特許 6354725 蛍光光源装置

(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】6354725

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】蛍光光源装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20180702BHJP

   F21V 9/45 20180101ALI20180702BHJP

   F21V 13/00 20060101ALI20180702BHJP

   F21V 7/28 20180101ALI20180702BHJP

   F21V 7/30 20180101ALI20180702BHJP

   F21V 7/09 20060101ALI20180702BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20180702BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20180702BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20180702BHJP

   H01S 5/022 20060101ALI20180702BHJP

   G02B 19/00 20060101ALI20180702BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20180702BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 340

   F21V9/45

   F21V13/00 100

   F21V7/28 240

   F21V7/30

   F21V7/09 510

   F21V5/04 400

   G03B21/14 A

   G03B21/00 D

   H01S5/022

   G02B19/00

   F21Y115:30

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-198280(P2015-198280)

(22)【出願日】2015年10月6日

(65)【公開番号】特開2017-73245(P2017-73245A)

(43)【公開日】2017年4月13日

【審査請求日】2017年5月23日

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100153497

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 信男

(74)【代理人】

【識別番号】100078754

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100092200

【弁理士】

【氏名又は名称】大城 重信

(74)【代理人】

【識別番号】100110515

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 益男

(74)【代理人】

【識別番号】100189083

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 圭介

(72)【発明者】

【氏名】井上 正樹

(72)【発明者】

【氏名】大澤 理

【審査官】 河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０６６６５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１２２０７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１１８３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４１３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０７３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２７０５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ７／００

Ｆ２１Ｖ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

励起光を出射する複数の励起光源と、
前記励起光を受けて蛍光を放射する蛍光板と、
前記複数の励起光源の各々からの励起光を前記蛍光板の蛍光出射面に入射させる励起光入射光学系とを備えてなる蛍光光源装置であって、
前記励起光入射光学系は、前記複数の励起光源の各々から出射される励起光の進行方向を各々転換する複数の励起光反射面を有するミラー部材を備えており、
前記複数の励起光反射面において反射された励起光が発散性光であり、
前記励起光入射光学系は、前記複数の励起光源と前記ミラー部材との間に配設された、当該複数の励起光源の各々に対応する複数のコリメートレンズと、当該複数のコリメートレンズと前記ミラー部材との間に配設された集光光学系とを備え、
前記集光光学系は、前記複数の励起光源の各々および前記複数の励起光反射面の各々に対応する複数の集光光学部材によって構成されており、
前記複数の励起光源の各々から出射される励起光が対応するコリメートレンズに入射され、当該複数のコリメートレンズの各々から出射される励起光が各々前記集光光学系における対応する集光光学部材によって集光されて前記ミラー部材における前記複数の励起光反射面の各々に照射されることにより、当該複数の励起光反射面において反射された光が発散性光とされることを特徴とする蛍光光源装置。

【請求項2】

前記励起光入射光学系において、前記ミラー部材における複数の励起光反射面は、当該複数の励起光反射面の各々によって反射された励起光による光線束の中心軸間距離が、対応する励起光源の光軸間距離より小さくなるように配置されており、これにより、前記複数の励起光源の各々から出射された励起光による光線束の中心軸間距離が圧縮されることを特徴とする請求項１に記載の蛍光光源装置。

【請求項3】

前記複数の集光光学部材の結像点が、対応する励起光反射面上に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光光源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蛍光光源装置に関する。更に詳しくは、例えばプロジェクタ装置の光源として好適に用いることのできる蛍光光源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、プロジェクタ装置用の光源装置として、レーザダイオードなどの固体発光素子よりなる励起光源と、この励起光源からの励起光を受けて蛍光を出射する蛍光板とを有する蛍光光源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
例えば特許文献１には、励起光源からの励起光が平行化されて出射する励起光出射部と、励起光出射部からの励起光を受けて蛍光を出射する透過型の蛍光板と、励起光出射部からの励起光を蛍光板に集光する集光光学系と、蛍光板からの蛍光を平行光化するコリメーター光学系とを備えてなる蛍光光源装置が開示されている。

【0003】

上記の蛍光光源装置においては、励起光を集光する集光光学系の他に、蛍光を平行光化するコリメーター光学系が独立して設けられているため、構造が複雑で小型化を図ることが困難である、という問題がある。
このような問題を解決するため、蛍光板として反射型のものを用いると共に、光学系として、励起光を集光する機能と蛍光を平行光化する機能とを併有する光学系を用いる手段が考えられる。

【0004】

しかしながら、このような蛍光光源装置を構成した場合には、以下のような問題があることが判明した。
蛍光板を構成する蛍光体は、励起光を受けたときにその光エネルギーの一部を熱エネルギーに変換するものである。そのため、光学系によって励起光が蛍光板に過度に集光して照射されると、蛍光板が局所的に高い温度に発熱する。これにより、蛍光板において、蛍光体に温度消光が生じる結果、高い効率で蛍光を出射することが困難となる。また、励起光が蛍光板に過度に集光して照射されると、蛍光板が早期に劣化するため、使用寿命が短くなる。

【0005】

一方、励起光が蛍光板に過度に集光することを防止するために、蛍光板に対して光学系の焦点位置を光軸方向にずらした場合には、当該光学系によって、蛍光板から出射される蛍光を十分に平行光化することが困難となる。このため、プロジェクタ装置の光源装置として利用したときには、プロジェクタ装置におけるＤＭＤ（Digital Mirror Device）等の空間変調素子に蛍光が十分に取り込まれず、そのため、高い光の利用率を得ることが困難となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５５２７０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、蛍光を高い効率で放射することができると共に、簡単な構造で小型の装置を構成することのできる蛍光光源装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、プロジェクタ装置に利用したときに、蛍光について高い光の利用効率が得られる蛍光光源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の蛍光光源装置は、励起光を出射する複数の励起光源と、
前記励起光を受けて蛍光を放射する蛍光板と、
前記複数の励起光源の各々からの励起光を前記蛍光板の蛍光出射面に入射させる励起光入射光学系とを備えてなる蛍光光源装置であって、
前記励起光入射光学系は、前記複数の励起光源の各々から出射される励起光の進行方向を各々転換する複数の励起光反射面を有するミラー部材を備えており、
前記複数の励起光反射面において反射された励起光が発散性光であり、
前記励起光入射光学系は、前記複数の励起光源と前記ミラー部材との間に配設された、当該複数の励起光源の各々に対応する複数のコリメートレンズと、当該複数のコリメートレンズと前記ミラー部材との間に配設された集光光学系とを備え、
前記集光光学系は、前記複数の励起光源の各々および前記複数の励起光反射面の各々に対応する複数の集光光学部材によって構成されており、
前記複数の励起光源の各々から出射される励起光が対応するコリメートレンズに入射され、当該複数のコリメートレンズの各々から出射される励起光が各々前記集光光学系における対応する集光光学部材によって集光されて前記ミラー部材における前記複数の励起光反射面の各々に照射されることにより、当該複数の励起光反射面において反射された光が発散性光とされることを特徴とする。

【0009】

本発明の蛍光光源装置においては、前記励起光入射光学系において、前記ミラー部材における複数の励起光反射面は、当該複数の励起光反射面の各々によって反射された励起光による光線束の中心軸間距離が、対応する励起光源の光軸間距離より小さくなるように配置されており、これにより、前記複数の励起光源の各々から出射された励起光による光線束の中心軸間距離が圧縮されることが好ましい。

【0010】

本発明の蛍光光源装置においては、前記複数の集光光学部材の結像点が、対応する励起光反射面上に位置することが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明の蛍光光源装置においては、複数の励起光源の各々から出射された励起光を蛍光板の蛍光出射面に入射させる励起光入射光学系が、反射された励起光を発散性光とする複数の励起光反射面を有するミラー部材を備えている。そのため、ミラー部材と蛍光板との間に、当該ミラー部材からの励起光を集光する機能を有する光学系を、当該蛍光板の表面上に焦点が位置するように配設した場合であっても、複数の励起光源から出射された励起光が蛍光板の蛍光出射面に過度に集光された状態とならない。その結果、蛍光板において局所的に温度が上昇することが抑制されることから、蛍光板において温度消光が生じることが抑制される。また、複数の励起光源の配置位置および励起光入射光学系に大きな設計の自由度が得られることから、複数の励起光源によって構成される光源部および励起光入射光学系の小型化を容易に図ることができる。
従って、本発明の蛍光光源装置によれば、蛍光を高い効率で放射することができると共に、簡単な構造で小型の装置を構成することができる。また、ミラー部材と蛍光板との間に、当該ミラー部材からの励起光を集光する機能と共に蛍光板から出射された光を平行化する機能を有する光学系を、当該蛍光板の表面上に焦点が位置するように配設することができるため、プロジェクタ装置に利用した場合において、蛍光について高い光の利用効率が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の蛍光光源装置の構成の一例の概略を示す説明図である。

【図2】（ａ）は、第３凸レンズによって集光された励起光が蛍光板に入射される状態を示す説明図であり、（ｂ）は、蛍光発光部材の表面を、（ａ）の矢印方向から見た状態を示す説明図である。

【図3】本発明の蛍光光源装置を構成する集光レンズの具体例を示す説明図である。

【図4】本発明の蛍光光源装置を構成する集光光学部材を、励起光源および折り返しミラーと共に示す説明図である。

【図5】本発明の蛍光光源装置の構成の他の例の要部を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の蛍光光源装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の蛍光光源装置の構成の一例の概略を示す説明図である。
この蛍光光源装置１０は、２つの励起光照射機構と、これらの２つの励起光照射機構の各々からの励起光を受けて蛍光を放射する蛍光板１６を有する蛍光発光部材１５とを備えたものである。２つの励起光照射機構は、各々、複数（図の例においては２つ）の励起光源２２よりなる光源部２１と、この光源部２１からの励起光を蛍光板１６の表面（図１における上面）に入射させる励起光入射光学系２０とを備えている。そして、２つの励起光照射機構は、蛍光発光部材１５の配置位置を含む蛍光板１６の表面に垂直な平面を対称面（以下、「励起光照射機構対称面」ともいう。）として、互いに対称の位置に配置されている。
この図の例において、２つの励起光照射機構の各々における励起光入射光学系２０は、後述するように、コリメートレンズ３８、集光光学系３５、ミラー部材３０、ダイクロイックミラー４５および光学系２６によって構成されている。
また、図１においては、一方の励起光照射機構における複数の励起光源２２出射された光（励起光）の光路が実線によって示されている。

【0014】

蛍光発光部材１５は、四角形平板状の蛍光板１６が、四角形平板状の放熱基板１７の表面（図１における上面）に配設されたものである。
この蛍光発光部材１５において、蛍光板１６の表面は、励起光入射面とされると共に蛍光出射面とされている。すなわち、蛍光板１６は、励起光入射面と蛍光出射面とが同一面上に形成された反射型の蛍光板である。この蛍光板１６からの放射光は、蛍光と共に励起光を含むものである。
また、蛍光発光部材１５においては、蛍光板１６の裏面（図１における下面）に、銀（Ａｇ）膜よりなる反射膜（図示省略）が、当該裏面に沿って延びるように設けられている。このように、蛍光板１６は、反射膜が設けられることにより、裏面に反射機能を有する反射型のものとされている。更に、反射膜と放熱基板１７との間には、接合部材（図示省略）が介在されており、当該接合部材によって蛍光板１６が放熱基板１７上に接合されている。接合部材としては、排熱性の観点から、半田、銀焼結材などが用いられる。
この図の例において、蛍光板１６は、正方形平板状であり、放熱基板１７は矩形平板状である。

【0015】

蛍光板１６は、蛍光体が含有されて構成されたものである。この蛍光板１６を構成する蛍光体は、無機蛍光体、具体的には希土類元素を発光イオン（賦活材）としてドープした無機化合物よりなるものである。
蛍光板１６を構成する蛍光体の具体例としては、ＬｕＡＧ（Ｌｕ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂）：ＣｅおよびＹＡＧ（Ｙ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂）：Ｐｒ等の緑色蛍光体、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ₃ ）：Ｅｕ、Ｓ−ＣＡＳＮ（ＳｒＣａＡｌＳｉＮ₃ ）、ＹＡＧ（Ｙ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂）：ＳｍおよびＹＡＧ：Ｐｒ等の赤色蛍光体、ＹＡＧ（Ｙ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂）：Ｃｅ等の黄色蛍光体などが挙げられる。このような蛍光板１６において、賦活材のドープ量は、０．５ｍｏｌ％程度である。そして、これらの蛍光体は、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、蛍光板１６の厚みは、蛍光変換効率および排熱性の観点から、０．０５〜２．０ｍｍであることが好ましい。

【0016】

放熱基板１７としては、銅、モリブデンと銅の合金（Ｍｏ−Ｃｕ）およびタングステンと銅の合金（Ｗ−Ｃｕ）などの高熱伝導性金属よりなるものが用いられる。
また、放熱基板１７は、排熱性の観点から、蛍光板１６が配設される表面が、当該蛍光板１６の裏面よりも縦横寸法が大きくて、大きな面積を有するものであることが好ましい。
また、放熱基板１７の厚みは、例えば０．５〜１．０ｍｍである。
この図の例において、放熱基板１７は、蛍光板１６の径（具体的には、図２（ｂ）における縦横寸法）よりも大きな径（具体的には、図２（ｂ）における縦横寸法）のものである（図２（ｂ）参照）。また、放熱基板１７においては、当該放熱基板１７の表面の中央部に、蛍光板１６が配設されている。

【0017】

２つの励起光照射機構の各々において、光源部２１を構成する複数の励起光源２２は、蛍光発光部材１５の側方（具体的には、図１における右方および左方）の近傍位置に、励起光照射機構対称面および蛍光発光部材１５の周側面（具体的には、図１における右側面および左側面）に垂直な方向に並列配置されている。
この図の例において、複数の励起光源２２は、各々、当該励起光源２２を構成するレーザ素子２３の裏面（図１における下面）が、蛍光板１６の裏面と同一平面上に位置するように配置されている。

【0018】

励起光源２２としては、蛍光板１６を構成する蛍光体を励起光することのできる光を放射するものであればよく、よって蛍光板１６を構成する蛍光体の種類などに応じて適宜の波長の光を放射するものが用いられる。具体的には、例えば波長４０５〜４６５ｎｍの光を放射するものが用いられる。
また、励起光源２２は、平行光を出射するものであってもよく、または発散光を出射するであってもよい。
また、励起光源２２としては、例えばレーザ素子よりなるレーザ光源などが用いられるが、その形態は、１つのレーザ光源を備えたものであってもよく、あるいは複数のレーザ光源を備え、これらの複数のレーザ光源の光軸方向前方に集光性レンズが配置されてなるものであってもよい。
ここに、励起光は、レーザ光源からの光に限定されるものではなく、ＬＥＤの光、および水銀、キセノン等が封入されたランプからの光であってもよい。なお、ランプやＬＥＤのように放射波長に幅を持つ光源を利用した場合において、励起光の波長はランプ等から放射される主たる放射波長の領域である。ただし、本発明においては、これに限定されるものではない。
図の例において、複数の励起光源２２は、各々、当該複数の励起光源２２が並列する方向に直交する方向（図１における紙面に垂直な方向）に伸びる長尺な矩形平板状の放熱基板２４の表面（図１における上面）に、複数のレーザ素子２３が、当該放熱基板２４の長手方向に沿って並列配置されたものである。また、これらの励起光源２２は、発散光を出射するものである。また、複数の励起光源２２の各々において、放熱基板２４の裏面（図１における下面）には、放熱フィン２５が設けられている。

【0019】

また、２つの励起光照射機構において、これらの２つの励起光照射機構の各々を構成する励起光入射光学系２０には、共通の光学系（以下、「共通光学系」ともいう。）２６が設けられている。この共通光学系２６は、蛍光板１６に入射する励起光を集光する機能と蛍光板１６から出射される光を平行光化する機能とを併有するものである。
また、共通光学系２６は、光源部２１からの励起光が蛍光発光部材１５に至るまでの光路上（具体的には、一方の励起光入射光学系２０に係る光源部２１からの励起光が蛍光発光部材１５に至るまでの光路、および他方の励起光入射光学系２０に係る光源部２１からの励起光が蛍光発光部材１５に至るまでの光路上）における、蛍光光学部材１５の近傍位置に配設されている。

【0020】

共通光学系２６は、例えば凸レンズなどによって構成されており、当該共通光学系２６の焦点が蛍光板１６の表面上に位置するように配置されている。このように、共通光学系２６は、焦点が蛍光板１６の表面上に位置するように配置されていることにより、励起光源側（図１における上面側）から入射される光については集光レンズ系として機能し、一方、蛍光発光部材側（図１における下面側）から入射される光については、コリメートレンズ系として機能する。
この図の例において、共通光学系２６は、複数の凸レンズ、具体的には、第１凸レンズ２７、第２凸レンズ２８および第３凸レンズ２９によって構成されており、これらの複数の凸レンズは、励起光照射機構対称面上において、各々の光軸が、同軸上に位置する状態で、配置されている。また、第１凸レンズ２７、第２凸レンズ２８および第３凸レンズ２９の共通の光軸、すなわち共通光学系２６の光軸は、励起光照射機構対称面に含まれている。
また、図１においては、共通光学系２６の光軸が、二点鎖線によって示されている。

【0021】

また、励起光入射光学系２０は、複数の励起光源２２の各々から出射された励起光の進行方向を各々転換する複数（図の例においては、２つ）の励起光反射面３１ａを有するミラー部材３０を備えている。このミラー部材３０において、複数の励起光反射面３１ａによって進行方向が転換された励起光、すなわち反射された励起光は、発散性光とされる。
この図の例において、ミラー部材３０は、複数の折り返しミラー３１を有するものであり、これらの複数の折り返しミラー３１の反射面の各々によって励起光反射面３１ａが構成されている。複数の折り返しミラー３１は図１における紙面に垂直な方向に伸びる長尺な矩形平板状のものである。

【0022】

励起光入射光学系２０にミラー部材３０が設けられていることにより、複数の励起光源２２の配置位置の自由度が大きくなり、よって光源部２１の設計の自由度が大きくなる。そのため、図１に示されているように、複数の励起光源２２を、蛍光発光部材１５の側方の近傍位置に配置することができる。その結果、蛍光光源装置１０において、複数の励起光源２２の光軸方向（図１における上下方向）の寸法を小さくできることから、当該蛍光光源装置１０を小型のものとすることができる。また、励起光源２２（レーザ素子２３）と蛍光発光部材１５（蛍光板１６）とを共通の冷却機構によって冷却することができるため、蛍光光源装置１０の更なる小型化を図ることができる。

【0023】

そして、複数の励起光反射面３１ａにおいて反射された励起光が発散性光であることにより、励起光が蛍光板１６の表面において過度に集光することがなく、よって蛍光板１６の表面に対して、励起光が、高エネルギー密度で照射されることを防止することができる。
具体的に説明すると、蛍光光源装置１０において、共通光学系２６は、蛍光板１６の表面上に焦点が位置するように配設されることにより、蛍光板１６に入射する励起光を集光する機能と蛍光板１６から出射される光を平行光化する機能とを併有するものとされている。そのため、図２（ａ）において破線で示すように、共通光学系２６（図１参照）に入射される励起光が平行光Ｌｐである場合には、共通光学系２６によって集光され、第３凸レンズ２９から出射された励起光（平行光Ｌｐ）は、蛍光板１６の表面上における共通光学系２６の焦点位置に過度に集光する。すなわち、共通光学系２６による励起光（平行光Ｌｐ）の集光点は、蛍光板１６の表面上に位置される。しかしながら、図２（ａ）において実線で示すように、共通光学系２６（図１参照）に入射される励起光を発散性光Ｌｄとすることによれば、共通光学系２６によって集光され、第３凸レンズ２９から出射された励起光（発散性光Ｌｄ）は、蛍光板１６の表面上における共通光学系２６の焦点位置に過度に集光することがない。ここに、共通光学系２６に入射される励起光が発散性光Ｌｄである場合において、共通光学系２６における励起光（発散性光Ｌｄ）の集光点は、通常、蛍光板１６の表面の配置位置よりも共通光学系２６の光軸方向前方側（図２における下方側）に位置される。その結果、励起光（発散性光Ｌｄ）が、共通光学系２６によって、蛍光板１６の表面上において過度に集光された状態となることがない。従って、共通光学系２６に入射される励起光が発散性光（Ｌｄ）である場合には、図２（ｂ）に示されているように、共通光学系２６に入射される励起光が平行光Ｌｐである場合に比して、蛍光板１６の表面における励起光入射領域が大きくなる。
図２（ａ）においては、第３凸レンズ２９の光軸（共通光学系２６の光軸）の光軸が、二点鎖線によって示されている。
また、図２（ｂ）においては、共通光学系２６に入射される励起光が発散性光Ｌｄである場合における蛍光板１６の表面に形成される励起光入射領域の輪郭が、実線によって示されており、一方、共通光学系２６に入射される励起光が平行光Ｌｐである場合における蛍光板１６の表面に形成される励起光入射領域の輪郭が、破線によって示されている。

【0024】

ミラー部材３０において、複数の折り返しミラー３１は、各々、励起光反射面３１ａが、対応する励起光源２２に対向するように、当該対応する励起光源２２の光軸に対して傾斜した姿勢とされている。

【0025】

また、ミラー部材３０においては、図１に示されているように、複数の折り返しミラー３１が、並列配置された複数の励起光源２２の列に対応して階段状に並ぶように配置されていることが好ましい。
複数の折り返しミラー３１を複数の励起光源２２の列に対応して階段状に並ぶように配置することにより、ミラー部材３０を小型化することができる。
具体的に説明すると、複数の折り返しミラー３１を階段状に配置することによれば、複数の励起光源２２の各々から出射された励起光による光線束の中心軸間距離を圧縮することができる。すなわち、ミラー部材３０における複数の折り返しミラー３１を、複数の励起光反射面３１ａの各々によって反射された励起光による光線束の中心軸間距離（以下、「光線束中心間距離」ともいう。）Ｄ２が、対応する励起光源２２の光軸間距離Ｄ１より小さくなるように配置することができる。その結果、ミラー部材３０における、励起光源２２の光軸方向（図１における上下方向）の寸法を小さくすることができる。
ここに、光線束中心間距離Ｄ２は、互いに隣接する励起光反射面３１ａの各々によって反射された励起光による光線束の中心軸（以下、「光線束中心軸」ともいう。）の間の距離である。また、光軸間距離Ｄ１は、互いに隣接する励起光源２２の各々の光軸の間の距離である。
この図の例において、複数の折り返しミラー３１は、互いに隣接する折り返しミラー３１のうちの蛍光発光部材１５からより離間して位置する励起光源２２に対応する折り返しミラー３１が、当該励起光源２２により近接した状態とされている。また、複数の折り返しミラー３１は、励起光反射面３１ａの光線束中心軸が互いに平行となるように配置されている。

【0026】

そして、励起光入射光学系２０においては、図１に示されているように、光源部２１とミラー部材３０との間に、当該光源部２１の近接位置に、集光光学系３５が配設されていることが好ましい。この集光光学系３５は、光源部２１を構成する複数の励起光源２２から出射された励起光の各々を、対応する励起光反射面３１ａの各々に対して、集光した状態で入射させる集光機能を有するものである。
具体的に、集光光学系３５は、複数の集光レンズ３６によって構成されており、これらの集光レンズ３６の各々は、ミラー部材３０における複数の励起光反射面３１ａに対応して配設されている。すなわち、複数の励起光源２２と、当該複数の励起光源２２の各々に対応する折り返しミラー３１との間には、各々、励起光源２２の近接位置に、集光レンズ３６が配設されている。
光源部２１とミラー部材３０との間に集光光学系３５が配設されていることによれば、励起光源２２から出射される励起光を高い効率で利用することができる。
この図の例において、集光光学系３５を構成する複数の集光レンズ３６は、各々、当該集光レンズ３６の光軸が、対応する励起光源２２の光軸と一致する状態で配置されている。また、複数の励起光源２２と複数の集光レンズ３６との間には、各々、コリメートレンズ３８が配設されている。これらのコリメートレンズ３８は、各々、当該コリメートレンズ３８の光軸が、対応する励起光源２２および集光レンズ３６の光軸と一致する状態で配置されている。

【0027】

光源部２１とミラー部材３０との間に集光光学系３５が配設されることにより、複数の励起光反射面３１ａの各々において反射された励起光が発散性光とされる。
しかも、光源部２１とミラー部材３０との間に集光光学系３５が配設されることによれば、ミラー部材３０における複数の励起光反射面３１ａの各々には、複数の励起光源２２から出射された励起光の各々が集光した状態で入射される。そのため、励起光反射面３１ａにおける励起光入射領域が小さくなることから、当該励起光反射面３１ａの小面積化を図ることができる。そして、励起光反射面３１ａを小面積化することによれば、ミラー部材３０を構成する複数の折り返しミラー３１を、励起光反射面３１ａの光線束中心軸に垂直な方向（図１における上下方向）において、互いに近接した状態で配設することができる。すなわち、複数の励起光反射面３１ａにおける光線束中心間距離Ｄ２を短縮化することができる。よって、複数の折り返しミラー３１を、光線束中心間距離Ｄ２が、対応する励起光源２２の光軸間距離Ｄ１に比してより小さくなるように、配置することができる。すなわち、複数の励起光源２２の各々から出射された励起光による光線束の中心軸間距離をより一層圧縮することができる。その結果、ミラー部材３０をより小型化できることから、蛍光光源装置１０のより一層の小型化を図ることができ、しかも、共通光学系２６に対して、複数の励起光源２２から出射された励起光を、第１凸レンズ２７の励起光入射面（図１における上面）の中心部に接近した位置（光軸近傍位置）に入射させることができるため、蛍光板１６に対する励起光入射効率を高めることができる。

【0028】

集光光学系３５を構成する複数の集光レンズ３６は、各々、当該集光レンズ３６の結像点が、対応する励起光反射面３１ａ上に位置するものであることが好ましい。ここに、集光レンズ３６の結像点は、集光レンズ３６に入射される励起光が平行光である場合には、集光レンズ３６の焦点と一致する。
本明細書中において、「集光レンズの結像点が、対応する励起光反射面上に位置する」とは、集光レンズの結像点が、集光レンズの光軸方向における励起光反射面の近傍位置に位置する場合を含む概念である。すなわち、集光レンズ３６の結像点が、実質上、対応する励起光反射面上に位置することを示している。
図の例において、集光光学系３５を構成する複数の集光レンズ３６は、励起光反射面３１ａ上に結像点が位置するもの、または集光レンズ３６の光軸方向における励起光反射面３１ａの近傍位置に結像点が位置するものである。すなわち、複数の集光レンズ３６は、結像点が、実質上、対応する励起光反射面３１ａ上に位置するものである。また、集光レンズ３６の結像点は当該集光レンズ３６の焦点と一致している。

【0029】

集光レンズ３６が、対応する励起光反射面３１ａ上に結像点が位置するものであることにより、集光レンズ３６によって集光された励起光は、励起光反射面３１ａ上における集光レンズ３６の結像点位置に集光する。すなわち、集光レンズ３６による励起光の集光点が、励起光反射面３１ａ上に位置される。そのため、励起光反射面３１ａにおける励起光入射領域が極めて小さくなることから、蛍光光源装置１０のより一層の小型化を図ることができ、また蛍光板１６に対する励起光入射効率をより一層高めることができる。

【0030】

集光レンズ３６の具体例としては、図３（ａ）に示すような円筒レンズ４１、図３（ｂ）に示すようなシリンドリカルレンズ４２、図３（ｃ）に示すような平凸レンズ４３Ａと平凹レンズ４３Ｂとを組み合わせた合成レンズ４３、および図３（ｄ）に示すような平凸レンズ４４などが挙げられる。ここに、円筒レンズ４１は、一端（図３（ａ）における上端）に凹部４１ａを有し、他端（図３（ａ）における下端）に凸部４１ｂを有する円筒型のレンズである。
図１の蛍光光源装置１０において、集光レンズ３６は、一端に凹部３６ａを有すると共に他端に凸部３６ｂを有する円筒レンズによって構成されている。

【0031】

また、励起光入射光学系２０には、ミラー部材３０と共通光学系２６との間に、ダイクロイックミラー４５が配設されている。このダイクロイックミラー４５は、ミラー部材３０における複数の励起光反射面３１ａおよび共通光学系２６を介して蛍光板１６の表面に対向するように、複数の励起光反射面３１ａの光線束中心軸および共通光学系２６の光軸に対して傾斜した姿勢で配置されている。また、ダイクロイックミラー４５は、光源部２１からの励起光を反射し、蛍光板１６からの蛍光を透過するものである。

【0032】

このような構成の蛍光光源装置１０においては、複数の励起光源２２が一斉に点灯状態とされることにより、これらの複数の励起光源２２から、励起光が、当該励起光源２２の光軸方向前方（図１における上方）に向かって出射される。この複数の励起光源２２から出射された励起光は、各々、コリメートレンズ３８および集光レンズ３６を介してミラー部材３０における複数の励起光反射面３１ａの各々に入射して反射されることにより、その進行方向が転換され、ダイクロイックミラー４５に向かって進行する。そして、ダイクロイックミラー４５に入射した励起光は、当該ダイクロイックミラー４５に反射されることによって進行方向が転換された後、共通光学系２６によって集光され、その集光光が蛍光発光部材１５における蛍光板１６の表面（励起光入射面）に照射され、当該蛍光板１６に入射する。その蛍光板１６においては、当該蛍光板１６を構成する蛍光体が励起されることにより、蛍光板１６から蛍光が放射される。この蛍光は、蛍光体に吸収されずに蛍光板１６の裏面において反射された励起光と共に蛍光板１６の表面（蛍光出射面）から外部に出射される。このようにして蛍光板１６の表面（蛍光出射面）から出射された光は、共通光学系２６によって平行化され、ダイクロイックミラー４５を透過した光、すなわち蛍光のみが、蛍光光源装置１０の外部に出射される。

【0033】

而して、蛍光光源装置１０においては、励起光入射光学系２０が、ミラー部材３０を備えた構成とされている。そのため、複数の励起光光源２２から出射された励起光が、蛍光板１６の表面上に焦点が位置するように配設された共通光学系２６によって集光されて蛍光板１６に入射するものの、その励起光は蛍光板１６の表面（励起光入射面）に過度に集光された状態とならない。その結果、蛍光板１６において局所的に温度が上昇することが抑制されることから、蛍光板１６において温度消光が生じることが抑制される。
しかも、蛍光光源装置１０においては、ミラー部材３０における折り返しミラー３１（励起光反射面３１ａ）の配置位置を調整することによって、複数の励起光源２２の各々から出射された励起光による光線束の中心軸間距離を圧縮し、よって蛍光板１６に対する励起光入射効率を高めることができる。そのため、複数の励起光源２２から出射された励起光を有効に利用して、蛍光を得ることができる。具体的には、例えば励起光入射光学系を、ミラー部材３０に代えて拡散板を備えた構成のものとした場合に比して、高い励起光入射効率を得ることができる。
従って、蛍光光源装置１０によれば、蛍光を高い効率で放射することができる。

【0034】

また、蛍光光源装置１０においては、ミラー部材３０が設けられていることにより、複数の励起光源２２の配置位置および励起光入射光学系２０に大きな設計の自由度が得られることから、光源部２１および励起光入射光学系２０の小型化を容易に図ることができる。その上、蛍光板１６が反射型のものとされると共に、励起光入射光学系２０が、蛍光板１６に入射する励起光を集光する機能と蛍光板１６から出射される光を平行光化する機能とを併有する共通光学系２６を備えた構成とされていることにより、蛍光板１６に入射する励起光を集光する機能を有する光学系と、蛍光板１６から出射される光を平行光化する機能を有する光学系とを、別個に配設する必要がない。
従って、蛍光光源装置１０によれば、簡単な構成で小型の装置を構成することができる。

【0035】

更に、蛍光光源装置１０においては、複数の励起光源２２の各々から出射された励起光による光線束の中心軸間距離を圧縮することによって、より一層の小型化が図られていると共に、蛍光板１６に対する励起光入射効率が高められている。
ここに、蛍光光源装置１０は、共通光学系２６の光軸方向（図１における上下方向）の寸法が９０ｍｍであって、当該光軸に垂直な方向（図１における左右方向）の寸法が２００ｍｍの小型のものとされている。

【0036】

また、蛍光光源装置１０は、共通光学系２６の焦点が蛍光板１６の表面上に位置していることから、蛍光板１６から出射された蛍光が、共通光学系２６によって十分に平行化されるため、プロジェクタ装置の光源として使用したときには、蛍光について高い光の利用率が得られる。

【0037】

以上において、本発明の蛍光光源装置を具体的な例を用いて説明したが、本発明の光源装置はこれに限定されるものではない。
例えば、集光光学系を構成する複数の集光光学部材は、集光レンズに限定されず、励起光源から出射された励起光を集光する機能を有するものであれば、種々のものを用いることができる。具体的には、図４に示すように、集光光学部材として、例えば凹面鏡５１などを用いることができる。この凹面鏡５１は、当該凹面鏡５１の反射面が、励起光源２２および折り返しミラー３１における励起光反射面３１ａに対向するように配設されている。この凹面鏡５１を備えた蛍光光源装置は、図１に係る蛍光光源装置１０において、集光光学部材として凹面鏡５１が用いられており、複数の励起光源２２の配置位置が異なること以外は、当該蛍光光源装置１０と同様の構成を有するものである。
図４においては、励起光源２２から出射された励起光の進行方向が矢印で示されている。

【0038】

また、励起光入射光学系は、ミラー部材を備えており、当該ミラー部材を構成する複数の励起光反射面において反射された光が発散性光とされるものであればよく、その全体構造は、図１に示すものに限定されず、種々の構成を採用することができる。
なお、図５には、複数の励起光源と集光光学系との間にコリメートレンズが配設されていない構成の励起光入射光学系が示されている。この励起光入射光学系を備えた蛍光光源装置は、図１に係る蛍光光源装置１０において、コリメートレンズが設けられていないこと以外は、当該蛍光光源装置１０と同様の構成を有するものである。
図５においては、励起光源２２から出射された励起光の進行方向が矢印で示されている。

【0039】

また、蛍光光源装置は、当該蛍光光源装置の外部に出射される光が、蛍光と共に、蛍光板に入射されたものの、蛍光体に吸収されずに蛍光体の裏面において反射された励起光を含有する構成のものであってもよい。このような構成の蛍光光源装置の具体例としては、図１に係る蛍光光源装置１０において、ダイクロイックミラー４５に代えて、偏光特性を利用するミラー部材を用いた構成のものが挙げられる。この偏光特性を利用するミラー部材は、誘電体多層膜がストライプ状に形成されており、誘電体多層膜が形成されていない領域に多層反射防止膜が形成されてなるものである。このミラー部材においては、誘電体多層膜によってダイクロイックミラーが構成されている。

【0040】

また、蛍光板は、表面に、複数の凸部が周期的に配列されてなる周期構造が形成されたものであってもよい。ここに、波長変換部材板の表面の周期構造は、例えば略錐形状（具体的には、錐状または錐台状）の凸部が密集した状態で二次元周期的に配列されてなるものである。

【符号の説明】

【0041】

１０ 蛍光光源装置
１５ 蛍光発光部材
１６ 蛍光体
１７ 放熱基板
２０ 励起光入射光学系
２１ 光源部
２２ 励起光源
２３ レーザ素子
２４ 放熱基板
２５ 放熱フィン
２６ 光学系（共通光学系）
２７ 第１凸レンズ
２８ 第２凸レンズ
２９ 第３凸レンズ
３０ ミラー部材
３１ 折り返しミラー
３１ａ 励起光反射面
３５ 集光光学系
３６ 集光レンズ
３６ａ 凹部
３６ｂ 凸部
３８ コリメートレンズ
４１ 円筒レンズ
４１ａ 凹部
４１ｂ 凸部
４２ シリンドリカルレンズ
４３ 合成レンズ
４３Ａ 平凸レンズ
４３Ｂ 平凹レンズ
４４ 平凸レンズ
４５ ダイクロイックミラー
５１ 凹面鏡

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】