光源装置及びプロジェクター
【課題】反射ミラーを高精度で保持することで光利用効率及び信頼性の高い光源装置及びプロジェクターを提供する。
【解決手段】光源部１と、光源部１から射出された光を反射する複数の反射ミラー６を有するミラーユニット３と、を備えた光源装置１０である。反射ミラー６の各々は、互いが平行に配置され且つ少なくとも一方が光を反射する反射面をなす第１の面６ａ及び第２の面６ｂを有するとともに接着剤７を介して接着保持部に保持され、複数の反射ミラー６は、互いの第１の面６ａ及び第２の面６ｂが当接した状態で配置されており、接着剤７は接着保持部と反射ミラー６との接触界面６ｃを跨ぐように設けられる。
【解決手段】光源部１と、光源部１から射出された光を反射する複数の反射ミラー６を有するミラーユニット３と、を備えた光源装置１０である。反射ミラー６の各々は、互いが平行に配置され且つ少なくとも一方が光を反射する反射面をなす第１の面６ａ及び第２の面６ｂを有するとともに接着剤７を介して接着保持部に保持され、複数の反射ミラー６は、互いの第１の面６ａ及び第２の面６ｂが当接した状態で配置されており、接着剤７は接着保持部と反射ミラー６との接触界面６ｃを跨ぐように設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばプロジェクターのような、光源系と表示系よりなる光学系統では、光源からの射出光が表示系で有効に利用されることが求められる。
このような光学系統において、光源光の表示系での利用効率を示す指標としてエテンデュ（Etendue）が知られている。エテンデュは、光源の発光面積と、光源から射出される光の放射立体角との積であり、光源から射出された光の空間的な広がりを表す。したがって、このエテンデュが小さい程、光源からの射出光が狭い放射立体角の中に収束し、表示系で有効利用される角度範囲の中に収まる率（光利用効率）が高くなることを意味する。
【０００３】
一方、プロジェクター等に用いられる光源装置として、発光量を増やすために複数の発光ダイオードを平面アレイ状に配置したものが知られている。しかし、このような光源装置は、発光面積が広いため、エテンデュが大きく、光利用効率が低いという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、複数の発光素子を、その励起光が一点に集光するように配設するとともに、その励起光の集光位置に蛍光体を配設することで、光利用効率を高めた光源装置が提案されている。この光源装置は、各発光素子に対応する複数の反射ミラーを保持するミラー保持部材を用いて発光素子から出射された励起光が上記反射ミラーで反射されることで蛍光体に導かれるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−７６７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、反射ミラーがミラー保持部材に対して接着剤を介して裏面が接着された構造となっているため、反射ミラーとミラー保持部材との間に塗布された接着剤の厚みにバラつきが生じているおそれがある。このような厚みのバラつきが生じていると、接着剤の硬化収縮、或いは熱膨張によって反射ミラーの位置が変化するため、ミラーの位置姿勢精度が低下し、信頼性及び光利用効率が得られないおそれがあった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、反射ミラーを高精度で保持することで光利用効率及び信頼性の高い光源装置及びプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の光源装置は、光源部と、前記光源部から射出された光を反射する複数の反射ミラーを有するミラーユニットと、を備えた光源装置であって、前記複数の反射ミラーは、互いが対向し且つ少なくとも一方が前記光を反射する反射面をなす第１の面及び第２の面が当接した状態で接着剤を介して保持されており、前記接着剤は、前記保持部と前記反射ミラーとの接触界面を跨ぐように設けられることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光源装置によれば、接着剤が接着界面を跨ぐように設けられるので、接着剤が接着界面に介在することがない。よって、例えば接着剤に熱膨張が生じた場合であっても、反射ミラーの取り付け位置に及ぼされる影響を抑えることができる。したがって、反射ミラーを高精度で保持することで光利用効率及び信頼性の高い光源装置を提供できる。また、反射ミラーの取付位置精度は、反射ミラーの接着保持部に当接する端面及び接着保持部の加工精度に依存したものとなるので、反射ミラー及び接着保持部として加工精度の高いものを用いることで高精度な治具を用いることなく、正確にミラー角度を設定することができ、光源装置の組み立てコストが抑えられる。
【００１０】
また、上記光源装置においては、前記複数の反射ミラーは、該反射ミラーが配列される方向と交差する方向において各々の位置を違えることで階段状に配置されるのが好ましい。
この構成によれば、複数の反射ミラーが階段状に配置されるので、複数の発光素子から射出された光の間隔を狭めた状態に反射するミラーユニット構成を実現できる。
【００１１】
また、上記光源装置においては、前記複数の反射ミラーの各々は略同一形状からなるのが好ましい。
この構成によれば、反射ミラーとして同一形状のものを用いることができるので、ミラーユニットの製造コストを低減できる。
【００１２】
また、上記光源装置においては、前記複数の反射ミラーの各々は略同じ長さを有する短冊状からなるのが好ましい。
この構成によれば、反射ミラーとして同じ長さの短冊状のものを用いることができるので、反射ミラーの加工性が容易となり、ミラーユニットの製造コストを低減できる。
【００１３】
また、上記光源装置においては、前記複数の反射ミラーは、該反射ミラーが配列される方向と交差する方向において一端部の位置を揃えることで階段状に配置されるのが好ましい。
この構成によれば、一端部の位置を揃えた状態で複数の反射ミラーが配置されるので、各反射ミラーを取り付ける際の位置決めを容易に行うことができる。
【００１４】
また、上記光源装置においては、前記複数の反射ミラーの前記一端側は、前記反射ミラーの前記配列方向に対して前記光の入射側に近づけるように傾斜するのが好ましい。
この構成によれば、ミラーの配列方向に対して一端部が光の入射側に傾斜するので、反射ミラーを小型化できる。
【００１５】
また、上記光源装置においては、前記保持部の少なくとも一部は、隣接して配置される一対の前記反射ミラーの一方であるのが好ましい。
この構成によれば、反射ミラー同士を接着することでミラーユニットが構成できるので、ミラーユニットの部品点数を少なくできる。
【００１６】
また、上記光源装置においては、前記接着保持部の少なくとも一部は、前記複数の反射ミラーを保持する保持部材であるのが好ましい。
この構成によれば、複数の反射ミラーを保持部材に接着することで保持できるので、ミラーユニットの組み立て性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記光源装置においては、前記反射ミラーの前記第１の面及び前記第２の面のいずれもが前記反射面を構成するのが好ましい。
この構成によれば、反射ミラーの第１の面及び第２の面の両方が反射面を構成するので、二方向から入射する光を一個のミラーユニットで反射できる構成を提供できる。
【００１８】
本発明のプロジェクターは、上記光源装置と、前記光源装置から射出された前記蛍光を画像信号で変調する光変調素子と、前記光変調素子により変調された前記蛍光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明のプロジェクターによれば、光利用効率及び信頼性の高い光源装置を備えるので、良好な画像を表示する信頼性の高いプロジェクターを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図。
【図２】反射ミラーユニットの概略構成を示す図。
【図３】回転蛍光板の構成を示す斜視図。
【図４】第２実施形態に係る光源装置の構成を示す断面図。
【図５】変形例に係る光源装置の構成を示す断面図。
【図６】反射ミラーユニットの応用例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２２】
図１は、本発明の光源装置が適用された照明装置を含むプロジェクターの光学系を示す模式図である。図１に示すように、プロジェクター１００は、照明装置１０Ａと、色分離導光光学系２０と、光変調装置としての液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５５及び投写光学系６０と、を備えている。
【００２３】
照明装置１０Ａは、光源装置１０、第１集光レンズ１９、回転蛍光板３０、コリメート光学系８５、第２集光レンズ９０、ロッドインテグレーター８０、及び平行化レンズ７０を備えている。すなわち、光源装置１０から射出される励起光ＥＬの光路上には、第１集光レンズ１９、回転蛍光板３０、コリメート光学系８５、第２集光レンズ９０、ロッドインテグレーター８０、平行化レンズ７０がこの順に配置されている。
【００２４】
図２は光源装置１０の構成を示す断面図である。図２に示されるように、光源装置１０は、励起光源ユニット（光源部）１と、コリメートレンズユニット２と、反射ミラーユニット３とを含んでいる。励起光源ユニット１は、基台１１上に複数のレーザー光源（発光素子）１２が行方向及び列方向に沿って２次元配列されたレーザー光源アレイである。ここで、列方向とは図２の正面視上下方向を指し、行方向とはレーザー光源１２が配列された平面における列方向と直交する方向（紙面貫通方向）を指す。
【００２５】
レーザー光源１２は、後述する回転蛍光板３０が備える蛍光物質を励起させる励起光ＥＬとして、青色（発光強度のピーク：４５０ｎｍ付近）のレーザー光を射出する。なお、レーザー光源１２は、後述する蛍光物質を励起させることができる波長の光であれば、４５０ｎｍ以外のピーク波長を有する色光を射出する励起光源であっても構わない。
【００２６】
コリメートレンズユニット２は、励起光源ユニット１のレーザー光源１２の各々に対応するように設けられた複数のコリメートレンズ２ａを備えている。コリメートレンズ２ａは各レーザー光源１２から射出された励起光ＥＬを指向性の高い平行光に変換するためのものである。
【００２７】
反射ミラーユニット３は、コリメートレンズユニット２で平行化された励起光の光軸上に励起光源ユニット１の列数と同数の反射ミラー６と、これら複数の反射ミラー６が取り付けられる本体部（不図示）とを備えている。すなわち、励起光源ユニット１における同列のレーザー光源１２から射出された励起光ＥＬは、同一の反射ミラー６によって反射されるようになっている。
【００２８】
反射ミラーユニット３の各反射ミラー６は、短冊状のミラーから構成されており、それぞれ同じ長さを有した同一形状のものとなっている。このように反射ミラー６として同一形状のものを用いることで反射ミラーユニット３の製造コストを低減できる。また、反射ミラー６としては、励起光ＥＬを反射する反射面をなす表面（第１の面）６ａ及び裏面（第２の面）６ｂにおける表裏面間における平行精度が高く、ポリゴンミラー用として好適なミラーを採用している。
【００２９】
反射ミラーユニット３の各反射ミラー６は、不図示の本体部に階段状に取り付けられている。具体的に、各反射ミラー６は、励起光源ユニット１から射出される励起光ＥＬの光軸に対して４５度の角度をなして階段状に積層して配置されており、隣接する反射ミラー６同士の表面６ａ及び裏面６ｂが当接した状態となっている。
【００３０】
各反射ミラー６は接着剤７を介して保持されている。具体的に本実施形態では、各反射ミラー６は、隣接する反射ミラー６同士が接着剤７によって接着されている。すなわち、本実施形態では、隣接する一対の反射ミラー６の一方が他方の反射ミラー６を接着保持する本発明の接着保持部を構成している。
【００３１】
接着剤７は反射ミラー６同士の接触界面、すなわち当接面６ｃを跨ぐように反射ミラー６の側面に設けられている。すなわち、接着剤７は反射ミラー６同士における当接面６ｃに介在しない状態で反射ミラー６同士を接着保持している。以上のように、本実施形態に係る反射ミラーユニット３は、接着剤７を介して一体に保持された複数の反射ミラー６から構成されている。
【００３２】
反射ミラー６は、配列方向（積層方向）に直交する方向において各々の位置を違えることで上述のような階段状に配置されたものとなっている。反射ミラーユニット３は、このように反射ミラー６を階段状に配列することで、励起光源ユニット１から射出される励起光ＥＬの光軸方向に各反射ミラー６の相互間隔を詰めて配置している。
【００３３】
このような構成に基づき、反射ミラーユニット３は、励起光源ユニット１の各レーザー光源１２から射出された励起光ＥＬの列方向における励起光ＥＬ間のピッチを狭めることで光線束の断面積を縮小するようになっている。また、光源装置１０は、励起光ＥＬの光線束の断面積を縮小することができるため、大きなレンズを配置することなく高密度な光線束を射出可能となっている。したがって、励起光ＥＬを高出力で照射することができ、蛍光の発光効率の向上、或いは蛍光の高出力化を実現することができる。
【００３４】
このような反射ミラーユニット３を組み立てる場合、まず反射ミラー６を組み立て治具に仮組みする。この治具は複数の反射ミラー６が夫々同一の傾きを有し、階段状となるように保持するものである。
【００３５】
ここで、各反射ミラー６は隣接するミラー同士の表面６ａ及び裏面６ｂが互いに当接した状態とされる。よって、各反射ミラー６間における取り付け位置精度は表面６ａ及び裏面６ｂの加工精度に依存することとなる。本実施形態に係る反射ミラー６は、ポリゴンミラー用途のミラーと同様、表裏面間における平行精度が高いため、各反射ミラー６の表面６ａが高い精度で平行に配置されたものとなる。
【００３６】
したがって、本実施形態に係る構成によれば、高い平行精度を有する各反射ミラー６の表面６ａ及び裏面６ｂを当接させることで各ミラー同士を高精度に位置決めできるので、上記組み立て治具として高精度なものを用いる必要がない。また、反射ミラー６の表面６ａ及び裏面６ｂを当接させることで組み立てを行うことができるので、組み立て作業やリワーク作業を容易に行うことができる。よって、反射ミラーユニット３を組み立てる際のコストを削減することができる。
【００３７】
このように組み立て治具に仮組みした複数の反射ミラー６に対して接着剤７を塗布する。接着剤７としては例えば紫外線硬化型のものを用いる。接着剤７は反射ミラー６同士の接触界面（当接面６ｃ）を跨ぐように反射ミラー６の側面に塗布される。そして、紫外線を照射することで接着剤７を硬化させ、複数の反射ミラー６が接着保持されてなる反射ミラーユニット３を組み立てることができる。本実施形態では、接着剤７が反射ミラー６の側面に露出した状態で設けられているため、接着剤７に対して紫外線を良好に照射することができる。
【００３８】
第１集光レンズ１９は、例えば凸レンズからなる。第１集光レンズ１９は、光源装置１０から射出されるレーザー光の光線軸上に配置され、光源装置１０から射出された励起光ＥＬ（複数のレーザー光）を、集光スポット径が１ｍｍ以下となるように集光する。
【００３９】
回転蛍光板３０はいわゆる透過型の回転蛍光板である。回転蛍光板３０は、図３に示すように、モーター３３により回転駆動される円板状の基板３１の回転方向に沿って、蛍光体３２が形成されてなる。基板３１の回転軸はＺ軸と平行な方向である。蛍光体３２が形成されている領域は、励起光ＥＬが入射する領域Ｓ（以下、励起光入射領域Ｓと称す場合もある）を含む。基板３１を回転駆動することにより、蛍光体３２の励起光入射領域Ｓが時間的に変動される。
【００４０】
基板３１は、励起光ＥＬを透過する材料よりなる。基板３１の材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。図示していないが、基板３１の蛍光体３２が設けられている面とは反対側の面には、誘電体多層膜が設けられている。誘電体多層膜はダイクロイックミラーとして機能するものであり、励起光ＥＬである４５０ｎｍ付近の光は透過し、蛍光体３２から射出される蛍光の波長範囲（４９０ｎｍ〜７５０ｎｍ）を含む４９０ｎｍ以上の光は反射するようになっている。なお、基板３１の形状は、円板状に限るものではない。
【００４１】
回転蛍光板３０は、使用時において７５００ｒｐｍで回転する。詳しい説明は省略するが、回転蛍光板３０の直径は５０ｍｍであり、回転蛍光板３０に入射する励起光ＥＬの光軸が回転蛍光板３０の回転中心から約２２．５ｍｍ離れた場所に位置するように構成されている。つまり、回転蛍光板３０は、励起光ＥＬの集光スポットが約１８ｍ／秒で蛍光体３２上を移動するような回転速度で回転する。
【００４２】
このような回転蛍光板３０では、蛍光体３２に励起光ＥＬが入射されると、蛍光体３２の励起光入射領域Ｓに対応する部分が発熱する。そして、この発熱した部分（発熱部分）は、基板３１が回転することにより、円周を描いて移動し、再び、励起光入射領域に戻るというサイクルを繰り返す。これにより、発熱部分が移動の過程で冷却されるようにしている。
【００４３】
光源装置１０から射出されたレーザー光（青色光）は、励起光ＥＬとして前記誘電体多層膜を介して蛍光体３２に入射し、蛍光体３２は励起光ＥＬが入射する側とは反対側に向けて蛍光（赤色光及び緑色光）を射出する。
【００４４】
蛍光体３２は、蛍光を発する蛍光体粒子を有しており、励起光ＥＬ（青色光）を吸収し、概ね４９０〜７５０ｎｍの蛍光に変換する機能を有する。この蛍光には、緑色光（波長５３０ｎｍ付近）及び赤色光（波長６３０ｎｍ付近）が含まれる。
【００４５】
蛍光体粒子は、光源装置１０から射出される励起光ＥＬを吸収し、蛍光を発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子には、波長が約４５０ｎｍの青色光によって励起されて蛍光を発する物質が含まれており、励起光ＥＬの一部を、赤色の波長帯域から緑色の波長帯域まで含む光（黄色光）に変換して射出する。なお、励起光ＥＬの一部は、上記黄色光に変換されないこともある。すなわち、光源装置１０からは赤色、緑色、青色を含む白色光が射出されるようになっている。
【００４６】
蛍光体粒子としては、通常知られたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。例えば、平均粒径が１０μｍの（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅで示される組成のＹＡＧ系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であっても良く、２種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いることとしても良い。
【００４７】
コリメート光学系８５は、回転蛍光板３０と第２集光レンズ９０との間の光（励起光ＥＬ及び蛍光）の光路上に配置されている。コリメート光学系８５は、回転蛍光板３０からの光の広がり抑える第１レンズ８１と、第１レンズ８１から入射される光を平行化する第２レンズ８２と、各レンズ同士を固定するベース部８３を含んで構成されている。第１レンズ８１は、例えば凸のメニスカスレンズからなり、第２レンズ８２は、例えば凸レンズからなる。コリメート光学系８５は、回転蛍光板３０からの光を略平行化した状態で第２集光レンズ９０に入射させる。
【００４８】
第２集光レンズ９０は、例えば凸レンズからなる。第２集光レンズ９０は、コリメート光学系８５（第２レンズ８２）を透過する光の光線軸上（Ｚ軸上）に配置され、コリメート光学系８５を透過した光を集光する。
【００４９】
第２集光レンズ９０を透過した光は、ロッドインテグレーター８０の一端側に入射する。ロッドインテグレーター８０は、光路方向に延在する角柱状の光学部材であり、内部を透過する光に多重反射を生じさせることにより、第２集光レンズ９０を透過した光を混合し、輝度分布を均一化するものである。ロッドインテグレーター８０の光路方向に直交する断面形状は、液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂの画像形成領域の外形形状と略相似形となっている。ロッドインテグレーター８０の他端側から射出された光は、平行化レンズ７０により平行化され、照明装置１０Ａから射出される。
【００５０】
色分離導光光学系２０は、ダイクロイックミラー２１、ダイクロイックミラー２２、反射ミラー２３、反射ミラー２４、反射ミラー２５及びリレーレンズ２６を備えている。色分離導光光学系２０は、光源装置１０からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂに導光する機能を有する。
【００５１】
ダイクロイックミラー２１、ダイクロイックミラー２２は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を透過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー２１は、青色光成分を透過させ、赤色光成分及び緑色光成分を反射する。ダイクロイックミラー２２は、緑色光成分を反射して、赤色光成分を透過させる。
【００５２】
反射ミラー２３、反射ミラー２４、反射ミラー２５は、入射した光を反射するミラーである。具体的には、反射ミラー２３は、ダイクロイックミラー２１を透過した青色光成分を反射する。反射ミラー２４、反射ミラー２５は、ダイクロイックミラー２２を透過した赤色光成分を反射する。
【００５３】
ダイクロイックミラー２１を透過した青色光は、反射ミラー２３で反射され、青色光用の液晶光変調装置４０Ｂの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２でさらに反射され、緑色光用の液晶光変調装置４０Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２２を透過した赤色光は、入射側の反射ミラー２４、リレーレンズ２６、射出側の反射ミラー２５を経て赤色光用の液晶光変調装置４０Ｒの画像形成領域に入射する。
【００５４】
液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂは、通常知られたものを用いることができ、例えば、液晶素子８１と液晶素子８１を挟持する偏光素子４２、偏光素子４３とを有した、透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。偏光素子４２、偏光素子４３は、例えば透過軸が互いに直交する構成（クロスニコル配置）となっている。
【００５５】
液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明装置１０Ａの照明対象となる。これら液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ及び液晶光変調装置４０Ｂによって、入射された各色光の光変調が行われる。
【００５６】
例えば、液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂは、一対の透明基板に液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に応じて、入射側偏光板８２から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
【００５７】
クロスダイクロイックプリズム５５は、偏光素子４３から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５５は、４つの直角プリズムを貼り合せた平面視略正方形状をなしている。直角プリズムを貼り合せた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向が揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００５８】
クロスダイクロイックプリズム５５から射出されたカラー画像は、投写光学系６０によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００５９】
本実施形態に係る光源装置１０によれば、接着剤７が接着界面（ミラー同士の当接面６ｃ）を跨ぐように反射ミラー６の側面に設けられるので、接着剤７が接着界面に介在することがない。よって、例えばプロジェクター１００の駆動時の熱によって接着剤７が熱膨張した場合であっても、反射ミラー６同士の接着界面の動きが抑制されるので、反射ミラー６の取り付け位置の変化を抑えることができる。
また、反射ミラー６の取付精度は、反射ミラー６の表面６ａ及び裏面６ｂの加工精度に依存するので、高精度な治具を用いることなく、光源装置１０の組み立てができるため、組み立て時のコストを抑えることができる。
【００６０】
以上のように本実施形態に係る光源装置１０によれば、反射ミラー６を高精度に保持できるので、第１集光レンズ１９に対して励起光ＥＬを高出力で射出することができるので、本光源装置１０を含んだ照明装置１０Ａは蛍光体３２を効率よく且つ明るく発光させて蛍光光を射出できる光利用効率の高い装置となる。したがって、プロジェクター１００における照明装置として好適に利用することができる。
また、本実施形態に係るプロジェクター１００によれば、上記光源装置１０を含む照明装置１０Ａを備えるので、輝度及び照度の高い画像の投影を行うことができる。
【００６１】
（第２実施形態）
続いて、本発明のプロジェクターの第２実施形態に係る構成について説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは、光源装置の構成、具体的には反射ミラーユニットの構成であり、それ以外の構成については同一である。そのため、以下の説明では、第１実施形態と同一の部材及び構成については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。
【００６２】
図４は本実施形態に係る光源装置１１０の構成を示す断面図である。図４に示されるように、光源装置１１０は、励起光源ユニット１と、コリメートレンズユニット２と、反射ミラーユニット３とを含んでいる。
【００６３】
本実施形態では、反射ミラーユニット３が有する各反射ミラー１６が短冊状のミラーから構成されており、それぞれ異なる長さとなっている。各反射ミラー１６は、第１実施形態と同様、励起光源ユニット１から射出される励起光ＥＬの光軸に対して４５度の角度をなして階段状に積層して配置されており、隣接する反射ミラー１６同士の表面１６ａ及び裏面１６ｂが当接した状態となっている。
【００６４】
各反射ミラー１６は、配列方向（積層方向）に直交する方向において各々の一端部１６ｃの位置を揃えるとともに、配列方向上方に向かって各ミラー１６の長さが短くなるように配置されることで上述のような階段状に配置されたものとなっている。反射ミラーユニット３は、このように反射ミラー１６を階段状に配列することで、励起光源ユニット１から射出される励起光ＥＬの光軸方向に各反射ミラー１６の相互間隔を詰めて配置している。
【００６５】
各反射ミラー１６は接着剤７を介して保持されている。具体的に本実施形態では、各反射ミラー１６は、一端部１６ｃが当接する保持部材（接着保持部）５０に対して接着剤７により接着されている。
【００６６】
接着剤７は反射ミラー１６と保持部材５０との接触界面、すなわち当接面５０ａを跨ぐように反射ミラー１６及び保持部材５０の側面に設けられている。すなわち、接着剤７は反射ミラー１６及び保持部材５０間における当接面５０ａに介在しない状態で反射ミラー１６を接着保持している。以上のように、本実施形態に係る反射ミラーユニット３は、接着剤７によって保持部材５０に一体に保持された複数の反射ミラー１６から構成されている。なお、保持部材５０は不図示の本体部に固定されることで反射ミラーユニット３が励起光源ユニット１及びコリメートレンズユニット２に位置決めされたものとなっている。
【００６７】
なお、接着剤７は、各反射ミラー１６と保持部材５０との間のみならず、第１実施形態と同様、隣接する反射ミラー１６間を跨ぐように配置しても構わない。すなわち、隣接する一対の反射ミラー１６の一方が他方の反射ミラー６を接着保持する接着保持部の一部として用いる構成であっても構わない。
【００６８】
このような構成に基づき、反射ミラーユニット３は、第１実施形態と同様、励起光源ユニット１の各レーザー光源１２から射出された励起光ＥＬの列方向における励起光ＥＬ間のピッチを狭めることで光線束の断面積を縮小することで、大きなレンズを配置することなく高密度な光線束を射出可能となっている。したがって、励起光ＥＬを高出力で照射することができる。
【００６９】
このような反射ミラーユニット３を組み立てる場合、まず反射ミラー１６を組み立て治具に仮組みする。この治具は複数の反射ミラー１６が夫々同一の傾きを有し、階段状となるように保持するものである。
【００７０】
ここで、各反射ミラー１６は隣接するミラー同士の表面１６ａ及び裏面１６ｂが互いに当接した状態（度当たり状態）とされる。続いて、各反射ミラー１６の一端部１６ｃと保持部材５０とを当接させ、反射ミラー１６と保持部材５０との接触界面（当接面５０ａ）を跨ぐように反射ミラー１６の側面に接着剤７を塗布する。このようにすれば、保持部材５０に対して各反射ミラー１６の一端部１６ｃを度当たり（当接）状態とするとともに各ミラー１６同士も表面１６ａ及び裏面１６ｂを当接させることで反射ミラーユニット３が組み立てられることができるので、組み立て工程を簡略化することができる。
【００７１】
そして、紫外線を照射することで接着剤７を硬化させ、複数の反射ミラー１６が保持部材５０に接着保持されてなる反射ミラーユニット３を組み立てることができる。本実施形態では、接着剤７が反射ミラー１６及び保持部材５０の側面に露出した状態で設けられているため、接着剤７に対して紫外線を良好に照射できる。
【００７２】
なお、図５に示すように各反射ミラー１６の一端部１６ｃを斜めに切断することで反射ミラーユニット３を小型化するようにしても構わない。この場合、反射ミラー１６の一端部１６ｃは励起光ＥＬが入射する表面１６ａ側に近づくように傾斜した状態となる。
【００７３】
反射ミラー１６を切断する場合、各反射ミラー１６が分離しないように隣接する反射ミラー１６間（ミラー１６同士の当接面１６ｄ）を跨ぐように接着剤７を塗布し、接着固定した後に上述の切断を行う必要がある。このようにすれば、上述のように保持部材５０を用いることで反射ミラーユニット３の組み立て性を維持しつつ、必要に応じて反射ミラー１６の一端部１６ｃ側を切断することで反射ミラーユニット３を小型化することができる。
【００７４】
以上述べたように、本実施形態によれば、接着剤７が接着界面（反射ミラー１６及び保持部材５０の当接面５０ａ或いはミラー１６同士の当接面１６ｄ）を跨ぐように反射ミラー１６の側面に設けられることで接着剤７が接着界面に介在しないので、接着剤７が熱膨張した場合であっても、反射ミラー１６の取り付け位置の変化を防止できる。このように反射ミラー１６が高精度に保持されるので、第１集光レンズ１９に対して励起光ＥＬを高出力で射出することができ、本光源装置１０を含む照明装置１０Ａは蛍光体３２を効率よく且つ明るく発光させて蛍光光を射出できる光利用効率の高い装置となる。したがって、プロジェクター１００における照明装置として好適である。
【００７５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。例えば、上記第１実施形態では、反射ミラーユニット３を構成する各反射ミラー６の表面６ａ側のみを励起光ＥＬを反射する反射面として利用する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されることはない。すなわち、各反射ミラー６の裏面６ｂ側についても所定の光を反射させる反射面として利用する構成を採用しても構わない。
【００７６】
上記反射ミラーユニット３を適用する用途としては、例えば黄色光（蛍光）と青色光とを合成することで白色光を生成する照明装置を備えたプロジェクターに適用するのが望ましい。このような照明装置は、回転蛍光板３０を介した黄色光（蛍光）を得るための励起光源ユニットと、青色光を射出する青色光用の光源ユニットが別途必要となるため、光源ユニットが２系統必要となるからである。
【００７７】
図６（ａ）は上記反射ミラーユニット３を応用した照明装置３００を含むプロジェクター５００の概略構成を示す図であり、図６（ｂ）は反射ミラーユニット３の構成を示す図である。図６（ａ）に示されるように、照明装置３００は、青色光用の第１光源ユニット３００ａと、黄色光用の第２光源ユニット３００ｂを有している。なお、第２光源ユニット３００ｂは回転蛍光板３０を含み、青色光を変換することで黄色光（蛍光）を生じさせるようになっている。
【００７８】
図６（ｂ）に示すように、各ユニット３００ａ、３００ｂの光源アレイ３０１ａ，３０１ｂから出射したレーザー光は反射ミラーユニット３の各反射ミラー６の表面６ａ及び裏面６ｂでそれぞれ反射されるとともにユニット内の不図示のレンズでさらに反射されることで光学エンジン４００へと導かれる。光学エンジン４００は、色分離導光光学系２０、液晶光変調装置４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５５及び投写光学系６０を含むものである。
【００７９】
すなわち、照明装置３００は、第１光源ユニット３００ａ及び第２光源ユニット３００ｂ間において反射ミラーユニット３を共通化している。このように２系統の光源ユニット３００ａ，３００ｂにおいて反射ミラーユニット３を共通化することで照明装置３００の小型化及び部品費用の削減に伴ったコスト低減を図ることができる。
【００８０】
また、上記反射ミラーユニット３を適用する他の用途としては、３次元映像或いはデジタルシネマ対応の４Ｋ２Ｋ（４０９６×２１６０、２４Ｈｚ）の映像を疑似的に表示可能なプロジェクターシステムについて適用可能である。
このようなプロジェクターシステムは、２系統で画像を表示することから、光源からの光を２系統に分離する用途として上記反射ミラーユニット３を応用することもできる。
【符号の説明】
【００８１】
１…励起光源ユニット（光源部）、６、１６…反射ミラー（接着保持部）、６ａ，１６ａ…表面（第１の面）、６ｂ，１６ｂ…裏面（第２の面）、６ｃ…当接面（接触界面）、７…接着剤、１０…光源装置、１２…レーザー光源（発光素子）、１６ｃ…一端部、１６ｄ…当接面（接触界面）、５０…保持部材（接着保持部）、５０ａ…当接面（接触界面）、１００，５００…プロジェクター、１１０…光源装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばプロジェクターのような、光源系と表示系よりなる光学系統では、光源からの射出光が表示系で有効に利用されることが求められる。
このような光学系統において、光源光の表示系での利用効率を示す指標としてエテンデュ（Etendue）が知られている。エテンデュは、光源の発光面積と、光源から射出される光の放射立体角との積であり、光源から射出された光の空間的な広がりを表す。したがって、このエテンデュが小さい程、光源からの射出光が狭い放射立体角の中に収束し、表示系で有効利用される角度範囲の中に収まる率（光利用効率）が高くなることを意味する。
【０００３】
一方、プロジェクター等に用いられる光源装置として、発光量を増やすために複数の発光ダイオードを平面アレイ状に配置したものが知られている。しかし、このような光源装置は、発光面積が広いため、エテンデュが大きく、光利用効率が低いという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、複数の発光素子を、その励起光が一点に集光するように配設するとともに、その励起光の集光位置に蛍光体を配設することで、光利用効率を高めた光源装置が提案されている。この光源装置は、各発光素子に対応する複数の反射ミラーを保持するミラー保持部材を用いて発光素子から出射された励起光が上記反射ミラーで反射されることで蛍光体に導かれるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−７６７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、反射ミラーがミラー保持部材に対して接着剤を介して裏面が接着された構造となっているため、反射ミラーとミラー保持部材との間に塗布された接着剤の厚みにバラつきが生じているおそれがある。このような厚みのバラつきが生じていると、接着剤の硬化収縮、或いは熱膨張によって反射ミラーの位置が変化するため、ミラーの位置姿勢精度が低下し、信頼性及び光利用効率が得られないおそれがあった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、反射ミラーを高精度で保持することで光利用効率及び信頼性の高い光源装置及びプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の光源装置は、光源部と、前記光源部から射出された光を反射する複数の反射ミラーを有するミラーユニットと、を備えた光源装置であって、前記複数の反射ミラーは、互いが対向し且つ少なくとも一方が前記光を反射する反射面をなす第１の面及び第２の面が当接した状態で接着剤を介して保持されており、前記接着剤は、前記保持部と前記反射ミラーとの接触界面を跨ぐように設けられることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光源装置によれば、接着剤が接着界面を跨ぐように設けられるので、接着剤が接着界面に介在することがない。よって、例えば接着剤に熱膨張が生じた場合であっても、反射ミラーの取り付け位置に及ぼされる影響を抑えることができる。したがって、反射ミラーを高精度で保持することで光利用効率及び信頼性の高い光源装置を提供できる。また、反射ミラーの取付位置精度は、反射ミラーの接着保持部に当接する端面及び接着保持部の加工精度に依存したものとなるので、反射ミラー及び接着保持部として加工精度の高いものを用いることで高精度な治具を用いることなく、正確にミラー角度を設定することができ、光源装置の組み立てコストが抑えられる。
【００１０】
また、上記光源装置においては、前記複数の反射ミラーは、該反射ミラーが配列される方向と交差する方向において各々の位置を違えることで階段状に配置されるのが好ましい。
この構成によれば、複数の反射ミラーが階段状に配置されるので、複数の発光素子から射出された光の間隔を狭めた状態に反射するミラーユニット構成を実現できる。
【００１１】
また、上記光源装置においては、前記複数の反射ミラーの各々は略同一形状からなるのが好ましい。
この構成によれば、反射ミラーとして同一形状のものを用いることができるので、ミラーユニットの製造コストを低減できる。
【００１２】
また、上記光源装置においては、前記複数の反射ミラーの各々は略同じ長さを有する短冊状からなるのが好ましい。
この構成によれば、反射ミラーとして同じ長さの短冊状のものを用いることができるので、反射ミラーの加工性が容易となり、ミラーユニットの製造コストを低減できる。
【００１３】
また、上記光源装置においては、前記複数の反射ミラーは、該反射ミラーが配列される方向と交差する方向において一端部の位置を揃えることで階段状に配置されるのが好ましい。
この構成によれば、一端部の位置を揃えた状態で複数の反射ミラーが配置されるので、各反射ミラーを取り付ける際の位置決めを容易に行うことができる。
【００１４】
また、上記光源装置においては、前記複数の反射ミラーの前記一端側は、前記反射ミラーの前記配列方向に対して前記光の入射側に近づけるように傾斜するのが好ましい。
この構成によれば、ミラーの配列方向に対して一端部が光の入射側に傾斜するので、反射ミラーを小型化できる。
【００１５】
また、上記光源装置においては、前記保持部の少なくとも一部は、隣接して配置される一対の前記反射ミラーの一方であるのが好ましい。
この構成によれば、反射ミラー同士を接着することでミラーユニットが構成できるので、ミラーユニットの部品点数を少なくできる。
【００１６】
また、上記光源装置においては、前記接着保持部の少なくとも一部は、前記複数の反射ミラーを保持する保持部材であるのが好ましい。
この構成によれば、複数の反射ミラーを保持部材に接着することで保持できるので、ミラーユニットの組み立て性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記光源装置においては、前記反射ミラーの前記第１の面及び前記第２の面のいずれもが前記反射面を構成するのが好ましい。
この構成によれば、反射ミラーの第１の面及び第２の面の両方が反射面を構成するので、二方向から入射する光を一個のミラーユニットで反射できる構成を提供できる。
【００１８】
本発明のプロジェクターは、上記光源装置と、前記光源装置から射出された前記蛍光を画像信号で変調する光変調素子と、前記光変調素子により変調された前記蛍光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明のプロジェクターによれば、光利用効率及び信頼性の高い光源装置を備えるので、良好な画像を表示する信頼性の高いプロジェクターを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図。
【図２】反射ミラーユニットの概略構成を示す図。
【図３】回転蛍光板の構成を示す斜視図。
【図４】第２実施形態に係る光源装置の構成を示す断面図。
【図５】変形例に係る光源装置の構成を示す断面図。
【図６】反射ミラーユニットの応用例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２２】
図１は、本発明の光源装置が適用された照明装置を含むプロジェクターの光学系を示す模式図である。図１に示すように、プロジェクター１００は、照明装置１０Ａと、色分離導光光学系２０と、光変調装置としての液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５５及び投写光学系６０と、を備えている。
【００２３】
照明装置１０Ａは、光源装置１０、第１集光レンズ１９、回転蛍光板３０、コリメート光学系８５、第２集光レンズ９０、ロッドインテグレーター８０、及び平行化レンズ７０を備えている。すなわち、光源装置１０から射出される励起光ＥＬの光路上には、第１集光レンズ１９、回転蛍光板３０、コリメート光学系８５、第２集光レンズ９０、ロッドインテグレーター８０、平行化レンズ７０がこの順に配置されている。
【００２４】
図２は光源装置１０の構成を示す断面図である。図２に示されるように、光源装置１０は、励起光源ユニット（光源部）１と、コリメートレンズユニット２と、反射ミラーユニット３とを含んでいる。励起光源ユニット１は、基台１１上に複数のレーザー光源（発光素子）１２が行方向及び列方向に沿って２次元配列されたレーザー光源アレイである。ここで、列方向とは図２の正面視上下方向を指し、行方向とはレーザー光源１２が配列された平面における列方向と直交する方向（紙面貫通方向）を指す。
【００２５】
レーザー光源１２は、後述する回転蛍光板３０が備える蛍光物質を励起させる励起光ＥＬとして、青色（発光強度のピーク：４５０ｎｍ付近）のレーザー光を射出する。なお、レーザー光源１２は、後述する蛍光物質を励起させることができる波長の光であれば、４５０ｎｍ以外のピーク波長を有する色光を射出する励起光源であっても構わない。
【００２６】
コリメートレンズユニット２は、励起光源ユニット１のレーザー光源１２の各々に対応するように設けられた複数のコリメートレンズ２ａを備えている。コリメートレンズ２ａは各レーザー光源１２から射出された励起光ＥＬを指向性の高い平行光に変換するためのものである。
【００２７】
反射ミラーユニット３は、コリメートレンズユニット２で平行化された励起光の光軸上に励起光源ユニット１の列数と同数の反射ミラー６と、これら複数の反射ミラー６が取り付けられる本体部（不図示）とを備えている。すなわち、励起光源ユニット１における同列のレーザー光源１２から射出された励起光ＥＬは、同一の反射ミラー６によって反射されるようになっている。
【００２８】
反射ミラーユニット３の各反射ミラー６は、短冊状のミラーから構成されており、それぞれ同じ長さを有した同一形状のものとなっている。このように反射ミラー６として同一形状のものを用いることで反射ミラーユニット３の製造コストを低減できる。また、反射ミラー６としては、励起光ＥＬを反射する反射面をなす表面（第１の面）６ａ及び裏面（第２の面）６ｂにおける表裏面間における平行精度が高く、ポリゴンミラー用として好適なミラーを採用している。
【００２９】
反射ミラーユニット３の各反射ミラー６は、不図示の本体部に階段状に取り付けられている。具体的に、各反射ミラー６は、励起光源ユニット１から射出される励起光ＥＬの光軸に対して４５度の角度をなして階段状に積層して配置されており、隣接する反射ミラー６同士の表面６ａ及び裏面６ｂが当接した状態となっている。
【００３０】
各反射ミラー６は接着剤７を介して保持されている。具体的に本実施形態では、各反射ミラー６は、隣接する反射ミラー６同士が接着剤７によって接着されている。すなわち、本実施形態では、隣接する一対の反射ミラー６の一方が他方の反射ミラー６を接着保持する本発明の接着保持部を構成している。
【００３１】
接着剤７は反射ミラー６同士の接触界面、すなわち当接面６ｃを跨ぐように反射ミラー６の側面に設けられている。すなわち、接着剤７は反射ミラー６同士における当接面６ｃに介在しない状態で反射ミラー６同士を接着保持している。以上のように、本実施形態に係る反射ミラーユニット３は、接着剤７を介して一体に保持された複数の反射ミラー６から構成されている。
【００３２】
反射ミラー６は、配列方向（積層方向）に直交する方向において各々の位置を違えることで上述のような階段状に配置されたものとなっている。反射ミラーユニット３は、このように反射ミラー６を階段状に配列することで、励起光源ユニット１から射出される励起光ＥＬの光軸方向に各反射ミラー６の相互間隔を詰めて配置している。
【００３３】
このような構成に基づき、反射ミラーユニット３は、励起光源ユニット１の各レーザー光源１２から射出された励起光ＥＬの列方向における励起光ＥＬ間のピッチを狭めることで光線束の断面積を縮小するようになっている。また、光源装置１０は、励起光ＥＬの光線束の断面積を縮小することができるため、大きなレンズを配置することなく高密度な光線束を射出可能となっている。したがって、励起光ＥＬを高出力で照射することができ、蛍光の発光効率の向上、或いは蛍光の高出力化を実現することができる。
【００３４】
このような反射ミラーユニット３を組み立てる場合、まず反射ミラー６を組み立て治具に仮組みする。この治具は複数の反射ミラー６が夫々同一の傾きを有し、階段状となるように保持するものである。
【００３５】
ここで、各反射ミラー６は隣接するミラー同士の表面６ａ及び裏面６ｂが互いに当接した状態とされる。よって、各反射ミラー６間における取り付け位置精度は表面６ａ及び裏面６ｂの加工精度に依存することとなる。本実施形態に係る反射ミラー６は、ポリゴンミラー用途のミラーと同様、表裏面間における平行精度が高いため、各反射ミラー６の表面６ａが高い精度で平行に配置されたものとなる。
【００３６】
したがって、本実施形態に係る構成によれば、高い平行精度を有する各反射ミラー６の表面６ａ及び裏面６ｂを当接させることで各ミラー同士を高精度に位置決めできるので、上記組み立て治具として高精度なものを用いる必要がない。また、反射ミラー６の表面６ａ及び裏面６ｂを当接させることで組み立てを行うことができるので、組み立て作業やリワーク作業を容易に行うことができる。よって、反射ミラーユニット３を組み立てる際のコストを削減することができる。
【００３７】
このように組み立て治具に仮組みした複数の反射ミラー６に対して接着剤７を塗布する。接着剤７としては例えば紫外線硬化型のものを用いる。接着剤７は反射ミラー６同士の接触界面（当接面６ｃ）を跨ぐように反射ミラー６の側面に塗布される。そして、紫外線を照射することで接着剤７を硬化させ、複数の反射ミラー６が接着保持されてなる反射ミラーユニット３を組み立てることができる。本実施形態では、接着剤７が反射ミラー６の側面に露出した状態で設けられているため、接着剤７に対して紫外線を良好に照射することができる。
【００３８】
第１集光レンズ１９は、例えば凸レンズからなる。第１集光レンズ１９は、光源装置１０から射出されるレーザー光の光線軸上に配置され、光源装置１０から射出された励起光ＥＬ（複数のレーザー光）を、集光スポット径が１ｍｍ以下となるように集光する。
【００３９】
回転蛍光板３０はいわゆる透過型の回転蛍光板である。回転蛍光板３０は、図３に示すように、モーター３３により回転駆動される円板状の基板３１の回転方向に沿って、蛍光体３２が形成されてなる。基板３１の回転軸はＺ軸と平行な方向である。蛍光体３２が形成されている領域は、励起光ＥＬが入射する領域Ｓ（以下、励起光入射領域Ｓと称す場合もある）を含む。基板３１を回転駆動することにより、蛍光体３２の励起光入射領域Ｓが時間的に変動される。
【００４０】
基板３１は、励起光ＥＬを透過する材料よりなる。基板３１の材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。図示していないが、基板３１の蛍光体３２が設けられている面とは反対側の面には、誘電体多層膜が設けられている。誘電体多層膜はダイクロイックミラーとして機能するものであり、励起光ＥＬである４５０ｎｍ付近の光は透過し、蛍光体３２から射出される蛍光の波長範囲（４９０ｎｍ〜７５０ｎｍ）を含む４９０ｎｍ以上の光は反射するようになっている。なお、基板３１の形状は、円板状に限るものではない。
【００４１】
回転蛍光板３０は、使用時において７５００ｒｐｍで回転する。詳しい説明は省略するが、回転蛍光板３０の直径は５０ｍｍであり、回転蛍光板３０に入射する励起光ＥＬの光軸が回転蛍光板３０の回転中心から約２２．５ｍｍ離れた場所に位置するように構成されている。つまり、回転蛍光板３０は、励起光ＥＬの集光スポットが約１８ｍ／秒で蛍光体３２上を移動するような回転速度で回転する。
【００４２】
このような回転蛍光板３０では、蛍光体３２に励起光ＥＬが入射されると、蛍光体３２の励起光入射領域Ｓに対応する部分が発熱する。そして、この発熱した部分（発熱部分）は、基板３１が回転することにより、円周を描いて移動し、再び、励起光入射領域に戻るというサイクルを繰り返す。これにより、発熱部分が移動の過程で冷却されるようにしている。
【００４３】
光源装置１０から射出されたレーザー光（青色光）は、励起光ＥＬとして前記誘電体多層膜を介して蛍光体３２に入射し、蛍光体３２は励起光ＥＬが入射する側とは反対側に向けて蛍光（赤色光及び緑色光）を射出する。
【００４４】
蛍光体３２は、蛍光を発する蛍光体粒子を有しており、励起光ＥＬ（青色光）を吸収し、概ね４９０〜７５０ｎｍの蛍光に変換する機能を有する。この蛍光には、緑色光（波長５３０ｎｍ付近）及び赤色光（波長６３０ｎｍ付近）が含まれる。
【００４５】
蛍光体粒子は、光源装置１０から射出される励起光ＥＬを吸収し、蛍光を発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子には、波長が約４５０ｎｍの青色光によって励起されて蛍光を発する物質が含まれており、励起光ＥＬの一部を、赤色の波長帯域から緑色の波長帯域まで含む光（黄色光）に変換して射出する。なお、励起光ＥＬの一部は、上記黄色光に変換されないこともある。すなわち、光源装置１０からは赤色、緑色、青色を含む白色光が射出されるようになっている。
【００４６】
蛍光体粒子としては、通常知られたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。例えば、平均粒径が１０μｍの（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅで示される組成のＹＡＧ系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であっても良く、２種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いることとしても良い。
【００４７】
コリメート光学系８５は、回転蛍光板３０と第２集光レンズ９０との間の光（励起光ＥＬ及び蛍光）の光路上に配置されている。コリメート光学系８５は、回転蛍光板３０からの光の広がり抑える第１レンズ８１と、第１レンズ８１から入射される光を平行化する第２レンズ８２と、各レンズ同士を固定するベース部８３を含んで構成されている。第１レンズ８１は、例えば凸のメニスカスレンズからなり、第２レンズ８２は、例えば凸レンズからなる。コリメート光学系８５は、回転蛍光板３０からの光を略平行化した状態で第２集光レンズ９０に入射させる。
【００４８】
第２集光レンズ９０は、例えば凸レンズからなる。第２集光レンズ９０は、コリメート光学系８５（第２レンズ８２）を透過する光の光線軸上（Ｚ軸上）に配置され、コリメート光学系８５を透過した光を集光する。
【００４９】
第２集光レンズ９０を透過した光は、ロッドインテグレーター８０の一端側に入射する。ロッドインテグレーター８０は、光路方向に延在する角柱状の光学部材であり、内部を透過する光に多重反射を生じさせることにより、第２集光レンズ９０を透過した光を混合し、輝度分布を均一化するものである。ロッドインテグレーター８０の光路方向に直交する断面形状は、液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂの画像形成領域の外形形状と略相似形となっている。ロッドインテグレーター８０の他端側から射出された光は、平行化レンズ７０により平行化され、照明装置１０Ａから射出される。
【００５０】
色分離導光光学系２０は、ダイクロイックミラー２１、ダイクロイックミラー２２、反射ミラー２３、反射ミラー２４、反射ミラー２５及びリレーレンズ２６を備えている。色分離導光光学系２０は、光源装置１０からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂに導光する機能を有する。
【００５１】
ダイクロイックミラー２１、ダイクロイックミラー２２は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を透過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー２１は、青色光成分を透過させ、赤色光成分及び緑色光成分を反射する。ダイクロイックミラー２２は、緑色光成分を反射して、赤色光成分を透過させる。
【００５２】
反射ミラー２３、反射ミラー２４、反射ミラー２５は、入射した光を反射するミラーである。具体的には、反射ミラー２３は、ダイクロイックミラー２１を透過した青色光成分を反射する。反射ミラー２４、反射ミラー２５は、ダイクロイックミラー２２を透過した赤色光成分を反射する。
【００５３】
ダイクロイックミラー２１を透過した青色光は、反射ミラー２３で反射され、青色光用の液晶光変調装置４０Ｂの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２でさらに反射され、緑色光用の液晶光変調装置４０Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２２を透過した赤色光は、入射側の反射ミラー２４、リレーレンズ２６、射出側の反射ミラー２５を経て赤色光用の液晶光変調装置４０Ｒの画像形成領域に入射する。
【００５４】
液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂは、通常知られたものを用いることができ、例えば、液晶素子８１と液晶素子８１を挟持する偏光素子４２、偏光素子４３とを有した、透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。偏光素子４２、偏光素子４３は、例えば透過軸が互いに直交する構成（クロスニコル配置）となっている。
【００５５】
液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明装置１０Ａの照明対象となる。これら液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ及び液晶光変調装置４０Ｂによって、入射された各色光の光変調が行われる。
【００５６】
例えば、液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂは、一対の透明基板に液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に応じて、入射側偏光板８２から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
【００５７】
クロスダイクロイックプリズム５５は、偏光素子４３から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５５は、４つの直角プリズムを貼り合せた平面視略正方形状をなしている。直角プリズムを貼り合せた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向が揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００５８】
クロスダイクロイックプリズム５５から射出されたカラー画像は、投写光学系６０によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００５９】
本実施形態に係る光源装置１０によれば、接着剤７が接着界面（ミラー同士の当接面６ｃ）を跨ぐように反射ミラー６の側面に設けられるので、接着剤７が接着界面に介在することがない。よって、例えばプロジェクター１００の駆動時の熱によって接着剤７が熱膨張した場合であっても、反射ミラー６同士の接着界面の動きが抑制されるので、反射ミラー６の取り付け位置の変化を抑えることができる。
また、反射ミラー６の取付精度は、反射ミラー６の表面６ａ及び裏面６ｂの加工精度に依存するので、高精度な治具を用いることなく、光源装置１０の組み立てができるため、組み立て時のコストを抑えることができる。
【００６０】
以上のように本実施形態に係る光源装置１０によれば、反射ミラー６を高精度に保持できるので、第１集光レンズ１９に対して励起光ＥＬを高出力で射出することができるので、本光源装置１０を含んだ照明装置１０Ａは蛍光体３２を効率よく且つ明るく発光させて蛍光光を射出できる光利用効率の高い装置となる。したがって、プロジェクター１００における照明装置として好適に利用することができる。
また、本実施形態に係るプロジェクター１００によれば、上記光源装置１０を含む照明装置１０Ａを備えるので、輝度及び照度の高い画像の投影を行うことができる。
【００６１】
（第２実施形態）
続いて、本発明のプロジェクターの第２実施形態に係る構成について説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは、光源装置の構成、具体的には反射ミラーユニットの構成であり、それ以外の構成については同一である。そのため、以下の説明では、第１実施形態と同一の部材及び構成については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。
【００６２】
図４は本実施形態に係る光源装置１１０の構成を示す断面図である。図４に示されるように、光源装置１１０は、励起光源ユニット１と、コリメートレンズユニット２と、反射ミラーユニット３とを含んでいる。
【００６３】
本実施形態では、反射ミラーユニット３が有する各反射ミラー１６が短冊状のミラーから構成されており、それぞれ異なる長さとなっている。各反射ミラー１６は、第１実施形態と同様、励起光源ユニット１から射出される励起光ＥＬの光軸に対して４５度の角度をなして階段状に積層して配置されており、隣接する反射ミラー１６同士の表面１６ａ及び裏面１６ｂが当接した状態となっている。
【００６４】
各反射ミラー１６は、配列方向（積層方向）に直交する方向において各々の一端部１６ｃの位置を揃えるとともに、配列方向上方に向かって各ミラー１６の長さが短くなるように配置されることで上述のような階段状に配置されたものとなっている。反射ミラーユニット３は、このように反射ミラー１６を階段状に配列することで、励起光源ユニット１から射出される励起光ＥＬの光軸方向に各反射ミラー１６の相互間隔を詰めて配置している。
【００６５】
各反射ミラー１６は接着剤７を介して保持されている。具体的に本実施形態では、各反射ミラー１６は、一端部１６ｃが当接する保持部材（接着保持部）５０に対して接着剤７により接着されている。
【００６６】
接着剤７は反射ミラー１６と保持部材５０との接触界面、すなわち当接面５０ａを跨ぐように反射ミラー１６及び保持部材５０の側面に設けられている。すなわち、接着剤７は反射ミラー１６及び保持部材５０間における当接面５０ａに介在しない状態で反射ミラー１６を接着保持している。以上のように、本実施形態に係る反射ミラーユニット３は、接着剤７によって保持部材５０に一体に保持された複数の反射ミラー１６から構成されている。なお、保持部材５０は不図示の本体部に固定されることで反射ミラーユニット３が励起光源ユニット１及びコリメートレンズユニット２に位置決めされたものとなっている。
【００６７】
なお、接着剤７は、各反射ミラー１６と保持部材５０との間のみならず、第１実施形態と同様、隣接する反射ミラー１６間を跨ぐように配置しても構わない。すなわち、隣接する一対の反射ミラー１６の一方が他方の反射ミラー６を接着保持する接着保持部の一部として用いる構成であっても構わない。
【００６８】
このような構成に基づき、反射ミラーユニット３は、第１実施形態と同様、励起光源ユニット１の各レーザー光源１２から射出された励起光ＥＬの列方向における励起光ＥＬ間のピッチを狭めることで光線束の断面積を縮小することで、大きなレンズを配置することなく高密度な光線束を射出可能となっている。したがって、励起光ＥＬを高出力で照射することができる。
【００６９】
このような反射ミラーユニット３を組み立てる場合、まず反射ミラー１６を組み立て治具に仮組みする。この治具は複数の反射ミラー１６が夫々同一の傾きを有し、階段状となるように保持するものである。
【００７０】
ここで、各反射ミラー１６は隣接するミラー同士の表面１６ａ及び裏面１６ｂが互いに当接した状態（度当たり状態）とされる。続いて、各反射ミラー１６の一端部１６ｃと保持部材５０とを当接させ、反射ミラー１６と保持部材５０との接触界面（当接面５０ａ）を跨ぐように反射ミラー１６の側面に接着剤７を塗布する。このようにすれば、保持部材５０に対して各反射ミラー１６の一端部１６ｃを度当たり（当接）状態とするとともに各ミラー１６同士も表面１６ａ及び裏面１６ｂを当接させることで反射ミラーユニット３が組み立てられることができるので、組み立て工程を簡略化することができる。
【００７１】
そして、紫外線を照射することで接着剤７を硬化させ、複数の反射ミラー１６が保持部材５０に接着保持されてなる反射ミラーユニット３を組み立てることができる。本実施形態では、接着剤７が反射ミラー１６及び保持部材５０の側面に露出した状態で設けられているため、接着剤７に対して紫外線を良好に照射できる。
【００７２】
なお、図５に示すように各反射ミラー１６の一端部１６ｃを斜めに切断することで反射ミラーユニット３を小型化するようにしても構わない。この場合、反射ミラー１６の一端部１６ｃは励起光ＥＬが入射する表面１６ａ側に近づくように傾斜した状態となる。
【００７３】
反射ミラー１６を切断する場合、各反射ミラー１６が分離しないように隣接する反射ミラー１６間（ミラー１６同士の当接面１６ｄ）を跨ぐように接着剤７を塗布し、接着固定した後に上述の切断を行う必要がある。このようにすれば、上述のように保持部材５０を用いることで反射ミラーユニット３の組み立て性を維持しつつ、必要に応じて反射ミラー１６の一端部１６ｃ側を切断することで反射ミラーユニット３を小型化することができる。
【００７４】
以上述べたように、本実施形態によれば、接着剤７が接着界面（反射ミラー１６及び保持部材５０の当接面５０ａ或いはミラー１６同士の当接面１６ｄ）を跨ぐように反射ミラー１６の側面に設けられることで接着剤７が接着界面に介在しないので、接着剤７が熱膨張した場合であっても、反射ミラー１６の取り付け位置の変化を防止できる。このように反射ミラー１６が高精度に保持されるので、第１集光レンズ１９に対して励起光ＥＬを高出力で射出することができ、本光源装置１０を含む照明装置１０Ａは蛍光体３２を効率よく且つ明るく発光させて蛍光光を射出できる光利用効率の高い装置となる。したがって、プロジェクター１００における照明装置として好適である。
【００７５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。例えば、上記第１実施形態では、反射ミラーユニット３を構成する各反射ミラー６の表面６ａ側のみを励起光ＥＬを反射する反射面として利用する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されることはない。すなわち、各反射ミラー６の裏面６ｂ側についても所定の光を反射させる反射面として利用する構成を採用しても構わない。
【００７６】
上記反射ミラーユニット３を適用する用途としては、例えば黄色光（蛍光）と青色光とを合成することで白色光を生成する照明装置を備えたプロジェクターに適用するのが望ましい。このような照明装置は、回転蛍光板３０を介した黄色光（蛍光）を得るための励起光源ユニットと、青色光を射出する青色光用の光源ユニットが別途必要となるため、光源ユニットが２系統必要となるからである。
【００７７】
図６（ａ）は上記反射ミラーユニット３を応用した照明装置３００を含むプロジェクター５００の概略構成を示す図であり、図６（ｂ）は反射ミラーユニット３の構成を示す図である。図６（ａ）に示されるように、照明装置３００は、青色光用の第１光源ユニット３００ａと、黄色光用の第２光源ユニット３００ｂを有している。なお、第２光源ユニット３００ｂは回転蛍光板３０を含み、青色光を変換することで黄色光（蛍光）を生じさせるようになっている。
【００７８】
図６（ｂ）に示すように、各ユニット３００ａ、３００ｂの光源アレイ３０１ａ，３０１ｂから出射したレーザー光は反射ミラーユニット３の各反射ミラー６の表面６ａ及び裏面６ｂでそれぞれ反射されるとともにユニット内の不図示のレンズでさらに反射されることで光学エンジン４００へと導かれる。光学エンジン４００は、色分離導光光学系２０、液晶光変調装置４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５５及び投写光学系６０を含むものである。
【００７９】
すなわち、照明装置３００は、第１光源ユニット３００ａ及び第２光源ユニット３００ｂ間において反射ミラーユニット３を共通化している。このように２系統の光源ユニット３００ａ，３００ｂにおいて反射ミラーユニット３を共通化することで照明装置３００の小型化及び部品費用の削減に伴ったコスト低減を図ることができる。
【００８０】
また、上記反射ミラーユニット３を適用する他の用途としては、３次元映像或いはデジタルシネマ対応の４Ｋ２Ｋ（４０９６×２１６０、２４Ｈｚ）の映像を疑似的に表示可能なプロジェクターシステムについて適用可能である。
このようなプロジェクターシステムは、２系統で画像を表示することから、光源からの光を２系統に分離する用途として上記反射ミラーユニット３を応用することもできる。
【符号の説明】
【００８１】
１…励起光源ユニット（光源部）、６、１６…反射ミラー（接着保持部）、６ａ，１６ａ…表面（第１の面）、６ｂ，１６ｂ…裏面（第２の面）、６ｃ…当接面（接触界面）、７…接着剤、１０…光源装置、１２…レーザー光源（発光素子）、１６ｃ…一端部、１６ｄ…当接面（接触界面）、５０…保持部材（接着保持部）、５０ａ…当接面（接触界面）、１００，５００…プロジェクター、１１０…光源装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
前記光源部から射出された光を反射する複数の反射ミラーを有するミラーユニットと、を備えた光源装置であって、
前記反射ミラーの各々は、対向して配置され且つ少なくとも一方が前記光を反射する反射面をなす第１の面及び第２の面を有するとともに接着剤を介して接着保持部に保持され、
前記複数の反射ミラーは、互いの前記第１の面及び前記第２の面が当接した状態で配置されており、
前記接着剤は、前記接着保持部と前記反射ミラーとの接触界面を跨ぐように設けられることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数の反射ミラーは、該反射ミラーが配列される方向と交差する方向において各々の位置を違えることで階段状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記複数の反射ミラーの各々は略同一形状からなることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数の反射ミラーの各々は略同じ長さを有する短冊状からなることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記複数の反射ミラーは、該反射ミラーが配列される方向と交差する方向において一端側の位置を揃えることで階段状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記複数の反射ミラーの前記一端側は、前記反射ミラーの前記配列方向に対して前記光の入射側に近づけるように傾斜することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記接着保持部の少なくとも一部は、隣接して配置される一対の前記反射ミラーの一方であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記接着保持部の少なくとも一部は、前記複数の反射ミラーを保持する保持部材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記反射ミラーの前記第１の面及び前記第２の面のいずれもが前記反射面を構成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された前記蛍光を画像信号で変調する光変調素子と、
前記光変調素子により変調された前記蛍光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１】
光源部と、
前記光源部から射出された光を反射する複数の反射ミラーを有するミラーユニットと、を備えた光源装置であって、
前記反射ミラーの各々は、対向して配置され且つ少なくとも一方が前記光を反射する反射面をなす第１の面及び第２の面を有するとともに接着剤を介して接着保持部に保持され、
前記複数の反射ミラーは、互いの前記第１の面及び前記第２の面が当接した状態で配置されており、
前記接着剤は、前記接着保持部と前記反射ミラーとの接触界面を跨ぐように設けられることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数の反射ミラーは、該反射ミラーが配列される方向と交差する方向において各々の位置を違えることで階段状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記複数の反射ミラーの各々は略同一形状からなることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数の反射ミラーの各々は略同じ長さを有する短冊状からなることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記複数の反射ミラーは、該反射ミラーが配列される方向と交差する方向において一端側の位置を揃えることで階段状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記複数の反射ミラーの前記一端側は、前記反射ミラーの前記配列方向に対して前記光の入射側に近づけるように傾斜することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記接着保持部の少なくとも一部は、隣接して配置される一対の前記反射ミラーの一方であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記接着保持部の少なくとも一部は、前記複数の反射ミラーを保持する保持部材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記反射ミラーの前記第１の面及び前記第２の面のいずれもが前記反射面を構成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された前記蛍光を画像信号で変調する光変調素子と、
前記光変調素子により変調された前記蛍光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８０５７８（Ｐ２０１３−８０５７８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８９８８（Ｐ２０１１−２１８９８８）
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【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２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【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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