちの励起に寄与しなかった光は、第１筒状部３０ａの内面３４ａと第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとの間で反射を繰り返し、蛍光発光部２０ａ，２０ｂを繰り返し照射する。第１の光Ｌ１は、第１筒状部３０ａの内面３４ａにおける反射、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂにおける反射、蛍光発光部２０ａ，２０ｂの励起を繰り返しながら、減衰していく。
【００３１】
発光素子１０としては、例えば、半導体レーザーを用いることができる。半導体レーザーは、他の光源と比べて、高いコヒーレンスを有する光を出射することができる。したがって、他の光源と比べて、第１の光Ｌ１の放射角を小さくすることができる。そのため、より第１筒状部３０ａの内面３４ａと第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとの間の空間に第１の光Ｌ１を閉じ込めることができる。第１の光Ｌ１は、例えば、波長変換効率の良い青色光や近紫外光などの短波長の光である。なお、発光素子１０としては、半導体レーザーに限定されず、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いてもよい。また、図示の例では、発光素子１０は、１つだが、複数の発光素子１０が形成されていてもよい。これにより、高輝度化を図ることができる。
【００３２】
第１蛍光発光部２０ａは、第１筒状部３０ａの内面３４ａに形成されている。図示の例では、第１蛍光発光部２０ａは、第１筒状部３０ａの内面３４ａの一部に形成されているが、内面３４ａの全部に形成されていてもよい。
【００３３】
第２蛍光発光部２０ｂは、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂに形成されている。図示の例では、第２蛍光発光部２０ｂは、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの一部に形成されているが、外面３５ｂの全部に形成されていてもよい。
【００３４】
蛍光発光部２０ａ，２０ｂは、第１の光Ｌ１により励起されて第２の光Ｌ２を発する。第２の光Ｌ２は、第１筒状部３０ａの２つの開口（第１開口２および第２開口４）から外部に向けて出射される。第２の光Ｌ２は、直接、開口２，４から出射されてもよいし、第１筒状部３０ａの内面３４ａで反射された後、開口２，４から出射されてもよい。また、第２の光Ｌ２は、第２筒状部３０ｂを透過して、開口２，４から出射されてもよい。開口２，４から出射された第２の光Ｌ２は、照明光として外部を照明する。蛍光発光部２０ａ，２０ｂは、例えば、第１の光Ｌ１により励起されて発光する発光体、および蛍光体を分散させるための樹脂またはガラスで構成されている。
【００３５】
第２の光Ｌ２の色は、蛍光体を励起させる第１の光Ｌ１の色（波長）と、蛍光体の組成との組み合わせにより決定される。すなわち、第１の光Ｌ１の色（波長）に応じて蛍光体の組成を変えることで第２の光Ｌ２の色を制御することができる。蛍光体の組成の一例として、以下のものを挙げることができる。
【００３６】
第１の光Ｌ１が青色の場合、第２の光Ｌ２が赤色となる蛍光体の組成の例としては、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕを挙げることができる。第１の光Ｌ１が青色の場合、第２の光Ｌ２が緑色となる蛍光体の組成の例としては、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕを挙げることができる。第１の光Ｌ１が青色の場合、第２の光Ｌ２が黄色となる蛍光体の組成の例としては、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ系）、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＳｒＳｉＯ４：Ｅｕを挙げることができる。
【００３７】
第１の光Ｌ１が近紫外光の場合、第２の光Ｌ２が赤色となる蛍光体の組成の例としては、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎを挙げることができる。第１の光Ｌ１が近紫外光の場合、第２の光Ｌ２が青緑色となる蛍光体の組成の例としては、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、ＬａＡｌ（ＳｉＡｌ）６Ｎ９Ｏ：Ｃｅを挙げることができる。第１の光Ｌ１が近紫外光の場合、第２の光Ｌ２が青色となる蛍光体の組成の例としては、（Ｃａ，Ｓｒ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを挙げることができる。
【００３８】
また、上述した組成の蛍光体を混合して蛍光発光部２０ａ，２０ｂを形成することにより、複数の色の蛍光光を発光させて、所望の色の光を得てもよい。例えば、第１の光Ｌ１が近紫外光の場合、蛍光光が赤色となる蛍光体、蛍光光が青色となる蛍光体、および蛍光光が緑色となる蛍光体を所定の割合で混合して蛍光発光部２０ａ，２０ｂを形成することにより、白色の光を得ることができる。
【００３９】
第１筒状部３０ａは、第１の光Ｌ１を透過させる窓部３２を有している。窓部３２は、発光素子１０から出射された第１の光Ｌ１を第１筒状部３０ａの内側（内面３４ａで区画された空間）に導くことができる。窓部３２の材質は、例えば、第１の光Ｌ１を透過させるダイクロイックミラー等である。窓部３２は、例えば、第１筒状部３０ａを貫通する孔、又は透明ガラスであってもよい。第１筒状部３０ａの内面３４ａは、第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２を反射させる反射面である。
【００４０】
第１筒状部３０ａの内側には、第１筒状部３０ａの内面３４ａで区画される空間があり、当該空間は、第１筒状部３０ａの一方の開口（第１開口）２から他方の開口（第２開口）４まで延びている。第１筒状部３０ａの内面３４ａの形状は、円柱面である。ここで、円柱面とは、空間内の定直線に平行しつつ、当該定直線と同一平面上にない与えられた円周を通過して運動する直線がつくる曲面をいう。図４に示すように、第１筒状部３０ａの内面３４ａの軸（円柱面の軸）Ａの方向（図示の例では、Ｚ方向）から見た第１筒状部３０ａの内面３４ａの形状は、円である。言い換えると、第１筒状部３０ａの内面３４ａの軸Ａに対して垂直な平面（図示の例では、Ｘ−Ｙ平面）における第１筒状部３０ａの内面３４ａの形状は、円である。ここで、円柱面の軸とは、円周の中心を通り、上述の定直線に平行な直線をいう。
【００４１】
第１筒状部３０ａの材質としては、例えば、アルミなどの金属、樹脂、ガラスなどを用いることができる。第１筒状部３０ａの材質として、特に、アルミ等の金属は、第１蛍光発光部２０ａに生じる熱を逃がすことができるので好ましい。第１筒状部３０ａの内面３４ａは、例えば、鏡面加工により形成される。また、例えば、アルミニウムや銀などを蒸着することにより形成される。これにより、第１筒状部３０ａの内面３４ａを反射面とすることができる。図示の例では、第１筒状部３０ａの内面３４ａの全部が反射面であるが、例えば、第１の光Ｌ１の光路にあたる内面３４ａの領域のみが反射面であってもよい。
【００４２】
第２筒状部３０ｂは、第１筒状部３０ａの内側に配置されている。第２筒状部３０ｂは、例えば、支持部（図示しない）によって、第１筒状部３０ａの内側に支持されている。第１筒状部３０ａの内面３４ａと、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとは、対向している。第２筒状部３０ｂの外面３５ｂには、第２蛍光発光部２０ｂが形成されている。第２筒状部３０ｂの外面３５ｂは、第１の光Ｌ１を反射させる反射面である。第２筒状部３０ｂの外面３５ｂは、第２の光Ｌ２を透過させる。第２筒状部３０ｂは、例えば、第１の光Ｌ１を反射し、第２の光Ｌ２を透過させるダイクロイックミラーである。
【００４３】
なお、第２筒状部３０ｂは、例えば、第２の光Ｌ２を透過させなくてもよい。例えば、第２筒状部３０ｂは、第２の光Ｌ２を反射させてもよい。
【００４４】
第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの形状は、円柱面である。図４に示すように、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの軸（円柱面の軸）Ｂの方向（図示の例では、Ｚ方向）から見た第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの形状は、円である。言い換えると、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの軸Ｂに対して垂直な平面（図示の例では、Ｘ−Ｙ平面）における第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの形状は、円である。第１筒状部３０ａの内面３４ａの軸Ａの方向と、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの軸Ｂの方向とは、同じ方向である。図示の例では、第１筒状部３０ａの内面３４ａの軸Ａと、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂの軸Ｂとは、一致している。すなわち、第１筒状部３０ａの内面３４ａと、第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとは、円柱面の軸Ａの方向から見て、同心円状である。
【００４５】
発光素子１０は、第１の光Ｌ１を軸Ａに対して垂直に入射させる。軸Ａの方向と軸Ｂの方向とは、同じであるため、第１の光Ｌ１は、軸Ｂに対しても垂直に入射する。そのため、第１の光Ｌ１を、第１筒状部３０ａの内側において、軸Ａ（軸Ｂ）に対して垂直な平面（図示の例では、Ｘ−Ｙ平面）内に位置させることができる。したがって、第１の光Ｌ１が第１筒状部３０ａの内面３４ａと第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとの間で反射を繰り返しても、第１の光Ｌ１を、第１筒状部３０ａの内面３４ａと第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとの間の空間に閉じ込めることができる。なお、軸Ａ（軸Ｂ）の方向（図示の例では、Ｚ方向）から見て、第１の光Ｌ１の第１筒状部３０ａの内面３４ａに対する入射角、および第１の光Ｌ１の第２筒状部３０ｂの外面３５ｂに対する入射角は、第１の光Ｌ１が蛍光発光部２０ａ、２０ｂを局所的に照射しないように、０度でないことが望ましい。
【００４６】
放熱部４０は、第１筒状部３０ａに形成されている。放熱部４０は、第２の光Ｌ２を発する際に第１蛍光発光部２０ａに生じる熱や、第１の光Ｌ１が照射されることによって第１蛍光発光部２０ａに生じる熱を逃がすことができる。さらに、放熱部４０は、発光素子１０の放熱を兼ねていてもよい。放熱部４０は、例えば、金属で形成された板である。放熱部４０の形状は、特に限定されない。放熱部４０の排熱の方法は、特に限定されず、例えば、空冷、液冷、ペルティエ素子を用いた冷却などが挙げられる。
【００４７】
光源装置１００は、例えば、ディスプレイ、照明装置、後述するプロジェクターなどの光源に適用されることができる。
【００４８】
光源装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００４９】
光源装置１００によれば、上述のように、蛍光発光部２０ａ，２０ｂが発する第２の光Ｌ２を、第１筒状部３０ａの開口２，４から外部に向けて出射することができる。すなわち、光源装置１００では、第２の光Ｌ２を、所望の方向に出射することができる。
【００５０】
光源装置１００では、上述のとおり、第１の光Ｌ１を、第１筒状部３０ａの内面３４ａと第２筒状部３０ｂの外面３５ｂとの間の空間に閉じ込めることができる。これにより、第１の光Ｌ１の利用効率を高めることができ、より効率よく蛍光発光部２０ａ，２０ｂを励起させることができる。さらに、第１の光Ｌ１としてコヒーレント光（レーザー光）を用いても、第１の光Ｌ１が外部を照射しないため、安全である。
【００５１】
光源装置１００では、第２筒状部３０ｂは、第２の光Ｌ１を透過させることができる。そのため、第１筒状部３０ａの開口２，４から出射される第２の光Ｌ２の出射方向の光束の断面形状を円に近づけることができる。
【００５２】
光源装置１００では、第１筒状部３０ａに形成された放熱部４０を有している。そのため、第２の光Ｌ２を発する際に第１蛍光発光部２０ａに生じる熱や、第１の光Ｌ１が照射されることによって第１蛍光発光部２０ａに生じる熱を逃がすことができる。したがって、第１蛍光発光部２０ａの温度上昇を抑えることができ、第１蛍光発光部２０ａの波長変換効率を向上させることができる。
【００５３】
２． 光源装置の変形例
２．１． 第１変形例に係る光源装置
次に、本実施形態の第１変形例に係る光源装置について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態の第１変形例に係る光源装置２００を模式的に示す断面図である。図６は、光源装置２００を模式的に示す図である。なお、図５では、便宜上、放熱部４０の図示を省略している。以下、本実施形態の第１変形例に係る光源装置２００において、本実施形態に係る光源装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
光源装置２００は、図５に示すように、鏡部２１０と、延出部２２０と、を有する。
【００５５】
鏡部２１０は、第１開口２に至る第２の光Ｌ２を反射させる。鏡部２１０で反射された第２の光Ｌ２は、第２開口４に向かって進行する。したがって、光源装置２００では、第２の光Ｌ２を第２開口４からのみ出射することができる。第２筒状部３０ｂは、図５に示すように、鏡部２１０と接していてもよい。第２筒状部３０ｂは、例えば、鏡部２１０によって支持されていてもよい。
【００５６】
鏡部２１０の鏡面（光を反射させる面）２１２の形状は、図示の例では、楕円面（回転楕円面）である。鏡面２１２は、第１開口２側の第１焦点ｆ１と、第２開口４側の第２焦点ｆ２と、を有する。光源装置２００では、鏡面２１２の形状が楕円面であるため、第１焦点ｆ１の位置を通って、鏡面２１２で反射された第２の光Ｌ２を、第２焦点ｆ２の位置に集束させることができる。
【００５７】
延出部２２０は、第１筒状部３０ａの内面３４ａから延出して、第２開口４の一部を覆っている。これにより、第２開口４において、第２の光Ｌ２が通過できる領域を狭めることができる。延出部２２０は、例えば、第２の光Ｌ２を反射させてもよい。これにより、第１焦点ｆ１の位置を通って鏡面２１２で反射される第２の光Ｌ２の量を、増やすことができる。したがって、第２焦点ｆ２の位置に集束する光の量を増やすことができる。
【００５８】
図６に示すように、光源装置２００は、さらに、レンズ（第１レンズ２３０、第２レンズ２３２、第３レンズ２３４）を有している。
【００５９】
第１レンズ２３０は、第２開口４から出射される第２の光Ｌ２を平行光に変換するためのレンズである。第１レンズ２３０の前側焦点ｆｆの位置は、鏡面２１２の第２焦点ｆ２の位置と同じである。すなわち、第１レンズ２３０は、第２焦点ｆ２に集束された第２の光Ｌ２を平行光に変換することができる。
【００６０】
第２レンズ２３２は、第１レンズ２３０から射出された光を集束させるためのレンズである。第２レンズ２３２で集束された光は、第３レンズ２３４に入射する。
【００６１】
第３レンズ２３４は、第２レンズ２３２から射出された光を、平行光に変換することができる。第１〜第３レンズ２３０，２３２，２３４により、例えば、所望のビーム径を有する平行光を得ることができる。第１〜第３レンズ２３０，２３２，２３４は、例えば、凸レンズである。
【００６２】
光源装置２００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６３】
光源装置２００では、第１開口２に至る第２の光Ｌ２を反射させる鏡部２１０を有する。したがって、第２の光Ｌ２を第２開口４からのみ出射させることができる。すなわち、光源装置２００によれば、第２の光Ｌ２を、１つの方向に出射することができる。
【００６４】
さらに、光源装置２００では、鏡部２１０の鏡面２１２の形状が楕円面である。これにより、第１焦点ｆ１の位置を通って、鏡面２１２で反射された第２の光Ｌ２を、第２焦点ｆ２の位置に集束させることができる。すなわち、光源装置２００によれば、第２焦点ｆ２の位置に集束させた集束光を得ることができる。このように、光源装置２００によれば、利用効率の高い光を得ることができる。
【００６５】
光源装置２００では、第１筒状部３０ａの内面３４ａから延出して、第２開口４の一部を覆う延出部２２０を有する。これにより、第２開口４において、第２の光Ｌ２が通過できる領域を狭めることができる。したがって、光源装置２００によれば、点光源化を図ることができる。
【００６６】
光源装置２００によれば、第１レンズ２３０を有しているため、第２焦点ｆ２の位置に集束された第２の光Ｌ２を用いて、効率良く平行光を得ることができる。例えば、散乱光を平行光に変換する場合、光の利用効率が悪かったり、平行光に変換するためのレンズの設計が複雑になったりする。光源装置２００によれば、このような問題が生じないため、効率よく平行光を得ることができる。
【００６７】
２．２． 第２変形例に係る光源装置
次に、本実施形態の第２変形例に係る光源装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態の第２変形例に係る光源装置３００を模式的に示す断面図である。以下、本実施形態の第２変形例に係る光源装置３００において、第１変形例に係る光源装置２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
光源装置２００の例では、図５に示すように、鏡部２１０の鏡面２１２の形状は、楕円面（回転楕円面）であった。光源装置３００では、鏡部２１０の鏡面２１２の形状は、放物面（回転放物面）である。このため、光源装置３００では、鏡面２１２の第３焦点ｆ３を通って、鏡面２１２で反射された第２の光Ｌ２を、平行光として外部に向けて出射することができる。
【００６９】
３． プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係るプロジェクター１０００を模式的に示す図である。なお、図８では、便宜上、プロジェクター１０００を構成する筐体は省略している。
【００７０】
プロジェクター１０００は、図８に示すように、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ出射する赤色光源１００Ｒ，緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂを有する。
【００７１】
赤色光源１００Ｒとしては、赤色光を発する（第２の光Ｌ２が赤色となる）蛍光発光部２０ａ，２０ｂを備えた、本発明に係る光源装置（以下の例では、光源装置１００）を用いることができる。緑色光源１００Ｇとしては、緑色光を発する（第２の光Ｌ２が緑色となる）蛍光発光部２０ａ，２０ｂを備えた光源装置１００を用いることができる。青色光源１００Ｂとしては、青色の光を出射する発光素子を用いてもよいし、発光素子から出射された近紫外光（第１の光Ｌ１）によって、青色光を発する（第２の光Ｌ２が青色となる）蛍光発光部２０ａ，２０ｂを備えた光源装置１００を用いてもよい。
【００７２】
プロジェクター１０００は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光をそれぞれ画像情報に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂと、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）１０１０に投射する投射レンズ（投射装置）１００８と、を備えている。また、プロジェクター１０００は、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂから出射された光を合成して投写レンズ１００８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）１００６を備えていることができる。
【００７３】
さらに、プロジェクター１０００は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光の照度分布を均一化させるため、各光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系１００２Ｒ，１００２Ｇ，１００２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂを照明している。均一化光学系１００２Ｒ，１００２Ｇ、１００２Ｂは、例えば、ホログラム１００２ａおよびフィールドレンズ１００２ｂによって構成される。
【００７４】
各液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム１００６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投射レンズ１００８によりスクリーン１０１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００７５】
プロジェクター１０００によれば、上述のように、所望の方向に光を出射させることができる光源装置１００を有することができる。そのため、プロジェクター１０００では、光の利用効率を向上させることができる。
【００７６】
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
【００７７】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００７８】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００７９】
２ 第１開口、４ 第２開口、１０ 発光素子、２０ａ 第１蛍光発光部、
２０ｂ 第２蛍光発光部、３０ａ 第１筒状部、３０ｂ 第２筒状部、３２ 窓部、
３４ａ 内面、３５ｂ 外面、４０ 放熱部、１００，２００ 光源装置、
２１０ 鏡部、２１２ 鏡面、２２０ 延出部、２３０ 第１レンズ、
２３２ 第２レンズ、２３４ 第３レンズ、１０００ プロジェクター、
１００２ 均一化光学系、１００２ａ ホログラム、１００２ｂ フィールドレンズ、
１００４ 液晶ライトバルブ、１００６ クロスダイクロイックプリズム、
１００８ 投写レンズ、１０１０ スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を出射する発光素子と、
前記第１の光により励起されて第２の光を発する第１蛍光発光部および第２蛍光発光部と、
前記第１の光を透過させる窓部を有する第１筒状部と、
前記第１筒状部の内側に配置された第２筒状部と、
を含み、
前記第１筒状部の内面と、前記第２筒状部の外面とは、対向し、
前記第１蛍光発光部は、前記第１筒状部の内面に形成され、
前記第２蛍光発光部は、前記第２筒状部の外面に形成され、
前記第１筒状部の内面は、前記第１の光および前記第２の光を反射させる反射面であり、
前記第２筒状部の外面は、前記第１の光を反射させる反射面である、光源装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１筒状部の内面の形状は、円柱面であり、
前記第１筒状部の内面の軸の方向から見て、前記第１筒状部の内面の形状は、円であり、
前記第２筒状部の外面の形状は、円柱面であり、
前記第２筒状部の外面の軸の方向から見て、前記第２筒状部の外面の形状は、円であり、
前記第１筒状部の内面の軸の方向と、前記第２筒状部の外面の軸の方向とは、同じである、光源装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記発光素子は、前記第１の光を前記第１筒状部の内面の軸に対して垂直に入射させる、光源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２筒状部は、前記第２の光を透過させる、光源装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記第１筒状部の一方の開口に至る前記第２の光を反射させる鏡部を、さらに含む、光源装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記鏡部の鏡面の形状は、楕円面である、光源装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記第２の光を平行光に変換するためのレンズを、さらに含み、
前記鏡面は、
前記第１筒状部の一方の開口側の第１焦点と、
前記第１筒状部の他方の開口側の第２焦点と、
を有し、
前記レンズの前側焦点の位置は、前記第２焦点の位置と同じである、光源装置。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１項において、
前記第１筒状部の内面から延出し、前記第１筒状部の他方の開口の一部を覆う延出部を、さらに含む、光源装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、
前記第１筒状部に形成された放熱部を、さらに含む、光源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、プロジェクター。
【請求項１】
第１の光を出射する発光素子と、
前記第１の光により励起されて第２の光を発する第１蛍光発光部および第２蛍光発光部と、
前記第１の光を透過させる窓部を有する第１筒状部と、
前記第１筒状部の内側に配置された第２筒状部と、
を含み、
前記第１筒状部の内面と、前記第２筒状部の外面とは、対向し、
前記第１蛍光発光部は、前記第１筒状部の内面に形成され、
前記第２蛍光発光部は、前記第２筒状部の外面に形成され、
前記第１筒状部の内面は、前記第１の光および前記第２の光を反射させる反射面であり、
前記第２筒状部の外面は、前記第１の光を反射させる反射面である、光源装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１筒状部の内面の形状は、円柱面であり、
前記第１筒状部の内面の軸の方向から見て、前記第１筒状部の内面の形状は、円であり、
前記第２筒状部の外面の形状は、円柱面であり、
前記第２筒状部の外面の軸の方向から見て、前記第２筒状部の外面の形状は、円であり、
前記第１筒状部の内面の軸の方向と、前記第２筒状部の外面の軸の方向とは、同じである、光源装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記発光素子は、前記第１の光を前記第１筒状部の内面の軸に対して垂直に入射させる、光源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２筒状部は、前記第２の光を透過させる、光源装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記第１筒状部の一方の開口に至る前記第２の光を反射させる鏡部を、さらに含む、光源装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記鏡部の鏡面の形状は、楕円面である、光源装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記第２の光を平行光に変換するためのレンズを、さらに含み、
前記鏡面は、
前記第１筒状部の一方の開口側の第１焦点と、
前記第１筒状部の他方の開口側の第２焦点と、
を有し、
前記レンズの前側焦点の位置は、前記第２焦点の位置と同じである、光源装置。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１項において、
前記第１筒状部の内面から延出し、前記第１筒状部の他方の開口の一部を覆う延出部を、さらに含む、光源装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、
前記第１筒状部に形成された放熱部を、さらに含む、光源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、プロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２５３７５０（Ｐ２０１１−２５３７５０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２７５８８（Ｐ２０１０−１２７５８８）
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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