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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024003930
(43)【公開日】2024-01-16
(54)【発明の名称】波長変換装置、光源装置およびプロジェクター
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20240109BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20240109BHJP
【ＦＩ】
G03B21/14 A
G03B21/00 D
G03B21/14 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022103297
(22)【出願日】2022-06-28
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】高城 邦彦
【テーマコード（参考）】
2K203
【Ｆターム（参考）】
2K203FA23
2K203FA34
2K203FA45
2K203GA35
2K203GA36
2K203GA37
2K203GA40
2K203GA49
2K203HA28
2K203HA67
2K203HB08
2K203HB09
2K203KA63
2K203LA04
2K203LA37
2K203MA12
(57)【要約】
【課題】蛍光体層における同一箇所に励起光が入射されることを抑制できる、波長変換装置、光源装置およびプロジェクターを提供する。
【解決手段】本発明の波長変換装置は、光源から入射する第１波長帯の第１光を第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光に変換する波長変換素子と、波長変換素子が固定される基材と、光源から射出された第１光を波長変換素子に入射させる集光素子と、集光素子を保持する保持部材と、回転軸を中心として保持部材を回転させる回転駆動部と、基材に固定され、保持部材を回転可能に支持する支持部材と、を備え、集光素子の光軸と保持部材の回転軸とは、互いに離間し、且つ、平行である。
【選択図】図３
【解決手段】本発明の波長変換装置は、光源から入射する第１波長帯の第１光を第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光に変換する波長変換素子と、波長変換素子が固定される基材と、光源から射出された第１光を波長変換素子に入射させる集光素子と、集光素子を保持する保持部材と、回転軸を中心として保持部材を回転させる回転駆動部と、基材に固定され、保持部材を回転可能に支持する支持部材と、を備え、集光素子の光軸と保持部材の回転軸とは、互いに離間し、且つ、平行である。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源から入射する第１波長帯の第１光を前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子が固定される基材と、
前記第１光を前記波長変換素子に入射させる集光素子と、
前記集光素子を保持する保持部材と、
回転軸を中心として前記保持部材を回転させる回転駆動部と、
前記基材に固定され、前記保持部材を回転可能に支持する支持部材と、を備え、
前記集光素子の光軸と前記保持部材の前記回転軸とは、互いに離間し、且つ、平行である
ことを特徴とする波長変換装置。
前記波長変換素子が固定される基材と、
前記第１光を前記波長変換素子に入射させる集光素子と、
前記集光素子を保持する保持部材と、
回転軸を中心として前記保持部材を回転させる回転駆動部と、
前記基材に固定され、前記保持部材を回転可能に支持する支持部材と、を備え、
前記集光素子の光軸と前記保持部材の前記回転軸とは、互いに離間し、且つ、平行である
ことを特徴とする波長変換装置。
【請求項2】
前記支持部材は、
前記基材に固定される第１支柱と、
前記第１支柱に設けられ、前記保持部材と当接し、前記第１支柱を軸として回転することで前記保持部材を回転可能に支持する第１回転部材と、
前記回転軸を中心とする周方向において、前記第１支柱とは異なる位置で前記基材に固定される第２支柱と、
前記第２支柱に設けられ、前記保持部材と当接し、前記第２支柱を軸として回転する第２回転部材と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
前記基材に固定される第１支柱と、
前記第１支柱に設けられ、前記保持部材と当接し、前記第１支柱を軸として回転することで前記保持部材を回転可能に支持する第１回転部材と、
前記回転軸を中心とする周方向において、前記第１支柱とは異なる位置で前記基材に固定される第２支柱と、
前記第２支柱に設けられ、前記保持部材と当接し、前記第２支柱を軸として回転する第２回転部材と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項3】
前記第１支柱の前記基材に対して固定される第１端部とは反対側の第２端部と、前記第２支柱の前記基材に対して固定される第３端部とは反対側の第４端部とを固定する支柱固定部材、をさらに備える
ことを特徴とする請求項２に記載の波長変換装置。
ことを特徴とする請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項4】
前記保持部材は、
前記集光素子を収容する本体部と、
前記本体部に設けられ、前記回転軸を中心として回転する第１歯車と、を含み、
前記回転駆動部は、前記第１歯車と噛合する第２歯車と、前記第２歯車を回転させる駆動素子と、を含み、
前記本体部は、前記第２歯車における前記第１歯車と噛合する歯面に交差する歯車側面に対向する対向面を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
前記集光素子を収容する本体部と、
前記本体部に設けられ、前記回転軸を中心として回転する第１歯車と、を含み、
前記回転駆動部は、前記第１歯車と噛合する第２歯車と、前記第２歯車を回転させる駆動素子と、を含み、
前記本体部は、前記第２歯車における前記第１歯車と噛合する歯面に交差する歯車側面に対向する対向面を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
【請求項5】
前記保持部材は、前記基材側の端部に、前記回転軸を中心とする径方向において前記基材と対向する対向部を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
【請求項6】
前記保持部材は、前記支持部材と当接する外周面を有し、
前記保持部材の前記外周面は、前記回転軸を中心とする径方向において段差を有しており、
前記回転軸に沿う軸方向において、前記段差と前記支持部材の一部とが重なる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
前記保持部材の前記外周面は、前記回転軸を中心とする径方向において段差を有しており、
前記回転軸に沿う軸方向において、前記段差と前記支持部材の一部とが重なる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
【請求項7】
前記保持部材の前記回転軸は、前記集光素子に入射する前記第１光の光軸と一致する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
【請求項8】
請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置と、
前記第１光を射出する光源と、を備える
ことを特徴とする光源装置。
前記第１光を射出する光源と、を備える
ことを特徴とする光源装置。
【請求項9】
請求項８に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える
ことを特徴とするプロジェクター。
前記光源装置からの光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える
ことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、波長変換装置、光源装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、プロジェクター用の光源装置として、レーザー光源及び蛍光体を備える光源装置が知られている（例えば、下記特許文献１及び２参照）。
下記特許文献１に記載の光源装置では、蛍光体層と、蛍光体層を支持する基板と、基板に熱的に接続する支持部材と、を備えている。この光源装置において、基板は、蛍光体層を支持する支持面の一部が支持部材と熱的に接続していることで、基板および支持部材を介して蛍光体層の熱を放出するようにしている。
下記特許文献１に記載の光源装置では、蛍光体層と、蛍光体層を支持する基板と、基板に熱的に接続する支持部材と、を備えている。この光源装置において、基板は、蛍光体層を支持する支持面の一部が支持部材と熱的に接続していることで、基板および支持部材を介して蛍光体層の熱を放出するようにしている。
【0003】
また、下記特許文献１に記載の光源装置では、励起光が蛍光体層における同一箇所に常に入射されるため、励起光の入射位置の温度が高温となる。蛍光層の温度が上昇すると、蛍光体層における励起光から蛍光への変換効率が低くなる場合がある。
【0004】
これに対し、下記特許文献２に記載の光源装置では、励起光が入射する板状の光学部材の角度を変更したり、或いは、蛍光体層に励起光を集光する集光光学系を移動させたりすることによって、蛍光体層における励起光の集光位置を変化させるようにしている。これにより、蛍光体層における同一箇所に励起光が入射され続けることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１８－１８０１０７号公報
【特許文献2】特開２０１８－１９０６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献２に記載の光源装置では、集光光学系の光軸と直交する方向に集光光学系を往復運動させることで励起光の光路を変化させている。しかしながら、集光光学系の往復運動は、移動方向を変更するタイミングで集光光学系の移動速度が０になることで蛍光体層における同一箇所に励起光が入射されてしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様によれば、光源から入射する第１波長帯の第１光を前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光に変換する波長変換素子と、前記波長変換素子が固定される基材と、前記第１光を前記波長変換素子に入射させる集光素子と、前記集光素子を保持する保持部材と、回転軸を中心として前記保持部材を回転させる回転駆動部と、前記基材に固定され、前記保持部材を回転可能に支持する支持部材と、を備え、前記集光素子の光軸と前記保持部材の前記回転軸とは、互いに離間し、且つ、平行である、波長変換装置が提供される。
【0008】
本発明の一つの態様によれば、上記態様の波長変換装置と、前記第１光を射出する光源と、を備える、光源装置が提供される。
【0009】
本発明の一つの態様によれば、上記態様の光源装置と、前記光源装置からの光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備えるプロジェクターが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図2】光源装置の概略構成を示す図である。
【図3】波長変換装置の構成を示す斜視図である。
【図5】集光素子の光軸、回転軸よび光線の光軸との位置関係を示す平面図である。
【図6】波長変換素子の入射面における光線の入射位置を示す平面図である。
【図7】第１変形例の支持部材を用いた波長変換装置の要部構成を示す図である。
【図10】第２実施形態の光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図11】第２実施形態における回転軸および光軸の位置関係を示す図である。
【図12】第４変形例に係る構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態について、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。
以下、本発明の一実施形態について、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。
【0012】
（プロジェクターの構成）
本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
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ＳＣＲ上にカラー映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、光源装置２と、色分離光学系３と、光変調装置１１Ｒ，光変調装置１１Ｇ，光変調装置１１Ｂと、合成光学系５と、投射光学装置６とを備えている。
本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
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ＳＣＲ上にカラー映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、光源装置２と、色分離光学系３と、光変調装置１１Ｒ，光変調装置１１Ｇ，光変調装置１１Ｂと、合成光学系５と、投射光学装置６とを備えている。
【0013】
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。色分離光学系３は、第１ダイクロイックミラー７ａおよび第２ダイクロイックミラー７ｂと、第１全反射ミラー８ａ、第２全反射ミラー８ｂおよび第３全反射ミラー８ｃと、第１リレーレンズ９ａおよび第２リレーレンズ９ｂとを概略備えている。
【0014】
第１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と緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。第１ダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過すると共に、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する。一方、第２ダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射すると共に青色光ＬＢを透過することによって、その他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。
【0015】
第１全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されて、第１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１１Ｒに向けて反射する。一方、第２全反射ミラー８ｂおよび第３全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置されて、第２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１１Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２ダイクロイックミラー７ｂから光変調装置１１Ｇに向けて反射される。
【0016】
第１リレーレンズ９ａおよび第２リレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２ダイクロイックミラー７ｂの後段に配置されている。
【0017】
光変調装置１１Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置１１Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置１１Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。
【0018】
光変調装置１１Ｒ，光変調装置１１Ｇ，光変調装置１１Ｂ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各々には、図示しない偏光板が配置されている。
【0019】
また、光変調装置１１Ｒ，光変調装置１１Ｇ，光変調装置１１Ｂ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。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は、光変調装置１１Ｒ，光変調装置１１Ｇ，光変調装置１１Ｂそれぞれに入射する赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢそれぞれを平行化する。
【0020】
合成光学系５には、光変調装置１１Ｒ，光変調装置１１Ｇ，光変調装置１１Ｂからの画像光が入射する。合成光学系５は、各々が赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学装置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。
【0021】
投射光学装置６は、投射レンズ群からなり、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。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。
【0022】
（光源装置の構成）
続いて、本実施形態の光源装置２について説明する。以下の図面内において、必要に応じてＸＹＺ座標系を用いて光源装置２の各構成について説明する。Ｚ軸は光源装置２の照明光軸ａｘ２と平行な軸であり、Ｘ軸は照明光軸ａｘ２と直交し光源装置２の光軸ａｘ１と平行な軸であり、Ｙ軸はＸ軸およびＺ軸に直交する軸である。
続いて、本実施形態の光源装置２について説明する。以下の図面内において、必要に応じてＸＹＺ座標系を用いて光源装置２の各構成について説明する。Ｚ軸は光源装置２の照明光軸ａｘ２と平行な軸であり、Ｘ軸は照明光軸ａｘ２と直交し光源装置２の光軸ａｘ１と平行な軸であり、Ｙ軸はＸ軸およびＺ軸に直交する軸である。
【0023】
【0024】
光源部２Ａは、光源用筐体２０と、光源２１と、コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、第１位相差素子２８ａと、拡散透過素子２７と、光分離素子２５と、波長変換装置４と、第２位相差素子２８ｂと、集光光学系２９と、拡散反射装置３０と、第３位相差素子２８ｃと、を備える。
【0025】
光源用筐体２０は、内部に塵埃が侵入しづらい筐体であり、略直方体形状に形成されている。光源用筐体２０は、第１側板２０１、第２側板２０２、第３側板２０３および第４側板２０４を有する。この他、図示を省略するが、光源用筐体２０は、第１側板２０１、第２側板２０２、第３側板２０３および第４側板２０４のそれぞれの＋Ｙ方向の端部間を接続する天板、ならびに、－Ｙ方向の端部間を接続する底板を有する。
【0026】
第１側板２０１は、光源用筐体２０において照明光ＷＬの射出側である＋Ｚ方向に配置される。第１側板２０１は、照明光ＷＬを射出する射出口を有する。
第２側板２０２は、第１側板２０１とは反対側の面であり、第１側板２０１に対して－Ｚ側に配置される。
第２側板２０２は、第１側板２０１とは反対側の面であり、第１側板２０１に対して－Ｚ側に配置される。
【0027】
光源用筐体２０には、Ｘ軸に沿う光源２１の光軸ａｘ１と、Ｚ軸に沿う照明光軸ａｘ２とが設定されている。すなわち、光軸ａｘ１と照明光軸ａｘ２とは交差している。光源装置２を構成する各光学部品は、光軸ａｘ１又は照明光軸ａｘ２上に配置される。
【0028】
具体的に、光源２１と、コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、第１位相差素子２８ａと、光分離素子２５と、第２位相差素子２８ｂと、集光光学系２９と、拡散反射装置３０とは、光源２１の光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。
【0029】
また、波長変換装置４と、光分離素子２５と、第３位相差素子２８ｃと、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３とは、光源装置２の照明光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。光軸ａｘ１と照明光軸ａｘ２とは、同一面内にあり、互いに直交する。光分離素子２５は、光軸ａｘ１と照明光軸ａｘ２との交差部に配置される。
【0030】
光源２１は、光源用筐体２０の第３側板２０３に固定され、光軸ａｘ１に沿って＋Ｘ方向に光を射出する。
光源２１は、固体光源としての複数の半導体レーザー２１１と、光源支持基板２１２と、を有する。複数の半導体レーザー２１１は光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状に並んで配置されている。光源支持基板２１２は、各半導体レーザー２１１を支持し、第３側板２０３に固定される。光源支持基板２１２は、半導体レーザー２１１の熱を光源用筐体２０に伝達しやすいように、例えば金属によって形成されている。
光源２１は、固体光源としての複数の半導体レーザー２１１と、光源支持基板２１２と、を有する。複数の半導体レーザー２１１は光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状に並んで配置されている。光源支持基板２１２は、各半導体レーザー２１１を支持し、第３側板２０３に固定される。光源支持基板２１２は、半導体レーザー２１１の熱を光源用筐体２０に伝達しやすいように、例えば金属によって形成されている。
【0031】
半導体レーザー２１１は、例えば、ピーク波長が４６０ｎｍである青色波長帯（第１波長帯）の光線Ｂを射出する。このような構成に基づき、本実施形態の光源２１は、複数の光線Ｂからなる第１光である青色光束ＢＬを射出する。光源２１から射出された青色光束ＢＬは、コリメーター光学系２２に入射する。
【0032】
（コリメーター光学系の構成）
コリメーター光学系２２は、光源２１から射出された青色光束ＢＬを平行光に変換する。コリメーター光学系２２は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ２２ａから構成されている。複数のコリメーターレンズ２２ａは、複数の半導体レーザー２１１に対応して配置されている。コリメーター光学系２２を通過した青色光束ＢＬは、アフォーカル光学系２３に入射する。
コリメーター光学系２２は、光源２１から射出された青色光束ＢＬを平行光に変換する。コリメーター光学系２２は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ２２ａから構成されている。複数のコリメーターレンズ２２ａは、複数の半導体レーザー２１１に対応して配置されている。コリメーター光学系２２を通過した青色光束ＢＬは、アフォーカル光学系２３に入射する。
【0033】
（アフォーカル光学系の構成）
アフォーカル光学系２３は、青色光束ＢＬの光束径を調整する。アフォーカル光学系２３は、例えば凸レンズ２３ａおよび凹レンズ２３ｂから構成されている。アフォーカル光学系２３を通過した青色光束ＢＬは第１位相差素子２８ａに入射する。
アフォーカル光学系２３は、青色光束ＢＬの光束径を調整する。アフォーカル光学系２３は、例えば凸レンズ２３ａおよび凹レンズ２３ｂから構成されている。アフォーカル光学系２３を通過した青色光束ＢＬは第１位相差素子２８ａに入射する。
【0034】
（第１位相差素子の構成）
第１位相差素子２８ａ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２１１から射出された青色光束ＢＬは直線偏光である。第１位相差素子２８ａの回転角度を適切に設定することにより、第１位相差素子２８ａを透過する青色光束ＢＬを、光分離素子２５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線とすることができる。第１位相差素子２８ａ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。
第１位相差素子２８ａ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２１１から射出された青色光束ＢＬは直線偏光である。第１位相差素子２８ａの回転角度を適切に設定することにより、第１位相差素子２８ａを透過する青色光束ＢＬを、光分離素子２５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線とすることができる。第１位相差素子２８ａ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。
【0035】
第１位相差素子２８ａを通過することで生成されたＳ偏光成分の光線ＢＬｓとＰ偏光成分の光線ＢＬｐとを含む青色光束ＢＬは拡散透過素子２７に入射する。
【0036】
（拡散透過素子の構成）
拡散透過素子２７は、第１位相差素子２８ａに対して＋Ｘ側に配置され、第１位相差素子２８ａから入射する光線ＢＬｓ，ＢＬｐの照度分布を均一化する。拡散透過素子２７は、ホログラムを有する構成、複数の小レンズが光軸直交面に配列された構成、及び、光が通過する面が粗面である構成を例示できる。
なお、拡散透過素子２７に代えて、一対のマルチレンズを有するホモジナイザー光学素子を採用してもよい。
拡散透過素子２７を透過した青色光束ＢＬは光分離素子２５に入射する。
拡散透過素子２７は、第１位相差素子２８ａに対して＋Ｘ側に配置され、第１位相差素子２８ａから入射する光線ＢＬｓ，ＢＬｐの照度分布を均一化する。拡散透過素子２７は、ホログラムを有する構成、複数の小レンズが光軸直交面に配列された構成、及び、光が通過する面が粗面である構成を例示できる。
なお、拡散透過素子２７に代えて、一対のマルチレンズを有するホモジナイザー光学素子を採用してもよい。
拡散透過素子２７を透過した青色光束ＢＬは光分離素子２５に入射する。
【0037】
（光分離素子の構成）
光分離素子２５は、例えば波長選択性を有する偏光ビームスプリッターから構成されている。光分離素子２５は、光軸ａｘ１および照明光軸ａｘ２に対してそれぞれ４５°の角度をなしている。
光分離素子２５は、例えば波長選択性を有する偏光ビームスプリッターから構成されている。光分離素子２５は、光軸ａｘ１および照明光軸ａｘ２に対してそれぞれ４５°の角度をなしている。
【0038】
光分離素子２５は、青色光束ＢＬを、光分離素子２５に対するＳ偏光成分の光線ＢＬｓとＰ偏光成分の光線ＢＬｐとに分離する偏光分離機能を有している。具体的に、光分離素子２５は、Ｓ偏光成分の光線ＢＬｓを反射させ、Ｐ偏光成分の光線ＢＬｐを透過させる。
また、光分離素子２５は青色光束ＢＬとは波長帯が異なる蛍光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。
また、光分離素子２５は青色光束ＢＬとは波長帯が異なる蛍光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。
【0039】
なお、光分離素子２５は、拡散透過素子２７から入射する光のうち、一部の光を通過させ、残りの光を反射するハーフミラーの機能と、第２位相差素子２８ｂから入射する青色光ＢＬｓ１を反射し、波長変換装置４から入射する蛍光ＹＬを通過させるダイクロイックミラーの機能と、を有するものであってもよい。この場合、第１位相差素子２８ａおよび第２位相差素子２８ｂは省略可能である。
【0040】
光分離素子２５から射出されたＳ偏光の光線ＢＬｓは、波長変換装置４に入射する。波長変換装置４は、青色波長帯の光線ＢＬｓを青色波長帯とは異なる黄色波長帯の蛍光ＹＬに変換して射出する。波長変換装置４から射出された蛍光ＹＬは光分離素子２５を透過する。なお、波長変換装置４の構成については後述する。
一方、光分離素子２５から射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、第２位相差素子２８ｂに入射する。
一方、光分離素子２５から射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、第２位相差素子２８ｂに入射する。
【0041】
（第２位相差素子の構成）
第２位相差素子２８ｂは、光分離素子２５と拡散反射装置３０との間の光路中に配置された１／４波長板から構成されている。したがって、光分離素子２５から射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、この第２位相差素子２８ｂによって、例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬｃ１に変換された後、集光光学系２９に入射する。
集光光学系２９は、例えば凸レンズ２９ａ，２９ｂから構成され、青色光ＢＬｃ１を集光させた状態で拡散反射装置３０に入射させる。
第２位相差素子２８ｂは、光分離素子２５と拡散反射装置３０との間の光路中に配置された１／４波長板から構成されている。したがって、光分離素子２５から射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、この第２位相差素子２８ｂによって、例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬｃ１に変換された後、集光光学系２９に入射する。
集光光学系２９は、例えば凸レンズ２９ａ，２９ｂから構成され、青色光ＢＬｃ１を集光させた状態で拡散反射装置３０に入射させる。
【0042】
（拡散反射装置の構成）
拡散反射装置３０は、光源用筐体２０の第４側板２０４に固定される。拡散反射装置３０は、光分離素子２５における波長変換装置４の反対側に配置され、集光光学系２９から射出された青色光ＢＬｃ１を光分離素子２５に向けて拡散反射させる。拡散反射装置３０としては、青色光ＢＬｃ１をランバート反射させつつ、且つ、偏光状態を乱さないものを用いる反射型の拡散板が用いられる。
拡散反射装置３０は、光源用筐体２０の第４側板２０４に固定される。拡散反射装置３０は、光分離素子２５における波長変換装置４の反対側に配置され、集光光学系２９から射出された青色光ＢＬｃ１を光分離素子２５に向けて拡散反射させる。拡散反射装置３０としては、青色光ＢＬｃ１をランバート反射させつつ、且つ、偏光状態を乱さないものを用いる反射型の拡散板が用いられる。
【0043】
以下、拡散反射装置３０によって拡散反射された光を青色光ＢＬｃ２と称する。本実施形態によれば、青色光ＢＬｃ１を拡散反射させることで略均一な照度分布の青色光ＢＬｃ２が得られる。例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬｃ１は左回り円偏光の青色光ＢＬｃ２として反射される。
【0044】
青色光ＢＬｃ２は集光光学系２９によって平行光に変換された後に再び第２位相差素子２８ｂに入射する。左回り円偏光の青色光ＢＬｃ２は、第２位相差素子２８ｂによってＳ偏光の青色光ＢＬｓ１に変換される。Ｓ偏光の青色光ＢＬｓ１は、光分離素子２５によって第３位相差素子２８ｃに向けて反射される。すなわち、青色光ＢＬｓ１および蛍光ＹＬは、光分離素子２５から互いに同一方向に向けて射出され、第３位相差素子２８ｃに入射する。
【0045】
（第３位相差素子の構成）
第３位相差素子２８ｃは、光分離素子２５に対して＋Ｚ方向に配置され、光分離素子２５から入射する青色光ＢＬｓ１および蛍光ＹＬをＳ偏光およびＰ偏光が混在する光に変換する。第３位相差素子２８ｃは、光源用筐体２０の第１側板２０１における光射出口に設けられる。第３位相差素子２８ｃにより変換された白色光は、照明光ＷＬとしてインテグレーター光学系３１に射出される。このように本実施形態の光源部２Ａからインテグレーター光学系３１に射出される光は、青色光ＢＬｓ１および蛍光ＹＬが混在した照明光ＷＬである。
第３位相差素子２８ｃは、光分離素子２５に対して＋Ｚ方向に配置され、光分離素子２５から入射する青色光ＢＬｓ１および蛍光ＹＬをＳ偏光およびＰ偏光が混在する光に変換する。第３位相差素子２８ｃは、光源用筐体２０の第１側板２０１における光射出口に設けられる。第３位相差素子２８ｃにより変換された白色光は、照明光ＷＬとしてインテグレーター光学系３１に射出される。このように本実施形態の光源部２Ａからインテグレーター光学系３１に射出される光は、青色光ＢＬｓ１および蛍光ＹＬが混在した照明光ＷＬである。
【0046】
（インテグレーター光学系の構成）
インテグレーター光学系３１は、例えば、第１マルチレンズアレイ３１ａと第２マルチレンズアレイ３１ｂとから構成されている。
インテグレーター光学系３１は、例えば、第１マルチレンズアレイ３１ａと第２マルチレンズアレイ３１ｂとから構成されている。
【0047】
第１マルチレンズアレイ３１ａは、照明光ＷＬを複数の部分光束に分割するための複数の第１レンズ３１ａｍを有する。
【0048】
第１マルチレンズアレイ３１ａのレンズ面、すなわち第１レンズ３１ａｍの表面と、光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの各々の画像形成領域とは、互いに共役の関係となっている。そのため、照明光軸ａｘ２の方向から見て、第１レンズ３１ａｍの各々の形状は、光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの画像形成領域の形状と略相似形の矩形状である。これにより、第１マルチレンズアレイ３１ａから射出された部分光束の各々は、光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの画像形成領域にそれぞれ効率良く入射する。
【0049】
第２マルチレンズアレイ３１ｂは、第１マルチレンズアレイ３１ａの複数の第１レンズ３１ａｍに対応する複数の第２レンズ３１ｂｍを有する。第２マルチレンズアレイ３１ｂは、重畳レンズ３３とともに、第１マルチレンズアレイ３１ａの各第１レンズ３１ａｍの像を各光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの各々の画像形成領域の近傍に結像させる。インテグレーター光学系３１を透過した照明光ＷＬは、偏光変換素子３２に入射する。
【0050】
（偏光変換素子の構成）
偏光変換素子３２は、図示しない偏光分離膜と位相差板とをアレイ状に配列した構成を有する。偏光変換素子３２は、照明光ＷＬの偏光方向を所定の方向に揃える。具体的には、偏光変換素子３２は、照明光ＷＬの偏光方向を光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの入射側偏光板の透過軸の方向に揃える。
偏光変換素子３２は、図示しない偏光分離膜と位相差板とをアレイ状に配列した構成を有する。偏光変換素子３２は、照明光ＷＬの偏光方向を所定の方向に揃える。具体的には、偏光変換素子３２は、照明光ＷＬの偏光方向を光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの入射側偏光板の透過軸の方向に揃える。
【0051】
これにより、偏光変換素子３２を透過した照明光ＷＬから分離される赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの偏光方向は、各光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの入射側偏光板の透過軸方向に一致する。したがって、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢは、入射側偏光板でそれぞれ遮光されることなく、光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの画像形成領域にそれぞれ入射する。偏光変換素子３２を透過した照明光ＷＬは、重畳レンズ３３に入射する。
【0052】
（重畳レンズの構成）
重畳レンズ３３は、インテグレーター光学系３１と協働して、被照明領域である光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの各々の画像形成領域における照度分布を均一化する。
重畳レンズ３３は、インテグレーター光学系３１と協働して、被照明領域である光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの各々の画像形成領域における照度分布を均一化する。
【0053】
（波長変換装置）
続いて、波長変換装置４の構成について説明する。
波長変換装置４は、光分離素子２５側から順に配置される集光素子４０、波長変換素子４１、基板４２および放熱部材４３と、保持部材４４と、回転駆動部４５と、支持部材４６と、を備える。なお、基板４２は、光源用筐体２０の第２側板２０２の一部である。基板４２は、第２側板２０２に設けられた開口２０２ａを閉塞する。
続いて、波長変換装置４の構成について説明する。
波長変換装置４は、光分離素子２５側から順に配置される集光素子４０、波長変換素子４１、基板４２および放熱部材４３と、保持部材４４と、回転駆動部４５と、支持部材４６と、を備える。なお、基板４２は、光源用筐体２０の第２側板２０２の一部である。基板４２は、第２側板２０２に設けられた開口２０２ａを閉塞する。
【0054】
集光素子４０は、光線ＢＬｓを波長変換素子４１に集光して入射させる。すなわち、集光素子４０は、波長変換素子４１に対して光線ＢＬｓの入射側である＋Ｚ側に配置されている。
【0055】
集光素子４０は、＋Ｚ側から－Ｚ側に向かって並ぶ、第１レンズ４０１、第２レンズ４０２および第３レンズ４０３を含む。なお、集光素子４０を構成するレンズの数はこれに限られず、１枚または２枚、あるいは４枚以上でも良い。
【0056】
波長変換素子４１は、光源２１から射出されて入射する第１波長帯の第１光を第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光に変換する。すなわち、波長変換素子４１は、光源２１から射出されて光分離素子２５で分離された第１波長帯である青色波長帯の光線ＢＬｓが第１光として入射し、青色波長帯とは異なる第２波長帯である黄色波長帯の蛍光ＹＬに変換する。
【0057】
波長変換素子４１は、波長変換層４１０および反射層４１１を有する。
波長変換層４１０は、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体を含んでいる。賦活剤としてセリウム（Ｃｅ）を含有するＹＡＧ：Ｃｅを例にとると、波長変換層４１０として、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ３等の構成元素を含む原料粉末を混合して固相反応させた材料、共沈法やソルゲル法等の湿式法により得られるＹ－Ａｌ－Ｏアモルファス粒子、噴霧乾燥法や火炎熱分解法、熱プラズマ法等の気相法により得られるＹＡＧ粒子等を用いることができる。なお、波長変換層４１０として多孔質焼結体を用いる場合、蛍光体内部で光が拡散し、横方向へ光が伝搬しにくいため光利用効率の観点でも望ましい。蛍光ＹＬの波長帯は、例えば５００～６８０ｎｍにピーク波長を有する。すなわち、蛍光ＹＬは、緑色光成分および赤色光成分を含む黄色光である。
波長変換層４１０は、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体を含んでいる。賦活剤としてセリウム（Ｃｅ）を含有するＹＡＧ：Ｃｅを例にとると、波長変換層４１０として、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ３等の構成元素を含む原料粉末を混合して固相反応させた材料、共沈法やソルゲル法等の湿式法により得られるＹ－Ａｌ－Ｏアモルファス粒子、噴霧乾燥法や火炎熱分解法、熱プラズマ法等の気相法により得られるＹＡＧ粒子等を用いることができる。なお、波長変換層４１０として多孔質焼結体を用いる場合、蛍光体内部で光が拡散し、横方向へ光が伝搬しにくいため光利用効率の観点でも望ましい。蛍光ＹＬの波長帯は、例えば５００～６８０ｎｍにピーク波長を有する。すなわち、蛍光ＹＬは、緑色光成分および赤色光成分を含む黄色光である。
【0058】
反射層４１１は、波長変換層４１０に対して光線ＢＬｓの入射側とは反対側に設けられる。すなわち、反射層４１１は、波長変換層４１０に対して＋Ｚ側に設けられている。反射層４１１は、波長変換層４１０から入射する蛍光ＹＬを＋Ｚ側に向けて反射する。反射層４１１は、例えば、誘電体多層膜、金属ミラーおよび増反射膜等を含む積層膜で構成される。
【0059】
波長変換素子４１は、入射した光線ＢＬｓを蛍光ＹＬに変換して射出する入射面４１ａを有する。入射面４１ａは、波長変換層４１０の＋Ｚ側の表面である。本実施形態の波長変換素子４１は、励起光である光線ＢＬｓの入射側に蛍光ＹＬを射出する反射型の波長変換素子である。
【0060】
波長変換素子４１は第２側板２０２の一部である基板４２に固定される。基板４２は、波長変換素子４１を固定する支持面４２１を有する。本実施形態の場合、基板４２を含む第２側板２０２が波長変換素子４１を固定する基材に相当する。
【0061】
基板４２は、光源用筐体２０の第２側板２０２に設けられた開口２０２ａを介して支持面４２１上の波長変換素子４１を光源用筐体２０の内部に位置させる。なお、波長変換素子４１は光源用筐体２０の第２側板２０２に直接固定されていてもよい。
【0062】
放熱部材４３は、波長変換素子４１で発生した熱を放出する。放熱部材４３は、熱伝導性に優れた金属等の材料で構成される。放熱部材４３は、複数の放熱フィン４３１を有し、複数の放熱フィン４３１の間には冷却装置によって冷却気体が流通する。複数の放熱フィン４３１は、波長変換素子４１の熱を冷却気体に伝達することによって、波長変換素子４１の熱を放熱する。
【0063】
続いて、波長変換装置４の構成について詳しく説明する。
図３は波長変換装置４の構成を示す斜視図である。図４は波長変換装置４の要部構成を示す断面図である。なお、図４は、図３のＶＩ－ＶＩ線矢視による断面図である。
図３に示すように、本実施形態の波長変換装置４において、集光素子４０は、保持部材４４に保持される。保持部材４４は、Ｚ軸に沿って延びる回転軸Ｒを中心として回転する。なお、回転軸Ｒは保持部材４４の中心を通る仮想線である。以下の説明においては、回転軸Ｒの軸方向、すなわちＺ軸と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、回転軸Ｒを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、回転軸Ｒを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
図３は波長変換装置４の構成を示す斜視図である。図４は波長変換装置４の要部構成を示す断面図である。なお、図４は、図３のＶＩ－ＶＩ線矢視による断面図である。
図３に示すように、本実施形態の波長変換装置４において、集光素子４０は、保持部材４４に保持される。保持部材４４は、Ｚ軸に沿って延びる回転軸Ｒを中心として回転する。なお、回転軸Ｒは保持部材４４の中心を通る仮想線である。以下の説明においては、回転軸Ｒの軸方向、すなわちＺ軸と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、回転軸Ｒを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、回転軸Ｒを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
【0064】
図４に示すように、保持部材４４は、集光素子４０を収容する本体部４４１と、本体部４４１に設けられた第１歯車４４５と、を有する。本体部４４１は、第１部位４４２と、第２部位４４３と、を有する。保持部材４４は、第１歯車４４５を介して回転駆動部４５からの回転駆動力が伝達されることで、回転軸Ｒを中心として回転する。保持部材４４は、後述する支持部材４６によって回転可能に支持されている。本実施形態において、集光素子４０は、保持部材４４とともに回転軸Ｒを中心として回転可能とされる。
【0065】
第１部位４４２、第１歯車４４５および第２部位４４３は軸方向に並んで配置されている。第１部位４４２は、軸方向において、集光素子４０を波長変換素子４１に対して適切な位置に保持する。
【0066】
第１部位４４２は、例えば、第１レンズ４０１を接着固定し、第２レンズ４０２あるいは第３レンズ４０３を板バネ等からなる付勢部材４４９を介して保持する。
なお、付勢部材４４９と第２レンズ４０２との間あるいは付勢部材４４９と第３レンズ４０３との間に、ゴム部材４４８を配置することが望ましい。このようにすれば、付勢部材４４９とレンズとが直接接触することによる異音や摩耗等の不具合の発生を抑制できる。
なお、付勢部材４４９と第２レンズ４０２との間あるいは付勢部材４４９と第３レンズ４０３との間に、ゴム部材４４８を配置することが望ましい。このようにすれば、付勢部材４４９とレンズとが直接接触することによる異音や摩耗等の不具合の発生を抑制できる。
【0067】
第１歯車４４５はリング形状を有し、第１部位４４２の外周に嵌め込まれている。第２部位４４３は、第１歯車４４５に対して－Ｚ側に配置される。第１歯車４４５は、軸方向において、第１部位４４２と第２部位４４３とに挟まれている。保持部材４４において、第１部位４４２と第２部位４４３と第１歯車４４５とは互いに固定されている。なお、第１部位４４２、第２部位４４３および第１歯車４４５は一体に成形されていてもよい。
【0068】
軸方向から視て、第１部位４４２、第２部位４４３および第１歯車４４５は回転軸Ｒを中心として同心状に配置されている。
第１部位４４２および第２部位４４３は、それぞれ略筒状の形状を有する。第１部位４４２の外径と第２部位４４３の外径とは略等しい。一方、第１歯車４４５の外径を規定する歯車の歯先円の直径は、第１部位４４２および第２部位４４３の外径よりも小さい。このため、第１歯車４４５は、保持部材４４の外周面４４ａよりも径方向内側に窪んでいる。
第１部位４４２および第２部位４４３は、それぞれ略筒状の形状を有する。第１部位４４２の外径と第２部位４４３の外径とは略等しい。一方、第１歯車４４５の外径を規定する歯車の歯先円の直径は、第１部位４４２および第２部位４４３の外径よりも小さい。このため、第１歯車４４５は、保持部材４４の外周面４４ａよりも径方向内側に窪んでいる。
【0069】
軸方向から視て、第１歯車４４５の歯先は、保持部材４４の外周面４４ａの内側に位置している。このため、第１部位４４２の－Ｚ側の端面４４２ａと第２部位４４３の＋Ｚ側の端面４４３ａとは隙間Ｓを介して互いに対向している。
【0070】
回転駆動部４５は、第１歯車４４５に駆動力を伝達することで回転軸Ｒを中心として保持部材４４を回転させる。回転駆動部４５は、光源用筐体２０の第２側板２０２に固定されている。
【0071】
回転駆動部４５は、第２歯車４５１と、駆動素子４５２と、を含む。第２歯車４５１は、保持部材４４の第１歯車４４５と噛合する。駆動素子４５２は、第２歯車４５１を回転させる。本実施形態の駆動素子４５２は、例えば、モーターで構成される。駆動素子４５２による回転周波数は任意に設定可能であるが、６０Ｈｚ以上であればユーザーが画像のちらつきを認識しづらくなる。
【0072】
回転駆動部４５の第２歯車４５１は、保持部材４４の上記隙間Ｓに挿入されることで第１歯車４４５と噛合する。第２歯車４５１の歯先は保持部材４４の外周面４４ａよりも径方向内側に位置するので、第２歯車４５１は第１部位４４２の端面４４２ａと第２部位４４３の端面４４３ａとに挟まれた状態となる。つまり、保持部材４４において、第１部位４４２の端面４４２ａおよび第２部位４４３の端面４４３ａは、第２歯車４５１における歯車側面４５１ａに対向する。なお、第２歯車４５１における歯車側面４５１ａとは、第１歯車４４５と噛合する歯面４５１ｂに交差する面である。
本実施形態において、保持部材４４における本体部４４１は、第２歯車４５１における歯車側面４５１ａに対向する対向面として端面４４２ａ，４４３ａを有している。
本実施形態において、保持部材４４における本体部４４１は、第２歯車４５１における歯車側面４５１ａに対向する対向面として端面４４２ａ，４４３ａを有している。
【0073】
本実施形態の波長変換装置４において、第２歯車４５１は、歯車側面４５１ａが本体部４４１における端面４４２ａ，４４３ａと対向した状態で、第１歯車４４５と噛合する。このため、第２歯車４５１と第１歯車４４５との噛合部分が本体部４４１で覆われるため、噛合部分への塵埃等の異物の付着を抑制できる。また、第２歯車４５１が本体部４４１に挿入されることで第２歯車４５１における軸方向の位置が規制されるため、第２歯車４５１の軸方向における位置ズレを抑制することができる。よって、第２歯車４５１が第１歯車４４５と安定して噛合するため、回転駆動部４５による駆動力を保持部材４４に効率良く伝達することができる。
【0074】
図３に示すように、支持部材４６は、第１支柱４６１と、第２支柱４６２と、第３支柱４６３と、第１回転部材４７１と、第２回転部材４７２と、第３回転部材４７３と、を含む。
【0075】
本実施形態において、第１支柱４６１、第２支柱４６２および第３支柱４６３は、周方向において、各々が異なる位置で、光源用筐体２０の第２側板２０２に固定される。
具体的に、第１支柱４６１は、軸方向の一方である＋Ｚ側の第１端部４６１ａと、第１端部４６１ａとは反対側である－Ｚ側の第２端部４６１ｂと、を有する。第１支柱４６１は、第１端部４６１ａが光源用筐体２０の第２側板２０２に固定される。
具体的に、第１支柱４６１は、軸方向の一方である＋Ｚ側の第１端部４６１ａと、第１端部４６１ａとは反対側である－Ｚ側の第２端部４６１ｂと、を有する。第１支柱４６１は、第１端部４６１ａが光源用筐体２０の第２側板２０２に固定される。
【0076】
第２支柱４６２は、軸方向の一方である＋Ｚ側の第３端部４６２ａと、第３端部４６２ａとは反対側である－Ｚ側の第４端部４６２ｂと、を有する。第２支柱４６２は、第３端部４６２ａが光源用筐体２０の第２側板２０２に固定される。
【0077】
第３支柱４６３は、軸方向の一方である＋Ｚ側の第５端部４６３ａと、第５端部４６３ａとは反対側である－Ｚ側の第６端部４６３ｂと、を有する。第３支柱４６３は、第５端部４６３ａが光源用筐体２０の第２側板２０２に固定される。
【0078】
本実施形態の波長変換装置４は、第１支柱４６１、第２支柱４６２および第３支柱４６３を固定する支柱固定部材６０をさらに備えている。支柱固定部材６０はリング状の板材で構成され、保持部材４４の外周を囲むように配置される。
【0079】
支柱固定部材６０は、第１支柱４６１の第１端部４６１ａと、第２支柱４６２の第３端部４６２ａと、第３支柱４６３の第５端部４６３ａとを固定する。これにより、第１支柱４６１、第２支柱４６２および第３支柱４６３は、第２側板２０２に固定されない軸方向一方側が固定される。つまり、第１支柱４６１、第２支柱４６２および第３支柱４６３は軸方向の両端同士がそれぞれ固定されることで剛性が高められている。よって、各支柱４６１，４６２、４６３は、保持部材４４が回転する際の軸ブレの発生を抑制することができる。
【0080】
なお、支柱固定部材６０は３つの支柱同士を固定可能であれば複数の部材で構成されてもよい。例えば、第１端部４６１ａと第３端部４６２ａとを固定する第１部分と、第３端部４６２ａと第５端部４６３ａとを固定する第２部位と、第５端部４６３ａと第１端部４６１ａとを固定する第３部位とを組み合わせ構成することもできる。
【0081】
第１回転部材４７１は、第１支柱４６１に設けられ、保持部材４４の外周面４４ａと当接し、第１支柱４６１を軸として回転することで保持部材４４を回転可能に支持する。
第２回転部材４７２は、第２支柱４６２に設けられ、保持部材４４の外周面４４ａと当接し、第２支柱４６２を軸として回転することで保持部材４４を回転可能に支持する。
第３回転部材４７３は、第３支柱４６３に設けられ、保持部材４４の外周面４４ａと当接し、第３支柱４６３を軸として回転することで保持部材４４を回転可能に支持する。
保持部材４４は、第１回転部材４７１、第２回転部材４７２および第３回転部材４７３を介して各支柱４６１，４６２，４６３に支持されることで、回転軸Ｒを中心としてスムーズに回転することができる。
本実施形態において、保持部材４４の外周面４４ａは、第１部位４４２の外周面４４２ｍと第２部位４４３の外周面４４３ｍとを含む（図４参照）。
第２回転部材４７２は、第２支柱４６２に設けられ、保持部材４４の外周面４４ａと当接し、第２支柱４６２を軸として回転することで保持部材４４を回転可能に支持する。
第３回転部材４７３は、第３支柱４６３に設けられ、保持部材４４の外周面４４ａと当接し、第３支柱４６３を軸として回転することで保持部材４４を回転可能に支持する。
保持部材４４は、第１回転部材４７１、第２回転部材４７２および第３回転部材４７３を介して各支柱４６１，４６２，４６３に支持されることで、回転軸Ｒを中心としてスムーズに回転することができる。
本実施形態において、保持部材４４の外周面４４ａは、第１部位４４２の外周面４４２ｍと第２部位４４３の外周面４４３ｍとを含む（図４参照）。
【0082】
図３に示すように、本実施形態において、第１回転部材４７１は、例えば、一対の玉軸受け４７１ａ、４７１ｂで構成され、第２回転部材４７２は、例えば、一対の玉軸受け４７２ａ、４７２ｂで構成され、第３回転部材４７３は、例えば、一対の玉軸受け４７３ａ、４７３ｂで構成される。
第１回転部材４７１を例に挙げると、一方の玉軸受け４７１ａは、第１支柱４６１の軸方向一方側である＋Ｚ側に設けられ、他方の玉軸受け４７１ｂは、第１支柱４６１の軸方向他方側である－Ｚ側に設けられている。第２回転部材４７２または第３回転部材４７３についても同様のことが言える。なお、第１回転部材４７１、第２回転部材４７２または第３回転部材４７３を構成する各玉軸受けの数は２つに限られず、１つあるいは３つ以上でもよい。
第１回転部材４７１を例に挙げると、一方の玉軸受け４７１ａは、第１支柱４６１の軸方向一方側である＋Ｚ側に設けられ、他方の玉軸受け４７１ｂは、第１支柱４６１の軸方向他方側である－Ｚ側に設けられている。第２回転部材４７２または第３回転部材４７３についても同様のことが言える。なお、第１回転部材４７１、第２回転部材４７２または第３回転部材４７３を構成する各玉軸受けの数は２つに限られず、１つあるいは３つ以上でもよい。
【0083】
具体的に玉軸受け４７１ａ、４７２ａ、４７３ａは第１部位４４２の外周面４４２ｍに当接し、玉軸受け４７１ｂ、４７２ｂ、４７３ｂは第２部位４４３の外周面４４３ｍに当接している。つまり、各支柱４６１、４６２、４６３において、各々における一対の玉軸受けは軸方向において離間した状態で保持部材４４の外周面４４ａと当接している。
【0084】
本実施形態の場合、図３および図４に示すように、各支柱４６１、４６２、４６３において軸方向の二か所で保持部材４４の外周面４４ａに当接するため、回転時における保持部材４４の径方向への移動を良好に規制する。つまり、保持部材４４が回転する際の軸ブレの発生を良好に抑制できる。
【0085】
保持部材４４の外周面４４ａは径方向において段差４４Ｄを有している。本実施形態の段差４４Ｄは、外周面４４２ｍに設けられた第１段差４４２Ｄと、外周面４４３ｍに設けられた第２段差４４３Ｄと、を含む。
第１段差４４２Ｄは、外周面４４２ｍのうち＋Ｚ側に位置する外周面４４２ｍ１と、外周面４４２ｍのうち－Ｚ側に位置する外周面４４２ｍ２との外径差で規定される。なお、外周面４４２ｍ２の外径は外周面４４２ｍ１の外径よりも大きい。
第２段差４４３Ｄは、外周面４４３ｍのうち＋Ｚ側に位置する外周面４４３ｍ１と、外周面４４３ｍのうち－Ｚ側に位置する外周面４４３ｍ２との外径差で規定される。なお、外周面４４３ｍ１の外径は外周面４４３ｍ２の外径よりも大きい。
第１段差４４２Ｄは、外周面４４２ｍのうち＋Ｚ側に位置する外周面４４２ｍ１と、外周面４４２ｍのうち－Ｚ側に位置する外周面４４２ｍ２との外径差で規定される。なお、外周面４４２ｍ２の外径は外周面４４２ｍ１の外径よりも大きい。
第２段差４４３Ｄは、外周面４４３ｍのうち＋Ｚ側に位置する外周面４４３ｍ１と、外周面４４３ｍのうち－Ｚ側に位置する外周面４４３ｍ２との外径差で規定される。なお、外周面４４３ｍ１の外径は外周面４４３ｍ２の外径よりも大きい。
【0086】
軸方向において、段差４４Ｄと支持部材４６の一部とは重なっている。
具体的に、第１段差４４２Ｄは、玉軸受け４７１ａ、４７２ａ、４７３ａに対して－Ｚ側に位置し、軸方向において重なっている。
また、第２段差４４３Ｄは、玉軸受け４７１ｂ、４７２ｂ、４７３ｂに対して＋Ｚ側に位置し、軸方向において重なっている。
具体的に、第１段差４４２Ｄは、玉軸受け４７１ａ、４７２ａ、４７３ａに対して－Ｚ側に位置し、軸方向において重なっている。
また、第２段差４４３Ｄは、玉軸受け４７１ｂ、４７２ｂ、４７３ｂに対して＋Ｚ側に位置し、軸方向において重なっている。
【0087】
これにより、第１段差４４２Ｄは、玉軸受け４７１ａ、４７２ａ、４７３ａにより＋Ｚ側への移動が規制され、第２段差４４３Ｄは、玉軸受け４７１ｂ、４７２ｂ、４７３ｂにより－Ｚ側への移動が規制される。
本実施形態の波長変換装置４は、支持部材４６の第１回転部材４７１、第２回転部材４７２および第３回転部材４７３によって基板４２に対する保持部材４４の軸方向における位置を規制する。よって、保持部材４４に保持された集光素子４０と基板４２に固定された波長変換素子４１との軸方向の距離を一定に保つことができる。
本実施形態の波長変換装置４は、支持部材４６の第１回転部材４７１、第２回転部材４７２および第３回転部材４７３によって基板４２に対する保持部材４４の軸方向における位置を規制する。よって、保持部材４４に保持された集光素子４０と基板４２に固定された波長変換素子４１との軸方向の距離を一定に保つことができる。
【0088】
本実施形態の波長変換装置４において、支持部材４６は、上述のように、保持部材４４の外周面４４ａの周方向における異なる複数箇所を回転可能に支持する構成を採用している。本実施形態の場合、支持部材４６が外周面４４ａの複数個所を支持することで、回転軸Ｒを中心として回転する保持部材４４を安定して支持し、保持部材４４が回転する際の軸ブレの発生を抑制できる。
【0089】
本実施形態の波長変換装置４の場合、支持部材４６が外周面４４ａの周方向における異なる３箇所を回転可能に支持するため、外周面４４ａに当接する各回転部材４７１～４７３を構成する玉軸受けとして小径のものを用いることが可能となる。このため、保持部材４４の回転抵抗が抑えられるので、回転駆動部４５の駆動素子４５２として出力の低い小型のモーターを採用することができる。よって、回転駆動部４５が小型化されることでコスト低減を図ることができる。
【0090】
図４に示したように、光源用筐体２０の第２側板２０２は、内面２０２ｂに設けられた、回転軸Ｒを囲む突出部７０を有している。突出部７０は、軸方向から視て、リング形状を有している。
第２部位４４３は、第２側板２０２側の端部２０２ｃに、突出部７０を径方向外側から覆う遮蔽部４４６を有する。遮蔽部４４６は、突出部７０を周方向の全体に亘って覆っている。
第２部位４４３は、第２側板２０２側の端部２０２ｃに、突出部７０を径方向外側から覆う遮蔽部４４６を有する。遮蔽部４４６は、突出部７０を周方向の全体に亘って覆っている。
【0091】
保持部材４４の遮蔽部４４６と突出部７０とは、径方向において隙間を介して配置されている。このため、遮蔽部４４６と突出部７０とは径方向において接触しない。本実施形態において、保持部材４４の遮蔽部４４６は、径方向において第２側板２０２に設けられた突出部７０と対向する対向部に相当する。
また、保持部材４４の遮蔽部４４６と第２側板２０２の内面２０２ｂとは、軸方向において隙間を介して配置されるため、保持部材４４が回転する際に第２側板２０２と保持部材４４とが干渉しない。
また、保持部材４４の遮蔽部４４６と第２側板２０２の内面２０２ｂとは、軸方向において隙間を介して配置されるため、保持部材４４が回転する際に第２側板２０２と保持部材４４とが干渉しない。
【0092】
本実施形態の波長変換装置４によれば、第２側板２０２に設けられた突出部７０の径方向外側が保持部材４４の遮蔽部４４６で覆われることで、径方向において第２側板２０２と保持部材４４との間に生じる隙間が塞がれる。このため、保持部材４４の内部における防塵性を高めることができる。
これにより、保持部材４４の内側に配置された波長変換素子４１および波長変換素子４１における対向する集光素子４０に塵埃の付着を抑制できる。よって、塵埃の付着による発熱等の不具合の発生を抑制することができる。
これにより、保持部材４４の内側に配置された波長変換素子４１および波長変換素子４１における対向する集光素子４０に塵埃の付着を抑制できる。よって、塵埃の付着による発熱等の不具合の発生を抑制することができる。
【0093】
本実施形態の波長変換装置４の場合、突出部７０が遮蔽部４４６に対して径方向内側に設けられる。この構成によれば、突出部７０が遮蔽部４４６の径方向外側に設けられる場合に比べ、保持部材４４の外周面４４ａと支持部材４６とを近づけて配置できるため、装置構成の小型化を図ることができる。
【0094】
図５は、軸方向から視た場合における、集光素子４０の光軸ＡＸ１、回転軸Ｒおよび光線ＢＬｓの光軸ＡＸ２との位置関係を示す平面図である。図５は、保持部材４４を矢印で示す方向に９０°ずつ回転させた場合の位置関係の変化を示している。
【0095】
図５に示すように、本実施形態の波長変換装置４において、保持部材４４の回転軸Ｒは、波長変換素子４１の入射面４１ａの中心と交差する。また、集光素子４０の光軸ＡＸ１と保持部材４４の回転軸Ｒとは、互いに離間しており、且つ、互いに平行である。また、保持部材４４の回転軸Ｒは、集光素子４０に入射する光線ＢＬｓの光軸ＡＸ２と一致している。なお、集光素子４０の焦点は光軸ＡＸ１上に存在する。
【0096】
回転駆動部４５によって保持部材４４および集光素子４０が回転軸Ｒを中心として回転された場合、回転軸Ｒに対する集光素子４０の光軸ＡＸ１の位置が変化する。つまり、集光素子４０の光軸ＡＸ１に対する光線ＢＬｓの位置が変化する。波長変換素子４１の入射面４１ａにおける光線ＢＬｓの入射位置ＳＰは、入射面４１ａにおいて集光素子４０の焦点が存在する光軸ＡＸ１との交差部分に対応する。
【0097】
本実施形態の場合、光線ＢＬｓは図５に示すように集光素子４０内に収まっている。つまり、光線ＢＬｓは集光素子４０によって波長変換素子４１の入射面４１ａに効率良く入射される。
【0098】
図６は、軸方向から視た場合における、波長変換素子４１の入射面４１ａにおける光線ＢＬｓの入射位置を示す平面図である。
回転駆動部４５によって集光素子４０が回転軸Ｒを中心として回転すると、図６に示すように、波長変換素子４１の入射面４１ａにおける光線ＢＬｓの入射位置ＳＰは、入射面４１ａにおける回転軸Ｒとの交差部分を中心とする周方向に沿って、時間とともに連続的に移動する。
回転駆動部４５によって集光素子４０が回転軸Ｒを中心として回転すると、図６に示すように、波長変換素子４１の入射面４１ａにおける光線ＢＬｓの入射位置ＳＰは、入射面４１ａにおける回転軸Ｒとの交差部分を中心とする周方向に沿って、時間とともに連続的に移動する。
【0099】
このように、入射面４１ａにおいて、励起光である光線ＢＬｓの入射位置ＳＰが時間とともに連続して変化することによって、入射面４１ａに局所的に光線ＢＬｓが入射し続けることを抑制できる。したがって、入射面４１ａの温度が局所的に高くなることを抑制でき、波長変換素子４１による光線ＢＬｓから蛍光ＹＬへの変換効率が低下することを抑制できる。
なお、光線ＢＬｓの入射位置ＳＰが描く円の半径は、回転軸Ｒと光軸ＡＸ１との距離で規定される集光素子４０の回転半径の大きさに比例する。
このため、集光素子４０の回転半径を大きくして光線ＢＬｓの入射位置ＳＰが描く円の半径が大きくすることで、入射面４１ａ上における光線ＢＬｓの入射領域が拡がることで入射面４１ａの温度上昇を抑えることができる。
なお、光線ＢＬｓの入射位置ＳＰが描く円の半径は、回転軸Ｒと光軸ＡＸ１との距離で規定される集光素子４０の回転半径の大きさに比例する。
このため、集光素子４０の回転半径を大きくして光線ＢＬｓの入射位置ＳＰが描く円の半径が大きくすることで、入射面４１ａ上における光線ＢＬｓの入射領域が拡がることで入射面４１ａの温度上昇を抑えることができる。
【0100】
また、本実施形態の波長変換装置４では、波長変換素子４１から射出されて集光素子４０で平行化された蛍光ＹＬを効率良く取り込み可能とするようにインテグレーター光学系３１を設計している。
【0101】
このように本実施形態の波長変換装置４によれば、上述のように回転軸Ｒと光軸ＡＸ２とを一致させたことで、集光素子４０による光線ＢＬｓのケラレ抑制と、波長変換素子４１の入射面４１ａにおける温度上昇の抑制とを両立した構成を実現することができる。
【0102】
以下のように、本実施形態の波長変換装置４によれば、回転駆動部４５が、回転軸Ｒを中心として保持部材４４および集光素子４０を回転させることによって、波長変換素子４１の入射面４１ａにおいて集光素子４０の光軸ＡＸ１との交差部分に入射する光線ＢＬｓの入射位置ＳＰを時間とともに連続的に移動させることができる。これにより、波長変換素子４１に局所的に光線ＢＬｓが入射し続けることが抑制されるため、波長変換素子４１の温度が局所的に高くなることを抑制できる。したがって、波長変換素子４１による蛍光ＹＬへの変換効率の低下を抑制でき、波長変換素子４１からの蛍光ＹＬの取出効率を高めることができる。
【0103】
本実施形態のプロジェクター１は、光源装置２と、光源装置２からの光を変調する光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂと、光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにより変調された光を投射する投射光学装置６と、を備える。
【0104】
本実施形態のプロジェクター１によれば、波長変換素子４１の冷却性能を高めることで高輝度の蛍光ＹＬを含む照明光ＷＬを射出可能な光源装置２を備えるため、明るく高品質な画像を投射することができる。
【0105】
（第１変形例）
第１実施形態では、支持部材４６として複数の回転部材４７１～４７３で構成する場合を例に挙げたが、支持部材の構成はこれに限られない。
図７は第１変形例の支持部材１４６を用いた波長変換装置４Ａの要部構成を示す図である。
図７に示すように、支持部材１４６として、保持部材４４の外周面４４ａを嵌め込み可能な大型の球軸受を用いてもよい。このような支持部材１４６はグリース量や球の転がり抵抗が増大し、回転抵抗が大きくなるため、回転駆動部４５の駆動素子４５２として出力の大きいモーターを用いればよい。
第１実施形態では、支持部材４６として複数の回転部材４７１～４７３で構成する場合を例に挙げたが、支持部材の構成はこれに限られない。
図７は第１変形例の支持部材１４６を用いた波長変換装置４Ａの要部構成を示す図である。
図７に示すように、支持部材１４６として、保持部材４４の外周面４４ａを嵌め込み可能な大型の球軸受を用いてもよい。このような支持部材１４６はグリース量や球の転がり抵抗が増大し、回転抵抗が大きくなるため、回転駆動部４５の駆動素子４５２として出力の大きいモーターを用いればよい。
【0106】
（第２変形例）
第１実施形態では、図５に示したように保持部材４４の回転軸Ｒと光線ＢＬｓの光軸ＡＸ２とを一致させるようにしたが、保持部材４４の回転軸Ｒと光線ＢＬｓの光軸ＡＸ２とを一致させない構成を採用してもよい。
第１実施形態では、図５に示したように保持部材４４の回転軸Ｒと光線ＢＬｓの光軸ＡＸ２とを一致させるようにしたが、保持部材４４の回転軸Ｒと光線ＢＬｓの光軸ＡＸ２とを一致させない構成を採用してもよい。
【0107】
図８は第２変形例における図５に対応する図である。
本変形例の構成では、図８に示すように、回転軸Ｒと光軸ＡＸ２とがずれており、且つ、回転軸Ｒと光軸ＡＸ１との距離が第１実施形態の構成よりも長い。
つまり、本変形例の場合、集光素子４０の回転半径が第１実施形態の構成よりも長くなる。このため、図８に示すように、集光素子４０としてサイズが大きいものを用意することで、光線ＢＬｓを集光素子４０により効率良く取り込むことができる。
本変形例の構成では、図８に示すように、回転軸Ｒと光軸ＡＸ２とがずれており、且つ、回転軸Ｒと光軸ＡＸ１との距離が第１実施形態の構成よりも長い。
つまり、本変形例の場合、集光素子４０の回転半径が第１実施形態の構成よりも長くなる。このため、図８に示すように、集光素子４０としてサイズが大きいものを用意することで、光線ＢＬｓを集光素子４０により効率良く取り込むことができる。
【0108】
また、本変形例の場合、集光素子４０の回転半径が第１実施形態の構成に比べて大きくなるため、集光素子４０で平行化された蛍光ＹＬの光束幅も拡がる。このため、インテグレーター光学系３１を構成する第１マルチレンズアレイ３１ａの径を大きくすることで、蛍光ＹＬの全体を第１マルチレンズアレイ３１ａに取り込むことができる。
【0109】
（第３変形例）
図９は第３変形例における図５に対応する図である。
本変形例の構成では、図９に示すように、回転軸Ｒと光軸ＡＸ２とがずれており、且つ、回転軸Ｒと光軸ＡＸ１との距離が本実施形態の構成よりも短い。
つまり、本変形例の場合、回転軸Ｒと光軸ＡＸ１との距離が第１実施形態の構成に比べて短くなる。このため、図９に示すように、光線ＢＬｓは集光素子４０内に収まる。本変形例場合、回転軸Ｒに対して光軸ＡＸ１が近づくため、波長変換素子４１の入射面４１ａ上における光線ＢＬｓの入射位置ＳＰの回転半径が小さくなる。つまり、入射面４１ａにおける回転軸Ｒとの交差部分の周辺に光線ＢＬｓが集まることで、波長変換素子４１のサイズをできるだけ小さくすることができる。
図９は第３変形例における図５に対応する図である。
本変形例の構成では、図９に示すように、回転軸Ｒと光軸ＡＸ２とがずれており、且つ、回転軸Ｒと光軸ＡＸ１との距離が本実施形態の構成よりも短い。
つまり、本変形例の場合、回転軸Ｒと光軸ＡＸ１との距離が第１実施形態の構成に比べて短くなる。このため、図９に示すように、光線ＢＬｓは集光素子４０内に収まる。本変形例場合、回転軸Ｒに対して光軸ＡＸ１が近づくため、波長変換素子４１の入射面４１ａ上における光線ＢＬｓの入射位置ＳＰの回転半径が小さくなる。つまり、入射面４１ａにおける回転軸Ｒとの交差部分の周辺に光線ＢＬｓが集まることで、波長変換素子４１のサイズをできるだけ小さくすることができる。
【0110】
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態に係る光源装置の構成を説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは波長変換装置の構造であり、それ以外の構成は共通である。このため、以下、第１実施形態と共通の構成あるいは部材については同じ符号を付し、詳細については説明を省略する。
続いて、本発明の第２実施形態に係る光源装置の構成を説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは波長変換装置の構造であり、それ以外の構成は共通である。このため、以下、第１実施形態と共通の構成あるいは部材については同じ符号を付し、詳細については説明を省略する。
【0111】
図１０は本実施形態の光源装置の概略構成を示す断面図である。
図１０に示すように本実施形態の光源装置１０２の波長変換装置１０４は、光分離素子２５側から順に配置される光学素子５０、集光素子４０、波長変換素子４１、基板４２および放熱部材４３と、保持部材４４と、回転駆動部４５と、支持部材４６と、を備える。
図１０に示すように本実施形態の光源装置１０２の波長変換装置１０４は、光分離素子２５側から順に配置される光学素子５０、集光素子４０、波長変換素子４１、基板４２および放熱部材４３と、保持部材４４と、回転駆動部４５と、支持部材４６と、を備える。
【0112】
光学素子５０は、集光素子４０の光入射側に配置されている。本実施形態の場合、光学素子５０は保持部材４４に保持されている。このため、光学素子５０は、保持部材４４により集光素子４０とともに回転軸Ｒを中心として回転可能とされている。
【0113】
光学素子５０は、光分離素子２５から入射する光線ＢＬｓを屈折させて、集光素子４０に向けて射出する。また、光学素子５０は、集光素子４０から入射する蛍光ＹＬを屈折させて、光分離素子２５に向けて射出する。
【0114】
光学素子５０は、板状の透光性部材であり、本実施形態ではガラスによって形成されている。光学素子５０は、第１面５０１と、第１面５０１とは反対側に配置される第２面５０２と、を有する。
【0115】
第１面５０１および第２面５０２のそれぞれは、ＸＹ平面に対して傾斜している。第１面５０１と第２面５０２とは、平行な面である。なお、第１面５０１と第２面５０２とが平行であるとは、完全に平行である場合のみならず略平行であることを含む。
【0116】
第１面５０１は、光分離素子２５側を向く面である。第１面５０１は、光分離素子２５から光線ＢＬｓが入射する面である。また、第１面５０１は、集光素子４０から入射した蛍光ＹＬを光分離素子２５に射出する面である。
【0117】
第１面５０１には、照明光軸ａｘ２に沿って光分離素子２５から－Ｚ方向に射出された光線ＢＬｓが入射する。第１面５０１に入射した光線ＢＬｓは、光学素子５０内に入射する際に屈折される。
【0118】
第２面５０２は、集光素子４０側を向く面である。第２面５０２は、光学素子５０内を進行した光線ＢＬｓを集光素子４０に向けて射出する面である。すなわち、第２面５０２は、第１面５０１に入射されて屈折された光線ＢＬｓを、集光素子４０に向けて－Ｚ方向に射出する。以下、第２面５０２から射出された光線ＢＬｓの光軸を光軸ＡＸ３という。すなわち、第２面５０２において光線ＢＬｓの射出位置は、光軸ＡＸ３上にある。
【0119】
第２面５０２は、波長変換素子４１から射出された蛍光ＹＬが入射する面である。すなわち、第２面５０２には、集光素子４０から＋Ｚ方向に射出された蛍光ＹＬが入射する。第２面５０２に入射した蛍光ＹＬは、光学素子５０内に入射する際に屈折される。光学素子５０内を進行した蛍光ＹＬは、第１面５０１から光分離素子２５に向かって＋Ｚ方向に射出される。第１面５０１から＋Ｚ方向に射出された蛍光ＹＬは、第１面５０１に入射される光線ＢＬｓの光路を、光線ＢＬｓとは反対方向に進行する。
【0120】
本実施形態において、光学素子５０は、光学素子５０の第２面５０２から射出された光線ＢＬｓの光軸ＡＸ３が集光素子４０の光軸ＡＸ１と一致するように、集光素子４０に対して配置される。保持部材４４の回転軸Ｒは、光学素子５０に入射する光線ＢＬｓの光軸ＡＸ２と一致している。
【0121】
図１１は、本実施形態の波長変換装置１０４について、軸方向から視た場合における、集光素子４０の光軸ＡＸ１、回転軸Ｒおよび光線ＢＬｓの光軸ＡＸ２との位置関係を示す平面図である。なお、図１１の左側は光学素子５０を設けない場合の位置関係を示し、図１１の右側は光学素子５０の設けた本実施形態における位置関係を示している。
図１１に示すように、本実施形態の波長変換装置１０４によれば、光線ＢＬｓの光軸ＡＸ３を光学素子５０でシフトさせることで集光素子４０の光軸ＡＸ１に一致させることができる。このため、集光素子４０の回転半径を大きくした場合でも、光線ＢＬｓの光軸をシフトさせて集光素子４０に入射させることができる。つまり、光線ＢＬｓの光利用効率を落とさずに集光素子４０の回転半径を大きくすることで入射面４１ａの温度上昇を抑制して、波長変換素子４１からの蛍光ＹＬの取出効率を高めることができる。
図１１に示すように、本実施形態の波長変換装置１０４によれば、光線ＢＬｓの光軸ＡＸ３を光学素子５０でシフトさせることで集光素子４０の光軸ＡＸ１に一致させることができる。このため、集光素子４０の回転半径を大きくした場合でも、光線ＢＬｓの光軸をシフトさせて集光素子４０に入射させることができる。つまり、光線ＢＬｓの光利用効率を落とさずに集光素子４０の回転半径を大きくすることで入射面４１ａの温度上昇を抑制して、波長変換素子４１からの蛍光ＹＬの取出効率を高めることができる。
【0122】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
その他、光源装置を構成する各種構成要素の数、配置、形状および材料等の具体的な構成は、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
その他、光源装置を構成する各種構成要素の数、配置、形状および材料等の具体的な構成は、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
【0123】
上記実施形態において、第１段差４４２Ｄが玉軸受け４７１ａ、４７２ａ、４７３ａに対して－Ｚ側に位置し、第２段差４４３Ｄが玉軸受け４７１ｂ、４７２ｂ、４７３ｂに対して＋Ｚ側に位置する場合を例に挙げたが、これに限られない。例えば、第１段差４４２Ｄが玉軸受け４７１ａ、４７２ａ、４７３ａに対して＋Ｚ側に位置し、第２段差４４３Ｄが玉軸受け４７１ｂ、４７２ｂ、４７３ｂに対して－Ｚ側に位置してもよい。この場合において、第１段差４４２Ｄは玉軸受け４７１ａ、４７２ａ、４７３ａにより－Ｚ側への移動が規制され、第２段差４４３Ｄは玉軸受け４７１ｂ、４７２ｂ、４７３ｂにより＋Ｚ側への移動が規制されるので、結果的に、基板４２に対する支持部材４６の軸方向への移動を規制することができる。
【0124】
また、上記実施形態において、各回転部材４７１～４７３を玉軸受けで構成する場合を例に挙げたが、玉軸受けに代えて各回転部材４７１～４７３を滑り軸受で構成してもよい。
【0125】
また、上記実施形態では、回転駆動部４５が第１歯車４４５を回転させることで第１歯車４４５とともに保持部材４４を回転させる場合を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。例えば、回転駆動部により回転する第１～第３支柱に設けられた回転部材と保持部材の外周面にギア構造を設けてもよい。この場合において、例えば、回転部材はギアで構成され、保持部材の外周面に設けられた歯に噛合することで回転駆動部から駆動力を保持部材に伝達可能となる。
【0126】
また、上記実施形態の支持部材４６では、第２側板２０２に固定された各支柱に回転部材が回転可能に設けられていたが、支持部材４６の構成はこれに限られない。例えば、各支柱が第２側板２０２に回転可能に固定されており、各支柱と回転部材とが一体となって第２側板２０２に対して回転する構成を採用してもよい。
【0127】
また、第２実施形態において、光学素子５０の第１面５０１はＸＹ平面に対して傾斜しているとした。しかしながら、これに限らず、光学素子において光線ＢＬｓが入射する第１面は、ＸＹ平面に対して傾斜していなくてもよい。すなわち、第１面に入射した光線ＢＬｓの進行方向を光学素子の内部にて変化させることができ、第２面からＺ軸と平行に光線ＢＬｓを射出できればよい。
また、第１面５０１と第２面５０２とは、平行であるとした。しかしながら、これに限らず、光学素子における第１面と第２面とは、平行でなくてもよい。
また、第１面５０１と第２面５０２とは、平行であるとした。しかしながら、これに限らず、光学素子における第１面と第２面とは、平行でなくてもよい。
【0128】
また、上記各実施形態では、波長変換素子４１は、光線ＢＬｓを蛍光ＹＬに変換する波長変換層４１０と、波長変換層４１０から入射される光を反射する反射層４１１と、を有するものとした。しかしながら、これに限らず、反射層４１１は無くてもよい。この場合、基板４２によって波長変換層４１０から入射する光を反射させてもよい。また、波長変換素子４１は、光線ＢＬｓの入射方向に沿って蛍光ＹＬを射出する構成としてもよい。すなわち、本開示の波長変換素子は、透過型の波長変換素子であってもよい。
【0129】
また、本実施形態の場合、第１支柱４６１、第２支柱４６２および第３支柱４６３が光源用筐体２０の第２側板２０２に固定される場合を例に挙げたが、基板４２のサイズを大きくすることで第１支柱４６１、第２支柱４６２および第３支柱４６３を基板４２に直接固定してもよい。また、本実施形態において、第１支柱４６１、第２支柱４６２および第３支柱４６３を設ける場合を例に挙げたが、第１支柱４６１および第２支柱４６２のみで保持部材４４を支持してもよい。
【0130】
また、上記各実施形態では、第２側板２０２の内面２０２ｂから保持部材４４側に向かって突出する突出部７０と、保持部材４４の遮蔽部４４６とが径方向で対向することで、径方向において第２側板２０２と保持部材４４との間に生じる隙間が塞ぐ構成としたが、本発明はこれに限られない。
【0131】
【0132】
図１２に示すように、保持部材４４の先端部４４７が第２側板２０２の内面２０２ｂに設けられた凹部２０２ｄに挿入されることで、保持部材４４の先端部４４７と第２側板２０２とが径方向で対向する構成としてもよい。この場合において、保持部材４４の先端部４４７の側面４４７ａが径方向において第２側板２０２に対向する対向部に相当する。
【0133】
また、上記実施形態では、３つの光変調装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ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。さらに、光変調装置としては、上述した液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイスなどを用いることもできる。
【0134】
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応用する例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置を自動車用ヘッドライトなどの照明器具にも適用することができる。
【0135】
以下、本開示のまとめを付記する。
（付記１）
光源から入射する第１波長帯の第１光を前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子が固定される基材と、
前記第１光を前記波長変換素子に入射させる集光素子と、
前記集光素子を保持する保持部材と、
回転軸を中心として前記保持部材を回転させる回転駆動部と、
前記基材に固定され、前記保持部材を回転可能に支持する支持部材と、を備え、
前記集光素子の光軸と前記保持部材の前記回転軸とは、互いに離間し、且つ、平行である
ことを特徴とする波長変換装置。
（付記１）
光源から入射する第１波長帯の第１光を前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光に変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子が固定される基材と、
前記第１光を前記波長変換素子に入射させる集光素子と、
前記集光素子を保持する保持部材と、
回転軸を中心として前記保持部材を回転させる回転駆動部と、
前記基材に固定され、前記保持部材を回転可能に支持する支持部材と、を備え、
前記集光素子の光軸と前記保持部材の前記回転軸とは、互いに離間し、且つ、平行である
ことを特徴とする波長変換装置。
【0136】
この構成の波長変換装置によれば、回転駆動部が、回転軸を中心として保持部材および集光素子を回転させることによって、波長変換素子の入射面において集光素子の光軸との交差部分に入射する第１光の入射位置を時間とともに連続的に移動させることができる。これにより、波長変換素子に局所的に第１光が入射し続けることが抑制されるため、波長変換素子の温度が局所的に高くなることを抑制できる。したがって、波長変換素子による第１光から第２光への変換効率の低下を抑制でき、波長変換素子からの第２光の取出効率を高めることができる。
【0137】
（付記２）
前記支持部材は、
前記基材に固定される第１支柱と、
前記第１支柱に設けられ、前記保持部材と当接し、前記第１支柱を軸として回転することで前記保持部材を回転可能に支持する第１回転部材と、
前記回転軸を中心とする周方向において、前記第１支柱とは異なる位置で前記基材に固定される第２支柱と、
前記第２支柱に設けられ、前記保持部材と当接し、前記第２支柱を軸として回転する第２回転部材と、を含む
ことを特徴とする付記１に記載の波長変換装置。
前記支持部材は、
前記基材に固定される第１支柱と、
前記第１支柱に設けられ、前記保持部材と当接し、前記第１支柱を軸として回転することで前記保持部材を回転可能に支持する第１回転部材と、
前記回転軸を中心とする周方向において、前記第１支柱とは異なる位置で前記基材に固定される第２支柱と、
前記第２支柱に設けられ、前記保持部材と当接し、前記第２支柱を軸として回転する第２回転部材と、を含む
ことを特徴とする付記１に記載の波長変換装置。
【0138】
この構成によれば、支持部材が保持部材の２個所を支持するため、保持部材を安定して支持できるため、保持部材が回転する際の軸ブレの発生を抑制できる。
また、保持部材に当接する各回転部材として小型の玉軸受けを用いることが可能となる。これにより、保持部材の回転抵抗が抑えられるので、回転駆動部として出力を抑えた小型のものを採用することでコスト低減を図ることができる。
また、保持部材に当接する各回転部材として小型の玉軸受けを用いることが可能となる。これにより、保持部材の回転抵抗が抑えられるので、回転駆動部として出力を抑えた小型のものを採用することでコスト低減を図ることができる。
【0139】
（付記３）
前記第１支柱の前記基材に対して固定される第１端部とは反対側の第２端部と、前記第２支柱の前記基材に対して固定される第３端部とは反対側の第４端部とを固定する支柱固定部材、をさらに備える
ことを特徴とする付記２に記載の波長変換装置。
前記第１支柱の前記基材に対して固定される第１端部とは反対側の第２端部と、前記第２支柱の前記基材に対して固定される第３端部とは反対側の第４端部とを固定する支柱固定部材、をさらに備える
ことを特徴とする付記２に記載の波長変換装置。
【0140】
この構成によれば、第１支柱および第２支柱における基材に固定されない軸方向一方側の端部が固定される。これにより、第１支柱および第２支柱は軸方向の両端同士が固定されて剛性が高められるので、第１支柱および第２支柱は保持部材が回転する際の軸ブレの発生を抑制できる。
【0141】
（付記４）
前記保持部材は、
前記集光素子を収容する本体部と、
前記本体部に設けられ、前記回転軸を中心として回転する第１歯車と、を含み、
前記回転駆動部は、前記第１歯車と噛合する第２歯車と、前記第２歯車を回転させる駆動素子と、を含み、
前記本体部は、前記第２歯車における前記第１歯車と噛合する歯面に交差する歯車側面に対向する対向面を有する
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
前記保持部材は、
前記集光素子を収容する本体部と、
前記本体部に設けられ、前記回転軸を中心として回転する第１歯車と、を含み、
前記回転駆動部は、前記第１歯車と噛合する第２歯車と、前記第２歯車を回転させる駆動素子と、を含み、
前記本体部は、前記第２歯車における前記第１歯車と噛合する歯面に交差する歯車側面に対向する対向面を有する
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
【0142】
この構成によれば、第２歯車の歯車側面が本体部と対向した状態で第１歯車と噛合するため、第２歯車と第１歯車との噛合部分が本体部で覆われることによって塵埃等の異物の付着が抑制される。また、対向面によって第２歯車における軸方向の位置が規制されるので、第２歯車の軸方向における位置ズレを抑制できる。よって、第２歯車が第１歯車と安定して噛合するため、回転駆動部による駆動力を保持部材に効率良く伝達することができる。
【0143】
（付記５）
前記保持部材は、前記基材側の端部に、前記回転軸を中心とする径方向において前記基材と対向する対向部を有する
ことを特徴とする付記１から付記４のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
前記保持部材は、前記基材側の端部に、前記回転軸を中心とする径方向において前記基材と対向する対向部を有する
ことを特徴とする付記１から付記４のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
【0144】
この構成によれば、径方向において基材と保持部材との間に生じる隙間が対向部によって塞がれる。このため、保持部材の内側への塵埃を侵入させ難くすることができる。よって、保持部材の内側に配置された波長変換素子および集光素子に塵埃が付着することによる発熱等の不具合の発生を抑制できる。
【0145】
（付記６）
前記保持部材は、前記支持部材と当接する外周面を有し、
前記保持部材の前記外周面は、前記回転軸を中心とする径方向において段差を有しており、
前記回転軸に沿う軸方向において、前記段差と前記支持部材の一部とが重なる
ことを特徴とする付記１から付記５のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
前記保持部材は、前記支持部材と当接する外周面を有し、
前記保持部材の前記外周面は、前記回転軸を中心とする径方向において段差を有しており、
前記回転軸に沿う軸方向において、前記段差と前記支持部材の一部とが重なる
ことを特徴とする付記１から付記５のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
【0146】
この構成によれば、支持部材の一部と段差とが軸方向で重なることで、基材に対する保持部材の軸方向における位置が規制される。よって、保持部材に保持された集光素子と基材に固定された波長変換素子との軸方向の距離を一定に保つことができる。
【0147】
（付記７）
前記保持部材の前記回転軸は、前記集光素子に入射する前記第１光の光軸と一致する
ことを特徴とする付記１から付記６のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
前記保持部材の前記回転軸は、前記集光素子に入射する前記第１光の光軸と一致する
ことを特徴とする付記１から付記６のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置。
【0148】
この構成によれば、集光素子による第１光のケラレ抑制と、波長変換素子における温度上昇の抑制とを両立した構成を実現できる。
【0149】
（付記８）
付記１から付記７のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置と、
前記第１光を射出する光源と、を備える
ことを特徴とする光源装置。
付記１から付記７のうちのいずれか一項に記載の波長変換装置と、
前記第１光を射出する光源と、を備える
ことを特徴とする光源装置。
【0150】
この構成の光源装置によれば、第２光の取出効率を高めた波長変換装置を備えるので、明るい照明光を生成することができる。
【0151】
（付記９）
付記８に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える
ことを特徴とするプロジェクター。
付記８に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える
ことを特徴とするプロジェクター。
【0152】
この構成のプロジェクターによれば、明るい照明光を生成する光源装置を備えるので、明るく高品質な画像を投射することができる。
【符号の説明】
【0153】
１…プロジェクター、２，１０２…光源装置、４，１０４…波長変換装置、６…投射光学装置、１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒ…光変調装置、２１…光源、４０…集光素子、４１…波長変換素子、４４…保持部材、４４ａ…外周面、４４Ｄ…段差、４５…回転駆動部、４６，１４６…支持部材、６０…支柱固定部材、４４１…本体部、４４５…第１歯車、４４６…遮蔽部（対向部）、４４７ａ…側面（対向部）、４５１…第２歯車、４５１ａ…歯車側面、４５１ｂ…歯面、４５２…駆動素子、４６１…第１支柱、４６１ａ…第１端部、４６１ｂ…第２端部、４６２…第２支柱、４６２ａ…第３端部、４６２ｂ…第４端部、４７１…第１回転部材、４７２…第２回転部材、ＡＸ１…光軸（集光素子の光軸）、ＡＸ２，ＡＸ３…光軸（第１光の光軸）、ＢＬ…青色光束（第１光）、Ｒ…回転軸。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】