JP6187612B2 - 光源装置及び該光源装置を備えたプロジェクタ - Google Patents

Description

光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタに関する。

近年、時分割で複数の波長の光を取り出し、取り出された複数の波長の光を順次変調することで画像を形成して投影する時分割式のプロジェクタが普及している。このような時分割式のプロジェクタに用いる光源装置として、例えば、白色光を出力する光源と、複数のカラーフィルタが貼られた回転ホイールとを備えて、光源から出射された白色光を、一定速度で回転する回転ホイールに入射させて、時分割で複数の波長の光（例えば、青、緑、赤色光）を取り出すものが知られている。

また、半導体レーザを始めとする単波長の光を出力する光源により、カラーフィルタの代わりに蛍光体層を有する回転ホイールを用いて、これに半導体レーザ等の光源から出射された単波長の光を入射させることで、時分割で複数の波長の光を取り出す光源装置も提案されている。例えば、青色の半導体レーザから出た光を蛍光体により、緑や赤の光に波長変換することができる。

その中には、特許文献１に示すように、複数のレーザ光源を、光軸を中心に順次回転させて配置することにより、蛍光体へ集光したときの集光形状を略楕円形状に広げて、プロジェクタ投射時に均一な明るさにする方法が提案されている。
また、特許文献２に示すように、複数のレーザ光源の配置間隔と出射面側に設置されたコリメータレンズのレンズ間隔とをずらすことにより、蛍光体上での集光点が半導体レーザごとに異なるようにして、光密度を下げて蛍光体を励起する方法が提案されている。
また、特許文献３に示すように、レーザ光源と蛍光体ホイールとの間に回折光学素子を設けることにより、蛍光体表面へのビーム集光位置を複数とするようにして、光密度を下げて蛍光体を励起する方法が提案されている。

特開２０１１−１３３７８２号 特開２０１２−２１５６３３号 特開２０１２−１５９６０３号

特許文献１に示された光源装置のように、複数の半導体レーザを、光軸を中心に回転させて配置する場合、個々のレーザの回転方向を調整する必要がある。また、集光点位置が同じであるため、中心の光密度が高く、蛍光体の発光効率が低下するといった問題がある。
また、特許文献２に示された光源装置の場合、集光点位置がレーザ光源ごとに異なるので集光点位置を変えることができるが、コリメートレンズから出射した平行光は集光径が小さいため光密度が高く、蛍光体の発光効率が低下するといった課題がある。更に、特許文献１及び２に示された光源装置では、集光レンズの集光領域におけるビーム形状が、半導体レーザのファーフィールドパターンまたはニアフィールドパターンに依存するので、所望の大きさのビーム形状や所望のアスペクト比のビーム形状を得ることは困難である。

また、特許文献３に示された光源装置の場合、回折光学素子を使用するため、高額になるといった課題がある。

上記の課題を解決するため、本発明の１つの実施態様に係る光源装置では、半導体レーザとコリメートレンズとを有する複数の光源と、前記光源からの光を集光する集光レンズと、前記光源と前記集光レンズとの間に配置される光学部品と、蛍光体を有し、前記集光レンズで集光した光を透過させる蛍光体ホイールと、を備え、前記光学部品が、前記コリメートレンズの光軸に垂直な面から傾斜した前記光源ごとに異なる傾斜光学面を有しており、前記半導体レーザの中に、集光点形状の短軸の方向が第１の方向に配置された第１の半導体レーザと、集光点形状の短軸の方向が前記第１の方向と異なる第２の方向に配置された第２の半導体レーザとがあり、前記第１の半導体レーザ及び前記第２の半導体レーザのうちの一方の出射光の光路に、拡散層が形成されている。

本発明の１つの実施態様に係るプロジェクタでは、上記の実施態様の光源装置と、画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、前記画像を拡大して投射する投射手段と、を備えている。

以上のように、本発明の１つの実施態様に係る光源装置においては、複数の半導体レーザを使用した光源装置において、蛍光体の発光効率低下を抑制でき、更に集光領域で、所望の大きさ及び所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を得ることができる光源装置を低い製造コストで提供し、ひいてはこの光源装置を用いたプロジェクタを低い製造コストで提供することができる。

本発明の１つの実施形態に係る光源装置を説明するための模式的な平面図を含む図である。 本発明の１つの実施形態に係る光源装置を説明するための模式的な側面図を含む図である。 本発明の実施形態に係る光源装置における集光領域の形状及び光強度分布（断面光強度）を示す図である。 複数のコリメートレンズから構成されるレンズアレイの位置を変えた場合及び拡散層を備えた場合の集光点形状及断面光強度を示す図である。 本発明の１つの実施形態に係る蛍光体ホイールを示す模式図である。 本発明の実施形態に係る光源装置における励起光強度及び蛍光体出力強度の関係を示すグラフである。 本発明のその他の実施形態に係る光学部品を示す模式図である。 本発明の１つの実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクタの構成を示す模式図である。 本発明のその他の実施形態に係る光源装置を説明するための模式的な平面図を含む図である。

本発明の実施態様１に係る光源装置では、半導体レーザとコリメートレンズとを有する複数の光源と、前記光源からの光を集光する集光レンズと、前記光源と前記集光レンズとの間に配置される光学部品と、蛍光体を有し、前記集光レンズで集光した光を透過させる蛍光体ホイールと、を備え、前記光学部品が、前記コリメートレンズの光軸に垂直な面から傾斜した前記光源ごとに異なる傾斜光学面を有しており、前記半導体レーザの中に、集光点形状の短軸の方向が第１の方向に配置された第１の半導体レーザと、集光点形状の短軸の方向が前記第１の方向と異なる第２の方向に配置された第２の半導体レーザとがあり、前記第１の半導体レーザ及び前記第２の半導体レーザのうちの一方の出射光の光路に、拡散層が形成されている。

本実施態様によれば、光源と集光レンズとの間に配置される光学部品が、コリメートレンズの光軸に垂直な面から傾斜した光源ごとに異なる傾斜光学面を有しているので、複数の光源から出射された光は、集光レンズにより蛍光体ホイール上（つまり蛍光体上）のそれぞれ異なる位置に集光される。従って、蛍光体上の集光領域における光密度を抑えることができるため、蛍光体からの出射光を効率よく利用することが可能となる。
更に、集光点形状の短軸の方向が第１の方向に配置された第１の半導体レーザと、集光点形状の短軸の方向が第１の方向と異なる第２の方向に配置された第２の半導体レーザとがあり、第１の半導体レーザ及び第２の半導体レーザのうちの一方の出射光の光路に、拡散層が形成されているので、集光点形状（集光点におけるビーム形状、以下ビーム形状と略する）の大きさが異なり、集光レンズの集光領域で、所望の大きさ及び所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を得ることができる。
また、回折光学素子のような高額な部品を用いる必要が無いので、本実施態様では、複数の半導体レーザを使用した光源装置において、蛍光体の発光効率低下を抑制でき、更に集光領域で、所望の大きさ及び所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を得ることができる光源装置を低い製造コストで提供できる。

なお、上記の「光学部品が光源ごとに異なる傾斜光学面を有する」ことには、傾斜角度が異なる場合もあり得るし、同じ傾斜角度のものが異なる方向に配置される場合もあり得る。また、一部の光源において、同じ傾斜角度のものが同じ方向に配置される場合もあり得る。更に、同じ傾斜角度のものが同じ方向に隣接して配置される場合には、隣接する傾斜光学面を一体的に成形することあり得る。また、光学部品は光源ごとに形成されていればよいが、それらの光学部品が複数の光源に対して一体のものであってもよい。光学部品が光源ごとに形成されていることで、最適な集光点形状（ビーム形状）を得ることができるため、きめ細かな調整を行うことができる。

本発明の実施態様２に係る光源装置では、上記の実施態様１において、前記拡散層が前記光学部品の光学面に形成されている。

本実施態様によれば、拡散層が光学部品の光学面に形成されているので、コンパクトな光源装置で、所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を効率的に得ることができる。
なお、拡散層が、光学部品の傾斜光学面に設けられる場合も、光学部品のコリメートレンズの光軸に垂直な光学面に設けられる場合もある。

本発明の実施態様３に係る光源装置では、上記の実施態様１または２において、前記複数の光源は、前記傾斜光学面の傾斜が１８０度反対向きに付けられた２つの第１の光源と、前記傾斜光学面の傾斜が１８０度反対向きに付けられた２つの第２の光源とを少なくとも有する。

本実施態様によれば、傾斜光学面の傾斜が１８０度反対向きに付けられた２つの第１の光源と、傾斜光学面の傾斜が１８０度反対向きに付けられた２つの第２の光源とを少なくとも有するので、集光レンズの光軸に対して対称な位置に第１の光源による２つの集光点形状（ビーム形状）及び第２の光源による２つの集光点形状（ビーム形状）を得ることができる。よって、集光レンズの光軸を中心として、所定に広がった集光点形状（ビーム形状）を得ることができる。

本発明の実施態様４に係る光源装置では、上記の実施態様１から３の何れかにおいて、前記光学部品の前記傾斜光学面の傾斜が、前記半導体レーザの前記集光点形状の長軸を中心とした回転方向に付けられている。

本実施態様によれば、光学部品の傾斜光学面の傾斜が、半導体レーザの集光点形状の長軸を中心とした回転方向（「集光点形状の短軸の方向」ということもできる）に付けられているので、各半導体レーザから出射された光が互いに重なり合う領域を少なくでき、適切に集光領域で光密度を抑えることができる。

本発明の実施態様５に係る光源装置では、上記の実施態様１から４の何れかにおいて、前記第１の方向及び前記第２の方向が９０度異なる。

本実施態様によれば、第１の方向及び前記第２の方向が９０度異なるので、拡散層によって、所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を確実に得ることができる。

本発明の実施態様６に係る光源装置では、上記の実施態様１から５の何れかにおいて、前記光源が、支持部材の同一平面上に固定されている。

本実施態様によれば、光源が、支持部材の同一平面上に固定されているので、より大きな平面を用いて光源から発生する熱を放熱することができ、よって光源装置の長寿命化に貢献できる。

本発明の実施態様７に係る光源装置では、上記の実施態様１から６の何れかにおいて、前記傾斜光学面が、前記コリメートレンズの光軸の垂直面から０．２５〜２度の傾斜角度で形成されている。

本実施態様によれば、傾斜光学面が、コリメートレンズの光軸の垂直面から０．２５〜２度の傾斜角度で形成されているので、適切な範囲内において異なる位置に集光することができる。

本発明の実施態様８に係る光源装置では、上記の実施態様１から７の何れかにおいて、
前記コリメートレンズが、平行光を出射するための光軸方向の配置位置とは異なる位置に
配置されている。

本実施態様によれば、コリメートレンズが、平行光を出射するための光軸方向の配置位置とは異なる位置に配置されているので、蛍光体上の集光領域における光密度を抑えることができ、集光点形状（ビーム形状）の大きさを調整することもできる。

本発明の実施態様９に係る光源装置では、上記の実施態様１から８の何れかにおいて、
前記支持部材が放熱部材である。

本実施態様によれば、支持部材が放熱部材なので、光源を効率的に冷却でき、かつ部品点数を抑制して、光源装置の小型化を促進することができる。

本発明の実施態様１０に係る光源装置では、上記の実施態様１から９の何れかにおいて、前記光源からの出射光の波長帯域が、３７０〜５００ｎｍである。
本発明の実施態様１１に係る光源装置では、上記の実施態様１から１０の何れかにおいて、前記蛍光体のうちの１つは、赤色光を含む光で発光する蛍光体である。

仮に、赤色光を含む光で発光する蛍光体が、温度が上昇による波長変換効率の低下が大きい傾向があるとしても、本実施態様によれば、蛍光体上の集光領域における光密度を抑えることができるため、長変換効率が低下を抑制することができる。

本発明の第１の実施態様に係るプロジェクタでは、上記の実施態様１〜１１の何れかの実施態様の光源装置と、画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、前記画像を拡大して投射する投射手段と、を備えている。

本実施態様によれば、複数の半導体レーザ及び蛍光体ホイールを使用した光源装置を備え、該光源装置において、蛍光体の発光効率低下を抑制でき、更に光源装置からの出力光の集光領域で、所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を得ることができるプロジェクタを低い製造コストで提供することができる。
次に、本発明の実施形態に係る光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタについて、以下に図面を用いながら詳細に説明する。

（光源装置の概要の説明）
まず、図１ａ及び図１ｂを参照しながら、本発明の１つの実施形態に係る光源装置について説明する。なお、図１ａは、本発明の１つの実施形態に係る光源装置を示すための模式的な平面図であって、光源装置１の平面図を示すとともに、集光レンズ２０側から光源１０Ａ、１０Ｂの半導体レーザ１２Ａ、１２Ｂを見たときの図を図１ａの左に半導体レーザ等の正面図として示し、更に、１つの半導体レーザから出射されるレーザ光のファーフィールドパターンとニアフィールドパターンを説明するために軸を定義した軸説明図を図１ａの中央下に示したものである。図１ｂは、本発明の１つの実施形態に係る光源装置を示すための模式的な側面図であって、光源装置の側面図を示すと共に、集光レンズ２０側から光源１０Ａ、１０Ｂの半導体レーザ１２Ａ、１２Ｂを見たときの図を図１ｂの左に半導体レーザ等の正面図として示し、更に、１つの半導体レーザから出射されるレーザ光のファーフィールドパターンとニアフィールドパターンを説明するために軸を定義した軸説明図を図１ｂの中央下に示したものである。また図１ａ及び図１ｂの半導体レーザ等の正面図において、矢印Ａから見た光源装置１が、本実施形態の光源装置の平面図（図１ａ）と対応し、矢印Ｂから見た光源装置１が、本実施形態の光源装置の側面（図１ｂ）と対応する。

はじめに、光源装置の平面図を示す図１ａを用いて、本発明の１つの実施形態に係る光源装置の概要を説明する。図１ａに示すように、本実施形態に係る光源装置１は、放熱部材６０に取り付けられた光源１０Ａ、１０Ｂ、拡散層７２、光学部品７０、集光レンズ２０、蛍光体ホイール３０、受光レンズ４０及び回転駆動部５０を備える。
本実施形態では、光源１０Ａ、１０Ｂから青色光が出射され、出射された青色光は、拡散層７２及び光学部品７０を透過して集光レンズ２０に入射し、集光レンズ２０で集光されて、回転駆動部５０によって回転する蛍光体ホイール３０に入射する。蛍光体ホイール３０は、光が透過する材料で構成され、入射側表面に誘電体膜３１が、出射側表面に蛍光体３２が同心円状に形成されている。更に詳細に述べれば、出射側表面に緑蛍光体領域、赤蛍光体領域及び青透過領域が同心円状に設けられている。緑蛍光体は青色光が入射すると緑色光を発し、赤蛍光体は青色光が入射すると赤色光を発する。よって、集光レンズ２０から青色光が蛍光体ホイール３０に入射すると、蛍光体ホイール３０から時分割で、緑色光、赤色光及び青色光が出射され、受光レンズ４０に入射する。そして、受光レンズ４０によって光が所定の向きに進行方向が変えられて、光源装置１から出力される。具体的には、受光レンズ４０によって、光が広がる方向に出射することもできるし、平行光を出射することもできるし、所定の位置に集光することもできる。
なお、本実施形態で用いる半導体レーザ１２Ａ、１２Ｂの波長は、３７０〜５００ｎｍ内の光を発することが望ましく、４２０〜５００ｎｍ内の光を発することが更に望ましい。

光源１０Ａ、１０Ｂについて更に詳細に述べると、図１ａ及び図１ｂに示すように、支持部材である放熱部材６０の取り付け面に、２つの光源（以下「第１の光源」と称する）１０Ａ及び２つの光源（以下「第２の光源」と称する）１０Ｂの計４個の光源が取り付けられている。
２つの第１の光源１０Ａでは、それぞれ、１つの筐体１１と、１つの筐体１１に４つずつ設けられた青色光を出射する第１の半導体レーザ１２Ａと、各々の第１の半導体レーザ１２Ａに対応する４つのコリメートレンズ１３を有する。同様に、第２の光源１０Ｂでは、それぞれ、１つの筐体１１と、１つの筐体１１に４つずつ設けられた青色光を出射する第２の半導体レーザ１２Ｂと、各々の第２の半導体レーザ１２Ｂに対応する４つのコリメートレンズ１３を有する。なお、第１の光源１０Ａと第２の光源１０Ｂは、それぞれ少なくとも１つの第１の半導体レーザ１２Ａと第２の半導体レーザ１２Ｂとを有していればよい。また、図１ａおよび図１ｂに示すように筐体１１について、各光源のそれぞれが１つの筐体を有しているが、４つの光源に対して１つの筐体を有する場合もあり得る。

以上のように、２個の第１の光源１０Ａと２個の第２の光源１０Ｂとが、放熱部材６０の１つの取付面に隣接して（側面が互いに接して）取り付けられている。
つまり、光源１０が、支持部材の同一平面上に固定されているので、よって、放熱部材６０のより大きな平面を用いて光源１０から発生する熱を放熱することができ、光源装置１の長寿命化に貢献できる。
更に、支持部材が放熱部材６０なので、光源１０Ａ、１０Ｂを効率的に冷却でき、かつ部品点数を抑制して、光源装置１の小型化を促進することができる。

次に、図１ａ（光源の平面図）を用いて、更に詳細に説明する。図１ａの左側の半導体レーザ等の正面図において、第１の光源１０Ａに設けられた第１の半導体レーザ１２Ａのニアフィールドパターンの長軸（下の図のＸ軸）が、光源装置１の垂直方向（つまり図面左右方向）になるように配置されており、第２の光源１０Ｂに設けられた第２の半導体レーザ１２Ｂのニアフィールドパターンの長軸が、光源装置１の水平方向（つまり図面上下方向）になるように配置されている。
本実施形態では、図１ａの半導体レーザ等の正面図において、図面で左右方向を第１の方向と称し、図面で上下方向が第２の方向と称する。つまり、本実施形態では、第１の方向及び第２の方向が９０度異なる。言い換えれば、第１の方向と第２の方向のなす角が９０度になっている。図１では、第１の方向及び第２の方向を図面上下方向及び図面左右方向で示したが、その他の任意の方向を採用することができる。また、第１の方向及び第２の方向が、本実施形態では９０度異なっているが、これに限られず、その他の任意の角度で異なるようにすることができる。

更に、本実施形態では、コリメートレンズ１３が平行光を出射するための光軸方向の配置位置（つまり焦点位置）からずれて配置されている。これにより、後述するように、集光領域の面積を大きくして、集光する光の光密度を抑制することができる。従って、集光点形状の短軸の方向（ファーフィールドパターンの短軸の方向）と、半導体レーザ１２Ａ、１２Ｂのニアフィールドパターンの長軸（下の図のＸ軸）の方向が一致し、集光領域における集光点形状の長軸の方向（ファーフィールドパターンの長軸の方向）と、半導体レーザ１２Ａ、１２Ｂのニアフィールドパターンの短軸の方向（下の図のＹ軸）が一致する。
ただし、この配置に限られるもではなく、コリメートレンズ１３が焦点位置に配置され
場合もあり得る。この場合には、集光領域におけるファーフィールドパターンの長軸の方向と、半導体レーザ１２Ａ、１２Ｂのニアフィールドパターンの長軸の方向が一致し、集光領域におけるファーフィールドパターンの短軸の方向と、半導体レーザ１２Ａ、１２Ｂのニアフィールドパターンの短軸の方向が一致する。

第１の半導体レーザ１２Ａから出射された光の光軸と、対応するコリメートレンズ１３の光軸と一致しており、また集光レンズ２０の光軸２１と平行になっている。同様に、第２の半導体レーザ１２Ｂから出射された光の光軸と、対応するコリメートレンズ１３の光軸と一致しており、また集光レンズ２０の光軸２１と平行になっている。

第１の光源１０Ａ及び第２の光源１０Ｂの各々に対応して光学部品７０が備えられている。光学部品７０は、コリメートレンズ１３の光軸に垂直な面から傾斜した傾斜光学面７４を有している。傾斜光学面７４の傾斜の向きについて、図１ａの左の半導体レーザ等の正面図を用いて説明する。なお、傾斜光学面７４の傾斜の向きを明確に示すため、半導体レーザ等の正面図の周囲に、光学部品７０の側面形状を模式的に示している。
具体的には、図１ａの半導体レーザ等の正面図において、左下の第１の半導体レーザ１２Ａに対応する光学部品７０は、集光領域における集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（つまり半導体レーザ１２Ａのニアフィールドパターンの長軸の方向（図で左右方向／第１の方向））に傾斜が付けられた傾斜光学面７４を有する。更に詳細に述べれば、図面左側が高く（つまり厚みが厚く）、図面右側が低い（つまり厚みが薄い）傾斜が付けられている。なお、集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向に傾斜が付けられていることは、集光点形状（ファーフィールドパターン）の長軸を中心とした回転方向に付けられているということができる。
なお、もし、コリメートレンズ１３が焦点位置に配置されている場合には、光学部品７０の傾斜光学面７４の傾斜は、集光領域における集光点形状（ニアフィールドパターン）の短軸の方向に付けられる。

図１ａの半導体レーザ等の正面図において、右上の第１の半導体レーザ１２Ａに対応する光学部品７０は、集光領域における集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（つまり半導体レーザ１２Ａのニアフィールドパターンの長軸の方向（図で左右方向／第１の方向））に傾斜が付けられ、正面図の左下の第１の半導体レーザ１２Ａとは反対に、図面右側が高く、図面左側が低い傾斜が付けられている。
右下の第２の半導体レーザ１２Ｂに対応する光学部品７０は、光領域における集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（つまり半導体レーザ１２Ｂのニアフィールドパターンの長軸の方向（図で上下方向／第２の方向））に傾斜が付けられ、図面下側が高く、図面上側が低い傾斜が付けられている。
図１ａの半導体レーザ等の正面図において左上の第２の半導体レーザ１２Ｂに対応する光学部品７０は、集光領域における集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（つまり半導体レーザ１２Ｂのニアフィールドパターンの長軸の方向（図で上下方向／第２の方向））に傾斜が付けられ、右下の第２の半導体レーザ１２Ｂとは反対に、図面上側が高く、図面下側が低い傾斜が付けられている。

以上のように、本実施形態では、傾斜光学面７４の傾斜が１８０度反対向きに付けられた２つの第１の光源１０Ａと、傾斜光学面７４の傾斜が１８０度反対向きに付けられた２つの第２の光源１０Ｂとを有する。また、光学部品７０が光源１０Ａ、１０Ｂごとに形成され、各光学部品７０が、光源１０Ａ、１０Ｂごとに異なる傾斜光学面７４を有している。

図１ａの平面図に示すように、本実施形態では、光学部品７０の出射側、つまり光源１０から離れた側の面に、傾斜光学面７４が形成されている。ただし、これに限られるものではなく、傾斜光学面７４が、光学部品７０の入射側、つまり光源１０に近い側に形成されている場合もあり得るし、光学部品７０の入射側及び出射側の両側に形成され場合もある。光学部品７０の入射側及び出射側の両側に形傾斜光学面が形成され場合には、テーパの付いていない平板状の光学部品７０が斜めに配置される場合も含まれる。

更に、図１ａの左の半導体レーザ等の正面図において、複数の点で模式的に示すように、第１の半導体レーザ１２Ａに対応する光学部品７０にだけ、拡散層７２が設けられている。図１ａの平面図に示すように、本実施形態では、光学部品７０の入射側、つまり光源１０に近い側の光学面に、拡散層７２が形成されている。ただし、これに限られるものではなく、拡散層７２が、光学部品７０の出射側、つまり光源１０から遠い側の光学に形成されている場合もあり得る。また、拡散層７２は、コリメートレンズ１３から集光レンズ２０の間において、第１の半導体レーザ１２Ａの出射光の光路上の任意の位置に配置することができる。なお、拡散層７２が、光学部品７０から離れた位置に形成される場合には、拡散層７２自体で自立可能な強度を有していればよい。

次に、図１ｂ（光源の側面図）について説明する。図１ｂは、左の半導体レーザ等の正面図の矢印Ｂから見た光源装置の側面図であり、図１ａの平面図から９０度図面手前側に回転させた場合の図に相当する。
図１ｂの左の半導体レーザ等の正面図において、右下の第１の半導体レーザ１２Ａに対応する光学部品７０は、集光領域における集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（つまり半導体レーザ１２Ａのニアフィールドパターンの長軸の方向（図で上下方向／第１の方向））に傾斜が付けられ、図面下側が高く（つまり厚みが厚く）、図面上側が低い（つまり厚みが薄い）傾斜が付けられている。
図１ｂの左の半導体レーザ等の正面図において、左上の第１の半導体レーザ１２Ａに対応する光学部品７０は、集光領域における集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（つまり半導体レーザ１２Ａのニアフィールドパターンの長軸の方向（図で上下方向／第１の方向））に傾斜が付けられ、右下の第１の半導体レーザ１２Ａとは反対に、図面上側が高く、図面下側が低い傾斜が付けられている。

図１ｂの左の半導体レーザ等の正面図において、左下の第２の半導体レーザ１２Ｂに対応する光学部品７０は、集光領域における集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（つまり半導体レーザ１２Ｂのニアフィールドパターンの長軸の方向（図で左右方向／第２の方向））に傾斜が付けられ、図面左側が高く、図面右側が低い傾斜が付けられている。
右上の第２の半導体レーザ１２Ｂに対応する光学部品７０は、集光領域における集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（つまり半導体レーザ１２Ｂのニアフィールドパターンの長軸の方向（図で左右方向／第２の方向））に傾斜が付けられ、正面図の左下の第２の半導体レーザ１２Ｂとは反対に、図面右側が高く、図面左側が低い傾斜が付けられている。
なお、集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向に傾斜が付けられていることは、集光点形状（ファーフィールドパターン）の長軸を中心とした回転方向に付けられているということができる。

以上のような構成により、第１の光源１０Ａ及び第２の光源１０Ｂから集光レンズ２０の光軸２１と平行に出射された光は、光学部品７０の傾斜光学面により、傾斜の低くなった（つまり厚みが薄くなった）方向に進行方向を曲げられ、光軸２１に所定の傾斜角が付いた状態で集光レンズ２０に入射する。上述のように、４つの光源１０Ａ、１０Ｂでは、傾斜光学面７４の傾斜の向きが各々で異なるので、蛍光体３２上でそれぞれ異なる位置に集光されることになる。なお、図１ａ及び図１ｂでは、蛍光体ホイール３０の入射側表面に設けられた誘電体膜３１の表面位置で集光されるように描かれているが、誘電体膜３１は非常に薄く、蛍光体ホイール３０で光が集光されたり拡散されたりしないので、「蛍光体３２上でそれぞれ異なる位置に集光される」ということができる。
また、拡散層７２を透過する場合には、光が拡散光となるので、集光位置における形状が広がった形状になる。なお、これらの光学部品７０及び拡散層７２に関する説明は追って詳述する。

上述のように、蛍光体ホイール３０は、入射側表面に誘電体膜３１が、出射側表面に蛍光体３２が同心円状に形成されている。図４に蛍光体ホイールの１つの実施形態の模式図を示す。図４（ａ）は蛍光体ホイール３０の入射側を、図４（ｂ）は蛍光体ホイール３０の出射側を示している。蛍光体ホイール３０には、緑蛍光体領域、赤蛍光体領域及び青透過領域が設けられている。緑蛍光体領域は、入射側に、青色光を透過し緑色光を反射する誘電体膜３１Ｇが形成されており、基板の出射側に、緑の波長帯域を有する蛍光体３２Ｇが塗布されている。同様に、赤蛍光体領域には、入射側に、青色光を透過し赤色光を反射する誘電体膜３１Ｒが形成されており、出射側に、赤の波長領域を有する蛍光体３２Ｒが塗布されている。青色透過領域には、入射側に、青色光を透過する誘電体膜３１Ｂが形成されており、出射側には蛍光体は塗布されていないが、入射側と同様に青色光を透過する誘電体膜３２Ｂが形成されていてもよい。また、輝度ムラ及び色度ムラを改善するために、拡散体、例えばＳｉＯ_２やＴｉＯ_２、Ｂａ_２ＳＯ_４等の粒子が塗布されていることが望ましい。

蛍光体ホイール３０の緑及び赤蛍光体領域に形成されている誘電体膜３１Ｇ、３１Ｒは、青色光を透過し、かつそのそれぞれの領域の色に応じた波長を反射する膜とすることで、蛍光体３２Ｇ、３２Ｒから半導体レーザ１２側に出射した蛍光体光を、受光レンズ４０側に反射させることができ、これにより効率よく蛍光体光を利用することができる。

蛍光体ホイール３０の緑蛍光体領域に塗布されている蛍光体３２Ｇは、波長帯域が約５００〜５６０ｎｍを含む緑色の蛍光を発生させることが望ましい。具体的な材料の一例としては、β−Ｓｉ_６−ＺＡＢ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚ：ＥＡ、ＢＡ_３ＡＢ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｃａ_８ＭｇＳｉ_４Ｏ_１６Ｃ_Ｂ２：ＥＡ、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：ＥＡ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：ＥＡなどを挙げることができる。

蛍光体ホイールの赤蛍光体領域に塗布されている蛍光体３２Ｒは、波長帯域が６００〜８００ｎｍを含む赤色の傾向を発生させることが望ましい。具体的な材料の一例としては、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡＢＳｉＮ_３：ＥＡ、ＣａＡＢＳｉＮ_３：ＥＡ、ＳｒＡＢＳｉＮ_３：ＥＡ、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎなどを挙げることができる。

蛍光体ホイール３０における、緑・赤蛍光体領域及び青色透過領域の割合は、任意に決定することができる。例えば、プロジェクタとして要求される白色の色度及び各蛍光体等の効率などから算出することができる。ここでは緑及び赤蛍光体領域緑をそれぞれ１５０度、青透過領域を６０度としている。
また、本実施形態では、緑・赤・青の３領域としているが、４つ以上の領域としてもよい。青色と黄色による白色光領域や、緑・赤・青の領域を増やしてそれぞれ２つずつとしてもよい。

蛍光体ホイール３０は、光を透過させる透明な円板状の部材からなり、その中心は回転駆動部５０の駆動軸５０ａに固定されている。ここで、蛍光体ホイール３０の素材は、光の透過率が高い素材であれば、ガラス、樹脂、サファイア等を使用することができる。また、図４（ａ）において”ＳＰ”で示す領域は、集光レンズ２０によって集光された光源１０からの入射光が当たる領域（集光領域）を示している。更に、図４（ｂ）において”ＦＬ”で示す領域は、光源１０からの入射光よって蛍光体層が発光する領域（蛍光領域）を示している。
なお、蛍光体ホイール３０の出射側に更に１枚の基板を加え、そこにバンドパスフィルターを設けてもよい（図示せず）。これにより、より純粋な緑や赤色を得ることができる。

図１ａ及び図１ｂの説明に戻り、回転駆動部５０は、ブラシレス直流モータであり、駆動軸５０ａと集光レンズ２０の光軸２１とが平行になるように配置されている。また、駆動軸５０ａに対して蛍光体ホイール３０の面が垂直となるように固定されている。回転駆動部５０の回転速度は、再生する動画のフレームレート（１秒当たりのフレーム数。単位は［ｆｐｓ］）に基づく回転速度となる。例えば、６０［ｆｐｓ］の動画を再生可能とする場合、回転駆動部５０（つまり蛍光体ホイール３０）の回転速度は、毎秒６０回転の整数倍に定めるとよい。

蛍光体ホイール３０から出射した光は、受光レンズ４０によって所定の向きに進行方向が変えられて、光源装置１から出力される。なお、受光レンズ４０によって、光が広がる方向に出射することもできるし、平行光を出射することもできるし、所定の位置に集光することもできる。この光源装置１をプロジェクタの光源として用いる場合、光源装置１からの出射光を、変調手段へと集光し、変調手段で形成された画像を投射手段で拡大してスクリーンに投射する。このとき変調手段で形成された画像サイズと、投射手段より投射される光の広がり角との関係から算出されるエタンデュー（Etendue）は、受光レンズ４０のＮＡ及び蛍光体の発光領域の大きさに影響する。
つまり、
（変調手段により形成された画像サイズ）×（投射角度）＝（蛍光領域ＦＬ）×（受光レンズＮＡ）
となる。よって、蛍光体の発光が略ランバーシアンであることから、受光レンズ４０はできる限り高いＮＡであることが望ましい。また、蛍光領域ＦＬは小さいことが望ましい。投射側のエタンデューよりも蛍光体側のエタンデューが大きい場合、その差分は効率低下となる。

上述したとおり、受光レンズ４０のＮＡが高いため、蛍光領域ＦＬはできる限り小さいことが望ましい。しかしその場合、光源１０からの光密度が高くなってしまう。本実施形態においては、蛍光領域ＦＬの大きさは１．５〜２ｍｍ程度が望ましいため、光源１０からの光は、集光領域ＳＰの大きさとして２ｍｍ以下が望ましい。なおこの形状は、個々の光源１０の集光領域の大きさではなく、複数の光源１０を取り付けた状態での、全体の集光領域の大きさである。

次に、光学部品の説明をする。本発明の実施形態に係る光学部品７０について、図１ａを用いて詳細に説明する。上述のように、集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（半導体レーザのニアフィールドパターンの長軸の方向）が第１の方向（図１ａの左の半導体レーザ等の正面図において左右方向）に配置された第１の光源１０Ａ（つまり第１の半導体レーザ１２Ａ）から出射された光が、対応するコリメートレンズ１３を経て、光学部品７０の入射面に形成された拡散層７２に入射する。このとき、コリメートレンズ１３からの出射光は、集光レンズ２０の光軸２１に平行であり、光学部品７０の入射面及びこの入射面に形成された拡散層７２の入射面は、集光レンズ２０の光軸２１に対して垂直に配置されているので、コリメートレンズ１３からの出射光は、拡散層７２の入射面に垂直に入射する。拡散層７２に入射した光は、拡散層７２を通過する間に拡散光となり、光学部品７０に入射する。なお拡散層７２による影響については、追って詳細に述べる。
このとき、光学部品７０は、その出射側の面が、第１の半導体レーザ１２Ａの集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（半導体レーザのニアフィールドパターンの長軸の方向）である第１の方向において傾斜した傾斜光学面７４を有している。よって、光学部品から集光レンズ２０の光軸２１から所定の角度だけ傾斜して、光学部品７０から出射され、その角度を保ったまま、集光レンズ２０に入射する(図１ｂの側面図参照）。つまり、集光レンズ２０の光軸２１と平行ではない所定の角度（例えば、０．２５〜２度）がついて、集光レンズ２０に入射する。また、図１ａの左の半導体レーザ等の正面図に示すように、第１の光源１０Ａに対応する２つの光学部品７０では、傾斜光学面７４の傾斜が１８０度反対向きに付けられている。
よって、２つの第１の光源１０Ａに対応する２つの光学部品７０から出射された光は、集光レンズ２０により蛍光体ホイール３０上（つまり蛍光体３２上）のそれぞれ異なる位置に集光されることになる。

同様に、集光点形状（ファーフィールドパターン）の短軸の方向（半導体レーザのニアフィールドパターンの長軸の方向）が第２の方向（図１（ａ）の左の半導体レーザ等の正面図において上下方向）に配置された第２の光源１０Ｂ（つまり第２の半導体レーザ１２Ｂ）から出射された光が、対応するコリメートレンズ１３を経て、光学部品７０に入射する。このとき、コリメートレンズ１３からの出射光は、集光レンズ２０の光軸２１に平行であり、光学部品７０の入射面は、集光レンズ２０の光軸２１に対して垂直に配置されているので、コリメートレンズ１３からの出射光は、光学部品７０の入射面に垂直に入射する。
このとき、光学部品７０は、その出射側の面が、第２の半導体レーザ１２Ｂの集光点形状の短軸の方向（半導体レーザのニアフィールドパターンの長軸の方向）である第２の方向において傾斜した傾斜光学面７４を有している。よって、光学部品から集光レンズ２０の光軸２１から所定の角度だけ傾斜して、光学部品７０から出射され、その角度を保ったまま、集光レンズ２０に入射する（図１ａの平面図参照）。つまり、集光レンズ２０の光軸２１と平行ではない所定の角度（例えば、０．２５〜２度）がついて、集光レンズ２０に入射する。また、図１ａの左の半導体レーザ等の正面図に示すように、２つの光学部品７０では、傾斜光学面７４の傾斜が１８０度反対向きに付けられている。
よって、２つの第２の光源１０Ｂに対応する２つの光学部品７０から出射された光は、集光レンズ２０により蛍光体ホイール３０上（つまり蛍光体３２上）のそれぞれ異なる位置に集光されることになる。

なお、傾斜光学面７４は、集光点形状の短軸の方向に付けられるので、各半導体レーザ１２から出射された光が互いに重なり合う領域を少なくすることができ、適切に集光領域で光密度を抑えることができる。なお、本実施形態のように、コリメートレンズ１３が焦点位置からずれて配置された場合には、傾斜光学面７４は、半導体レーザ１２のニアフィールドパターンの長軸の方向に付けられ、一方、仮にコリメートレンズ１３が焦点位置に配置された場合には、傾斜光学面７４は、半導体レーザ１２のニアフィールドパターンの短軸の方向に付けられることになる。

このような傾斜光学面７４を有する光学部品７０を伴う２つの第１の光源１０Ａ及び２つの第２の光源１０Ｂからの出射光が、集光レンズ２０によって、蛍光体ホイール３０上に集光された場合の集光点形状の一例を、図２を用いて説明する。
図２（ａ）には、傾斜光学面７４を有さない、入射側の光学面と出射側の光学面が平行な平板状の光学部品７０における集光点形状及び断面光強度を示す。図２（ｂ）では、第２の半導体レーザ１２Ｂに対応する２つの光学部品７０が配置された場合の集光点形状及び断面光強度を示す。また、図２（ｃ）には、図１ａ及び図１ｂに示す実施形態に対応した場合であって、第１の半導体レーザ１２Ａに対応する２つの光学部品７０と、第２の半導体レーザ１２Ｂに対応する２つの光学部品７０とが配置された場合の集光点形状及び断面光強度を示す。
図２（ｂ）及び（ｃ）の何れにおいても、第２の半導体レーザ１２Ｂに対応する２つの光学部品７０により、図面の左右方向に２つ並んだ上下に長い楕円状の集光点形状が形成される。これにより、図２（ｂ）及び（ｃ）の下側の断面光強度グラフに示すように、第２の光源１０Ｂからの出射光は、１点に集中（図２（ａ）の断面光強度グラフ参照）することなく、２つのピークを有する光強度曲線に分散される。

図２（ｃ）においては、第２の半導体レーザ１２Ｂに対応する２つの光学部品７０による左右方向に２つ並んだ上下に長い楕円状の集光点形状に加えて、第１の半導体レーザ１２Ａに対応する２つの光学部品７０により、図面の上下方向に２つ並んだ左右に長い楕円状の集光点形状が形成される。これにより、第１の光源１０Ａからの出射光についても、２つのピークを有する光強度曲線に分散される。よって、図２（ｃ）に示す集光点形状においては、４つのピークに分散される。
なお、図１ａ及び図１ｂにおいては、光学部品７０が、同じ角度で１８０度反対向きに傾斜した傾斜光学面７４を有しているが、これに限られるものではなく、それぞれ異なる傾斜角度を有する傾斜光学面を有することもできる。

ここで、集光領域を１つにした場合の元の光ピーク強度をＰｏとすると、図２（ｂ）、図２（ｃ）の場合の光ピーク強度は、
Ｐ＝Ｐｏ／（集光領域数＝ 図２（ｂ）の場合は２、図２（ｃ）の場合は４）
となる。つまり、元の光ピーク強度Ｐｏを集光領域の数で割った数値となるため、本例においては、図２（ｂ）の場合は１／２、図２（ｃ）の場合は１／４の光ピーク強度となる。

なお、傾斜光学面７４を有する光学部品７０により、コリメートレンズ１３から、集光レンズ２０の光軸に対して所定の角度がついて集光レンズ２０に入射するが、その角度としては、絶対値で０．２５〜２度が望ましい。傾斜角度が絶対値で０．２５〜２度の範囲であれば、蛍光体ホイール３０（蛍光体）における集光領域ＳＰ（図４（ａ）参照）の面積が大きくなりすぎることはない。また、図１ａ及び図１ｂに示す１つの実施形態においては、光学部品７０において、同じ傾斜角度を有する場合に限られず、光学部品７０ごとにそれぞれ異なる傾斜角度を有することもあり得る。

次に拡散層の説明をする。本実施形態においては、上述のように、第１の光源１０Ａに対応する光学部品７０の入射面に拡散層７２が形成され、つまり第１の光源１０Ａからの出射光の光路上に拡散層７２が形成されているので、この拡散層７２により拡散光となる。よって、集光領域において、拡散層がない場合に比べて、より広い領域に集光されることになる。図２（ｃ）に示すように、第１の光源１０Ａからの出射光が、拡散層７２及び光学部品７０を透過して、集光レンズ２０により、左右に長い楕円状の集光点形状が形成され、第２の光源１０Ｂからの出射光が光学部品７０を透過して、集光レンズ２０により、上下に長い楕円状の集光点形状が形成される。このとき、第１の光源１０Ａによる楕円の長軸の長さが、第２の光源１０Ｂによる楕円の長軸の長さよりも長くなっている。これは、拡散層７２により光が拡散光となるので、集光領域でより大きな像を描く（集光点形状が大きくなる）ことになるからである。

よって、本実施形態では、集光レンズ２０の集光領域である蛍光体ホイール３０上（つまり蛍光体３２上）において、横長（または縦長）のスペクトル比を有する集光点形状（ビーム形状）を得ることができる。よって、拡散層７２の拡散強度を適切に選ぶことによって、所望の大きさ及び所望のアスペクト比を有する集光点形状（ビーム形状）を得ることができる。
なお、傾斜光学面７４を有する光学部品７０により異なる位置に集光されるので、これ
により集光点形状（ビーム形状）の大きさを調整することもできる。所望の大きさ及び所望のアスペクト比を有する集光点形状（ビーム形状）の一例としては、縦１．５ｍｍ×横２ｍｍの集光点形状（ビーム形状）を例示できるが、これに限られるものではない。なお、縦１．５ｍｍ×横２ｍｍの形状であれば、約１．３３（＝２ｍｍ／１．５ｍｍ）のアスペクト比が得られるような拡散係数を有する拡散層を用いることにより実現できる。

拡散層７２としては、ＳｉＯ_２やＴｉＯ_２、Ｂａ_２ＳＯ_４等の粒子からなる拡散材を含む層を例示することができる。また拡散体の粒径については０．１〜１００μｍの範囲が好ましく、さらに１〜５０μｍの範囲がより好ましい。このような層を、コーティング等によって光学部品７０の表面に設けることができる。なお、これに限られず、多数の気泡により拡散層を形成することもできるし、光を拡散する機能を有する層であれば、任意の材料、構成を採用することができる。なお、拡散層に関するその他の実施形態については、追って詳細に説明する。
本実施形態では、集光点形状において必要なアスペクト比に応じて、最適な拡散の強さ、つまり拡散の角度が得られるように、拡散体や気泡の大きさや含有量を設定することができる。更に、光源からの光の強度、蛍光体層の特性（例えば、光密度が高い光が入射したときの波長変換効率に対する影響度や視感度の強弱等）、拡散層７２及び蛍光体３２の間の距離等に応じて、最適な拡散の強さを定めることもできる。

以上のように、図１ａ及び図１ｂに示す実施形態の光源装置１では、半導体レーザ１２とコリメートレンズ１３とを有する複数の光源１０と、光源１０からの光を集光する集光レンズ２０と、光源１０と集光レンズ２０との間に配置される光学部品７０と、蛍光体３２を有し、集光レンズ２０で集光した光を透過させる蛍光体ホイール３０と、を備え、光学部品７０が、コリメートレンズ１３の光軸に垂直な面から傾斜した光源ごとに異なる傾斜光学面７４を有しており、半導体レーザ１２の中に、集光点形状の短軸の方向が第１の方向に配置された第１の半導体レーザ１２Ａと、集光点形状の短軸の方向が第１の方向と異なる第２の方向に配置された第２の半導体レーザ１２Ｂとがあり、第１の半導体レーザ１２Ａ及び第２の半導体レーザ１２Ｂのうちの一方の出射光の光路に、拡散層７２が形成されている。

本実施態様によれば、光源１０Ａ、１０Ｂと集光レンズ２０との間に配置される光学部品７０が、コリメートレンズ１３の光軸に垂直な面から傾斜した光源ごとに異なる傾斜光学面７４を有しているので、複数の光源１０Ａ、１０Ｂから出射された光は、集光レンズ２０により蛍光体ホイール３０上（つまり蛍光体３２上）のそれぞれ異なる位置に集光される。従って、蛍光体３２上の集光領域ＳＰ（図４（ａ）参照）における光密度を抑えることができるため、蛍光体３２からの出射光を効率よく利用することが可能となる。
更に、集光点形状の短軸の方向が第１の方向に配置された第１の半導体レーザ１２Ａと、集光点形状の短軸の方向が第１の方向と異なる第２の方向に配置された第２の半導体レーザ１２Ｂとがあり、第１の半導体レーザ１２Ａ及び第２の半導体レーザ１２Ｂのうちの一方の出射光の光路に、拡散層７２が形成されているので、集光点形状（ビーム形状）の大きさが異なり、集光レンズの集光領域ＳＰで、所望の大きさ及び所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を得ることができる。なお、光学部品７０の傾斜光学面７４により異なる位置に集光されるので、これにより集光点形状（ビーム形状）の大きさを調整することもできる。
また、図８に示すように、第１の半導体レーザ１２Ａ及び第２の半導体レーザ１２Ｂのそれぞれの出射光の光路の光源１０Ａ、１０Ｂと集光レンズ２０との間に、拡散層７２を有して、拡散層７２の拡散係数を第１の半導体レーザ１２Ａと第２の半導体レーザ１２Ｂとの間で異ならせることもできる。これによっても、集光レンズの集光領域ＳＰで、所望の大きさ及び所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を得ることができる。
また、回折光学素子のような高額な部品を用いる必要が無いので、本実施形態では、複数の半導体レーザ１２Ａ、１２Ｂを使用した光源装置において、蛍光体３２の発光効率低下を抑制でき、更に集光領域ＳＰで、所望の大きさ及び所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を得ることができる光源装置１を低い製造コストで提供できる。

なお、上記の「光学部品が光源ごとに異なる傾斜光学面を有する」ことには、傾斜角度が異なる場合もあり得るし、同じ傾斜角度のものが異なる方向に配置される場合もあり得る。また、一部の光源において、同じ傾斜角度のものが同じ方向に配置される場合もあり得る。同じ傾斜角度のものが同じ方向に隣接して配置される場合には、隣接する傾斜光学面を一体的に成形することあり得る。

更に、本実施形態によれば、光学部品７０が光源１０ごとに形成されているので、最適な集光点形状（ビーム形状）を得るため、きめ細かな調整を行うことができる。また、拡散層７２が光学部品７０の光学面に形成されているので、コンパクトな光源装置１で、所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を効率的に得ることができる。
なお、拡散層７２が、図１ａ及び図１ｂの場合のように、光学部品７０のコリメートレンズ１３の光軸に垂直な光学面に設けられる場合もあるし、光学部品７０の傾斜光学面に設けられる場合もある。また、拡散層７２を独立した部品として設けて、光源１０からの出射光の光路上の集光レンズ２０までの間の何れか位置に配置することもできる。

また、本実施形態によれば、傾斜光学面７４の傾斜が１８０度反対向きに付けられた２つの第１の光源１０Ａと、傾斜光学面７４の傾斜が１８０度反対向きに付けられた２つの第２の光源１０Ｂとを少なくとも有するので、集光レンズ２０の光軸に対して対称な位置に第１の光源１０Ａによる２つの集光点形状（ビーム形状）及び第２の光源１０Ｂによる２つの集光点形状（ビーム形状）を得ることができる。よって、集光レンズ２０の光軸を中心として、所定に広がった集光点形状（ビーム形状）を得ることができる。

また、本実施形態によれば、光学部品７０の傾斜光学面７４の傾斜が、半導体レーザ１２の集光点形状の短軸の方向、つまり半導体レーザ１２の集光点形状の長軸を中心とした回転方向に付けられているので、各半導体レーザ１２から出射された光が互いに重なり合う領域を少なくすることができ、適切に集光領域で光密度を抑えることができる。

本実施形態によれば、第１の方向及び第２の方向が９０度異なるので、拡散層７２によって、所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を確実に得ることができる。
また、本実施形態によれば、傾斜光学面７４が、コリメートレンズ１３の光軸の垂直面から０．２５〜２度の傾斜角度で形成されているので、適切な範囲内において異なる位置に集光することができる。
更に、赤の波長領域を有する蛍光体３２Ｒが、温度が上昇による波長変換効率の低下が大きい傾向があるとしても、本実施形態によれば、蛍光体上の集光領域における光密度を抑えることができるため、波長変換効率が低下を抑制することができる。

次に、図３を用いて、コリメートレンズ１３の位置と光強度の関係を説明する。図３の上側に半導体レーザ１２、コリメートレンズ１３、光学部品７０等の配置を模式的に示し、下側に、集光点形状（ビーム形状）と断面光強度を示す。図３（ａ）、（ｂ）には、半導体レーザ１２、コリメートレンズ１３及び光学部品７０が記載され、図３（ａ）では、コリメートレンズ１３が平行光を出射するための光軸方向の配置位置、つまり焦点位置に配置された場合を示し、図３（ｂ）では、コリメートレンズ１３が焦点位置（平行光を出射するための光軸方向の配置位置）からずれて配置された場合を示す。図３（ｃ）では、図３（ｂ）の状態に、更に拡散層７２を配置した場合を示す。

図３（ａ）に示すように、コリメートレンズ１３を焦点位置（平行光を出射するための光軸方向の配置位置）に配置した場合には、集光領域における集光点形状は小さく、光ピーク強度が高くなっている（光密度は高くなっている）。一方、図３（ｂ）に示すように、コリメートレンズ１３を焦点位置（平行光を出射するための光軸方向の配置位置）からずらして配置した場合には、集光領域における集光点形状の面積は大きくなり、光ピーク強度が低くなっている（光密度は低くなっている）。よって、コリメートレンズ１３を焦点位置（平行光を出射するための光軸方向の配置位置）からずらすことによって、集光領域の面積を大きくして、集光する光の光密度を抑制することもできる。

以上のように、コリメートレンズ１３が、焦点位置（平行光を出射するための光軸方向の配置位置）とは異なる位置に配置されているので、蛍光体上の集光領域における光密度を抑えることができ、集光点形状（ビーム形状）の大きさを調整することもできる。

更に図３（ｃ）に示すように、コリメートレンズ１３を焦点位置（平行光を出射するための光軸方向の配置位置）からずらし、傾斜光学面７４を有する光学部品７０によって、集光領域においてそれぞれ異なる位置に集光することに加えて、拡散層７２によって光の進む角度を広げて、集光領域の面積を大きくすることにより、蛍光体上で光密度を抑制することもできる。また、第１の方向及び第２の方向の少なくとも一方に拡散層７２を設けることによって、所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を形成することができる。
なお、図３（ａ）においては、模式的に、コリメートレンズ１３を焦点位置平行光を出射するための光軸方向の配置位置に配置した場合の集光点形状を小さく描いているが、用途によっては、本発明の実施形態において、コリメートレンズ１３を焦点位置平行光を出射するための光軸方向の配置位置に配置することは可能である。

（傾斜光学面及び拡散層の有無による蛍光体の出力効率への影響に関する説明）
次に、図５のグラフを用いて、傾斜光学面７４を有するまたは有さない場合、及び拡散層７２を有するまたは有さない場合における蛍光体の出力効率について説明する。
図５のグラフは、蛍光体の光出力と光源の励起光出力との関係を示す。（Ａ）に示す細かい点線は、傾斜光学面７４も拡散層７２も有さない場合を示し、（Ｂ）に示す点線は、傾斜光学面７４は有するが、拡散層７２は有さない場合を示し、（Ｃ）に示す実線は、傾斜光学面７４及び拡散層７２を有する場合を示す。
（Ａ）の細かい点線で示す傾斜光学面７４も拡散層７２も有さない場合には、励起出力を上げていくと、蛍光体出力はピークを迎えて、逆に減少していく。（Ｂ）の点線で示す、傾斜光学面７４は有するが、拡散層７２は有さない場合には、励起出力を上げていくと、蛍光体出力も上昇するが徐々に飽和していく。
一方、（Ｃ）の実線で示す傾斜光学面７４及び拡散層７２を有する場合では、蛍光体出力の飽和を抑制し、光源１０からの光の出力が高い場合においても、効果的に蛍光体を使用することができる。これは、集光領域における光密度を低く抑えることができるので、蛍光体の発光効率低下を抑制するからである。
よって、傾斜光学面７４及び拡散層７２を組み合わせることにより、複数の光源１０から出射された光は蛍光体上でそれぞれ異なる位置に集光され、かつ１つ１つの光源１０からの光の集光径は大きいため、十分に光密度を低く抑えることができ、蛍光体の発光効率低下を十分に抑制することできる。

以上のように、本発明の実施形態における光源装置１では、傾斜光学面７４を有する光学部品７０により、複数の光源１０の集光領域をそれぞれずらして、蛍光体の集光領域における光密度を低減することができる。また、コリメートレンズ１３の位置をずらすデフォーカスを行うことにより、蛍光体の集光領域での形状を、エタンデューを犠牲にすることなく大きくして、光密度を下げることができる。更に、拡散層により、蛍光体の集光領域での形状を、エタンデューを犠牲にすることなく大きくして、光密度を下げることができる。これにより、蛍光体の光変換効率の低下を抑制し、効率的に蛍光体を使用することができる。更に、同一形状の光源１０の配置を変えて組み込むことが可能であり、量産性を犠牲にすることもない。

なお、光源１０の数は、上述の実施形態に限定されるものではなく、少なくとも４つ以上であれば任意の個数でよく、１つの光源１０内の半導体レーザ１２の数については、任意の個数でよい。
また、上述の実施形態の説明において、第１の方向及び第２の方向が９０度異なる、とは第１の方向と第２の方向とのなす角度が９０度であることと同義である。

（光学部品のその他の実施形態の説明）
上述の実施形態では、傾斜光学面７４を有する光学部品７０及び拡散層７２の両方の部材を有しているが、これに限られるものではなく、拡散層７２を有さず、第１の半導体レーザ１２Ａ及び第２の半導体レーザ１２Ｂのうちの一方の出射光の光路に、拡散層の機能を果たす光学部品７０を有する場合も考えられる。このような光学部品のその他の実施形態の説明を、図６を用いて行う。図６は、本発明の実施形態の光学部品のその他の実施形態を示す模式図である。

図６（ａ）には、上述の光学部品７０及び拡散層７２の両方の部材を有する場合を示す。一方、図６（ｂ）に示す実施形態では、個別に拡散層は有さず、代わりに、光学部品７０Ａの内部に気泡を含ませたり、ＳｉＯ_２やＴｉＯ_２、Ｂａ_２ＳＯ_４等の粒子からなる拡散材を含ませたりすることによって、通過する光を分散させることができる。本実施形態でも、集光点形状において必要なアスペクト比に応じて、最適な拡散の強さ、つまり拡散の角度が得られるように、拡散体や気泡の大きさや含有量を設定することができる。気泡の大きさや拡散体の粒径については、上述の実施形態と同様のものを適用することができる。

図６（ｃ）に示す実施形態では、個別に拡散層は有さず、代わりに、ガラス製の光学部品７０Ｂにおいて、屈折率を異ならせるようにして、通過した光を拡散させることができる。本実施形態においても、集光点形状において必要なアスペクト比に応じて、調整することができる。

図６（ｄ）に示す実施形態では、個別に拡散層は有さず、代わりに、光学部品７０Ｃの入射面または出射面に凹凸面を設けることによって、光を拡散させることができる。本実施形態においても、集光点形状で要求されるアスペクト比に応じて、最適な拡散係数が得られるように、凹凸の大きさやピッチを設定することができる。

（本発明の１つの実施形態に係るプロジェクタの説明）
次に、図７を用いて、上述の実施形態で示した光源装置１を、いわゆる１チップ方式のＤＢＰプロジェクタにおける光源装置として用いる場合を説明する。なお、図７は、上述の実施形態で示した光源装置１を備えたプロジェクタ１００の構成を示すための模式図であって、光源装置１やプロジェクタ１００を上から見た模式的な平面図である。
図７において、光源装置１から出射された光は、光空間変調器であるＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子１１０で反射され、投射手段である投射レンズ１２０によって集光されて、スクリーンＳＣに投影される。ＤＭＤ素子は、スクリーンに投影された画像の各画素に相当する微細なミラーをマトリックス状に配列したものであり、各ミラーの角度を変化させてスクリーンへ出射する光を、マイクロ秒単位でオン／オフすることができる。
また、各ミラーをオンにしている時間とオフにしている時間の比率によって、投射レンズへ入射する光の階調を変化させることにより、投影する画像の画像データに基づいた階調表示が可能になる。

なお、本実施形態では、光変調手段としてＤＭＤ素子を用いているが、これに限られるものではなく、用途に応じて、その他任意の光変調素子を用いることができる。また、本発明に係る光源装置１及びこの光源装置１を用いたプロジェクタは、上述した実施形態に限られるものではなく、その他の様々な実施形態が本発明に含まれる。

以上のように、本実施形態によれば、複数の半導体レーザ及び蛍光体ホイールを使用した光源装置１を備え、該光源装置１において、蛍光体の発光効率低下を抑制でき、更に光源装置１からの出力光の集光領域で、所望のアスペクト比の集光点形状（ビーム形状）を得ることができるプロジェクタ１００を低い製造コストで提供することができる。

本発明の実施の形態を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。

１ 光源装置
１０ 光源
１１ 筐体
１２ 半導体レーザ
１３ コリメートレンズ
２０ 集光レンズ
２１ 集光レンズの光軸
３０ 蛍光体ホイール
３１ 誘電体膜
３２ 蛍光体
４０ 受光レンズ
５０ 回転駆動部
５０ａ 駆動軸
６０ 放熱部材（支持部材）
７０ 光学部品
７２ 拡散層
７４ 傾斜光学面
１００ プロジェクタ
１１０ ＤＭＤ素子
１２０ 投射レンズ
ＳＣ スクリーン
ＳＰ 集光領域
ＦＬ 蛍光体発光領域

Claims (13)

1. 半導体レーザとコリメートレンズとを有する複数の光源と、
   前記光源からの光を集光する集光レンズと、
   前記光源と前記集光レンズとの間に配置され、前記光源からの光を透過させる光学部品と、
   蛍光体を有し、前記集光レンズで集光した光を透過させる蛍光体ホイールと、
   を備え、
   前記光学部品が、前記コリメートレンズの光軸に垂直な面から傾斜した前記光源ごとに異なる傾斜光学面を有しており、
   前記半導体レーザの中に、集光点形状の短軸の方向が第１の方向に配置された第１の半導体レーザと、集光点形状の短軸の方向が前記第１の方向と異なる第２の方向に配置された第２の半導体レーザとがあり、
   前記第１の半導体レーザ及び前記第２の半導体レーザのうちの一方の出射光の光路のうち、前記光源と前記集光レンズとの間に、拡散層が形成されていることを特徴とする光源装置。
2. 半導体レーザとコリメートレンズとを有する複数の光源と、
   前記光源からの光を集光する集光レンズと、
   前記光源と前記集光レンズとの間に配置され、前記光源からの光を透過させる光学部品と、
   蛍光体を有し、前記集光レンズで集光した光を透過させる蛍光体ホイールと、
   を備え、
   前記光学部品が、前記コリメートレンズの光軸に垂直な面から傾斜した前記光源ごとに異なる傾斜光学面を有しており、
   前記半導体レーザの中に、集光点形状の短軸の方向が第１の方向に配置された第１の半導体レーザと、集光点形状の短軸の方向が前記第１の方向と異なる第２の方向に配置された第２の半導体レーザとがあり、
   前記第１の半導体レーザ及び前記第２の半導体レーザのそれぞれの出射光の光路のうち、前記光源と前記集光レンズとの間に、拡散層を有し、前記拡散層の拡散係数が、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザとの間で異なることを特徴とする光源装置。
3. 前記拡散層が前記光学部品の光学面に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記複数の光源は、
   前記傾斜光学面の傾斜が１８０度反対向きに付けられた２つの第１の光源と、前記傾斜光学面の傾斜が１８０度反対向きに付けられた２つの第２の光源とを少なくとも有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光源装置。
5. 前記光学部品の前記傾斜光学面の傾斜が、前記半導体レーザの前記集光点形状の長軸を中心とした回転方向に付けられていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光源装置。
6. 前記第１の方向及び前記第２の方向が９０度異なることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光源装置。
7. 前記光源が、支持部材の同一平面上に固定されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光源装置。
8. 前記傾斜光学面が、前記コリメートレンズの光軸の垂直面から０．２５〜２度の傾斜角度で形成されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の光源装置。
9. 前記コリメートレンズが、平行光を出射するための光軸方向の配置位置とは異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の光源装置。
10. 前記支持部材が放熱部材であることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
11. 前記光源からの出射光の波長帯域が、３７０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の光源装置。
12. 前記蛍光体のうちの１つは、赤色光を含む光で発光する蛍光体であることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の光源装置。
13. 請求項１から１２の何れか１項に記載の光源装置と、
    画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
    前記画像を拡大して投射する投射手段と、
    を備えたことを特徴とするプロジェクタ。