6236891 光源装置、及び画像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6236891

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】光源装置、及び画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20171120BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20171120BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/14 A

   G03B21/00 D

   H04N5/74 E

【請求項の数】9

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2013-120683(P2013-120683)

(22)【出願日】2013年6月7日

(65)【公開番号】特開2014-238485(P2014-238485A)

(43)【公開日】2014年12月18日

【審査請求日】2016年1月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002185

【氏名又は名称】ソニー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100117330

【弁理士】

【氏名又は名称】折居 章

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100170346

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 望

(74)【代理人】

【識別番号】100168745

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 彩子

(74)【代理人】

【識別番号】100176131

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】高松 孝至

【審査官】 田辺 正樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１８７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３７４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２１８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２０８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２５４０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｋ９／００−９／９０

Ｆ２１Ｓ２／００−１９／００

Ｇ０３Ｂ２１／００−２１／１０

２１／１２−２１／１３

２１／１３４−２１／３０

３３／００−３３／１６

Ｈ０４Ｎ５／６６−５／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源装置であって、
励起光により励起されて光を発する発光体が設けられたホイールと、前記ホイールを駆動するモータとを有し、前記励起光と前記発光体からの光とを含む合成光を出射するホイール部と、
前記ホイール部により出射された前記合成光を集光する１以上のレンズと、前記集光された合成光を出射する出射面とを有するレンズ部と、
前記ホイール部と前記レンズ部とが所定の位置関係でそれぞれ固定されるように、前記ホイール部と前記レンズ部とを１つのユニットとして支持するホルダー部と、
前記ホルダー部を所定の位置で固定して支持することにより、前記レンズ部及び前記ホイール部を前記光源装置内の所定の位置でそれぞれ固定して支持するベース部と
を具備する光源装置。

【請求項2】

請求項１に記載の光源装置であって、
前記ホルダー部は、前記出射面側を前方側として前記１以上のレンズを保持するレンズ保持部と、前記レンズ保持部の後方側で前記レンズ保持部と連結して形成された、前記ホイール部を保持するホイール保持部とを有する
光源装置。

【請求項3】

請求項２に記載の光源装置であって、
前記レンズ部は、所定の光軸方向に沿って前記合成光を出射し、
前記ホイール保持部は、前記モータの回転軸が前記所定の光軸方向と同じ方向に延在するように、前記ホイール部を保持する
光源装置。

【請求項4】

請求項３に記載の光源装置であって、
前記モータの回転軸は、前記ホイールの中心に配置され、
前記ホイール保持部は、前記モータの回転軸が、前記１以上のレンズの中心を通る中心線の鉛直方向における下方に位置するように、前記ホイール部を保持する
光源装置。

【請求項5】

請求項２に記載の光源装置であって、
前記ホイール保持部は、前記レンズ保持部との間で前記ホイールを挟み込むように前記レンズ保持部の後方側に形成されたアーム部と、前記アーム部の先端に形成され前記モータを保持するモータ保持部とを有する
光源装置。

【請求項6】

請求項１に記載の光源装置であって、
前記ホイール部は、前記合成光を出射する出射ポイントを有し、
前記レンズ部は、前記出射ポイントから出射された前記合成光が入射する入射ポイントを有し、
前記ホルダー部は、前記出射ポイントと前記入射ポイントとが所定の位置関係で固定されるように、前記ホイール部と前記レンズ部とを支持する
光源装置。

【請求項7】

請求項１又は６に記載の光源装置であって、さらに、
前記励起光を出射する光源ユニットを具備し、
前記ベース部は、前記ホイール部に対して前記光源ユニットが所定の位置関係で固定されるように、前記光源ユニットを支持する
光源装置。

【請求項8】

請求項７に記載の光源装置であって、
前記光源ユニットは、前記励起光を出射する光源部と、前記光源部により出射された前記励起光を所定の集光ポイントに集光する集光光学系とが１つのユニットとして構成されており、
前記ホイール部は、前記光源ユニットにより出射された前記励起光が入射する励起光入射ポイントを有し、
前記ベース部は、前記励起光入射ポイントに前記集光ポイントが固定されるように、前記光源ユニットを支持する
光源装置。

【請求項9】

光源部と、
前記光源部からの出射光により励起されて光を発する発光体が設けられたホイールと、前記ホイールを駆動するモータとを有し、前記出射光と前記発光体からの光とを含む合成光を出射するホイール部と、
前記ホイール部により出射された前記合成光を集光する１以上のレンズと、前記集光された合成光を出射する出射面とを有するレンズ部と、
前記ホイール部と前記レンズ部とが所定の位置関係でそれぞれ固定されるように、前記ホイール部と前記レンズ部とを１つのユニットとして支持するホルダー部と
を有する光学ユニットと、
前記光源部と、前記光学ユニットとを支持するベース部と、
前記光学ユニットからの合成光をもとに画像を生成する画像生成システムと、
前記画像生成システムにより生成された画像を投射する投射システムと
を具備し、
前記光源部、前記光学ユニット、及び前記ベース部は、光源装置を構成し、
前記ベース部は、前記光学ユニットの前記ホルダー部を所定の位置で固定して支持することにより、前記レンズ部及び前記ホイール部を前記光源装置内の所定の位置でそれぞれ固定して支持する
画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、光学ユニット、これを用いた光源装置、及び画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

最近、プレゼンテーション用、もしくはデジタルシネマ用プロジェクタに用いられる光源に、従来の水銀ランプ又はキセノンランプ等ではなく、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）といった固体光源を採用する製品が増えてきている。ＬＥＤ等の固定光源は寿命が長く従来のようなランプ交換が不要であり、また電源を入れて即時に点灯するといった利点を有する。

【0003】

例えば特許文献１には、固体光源を有する光源装置及び投射ユニットを備える投射型映像表示装置について記載されている。特許文献１の図６等に示されるように、この光源装置は、固体光源１０、ロッドインテグレータ２０、カラーホイール３０及びレンズ保持部材２００等を有する。固体光源からの青成分光が励起光として、カラーホイール３０に形成された発光体３３に照射される。励起光が照射された発光体３３から赤成分光及び緑成分光が発生し、赤成分光、緑成分光、及び青成分光が時分割で出射される。レンズ保持部材２００には、カラーホイール３０の回転に伴って発光体３３が通る凹部２１０が形成されている。これによりレンズ９３を発光体３３に近づけて配置することが可能となっている（特許文献１の段落［００５８］等）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−４１０６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このように励起光の照射により発光体から生じた光を集光レンズにより集光して照射する場合、発光体が形成されたホイールと、集光レンズとの位置合わせが重要となる。この位置合わせを簡単に精度よく行うことが可能である技術が求められている。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、集光のためのレンズと、発光体を有するホイールとの位置合わせを、簡単に高い精度で実現可能な光学ユニット、これを用いた光源装置及び画像表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る光学ユニットは、ホイール部と、レンズ部と、ホルダー部とを具備する。
前記ホイール部は、所定波長域の光により励起されて前記所定波長域の光よりも長波長域の可視光を発する発光体が設けられたホイールと、前記ホイールを駆動するモータとを有し、前記所定波長域の光と前記発光体からの可視光とを含む合成光を出射する。
前記レンズ部は、前記ホイール部により出射された前記合成光を集光する１以上のレンズと、前記集光された合成光を出射する出射面とを有する。
前記ホルダー部は、前記ホイール部と、前記レンズ部とを１つのユニットとして支持する。

【0008】

この光学ユニットでは、発光体が設けられたホイール、及びモータを有するホイール部と、１以上のレンズ、及び出射面を有するレンズ部とが、１つのユニットとして支持される。これにより、これらの位置合わせを簡単に高い精度で実現することが可能となる。

【0009】

前記ホルダー部は、前記出射面側を前方側として前記１以上のレンズを保持するレンズ保持部と、前記レンズ保持部の後方側で前記レンズ保持部と連結して形成された、前記ホイール部を保持するホイール保持部とを有してもよい。
このように１以上のレンズを保持するレンズ保持部の後方側にてホイール部が保持されてもよい。これにより、簡単な構成でユニットを実現することが可能であり、またユニットの小型化を図ることができる。

【0010】

前記レンズ部は、所定の光軸方向に沿って前記合成光を出射してもよい。この場合、前記ホイール保持部は、前記モータの回転軸が前記所定の光軸方向と同じ方向に延在するように、前記ホイール部を保持してもよい。
レンズ部の光軸方向と、モータの回転軸の軸方向とが合わせられるので、簡単な構成でユニットを構成することが可能であり、またユニットの小型化を図ることができる。

【0011】

前記モータの回転軸は、前記ホイールの中心に配置されてもよい。この場合、前記ホイール保持部は、前記モータの回転軸が、前記１以上のレンズの中心を通る中心線の鉛直方向における下方に位置するように、前記ホイール部を保持してもよい。
このようにホイールの中心に配置されたモータの回転軸が、１以上のレンズの中心線の鉛直方向における下方に位置するように、ホイール部が保持されてもよい。これにより、簡単な構成でユニットを構成することが可能であり、またユニットの小型化を図ることができる。

【0012】

前記ホイール保持部は、前記レンズ保持部との間で前記ホイールを挟み込むように前記レンズ保持部の後方側に形成されたアーム部と、前記アーム部の先端に形成され前記モータを保持するモータ保持部とを有してもよい。
レンズ保持部とアーム部とにより、ホイールがその両面から挟み込まれるので、高い精度での位置合わせが可能となり、またホイール部からの合成光を効率よく１以上のレンズに導くことが可能となる。

【0013】

本技術の一形態に係る光学装置は、光源部と、前記光学ユニットと、ベース部とを具備する。
前記光源部は、所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源を有する。
前記へ―ス部は、前記光源部と、前記光学ユニットとを支持する。

【0014】

本技術の一形態に係る画像表示装置は、前記光源部と、前記光学ユニットと、前記ベース部と、画像生成システムと、投射システムとを具備する。
前記画像生成システムは、照射された光をもとに画像を生成する画像生成素子と、前記画像生成素子に前記光源ユニットからの合成光を照射する照明光学系とを有する。
前記投射システムは、前記画像生成素子により生成された画像を投射する。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本技術によれば、集光のためのレンズと、発光体を有するホイールとの位置合わせを、簡単に高い精度で実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本技術の一実施形態に係る光源装置の構成例を示す斜視図である。

【図2】図１に示す光源装置の前方部材を取り外した状態の図である。

【図3】図２に示す光源装置の、後方部材及び蓋部材を取り外した状態の図である。

【図4】図３に示す光源装置を上方から見た平面図である。

【図5】光源装置による光の出射を説明するための概略的な構成図である。

【図6】本実施形態に係る蛍光体ユニットの構成例を示す斜視図である。

【図7】図６に示す蛍光体ユニットの分解斜視図である。

【図8】蛍光体ユニットがベース部に装着された状態を示す図である。

【図9】集光ユニットの構成例を示す斜視図である。

【図10】集光ユニットの構成例を示す斜視図である。

【図11】図７に示す集光ユニットを上方から見た平面図である。

【図12】支持部に支持された平面反射部を拡大した拡大図である。

【図13】図１に示す光源装置のＣ−Ｃ線での断面図である。

【図14】光源装置の筐体部内の空間部に蛍光体ユニットを冷却するための冷却風を送出するための送出ユニットの構成例を示す図である。

【図15】図３に示す光源装置を上方から見た場合の冷却風の流路を示す図である。

【図16】集光ユニットが複数配置される他の構成例を示す模式的な図である。

【図17】本技術に係る画像表示装置としてのプロジェクタの構成例を示す模式的な図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

【0018】

［光源装置］
図１は、本技術の一実施形態に係る光源装置１００の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示す光源装置１００の前方部材１４を取り外した状態の図である。図３は、図２に示す光源装置１００の、後方部材１３及び蓋部材１２を取り外した状態の図である。図３では、図１及び図２に示すヒートシンク９０の図が省略されている。

【0019】

光源装置１００は、青色波長域のレーザ光、及び、そのレーザ光によって励起される蛍光物質から生じる赤色波長域から緑色波長域の光を合成して白色光を出射するタイプの、プロジェクタ用の光源装置である。この白色光は、本実施形態において合成光に相当する。

【0020】

図１に示すように、光源装置１００は、底部に設けられたベース部１と、ベース部１に支持される外枠部２とを有する。これらベース部１及び外枠部２により、本実施形態に係る筐体部３が構成される。筐体部３は、１以上の固体光源を有する光源部３０と、光源部３０の光を受けて白色光を生成して出射する蛍光体ユニット４０とを保持する。図３に示すように、筐体部３内の空間部４にて、光源部３０からの出射光Ｌが蛍光体ユニット４０に照射される。

【0021】

ベース部１は、平面形状でなり、また一方向に延びる細長い形状を有する。ベース１の細長く延びる長手方向が光源装置１００の左右方向となり、長手方向に直交する短手方向が前後方向となる。従って短手方向で対向する２つの長手部分の一方が前方側５となり、他方が後方側６となる。ベース部１の前方側５の部分が第１の縁部７となり、後方側６の部分が第２の縁部８となる。これらは、前後方向で互いに対向する。

【0022】

長手方向及び短手方向の両方に直交する方向が、光源装置１００の高さ方向となる。図１に示す例では、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向が、それぞれ左右方向、前後方向及び高さ方向となる。またｘｙ面方向が、ベース部１の平面方向に相当する。

【0023】

外枠部２は、ベース部１の平面方向に垂直な高さ方向に延在する側壁部９と、側壁部９を覆う蓋部１０とを有する。本実施形態では、２つの側壁部材１１と、蓋部材１２と、後方部材１３と、前方部材１４とで、側壁部９及び蓋部１０からなる筐体部３が構成される。図３に示すように、ベース部１に２つの側壁部材１１が装着される。側壁部材１１は、ベース部１の周縁部に形成された壁部１５の内側に嵌め込められるようにして装着される。

【0024】

２つの側壁部材１１の上部には、蓋部材１２が装着される。図２に示すように、蓋部材１２は、右カバー部１６と、中央部１７と、左カバー部１８とを有する。右カバー部１６及び左カバー部１８は、２つの側壁部材１１をそれぞれ覆う部分となり、左右に対称の形状となっている。この形状は、ベース部１の周縁部の形状と略等しい形状である。中央部１７は、左右のカバー部１６及び１８を連結する部分である。中央部１７は、凹部となっており、その前方側に開口１９を有する。この開口１９は、ベース部１の第１の縁部７に保持される蛍光体ユニット４０の略上方に位置する。

【0025】

左右のカバー部１６及び１８の周縁部には、高さ方向に沿って下方に向けて延在する折り曲げ部２０が形成されている。折り曲げ部２０は、左右カバー部１６及び１８の周縁部の略全体にわたって形成されている。この折り曲げ部２０が、側壁部材１１の外側で重なるようにして、蓋部材１２が装着される。従って、２つの側壁部材１１と、蓋部材１２とは、隣接する２つの部分に互いの部材が重なるオーバーラップ部２１が形成されるように配置される。オーバーラップ部２１とは、一方の部材の一部分と、隣接する部材の一部分とが、重なって配置される部分のことである。ここでは、側壁部材１１の上方部分と、蓋部材１２の折り曲げ部２０とにより、オーバーラップ部２１が形成されている。

【0026】

図２に示すように、蓋部材１２の中央部１７の後方側と、オーバーラップ部２１を形成するように、後方部材１３が装着される。後方部材１３は、ベース部１の第２の縁部９に配置される、２つの光源部３０の間を覆うように配置される。後方部材１３は、蓋部材１２の中央部１７に形成された開口１９の後方側の部分と重なるようにして配置される。

【0027】

図１に示すように、最後に前方部材１４が装着される。前方部材１４は、前面部２２と上面部２３とを有しており、ベース部１の第１の縁部７側の上方に装着される。前方部材１４は、前面部２２が、第１の縁部７に配置される蛍光体ユニット４０を上方から挟み込むようにして配置される。この際に前方部材１４の上面部２３は、蓋部材１２の中央部１７の全体を覆うように配置される。従って、後方部材１３の中央部１７に重なる部分も、前方部材１４の上面部２３により覆われることになる。２つの側壁部１１と前面部２２とによりオーバーラップ部２１が形成される。また上面部２３と、中央部１７及び後方部材１５とにより、オーバーラップ部２１が形成される。

【0028】

このように本実施形態では、２つの側壁部材１１、蓋部材１２、後方部材１３、及び前方部材１４からなる複数の枠部材により、外枠部２が構成される。これら複数の枠部材は、隣接する部分にオーパーラップ部２１が形成されるように組み立てられる。この結果、光源部３０から蛍光体ユニット４０に向かう出射光やその反射光が、外枠部２の外側に漏れてしまうことを十分に抑えることが可能となる。すなわち外枠部２による光の遮断効果を向上させることが可能となる。また外枠部２を一体的に形成する場合と比べると、例えば各枠部材を安価な板金等を加工することで準備することも可能となり、安価にまた簡単に外枠部２を組み立てることが可能となる。

【0029】

オーバーラップ部２１の形状や大きさ等は限定されない。少なくとも隣接する部材が重なるように配置されればよい。隣接する部分の全体においてオーバーラップ部２１が形成されると、光の遮断効果は高く維持されるが、設計上の制約等により、部分的に重ならない部分が生じてもよい。また筐体部３内の光源部３０や蛍光体ユニット４０の位置や、出射光の光路の位置によって、光が漏れる可能性が高い部分では、オーバーラップ部２１を大きくして、遮光性を向上させるといった設計も可能である。

【0030】

例えば隣接する部材が重なり合うように配置され、それらの部材同士が当接されず、間に空間が形成されてもよい。この場合でも重なる領域の大きさを十分にとれば光の漏れを抑えることが可能となる。部材間の空間を後に説明する冷却風の流路として利用することも可能である。このように当接しないように重ねられて配置された部材同士によっても、オーバーラップ部２１は形成される。

【0031】

また外枠部２を複数の枠部材で構成させることで、後に説明する冷却構造の実現が容易となる。

【0032】

複数の枠部材は、ベース部１を基準として順番に装着される。そして蓋部１０を構成する蓋部材１２及び前方部材１４が固定された状態では、解体されないように組み立てられる。従って、蓋部材１２及び前方部材１４が固定された状態で、例えば側壁部材１１等の途中の部材を取り外することは不可能な構成となっている。これにより容易に分解することがない筐体部３を実現することが可能となり、人体等へのレーザ光の照射等を防止可能な安全性の高い光源装置１００を実現することが可能となる。またネジやビス等の締結部材やその他の固定部材を、前方部材１４及び蓋部材１２の固定にのみに用いて、他の部材の固定には不要とする構成を実現させることが可能である。この結果、必要な固定部材の点数を少なくすることができ、部品コストを抑えることが可能となる。

【0033】

図１に示す、前方部材１４及び蓋部材１２を固定するための固体部材Ｖ１には、特殊ネジが用いられる。特殊ネジとは、専用な解除部材により固定が解除可能な固定部材を意味する。例えばネジの頭頂部に特殊な形状の孔が形成されているものが用いらえる。特殊な形状としては、例えば八角形や七角形等の多めの数の多角形状や、星形の形状であって先がとがっているが根元の部分は丸みをおびている形状等が挙げられる。このような固定部材では、孔の形状に対応した専用の解除部材が必要となる。孔の形状は限定されず、また頭頂部の孔の形状が特殊なものにも限定されず、ドライバーやレンチ等の一般的に用いられる解除部材では解除されない、特殊な構造を有する固定部材が用いられればよい。

【0034】

図２に示すように、後方部材１３は、蓋部材１２の中央部１７に固定部材Ｖ２により固定されている。この固定部材Ｖ２に特殊ネジが用いられてもよい。一方で、この部分は前方部材１４により覆われて直接アクセスすることが不可能な部分であるので、ここでは一般的なネジ等の固定部材が用いられてもよい。すなわち少なくとも直接的にアクセス可能であり、筐体部３を開閉可能な位置に取り付けられる固定部材に、特殊ネジ等の特殊な固定部材が用いられればよい。これにより筐体部３が容易に分解されることを十分に防止することが可能となる。

【0035】

図３に示すように、ベース部１の第２の縁部８には、長手方向に並ぶように２つの光源部３０が配置される。光源部３０は、１以上の固定光源として、青色レーザ光Ｂ１を出射可能な複数のレーザ光源３１を有する（図４参照）。複数のレーザ光源３１は、前後方向を光軸方向として、その方向に沿って第１の縁部７側に向けて青色レーザ光Ｂ１が出射されるように、第２の縁部８に配置される。

【0036】

２つの光源部３０の前方には、それぞれ集光光学系が配置される。集光光学系は、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１を蛍光体ユニット４０の所定のポイントに集光させる。図３では、光源部３０の前方には支持部３２が図示されている。支持部３２は、光源部３０と集光光学系とを１つのユニットとして支持する部材である。この支持部３２により、光源部３０と集光光学系とを有する集光ユニット３３が構成される。

【0037】

この集光ユニット３３により集光された青色レーザ光Ｂ１を励起光として、蛍光体ユニット４０から白色光が光軸Ａに沿って出射される。白色光の光軸Ａの方向は、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１の光軸方向と同じ方向に設定されている。すなわち蛍光体ユニット４０は、青色レーザ光Ｂ１の光軸方向と同じ方向で白色光が出射されるように、第１の縁部７に配置されている。

【0038】

図４は、図３に示す光源装置１００を上方から見た平面図である。図４では、支持部３２の図示が省略されている。図５は、光源装置１００による光の出射を説明するための概略的な構成図である。

【0039】

集光ユニット３３は、複数のレーザ光源３１を含む光源部３０と、複数のレーザ光源３１からの出射光である青色レーザ光Ｂ１を所定のポイントＰに集光する集光光学系３４と、光源部３０及び集光光学系３４を１つのユニットとして支持する支持部３２とを有する。

【0040】

複数のレーザ光源３１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Ｂ１を発振可能な青色レーザ光源である。複数のレーザ光源３１は、所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源に相当する。固体光源として、ＬＥＤ等の他の光源が用いられてもよい。また所定波長域の光も、青色レーザ光Ｂ１に限定されない。

【0041】

集光光学系３４は、複数のレーザ光源３１から出射された青色レーザ光Ｂ１を、蛍光体ユニット４０の後方側から蛍光体４１上に集光する。本実施形態の集光光学系３４は、非球面反射面３５と、平面反射部３６とを有する。非球面反射面３５は、複数のレーザ光源３１からの出射光を反射して集光する。

【0042】

平面反射部３６は、非球面反射面３５により反射された複数のレーザ光源３１からの光を蛍光体４１へ反射する。平面反射部３６は、複数のレーザ光源３１からの光を反射する反射面として平面反射面３７を有し、この平面反射面３７を用いて光を蛍光体４１へ反射する。これにより複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１が、蛍光体ユニット４０が有する蛍光体４１上の所定のポイントＰに集光される。

【0043】

上記した支持部３２は、光源部３０、非球面反射面３５、及び平面反射部３６を１つのユニットとして支持することになる。

【0044】

［蛍光体ユニット］
図６は、本実施形態に係る蛍光体ユニット４０の構成例を示す斜視図である。図７は、蛍光体ユニット４０の分解斜視図である。上記した図５と、これら図６及び図７を参照して、本実施形態の蛍光体ユニット４０について説明する。なお蛍光体ユニット４０は、本実施形態において、光学ユニットに相当する。

【0045】

蛍光体ユニット４０は、ホイール部７０１と、レンズ部７０２と、ホイール部７０１及びレンズ部７０２を１つのユニットとして支持すホルダー部７０３とを有する。ホイール部７０１は、蛍光体ホイール４２と、蛍光体ホイール４２を回転させるモータ４５とを有する。図５に示すように、蛍光体ホイール４２は、青色レーザ光Ｂ１を透過させる円盤形状の基板４３を有し、その基板４３の配置面４４上に蛍光体層４１が設けられる。モータ４５は、基板４３の中心に接続され、その回転軸４６が基板４３の中心を通る法線に合わせられる。従って蛍光体ホイール４２は、モータ４５の回転軸４６を中心として回転可能となる。

【0046】

図５に示すように、蛍光体ホイール４２は、基板４３の２つの主面のうち、蛍光体層４１が設けられていない側の主面４７を集光ユニット３３側に向けるようにして配置されている。また、蛍光体ホイール４２は、集光ユニット３３により集光される青色レーザ光Ｂ１の焦点位置が蛍光体層４１上の所定のポイントに一致するように配置されている。

【0047】

蛍光体層４１は、複数のレーザ光源３１からの光に励起されてその光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体に相当する。本実施形態では、蛍光体層４１は、約４４５ｎｍの中心波長を持つ青色レーザ光Ｂ１によって励起されて蛍光を発する蛍光物質を含んでいる。そして蛍光体層４１は、複数のレーザ光源３１が出射する青色レーザ光Ｂ１の一部を、赤色波長域から緑色波長域までを含む波長域の光（すなわち黄色光）に変換して出射する。

【0048】

蛍光体層４１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、及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。

【0049】

また、蛍光体層４１は、励起光の一部を吸収する一方、励起光の一部を透過させることにより、複数のレーザ光源３１から出射された青色レーザ光Ｂ１も出射することができる。これにより、蛍光体層４１から出射される光は、青色の励起光と黄色の蛍光との混色による白色光となる。このように励起光の一部を透過させるため、蛍光体層４１は、例えば光透過性を有する粒子状の物質であるフィラー粒子を含んでいてもよい。

【0050】

モータ４５によって基板４３が回転することにより、レーザ光源３１は、蛍光体層４１上の照射位置を相対的に移動させながら、蛍光体層４１に励起光を照射する。これにより蛍光体ユニット４０により、蛍光体層４１を透過した青色レーザ光Ｂ２と、蛍光体層４１からの可視光である緑色光Ｇ２及び赤色光Ｒ２を含む白色光が合成光として出射される。蛍光体ホイール４２が回転することで、蛍光体層４１上の同一の位置に長時間励起光が照射されることによる劣化を避けることができる。

【0051】

レンズ部７０２は、ホイール部７０１より出射された白色光を集光する１以上のレンズ７０４と、集光された白色光を出射する出射面７０５とを有する。図１−図３に示すように、１以上のレンズ７０４は、出射面７０５を構成する出射レンズ７０６を有する。また出射レンズ７０６の後方側に複数のレンズが配置されてもよい。例えば蛍光体ホイール４２の前方側に、蛍光体ホイール４２から出射された白色光を集光して出射レンズ７０６に導く他のレンズが配置される。１以上のレンズ７０４として配置されるレンズの数や、大きさ、レンズの種類等は限定されない。

【0052】

図３や図６に示すように、本実施形態では、１以上のレンズ７０４の中心を通る中心線Ｍが、出射レンズ７０６から出射される白色光の光軸Ａと一致する。換言すれば、白色光は中心線Ｍの延在方向を光軸方向として、出射レンズ７０６から出射される。なおこの中心線Ｍと光軸Ａとの関係は、典型的な例であり、必ずしもこれに限定されるわけではない。

【0053】

ホルダー部７０３は、出射面７０６側を前方側（前方側５と一致）として１以上のレンズ７０４を保持するレンズ保持部７０７と、レンズ保持部７０７の後方側（後方側６と一致）でレンズ保持部７０７と連結して形成された、ホイール部７０１を保持するホイール保持部７０８とを有する。図１や図６に示すように、レンズ保持部７０７は、出射レンズ７０６が取り付けらえる円形状の開口７０９を有する前面部７１０と、出射レンズ７０６を含む１以上のレンズ７０２を内部に収納する収納部７１１を有する。収納部７１１は、前面部７１０の開口７０９と略等しい断面形状を有し後方側に延在する円筒状でなり、前面部７１０の背面７１２に連結して形成されている。また前面部７１０の背面７１２には、ベース部１との接続に用いられる接続部７１３が形成される。接続部７１３は、背面７１２の高さ方向（ｚ軸方向）における略中央の位置であって、収納部７１１と隣接する位置に形成されている。また収納部７１１の下方には、ベース部１に嵌め込まれる突起部７１４が形成される。

【0054】

ホイール保持部７０８は、収納部７１１の背面７１５に、これと連結するように設けられる。本実施形態では、図７に示すように、ホイール保持部７０８は、背面７１５の上部側に連結された基体部７１６と、基体部７１６から鉛直方向に延在するアーム部７１７とを有する。またホイール保持部７０８は、アーム部７１７の先端に形成された、モータ４５を保持するモータ保持部７１８を有する。基体部７１６、アーム部７１７、及びモータ保持部７１８は、これらを後方側から見た場合に、収納部７１１の背面７１５の中心（中心線Ｍが通る位置）を鉛直方向（ｚ軸方向）に延びる線に対して、左右に対称となる形状を有している。すなわち中心を通る鉛直方向の線に、それぞれの部材の中心が合わせられるようにして、基体部７１６、アーム部７１７、及びモータ保持部７１８は形成されている。

【0055】

アーム部７１７は、収納部７１１の背面７１５と所定の間隔７１９をあけて設けられる。モータ保持部７１８は、アーム部７１７の先端から後方側に突出して形成される。モータ保持部７１８の背面側となる取付面７２０には、２つの突起部７２１、及び３つの取付孔７２２が、左右に対称となるように形成されている。図７に示すように、取付面７２０には例えば板金等からなる固定部７２３が取り付けられる。固定部７２３の上部側には、２つの位置決め孔７２４、及び３つの貫通孔７２５が形成されている。２つの位置決め孔７２４に、取付面７２０の２つの突起部７２１が挿入される。３つの貫通孔７２５は、取付面７２０の取付孔７２２の位置に重なるように配置され、そこに図示しないビス等の固定部材が挿入される。これにより取付面７２０に固定部７２３が取り付けられる。

【0056】

固定部７２３の略中央から下部側には、モータ４５の背面側に形成された中心部７２６が挿入される挿入孔７２７が形成されている。モータの中心部７２６が挿入孔７２７に挿入された状態で、ビス等の固定部材７２８が、固定部７２３に形成された貫通孔７２９を介して、モータの背面側に形成された取付孔７３０に挿入される。これによりモータ４５が固定部７２３に固定される。本実施形態では、３つの固定部材７２８により、モータ４５が固定部７２３に固定されている。

【0057】

モータ４５の前面側には、蛍光体ホイール４２が回転可能に取り付けられる。蛍光体ホイール４２は、モータ４５の回転軸４６が蛍光体ホイール４２の中心を通るように取り付けられる。この際、蛍光体ホイール４２は、収納部７１１の背面７１５とアーム部７１７との間に形成された間隔７１９に挿入される。従って蛍光体ホイール４２が保持された状態では、アーム部７１７は、収納部７１１との間で蛍光体ホイール４２を挟み込むように形成されていることになる。

【0058】

図６に示すように、ホイール保持部７０８の背面７３１の略中央には、開口７３２が形成されている。開口７３２は、白色光の光軸Ａが開口７３２内を通る位置に形成される。蛍光体ホイール４２が装着された状態では、蛍光体層４１の所定のポイントＰは光軸Ａ上に配置される。従って、蛍光体ホイール４２が装着された状態では、所定のポイントＰは開口７３２内に配置されることになる。集光光学系３４により集光された青色レーザ光Ｂ１は、ホイール保持部７０８の開口７３２を介して、所定のポイントＰに集光される。図７に示すように、収納部７１１の背面７１５の略中央にも開口７３３が形成されており、この開口７３３を介して、蛍光体ホイール４２からレンズ部７０２へ白色光が出射される。

【0059】

図８は、蛍光体ユニット４０がベース部１に装着された状態を示す図である。レンズ保持部７０７に形成された接続部７１３と、ベース部１の第１の縁部７に形成された保持部７３４とが、ビス等の固定部材７３５を介して接続される。この際、収納部７１１の下方の突起部７１４が、ベース部１の凹部に嵌め込められる。これにより蛍光体ユニット４０がベース部１に固定される。

【0060】

このように本実施形態に係る蛍光体ユニット４０では、蛍光体ホイール４２、及びモータ４５を有するホイール部７０１と、１以上のレンズ７０４、及び出射面７０５を有するレンズ部７０２とが、１つのユニットとして支持される。そしてこのユニット化された蛍光体ユニット４０がベース部１に固定される。これにより、集光のためのレンズと、発光体を有するホイールとの位置合わせを、簡単に高い精度で実現することが可能となる。

【0061】

例えば図８に示すベース部１に、レンズ部７０２に相当するレンズアセンブリと、ホイール部７０１に相当するホイールアセンブリとがそれぞれ個別に固定されるとする。この場合、レンズアセンブリのレンズと、ホイールアセンブリの蛍光体ホイールとの位置合わせを高い精度で実現させることが難しくなる。レンズアセンブリとホイールアセンブリとが高い精度で位置合わせされるためには、これらが取り付けられるベース部１を非常に高い精度で構成させる必要がある。すなわちレンズアセンブリが取り付けられる部分、及びホイールアセンブリが取り付けられる部分の構成や互いの位置関係が高い精度で実現されなければならない。ベース部１には光源部３０や集光ユニット３３等の他の部品も取り付けられるため、その取り付け部分の精度も求められる。従ってレンズアセンブリ及びホイールアセンブリが個別に固定される場合、精度が必要な個所が多くなり、ベース部１としての部品の難易度が高くなってしまう。そうするとベース部１の寸法を安定させるための難易度も高くなってしまい、高精度な位置合わせが難しくなってしまう。またレンズアセンブリと、ホイールアセンブリとが個別に取り付けられる場合、取り付け自体が煩雑となってしまい、光源装置全体としての組み立て性も悪くなってしまう。

【0062】

本実施形態では、ホルダー部７０３により、レンズ部７０２とホイール部７０１とが１つのユニットとして構成される。すなわちレンズ部７０２とホイール部７０１とがユニット化（アセンブリ化）される。そしてその蛍光体ユニット４０がベース部に装着される。これにより蛍光体ユニット４０内にて、レンズ位置と蛍光体ホイール位置とを精度よく簡潔に定めることが可能となる。また互いの位置関係を精度よく調整することも容易となる。蛍光体ユニット４０内にて、レンズ部７０２及びホイール部７０１の２つの部品のみの位置精度を出せばよいので、寸法安定性を向上させることも可能となり、また特性の安定化を図ることも可能となる。またレンズアセンブリとホイールアセンブリとが個別に固定される場合に比べて、部品コストも抑えることが可能となる。例えばベース部１の構成の難易度が抑えられるので、ベース部１にかかるコストを抑えることが可能となる。またユニット化により、蛍光体ユニット４０自体のコストも抑えることができる。

【0063】

また蛍光体ユニット４０の構成を簡単なものにすることができる。例えば本実施形態では、図６等に示すように、ホイール保持部７０８により、モータ４５の回転軸４６が光軸Ａの方向と同じ方向に延在するように、ホイール部７０１が保持される。またホイール保持部７０８により、モータ４５の回転軸４６が、１以上のレンズ７０４の中心を通る中心線Ｍの鉛直方向における下方に位置するように、ホイール部７０１が保持される。例えばこのような構成を採用することにより、蛍光体ユニット４０を簡単な構成で実現することが可能となる。また蛍光体ホイール４２をレンズ部７０２に近接して配置することも容易となり、蛍光体層４１から白色光をレンズ部７０２に効率よく導くことが可能となる。さらに蛍光体ユニット４０の小型化を図ることも可能となる。

【0064】

蛍光体ユニット４０の小型化が実現すると、光源装置１００の筐体部３内の空間部４における、蛍光体ユニット４０が占める割合を小さくすることが可能となる。これにより、青色レーザ光Ｂ１を蛍光体層４１の所定のポイントＰに集光させるための集光光学系３４や、蛍光体ユニット４０等を冷却するための冷却構造を実現させるための空間を十分に確保することが可能となる。すなわち光路設計の制約が少ない状態で集光光学系３４を構成させることが可能となり、集光光学系３４の小型化を図ることも可能となる。また蛍光体ホイール４２やモータ４５を冷却するための冷却風の流路を確保することも可能となる。この結果、以下に説明するような、有利な効果を有する集光光学系３４や冷却構造等を光源装置１００内にて実現させることも容易となる。

【0065】

また図６に示すように、本実施形態では、収納部７１１とアーム部７１７とにより、蛍光体ホイール４２がその両面から挟み込まれる。これにより蛍光体ホイール４２の取付の安定性を向上させることが可能となり、レンズ部７０２との位置合わせを高精度に行うことが可能となる。またホイール部７０１からの白色光を効率よくレンズ部７０２に導くことが可能となる。さらに、アーム部７１７により上方側から挟み込まれるようにして蛍光体ホイール４２の中心が保持される。従って光源装置１００内において、蛍光体ホイール４２の露出部分を多くとることが可能となる。この結果、蛍光体ホイール４２で発生した熱を、冷却風等により効果的に冷却することが可能となる。

【0066】

またレンズ部７０２とホイール部７０１とを有する蛍光体ユニット４０が、１つのブロックとして完結して構成されるので、仕様の異なるものに対して汎用的に使用することが可能となる。例えばモータ４５、蛍光体ホイール４２、及びレンズ４５等の部品のうち所定の部品のみを変更することで、所望の特性を有する蛍光体ユニット４０を簡単に構成させること等が可能となる。

【0067】

図９及び図１０は、集光ユニット３３の構成例を示す斜視図である。図１０では、支持部３２の図示が省略されている。図１１は、図１０に示す集光ユニット３３を上方から見た平面図である。

【0068】

上記したように集光ユニット３３は、光源部３０、非球面反射面３５、平面反射部３６、及びこれらを１つのユニットとして支持する支持部３２を有する。これらを１つのユニットとして一体的に支持可能であるのならば、支持部３２の形状や大きさは限定されない。典型的には、青色レーザ光Ｂ１が外部に漏れないように、筐体状を有する支持部３２が用いられる。これにより青色レーザ光Ｂ１の利用効率が向上する。

【0069】

図１０に示すように、本実施形態では、光源部３０として２８個のレーザ光源３１を有するレーザ光源アレイが用いられる。光源部３０は、開口４８が形成された板状のフレーム４９を有し、フレーム４９の裏面５０（後方側６の面）に、複数のレーザ光源３１が実装された実装基板５１が配置される。複数のレーザ光源３１は、フレーム４９の開口４８を介して、前方側５に向けて光軸Ａの光軸方向と同じ方向に沿って青色レーザ光Ｂ１を出射する。レーザ光源３１は、光源装置１００の左右方向（ｘ軸方向）に４つ、高さ方向（ｚ軸方向）に７つ並ぶように配置される。

【0070】

フレーム４９の前面５２（前方側５の面）には、複数のレーザ光源３１の位置に応じて２８個のコリメータレンズ５３が配置される。コリメータレンズ５３は、回転対称非球面レンズであり、各レーザ光源３１から出射される青色レーザ光Ｂ１を略平行光束にする。本実施形態では、直線状に並ぶ４つのコリメータレンズ５３が一体的に形成されたレンズユニット５４が用いられる。このレンズユニット５４が高さ方向に沿って７つ配列される。レンズユニット５４は、フレーム４９に固定された保持部材５５により保持される。なお図面上においてコリメータレンズ５３をレーザ光源３１として説明を行う場合がある。

【0071】

光源部３０の構成は限定されず、例えばフレーム４９が用いられなくてもよい。レーザ光源３１の数や配列、コリメータレンズ５３の構成等も限定されない。例えばレンズユニット５４が用いられず、レーザ光源３１ごとにコリメータレンズが配置されてもよい。あるいは複数のレーザ光源３１からの光束が、１つのコリメータレンズによりまとめて略平行光束にされてもよい。なお、図面上では複数のレーザ光源３１（コリメータレンズ５３）から出射される青色レーザ光Ｂ１の一部の光束が図示されている。

【0072】

複数のレーザ光源３１の前方側５には、非球面反射面３５を有する反射部材５６が配置される。反射部材５６は、非球面反射面３５が複数のレーザ光源３１と対向するように配置される。非球面反射面３５は、複数のレーザ光源３１が配置される配置面５２の平面方向（ｘｚ面方向）に対して斜めに配置される。これにより青色レーザ光Ｂ１は、平面反射部３６に向けて反射される。反射部材５６としては、例えば反射ミラーが用いられる。

【0073】

非球面反射面３５は、典型的には鏡面状の凹面反射面であり、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１を反射して集光可能なように形状が設計される。また非球面反射面３５は、回転対称非球面であってもよいし、回転対称軸を有さない自由曲面であってもよい。複数のレーザ光源３１の位置、光を反射する方向及び集光の位置、非球面反射面３５に入射するレーザ光Ｂ１の光束の大きさや入射角度等をもとに、非球面反射面３５の形状は適宜設定される。反射部材５６の材料は限定されず、例えば金属材料やガラス等が用いられる。

【0074】

反射部材５６の外形や大きさは、青色レーザ光Ｂ１の照射領域の大きさに合わせて適宜設定可能である。例えば略矩形状の反射部材５６が用いられてもよいし、三角形状やその他多角形状の反射部材５６等が用いられてもよい。これにより、複数のレーザ光源３１らの光を集光するために集光レンズが用いられる場合よりも、反射部材５６の外形を適宜調整して小さくすることが可能となる。この結果、集光光学系３４をコンパクトにすることが可能となり、光源装置１００の大型化を抑えることが可能となる。

【0075】

図１１に示すように、反射部材５６は支持部材５７により支持される。図９に示すように支持部材５７は、支持部３２にネジ留めにより固定される。これにより反射部材５６は支持部３２により支持される。

【0076】

図１２は、支持部３２に支持された平面反射部３６を拡大した拡大図である。平面反射部３６は、平面反射面３７を有する平面反射部材６０を含む。平面反射面３７は、非球面反射面３５により反射された青色レーザ光Ｂ１を蛍光体層４１上の所定のポイントＰへ反射する。平面反射面３７は、典型的には鏡面である。平面反射部材６０としては、例えば反射ミラーが用いられる。平面反射部材６０の材料は限定されず、例えば金属材料やガラス等が用いられる。

【0077】

また平面反射部３６は、平面反射部材６０を保持する部材保持部６１と、部材保持部６１の下部を回転可能及び傾動可能に支持する支持フレーム６２と、部材保持部６１の上部側で部材保持部６１及び支持フレーム６２を連結する連結部６３とを有する。

【0078】

図１２に示すように、部材保持部６１は板状でなり、一方の面のほぼ全体領域に凹部６４が形成されている。その凹部６４に板状の平面反射部材６０が嵌め込まれる。部材保持部６１は、高さ方向（ｚ軸方向）に沿って立設される。凹部６４が形成された面の法線方向、すなわち平面反射面３７の法線方向は、ｚ軸に直交する方向となる。

【0079】

部材保持部６１の端部には、ｚ軸方向に延在する軸部６５が形成されている。軸部６５は、部材保持部６１と一体的に形成されており、例えば軸部６５が回転すると部材保持部６１も回転する。従って部材保持部６１に保持された平面反射部材６０も軸部６５と一体的に動く。すなわち部材保持部６１は、平面反射面３７を軸部６５と一体的に保持している。

【0080】

図１２に示すように、軸部６５は、部材保持部６１の上下に直線状に並ぶようにそれぞれ形成される。部材保持部６１の上下には取付部６６が形成され、その取付部６６に軸部６５が形成される。上下に形成される取付部６６同士、及び軸部６５同士は互いに同様の形状を有する。

【0081】

２つの軸部６５のうち一方の軸部６５が支持フレーム６２に形成された軸支持孔６７に挿入される。他方の軸部６５は、平面反射面３７の角度を調整する際に操作される操作部６８として用いられる。操作部６８側の取付部６６に連結部６３が取り付けられる。例えば平面反射面３７の配置位置や集光ユニット３３の設計等をもとに、軸支持孔６７に挿入される軸部６５が適宜選択される。

【0082】

部材保持部６１が形成される際には、その上下となる部分に同じ形状を有する軸部６５がそれぞれ形成される。すなわち軸部６５と操作部６８とを区別することなく同じ形状で形成すればよいので、部材保持部６１の製造コストを下げることができる。また軸支持孔６７に挿入される軸部６５を選択することが可能なので、部材保持部６１の取付に関する自由度を向上させることができる。

【0083】

支持フレーム６２は、下部支持部６９と、上部支持部７０と、これらを連結する連結フレーム７１とを有する。下部支持部６９及び上部支持部７０は、ｚ軸方向において、部材保持部６１の下部及び上部と略等しい位置に、互いに対向するように配置される。連結フレーム７１はｚ軸方向に沿って延在して、下部支持部６９及び上部支持部７０を連結する。

【0084】

下部支持部６９には、部材保持部６１の軸部６５を支持する軸支持孔６７が形成されている。軸支持孔６７に軸部６５が挿入されることで、部材保持部６１が回転可能及び傾動可能に支持される。例えば軸支持孔６７として、短軸方向と長軸方向を有する長円形状の孔が形成される。その長円形状の軸支持孔６７に、短軸方向の大きさと略等しい直径を有する円形状の挿入軸が挿入される。挿入軸は、軸支持孔６７に対して回転可能なように、かつ長軸方向にて傾動可能なように挿入される。例えばこのような構成により、軸部６５（軸Ｂ）を回転軸とした回転駆動系と、軸支持孔６７を基準とした軸Ｃを回転軸とした回転駆動系（傾動駆動系）の２軸駆動機構が実現される。これにより軸部６５の回転方向及び傾動方向において平面反射面３７の角度を調整することが可能となる。

【0085】

なお、軸部６５を回転可能及び傾動可能に支持するための構成は、上記のものに限定されず任意の構成が採用されてよい。また下部支持部６９を有する支持フレーム６２や軸部６５を有する部材保持部６１の材質等も限定されず、例えば金属やプラスチック等が適宜用いられてよい。

【0086】

図１２に示すように、支持フレーム６２は、フレーム支持部７４により支持される。フレーム支持部７４は、平面反射部３６等を１つのユニットとして支持する支持部３２に含まれる。本実施形態では、支持フレーム６２は、フレーム支持部７４に対して、光源装置１００の前後方向（ｙ軸方向）において移動可能に支持される。支持フレーム６２がｙ軸方向に移動すると、部材保持部６１と支持フレーム６２とが一体的に移動する。これにより平面反射面３７の位置が調整される。

【0087】

支持フレーム６２を移動可能とするための移動機構の構成は限定されない。例えば支持フレーム６２をガイドするガイド部等が、フレーム支持部７４の上下に形成される。また移動方向に弾性力を発揮するバネ部材等が適宜用いられて移動機構が構成されてもよい。その他、任意の構成が採用されてよい。移動機構により、軸Ｄを駆動軸とする直線駆動機構が実現される。

【0088】

平面反射面３７の位置及び角度の調整は、ネジ７７が仮留めの状態で行われる。操作部６８が回転されることで、軸部６５を中心とした平面反射面３７の角度が調整される。これにより、左右方向での集光ポイントＰの位置を調整することができる。また操作部６８を前後方向に移動させて軸部６５を傾動させることで、平面反射面３７の傾きを調整することができる。これにより、高さ方向での集光ポイントＰの位置を調整することができる。また支持フレーム６２の前後方向における位置を調整することで、集光ポイントＰのフォーカス位置を調整することができる。調整が終了すると、ネジ７７が締められて連結部６３及び上部支持部７０がフレーム支持部７４に固定される。

【0089】

本実施形態に係る光源装置１００では、２つの集光ユニット３３が、蛍光体層４１を通る軸Ａを対称にした２つの位置にそれぞれ配置されている。このような構成により、レーザ光源３１の数が倍の５６個となり、蛍光体層４１から出射される白色光の高輝度化を図ることができる。

【0090】

例えば５６個ものレーザ光源３１からの光を集光レンズにて集光させようとすると、非常に大きなレンズが必要となる。しかしながら本実施形態では、非球面反射面３５を用いた集光ユニット３３が用いられるので、光源装置の大型化を抑えることができる。従って、装置の大型化を抑えながら、高輝度化を図ることが可能となる。

【0091】

なお２つの集光ユニット３３からの青色レーザ光Ｂ１が、１つの集光ポイントＰに集光されてもよい。一方、それぞれの集光ポイントが蛍光体層４１上の異なる位置に設定されてもよい。これにより蛍光体層４１の劣化を抑えることができる。

【0092】

本実施形態では、蛍光体ユニット４０からの白色光Ｗの光軸方向と、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１の出射方向とが同じ方向となるので、青色レーザ光Ｂ１の取り扱いが容易となる。例えば光源装置１００の組み立て等や各部材の調整等を行う場合等において、青色レーザ光Ｂ１の進行方向を把握することが容易である。従って不意のレーザ光の照射等を防止する等の安全対策を容易に行うことが可能となる。

【0093】

また本実施形態では、蛍光体４１への集光に非球面反射面３５が用いられる。これにより光源装置１００のコンパクト化が可能となる。例えば高輝度化のためにレーザ光源３１の数が増加する場合でも、集光光学系３４の大きさを抑えることができる。この結果、装置の大型化を抑えつつ高輝度化を達成することが可能となる。また非球面反射面３５が用いられることで、必要な輝度や形状に応じた構造を容易に実現することも可能となる。

【0094】

また本実施形態では、非球面反射面３５により反射された青色レーザ光Ｂ１を、蛍光体４１へ向けて反射する平面反射部材６０が用いられる。このような反射部材を設けることで、集光光学系３４の設計に関する自由度を増加させることができる。この結果、光源装置１００の小型化や所望の形状の実現等を図ることができる。

【0095】

また本実施形態では、支持部３２により、複数のレーザ光源３１及び集光光学系３４が１つのユニットとして支持される。従ってユニット化された集光ユニット３３を複数配置することも容易となる。すなわちマルチユニットに対応することが可能となる。集光ユニット３３の形状等も柔軟に変更可能であるので、種々の構成を有する集光ユニット３３を、適宜組み合わせて様々な仕様に対応することも可能である。

【0096】

［冷却構造］
次に、上記のような構成を有する光源装置１００の蛍光体ユニット４０を冷却するための冷却構造について説明する。本技術に係る冷却構造により、蛍光体ホイール４２及びモータ４５を効果的に冷却することが可能である。

【0097】

図１３は、図１に示す光源装置１００のＣ−Ｃ線での断面図である。図１４は、光源装置１００の筐体部３内の空間部４に蛍光体ユニット４０を冷却するための冷却風を送出するための送出ユニット１７０の構成例を示す図である。

【0098】

図１及び図１３に示すように、筐体部３は、冷却風を吸入するための吸気口１５０と、冷却風Ｗを排気するための排気口１５１とを有する。吸気口１５０及び排気口１５１は、光源部３０から蛍光体ユニット４０までの青色レーザ光Ｂ１の光路と対向しないようにそれぞれ形成される。吸気口１５０及び排気口１５１は、例えば吸気口１５０及び排気口１５１から筐体部３の空間部４を見た場合に、光路を進む青色レーザ光Ｂ１が見えない位置に形成される。このことは、吸気口１５０及び排気口１５１の空間部４への開口方向が、光軸と対向しない状態であることを含む。また開口方向は光軸と対向する方向であるが、光軸との間に他の部材が存在することで、光軸と直接的には対向しない状態であることも含む。

【0099】

上記したように、蛍光体ユニット４０は、蛍光体層４１を支持する蛍光体ホイール４２と、蛍光体ホイール４２を回転させるモータ４５と、白色光を集光する集光レンズ７９を有する。図１３に示すように、吸気口１５０は、吸気口１５０から吸入された冷却風Ｗが、蛍光体ホイール４２及びモータ４５に送風される位置に形成される。これにより蛍光体ホイール４２及びモータ４５を効果的に冷却することが可能となる。この結果、蛍光体ホイール４２及びモータ４５の長期的な信頼性を確保することが可能となる。

【0100】

本実施形態では、ベース部１の第１の縁部７に蛍光体ユニット４０が配置される。この蛍光体ユニット４０に対向するように、ベース部１の第１の縁部７に吸気口１５０が形成される。図１３に示すように、吸気口１５０として、第１の縁部７の底面１５３及び前面１５４の部分に、蛍光体ホイール４２と対向するように開口が形成される。この吸気口１５０から、蛍光体ホイール４２の前方側から斜め上の方向にかけて冷却風Ｗが送出される。蛍光体ホイール４２近傍では同ホイールの回転遠心力による空気の流れが生じるので、冷却風Ｗの流入はスムーズに行われる。

【0101】

排気口１５１は、筐体部３の蓋部１０側に形成される。本実施形態では、ベース部１の第２の縁部８に、２つの光源部３０が配置される。排気口１５１は、第２の縁部８側の蓋部１０の近傍に形成される。排気口１５１は、２つの光源部３０の間の位置であって、蓋部１０の左右方向における略中央の位置に形成される。この位置は、図３に示す光軸Ａ上となり、吸気口１５０の後方側の位置となる（図１５参照）。

【0102】

排気口１５１が２つの光源部３０の間に形成されることで、冷却風の排気がスムーズに行われる。また光源部３０の後方側にあるヒートシンク９０には、ファン等により風が送出される。このファンからの風の流れを利用して、冷却風を排気口からより効率的に引き出すための設計等も可能となる。

【0103】

図１３に示すように、外枠部２を構成する後方部材１３と前方部材１４とが重なる領域（オーバーラップ部２１）は、互いに部材の間に空間１５５が形成されている。このオーバーラップ部２１の最も後方側の開口部分が、排気口１５１となっている。従って冷却風Ｗは、オーバーラップ部２１内の空間１５５を通って排気口１５１から排気される。

【0104】

また冷却風Ｗの流路となる空間部４には、吸気口１５０から蛍光体ユニット４０を通って排気口１５１へと進む冷却風の流路を屈曲させる屈曲部１６０が形成される。屈曲部１６０は、例えば冷却風Ｗの進路に屈曲部材１６１を適宜配置させることで形成される。このように吸気口１５０から排気口１５１までの冷却風Ｗの流路を屈曲させることで、青色レーザ光Ｂ１が吸気口１５０または排気口１５１から漏れてしまうことを十分に抑えることができる。換言すると、青色レーザ光Ｂ１が漏れない位置に吸気口１５０及び排気口１５１を形成する場合に、その間を進む冷却風Ｗを効率的に冷却対象物に送風させるため、屈曲部１６０を形成することは有効である。

【0105】

屈曲部１６０を形成するための屈曲部材１６１として、筐体部３の空間部４に配置される部材が用いられてもよい。すなわち集光ユニット３３や蛍光体ユニット４０の部材等が屈曲部材１６１として適宜用いられ、これらの配置位置が適宜設計されることで、屈曲部１６０が形成されてもよい。本実施形態では、集光ユニット３３の平面反射部３６により冷却風Ｗの流路が曲げられている。また外枠部２を構成する後方部材１３や前方部材１４等により冷却風Ｗの流路が曲げられている。すなわちこれらの部材が屈曲部材１６１として利用されている。これにより部品点数を少なくすることが可能となり、また簡単に屈曲部１６０を構成することが可能となる。

【0106】

図１４に示すように、光源装置１００の前方側５には、吸気口１５０に冷却風Ｗを送る送出ユニット（送出部）１７０が装着されている。送出ユニット１７０は、ファン１７１と、ファンダクト１７２と、送出ダクト１７３とを有する。ファン１７１は、回転軸が高さ方向に沿って設定され、水平方向（ｘｙ面方向）に回転する。ファン１７１は、側壁部９の高さ方向における略中央の位置に配置される。ファンダクト１７２は、ファン１７１に接続されベース部１に形成された吸気口１５０に向けて下方に折り曲げられて配置される。そのファンダクト１７２の先端が送出ダクト１７３に接続される。送出ダクト１７３は、ベース部１に形成された吸気口１５０と接続され、送出ダクト１７３から吸気口１５０に向けて冷却風Ｗが送出される。このように送出ユニット１７０により冷却風Ｗが送出されることで蛍光体ホイール４２及びモータ４５を十分に冷却することが可能となる。なお送出ユニット１７０の構造や配置位置は限定されず、適宜設計されてよい。

【0107】

図１３を参照して、吸気口１５０から排気口１５１までの冷却風Ｗの流れを説明する。まず送出ユニット１７０のファン１７１が回転され、冷却風Ｗがファンダクト１７２及び送出ダクト１７３を介して吸気口１５０に送出される。これにより、蛍光体ホイール４２の前方側から斜め上の方向にかけて冷却風Ｗが送出される。蛍光体ホイール４２及びモータ４５に吹き付けられた冷却風Ｗは、平面反射部材３６により進路を曲げられ上方に向けて進む。この際蛍光体ユニット４０の後方側を沿うように冷却風Ｗは進む。これにより冷却ホイール４２及びモータ４５が十分に冷却される。冷却風Ｗは、図２に示す蓋部材１２の開口１９から上方に進む。そして蓋部材１２と重なるように配置された前方部材１４の上面部２３により進路を曲げられて、後方側に進む。そして上面部２３と後方部材１３との間を流路として、排気口１５１から筐体部３の外部側に排気される。

【0108】

このように本実施形態では、光軸Ａの方向と直交する方向に沿うようにして、吸気口１５０から蛍光体ユニット４０を通って排気口１５１へと冷却風が進んでいく。光軸方向に直交する方向に、冷却風Ｗの流路を設定することで、青色レーザ光Ｂ１の漏れを十分に抑えた効果的な冷却が可能となっている。また図１５に示すように、光源装置１００の上方から見てみると、冷却風Ｗは、光軸Ａの方向に沿って、青色レーザ光Ｂ１の光路と逆行する向きに進む。このような構成も光の漏れの低減に有利である。なお冷却風Ｗの流路を光軸に直交又は逆行させるように設定する場合に、限定されるわけではない。

【0109】

なお本実施形態では、蓋部材１２の開口１９から以後の流路が、排気口１５１に向けて所定の長さを有する光減衰路１８０として構成されている。光減衰路１８０とは、仮に排気口１５１から出射光が漏れてしまう場合があってとしても、その光のエネルギー（強度）を十分に抑えることを可能とする部分である。基本的な構成としては、排気口１５１に向けて、排気口１５１の大きさと略等しい断面を有する経路が所定の長さで形成される。光が排気口に向けて進む場合があっても、経路の内壁にて反射が繰り返され、その光のエネルギーが低下される。

【0110】

本実施形態では、図１３に示すように、蓋部材１２の開口１９と、前方部材１４の上面部２３と、開口１９の後方に位置する後方部材１３とにより光減衰部１８０が構成される。これにより排気口１５１から青色レーザ光Ｂ１が漏れてしまう場合があっても、そのエネルギーを低下させることが可能となり、漏れた光による影響を十分に抑えることが可能となる。本実施形態では、外枠部２が複数の枠部材により構成される。オーバーラップ部２１の大きさや、各部材の配置位置等を適宜設計することで、光減衰部１８０を簡単に形成することが可能となる。なお光減衰部１８０の構造は限定されない。また複数の枠部材により光減衰部１８０が構成される場合に限定されない。

【0111】

以上、本実施形態に係る光源装置１００では、光源部３０と蛍光体ユニット４０とを保持する筐体部３が、吸気口１５０と排気口１５１と空間部４とを有する。吸気口１５０から排気口１５１まで空間部４を流路として進む冷却風Ｗにより、蛍光体層４１を有する蛍光体ユニット４０が冷却される。吸気口１５０と排気口１５１とは、光源部３０から蛍光ユニット４０までの青色レーザ光Ｂ１と対向しないようにそれぞれ形成される。これにより筐体部３からの青色レーザ光Ｂ１の漏れを抑えた効果的な冷却が可能となる。また外枠部２を複数の枠部材を用いて構成することで、上記した冷却構造や光減衰部１８０を簡単に実現させることが可能となる。

【0112】

図１６は、集光ユニットが複数配置される他の構成例を示す模式的な図である。例えば図１６Ａ及びＢに示すように、光軸Ａを対称にして、４つの集光ユニット２３３（３３３）が配置されてもよい。各集光ユニット２３３（３３３）において、光軸Ａ上の集光ポイントに光が集光するように適宜調整が行われる。配置される集光ユニットの数は限定されず、より多くの集光ユニットが配置されてもよい。

【0113】

図１６Ａでは、複数のレーザ光源が配置される配置面として、その平面形状が矩形状であるものが用いられる。配置面の平面形状とは、複数のレーザ光源からの出射光の出射方向からみた平面形状である。例えば図１０に示す光源部３０では、板状のフレーム４９の平面形状が配置面の平面形状に相当する。図１６に示すように、集光ユニット２３３の出射方向から見た外形も、配置面の形状に合わせて矩形状に形成されている。

【0114】

図１６Ｂでは、複数のレーザ光源が配置される配置面として、その平面形状が三角形状であるものが用いられている。従って、集光ユニット３３３の外形も三角形状に形成することが可能となっている。集光光学系として非球面反射面が用いられるので、光源の数や配置等の自由度が高い。光源からの光束に応じて非球面反射面の形状や大きさ等を適宜設計することが可能だからである。その結果、図１６Ｂに示すような三角形状の配置面に複数の光源が配置された光源を用いることができる。そして光軸方向から見た外形が三角形状である集光ユニットを実現することができる。

【0115】

このように集光ユニットの形状を自由に設定できるので、集光ユニットの形状をマルチユニットに適したような形状にすることも容易となり、限られたスペースに複数の集光ユニットを配置することも可能となる。この結果、光源装置の小型化を図ることができる。

【0116】

また、光軸Ａを中心に対称的に複数の集光ユニットを配置することで、集光ユニットの数や、種々の形状を有する集光ユニットの組み合わせに関して自由度を持たせることができる。その結果、様々な仕様に対応することが可能となる。なお、配置面の平面形状は、矩形や三角形状に限定されず、多角形状や円形状等であってもよい。必要な集光ユニットの形状に合わせて配置面の形状も適宜設定すればよい。

【0117】

［画像表示装置］
本実施形態に係る画像表示装置について説明する。ここでは、上記の実施形態で説明した光源装置を搭載可能なプロジェクタを例に挙げて説明する。図１７は、そのプロジェクタの構成例を示す模式的な図である。

【0118】

プロジェクタ３００は、本技術に係る光源装置１００と、照明システム４００と、投射システム６００とを有する。照明システム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に光源装置１００からの出射光を照射する照明光学系４２０とを有する。投射システム６００は、画像生成素子４１０により生成された画像を投射する。照明システム４００は、本実施形態において、画像生成システムとして機能する。

【0119】

図１７に示すように、照明システム４００は、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、及び、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。

【0120】

光源装置１００からインテグレータ素子４３０に入射する平行光は、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。

【0121】

インテグレータ素子４３０は、全体として、光源装置１００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。

【0122】

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、例えば光源装置１００の出射側に配置された集光レンズ４５０等を介して、青色レーザ光Ｂ３、緑色光Ｇ３及び赤色光Ｒ３を含む出射光を出射する。

【0123】

照明光学系４２０は、ダイクロイックミラー４６０及び４７０、ミラー４８０、４９０及び５００、リレーレンズ５１０及び５２０、フィールドレンズ５３０Ｒ、５３０Ｇ及び５３０Ｂ、画像生成素子としての液晶ライトバルブ４１０Ｒ、４１０Ｇ及び４１０Ｂ、ダイクロイックプリズム５４０を含んでいる。

【0124】

ダイクロイックミラー４６０及び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１７を参照して、例えば、ダイクロイックミラー４６０が、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及び青色光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、光源装置１００から出射された光が、異なる色の複数の色光に分離される。

【0125】

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。

【0126】

液晶ライトバルブ４１０Ｒ、４１０Ｇ及び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及び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、緑色画像及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、投射システム６００に向けて出射する。

【0127】

投射システム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。

【0128】

本技術に係る光源装置１００を備えることにより、プロジェクタ３００の小型化を図ることができる。また光源装置１００の形状等を適宜設定することで、プロジェクタ３００の外形のデザイン性の向上等を図ることも可能となる。

【0129】

＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した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。

【0130】

図１７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照明システム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照明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。

【0131】

また上記では、本技術に係る画像表示装置として、プロジェクタ以外の装置が構成されてもよい。また画像表示装置ではない装置に本技術に係る光源装置が用いられてもよい。

【0132】

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

【0133】

なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）所定波長域の光により励起されて前記所定波長域の光よりも長波長域の可視光を発する発光体が設けられたホイールと、前記ホイールを駆動するモータとを有し、前記所定波長域の光と前記発光体からの可視光とを含む合成光を出射するホイール部と、
前記ホイール部により出射された前記合成光を集光する１以上のレンズと、前記集光された合成光を出射する出射面とを有するレンズ部と、
前記ホイール部と、前記レンズ部とを１つのユニットとして支持するホルダー部と
を具備する光学ユニット。
（２）（１）に記載の光学ユニットであって、
前記ホルダー部は、前記出射面側を前方側として前記１以上のレンズを保持するレンズ保持部と、前記レンズ保持部の後方側で前記レンズ保持部と連結して形成された、前記ホイール部を保持するホイール保持部とを有する
光学ユニット。
（３）（２）に記載の光学ユニットであって、
前記レンズ部は、所定の光軸方向に沿って前記合成光を出射し、
前記ホイール保持部は、前記モータの回転軸が前記所定の光軸方向と同じ方向に延在するように、前記ホイール部を保持する
光学ユニット。
（４）（３）に記載の光学ユニットであって、
前記モータの回転軸は、前記ホイールの中心に配置され、
前記ホイール保持部は、前記モータの回転軸が、前記１以上のレンズの中心を通る中心線の鉛直方向における下方に位置するように、前記ホイール部を保持する
光学ユニット。
（５）（２）から（４）のうちいずれか１つに記載の光学ユニットであって、
前記ホイール保持部は、前記レンズ保持部との間で前記ホイールを挟み込むように前記レンズ保持部の後方側に形成されたアーム部と、前記アーム部の先端に形成され前記モータを保持するモータ保持部とを有する
光学ユニット。

【符号の説明】

【0134】

Ａ…光軸
Ｂ１…青色レーザ光
Ｇ２…緑色光
Ｒ２…赤色光
Ｗ…白色光
１…ベース部
３０…光源部
３１…レーザ光源
４０…蛍光体ユニット
４１…蛍光体層
４２…蛍光体ホイール
４５…モータ
４６…回転軸
３００…プロジェクタ
４００…照明システム
４１０…画像生成素子
４２０…照明光学系
６００…投射システム
７０１…ホイール部
７０２…レンズ部
７０３…ホルダー部
７０４…１以上のレンズ
７０５…出射面
７０６…出射レンズ
７０７…レンズ保持部
７０８…ホイール保持部
７１６…基体部
７１７…アーム部
７１８…モータ保持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】