JP6086193B2 - 光源装置と光源装置の点灯方法及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光源装置と、この光源装置の点灯方法と、この光源装置を備えたプロジェクタに関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、更にメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から出射された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させる。

このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年では光源として発光ダイオードやレーザーダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いるプロジェクタの開発が多々なされている。

そして、励起光源としての発光ダイオードと、この励起光源から出射する励起光としての紫外光等を可視光に変換する蛍光体層を透明基材に形成させた蛍光ホイールと、を有する光源ユニット等についても、近年、種々の提案がなされている（例えば特許文献１）。

このようなプロジェクタの光源として、緑色波長帯域光の高輝度発光が可能な小型光源とする発光ダイオードの製造が困難な現状では、小型で高出力のレーザーダイオードなどのレーザー発光器を励起光源とし、緑色発光蛍光体を用いて高輝度の緑色波長帯域光を出力させる光源装置とするものがあり、室内が明るくても明るい画像投影が可能なプロジェクタとしているものがある。

そして、本件出願人は、レーザー光を励起光として蛍光体を発光体とする光源装置を種々提案している。この光源装置としては、回転体に励起光が透過する拡散透過領域と蛍光体による発光領域とを形成するものがあり、高輝度にして面均一性の高い光線束を出射することのできる光源装置である。

特開２０１１−５３３２３号公報

前述の回転体に拡散透過領域と蛍光発光領域を設ける光源装置は、回転体の利用率が十分でなく、また、光源装置としてより寿命の長い、または、より使用範囲の広いプロジェクタに適した光源装置が望まれている。

本発明は、この様な要望を満たし、より回転体の利用率の高い光源装置、また、使用範囲の広い光源装置を用いたプロジェクタを提供するものである。

本発明の光源装置は、励起光を出射する励起光源と、前記励起光が照射される回転体であって、拡散透過部と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の一面の所定の領域に設置される第一蛍光体層と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の他面の所定の領域に設置される第二蛍光体層と、を有する蛍光回転体と、を備え、前記第一蛍光体層又は前記第二蛍光体層に前記励起光が照射され、蛍光光を出射し、前記拡散透過部を透過した前記励起光源からの励起光を前記蛍光回転体の前記第一蛍光体層に照射すると共に、前記第一蛍光体層が発する蛍光光を前記拡散透過部に入射する誘導光学系を有することを特徴とする光源装置。

そして、本発明のプロジェクタは、光源装置と、表示素子と、前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、前記表示素子から出射された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置や表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、前記光源装置が、上記本発明の光源装置であることを特徴とする。

更に、本発明に係る光源装置の点灯方法は、励起光を出射する励起光源と、前記励起光が照射される回転体であって、拡散透過部と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の一面の所定の領域に設置される第一蛍光体層と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の他面の所定の領域に設置される第二蛍光体層と、を有する蛍光回転体と、前記蛍光回転体を回転させる回転モータと、を備え、前記第一蛍光体層又は前記第二蛍光体層に前記励起光が照射され、蛍光光を出射し、前記拡散透過部を透過した前記励起光源からの励起光を前記蛍光回転体の前記第一蛍光体層に照射すると共に、前記第一蛍光体層が発する蛍光光を前記拡散透過部に入射する誘導光学系を有することを特徴とする光源装置において、
前記回転モータにより前記蛍光回転体を回転させつつ前記励起光源を点滅させるものとし、前記励起光源の点灯タイミングを前記蛍光回転体の回転に合わせて前記拡散透過部に前記励起光を照射し、前記拡散透過部及び前記誘導光学系を介して前記励起光を前記第一蛍光体層に照射し、前記励起光源の点灯タイミングを変更して前記励起光を前記第二蛍光体層に照射することにより、前記第一蛍光体層からの蛍光光または前記第二蛍光体層からの蛍光光を出射させることを特徴とする。

本発明によれば、第一蛍光体層の裏面に第二蛍光体層を設けた蛍光ホイールにより、第一蛍光光と第二蛍光光を発する光源装置として、蛍光ホイールの利用率を高め、発光寿命の長い光源装置、または、性質の異なる光を発する光源装置とし、プロジェクタの使用に合わせた光を出射して長期の画像投影が可能なプロジェクタを提供することができる。

本発明の実施形態に係るプロジェクタの一例を示す外観斜視図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの機能回路ブロックの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの内部構造の一例を示す平面模式図である。 本発明の実施形態に係る光源装置の構造例を示す図である。 本発明の実施形態に係る蛍光ホイールの一例を示す正面図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。プロジェクタ10は、光源装置としての光源ユニット60と、表示素子51と、光源ユニット60からの光を表示素子51に導光する光源側光学系170と、表示素子51から出射された画像をスクリーンに投影する投影側光学系220と、光源ユニット60や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えている。

そして、この光源ユニット60は、励起光照射装置70及び蛍光発光装置100により構成した緑色光源装置と、赤色光源装置120と、青色光源装置130と、導光光学系140と、を備える。

緑色光源装置における励起光照射装置70は、回転体とした蛍光ホイール101に青色波長帯域の励起光を照射する励起光源71を備える。また、緑色光源装置における蛍光発光装置100の蛍光ホイール101は、円板状の金属基材の一面に緑色蛍光体による第一蛍光体層102が形成される半円環状の第一蛍光発光領域と、光を拡散して透過する拡散透過部104とを有し、金属基材の他面には、拡散透過部104に並設した第二蛍光体層103が形成される半円環状の第二蛍光発光領域を有する蛍光回転体とされる。

更に、この蛍光発光装置100は、蛍光ホイール101の拡散透過部104を透過した励起光を蛍光ホイール101の第一蛍光体層102に向けて照射し、第一蛍光体層102からの蛍光光が拡散透過部104を透過するようにさせるためのミラー108,109や集光レンズ105,106,107による誘導光学系を有し、蛍光ホイール101回転させつつ励起光照射装置70を点灯させるものである。

したがって、励起光照射装置70からの青色波長帯域光が、蛍光ホイール101の拡散透過部104を透過して第一蛍光発光領域に照射されると、青色光を励起光として吸収した緑色蛍光体の第一蛍光体層102から緑色波長帯域の光が出射され、この緑色波長帯域の蛍光光は、誘導光学系により蛍光ホイール101の拡散透過部104に入射され、拡散透過部104を透過して蛍光発光装置100から出射されることとなり、蛍光ホイール101の回転により第一蛍光体層102からの蛍光光を移動する拡散透過部104を透過させるため、面均一性の高い光を蛍光発光装置100から出射することができる。

そして、励起光照射装置70の点灯タイミングをずらせることにより、励起光照射装置70からの励起光である青色波長帯域光を蛍光ホイール101の他面である励起光照射装置70側の第二蛍光体層103に照射し、第二蛍光体層103からの蛍光光を蛍光発光装置100から出射することもできる。

更に、赤色光源装置120は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子である赤色発光ダイオードを赤色光源121として有する。青色光源装置130は、青色の波長帯域光を発する半導体発光素子である青色発光ダイオードを青色光源131として有する。導光光学系140は、蛍光ホイール101及び赤色光源装置120、青色光源装置130から発せられる各色光の光軸を変換して、各色の光線束をライトトンネル175の入射口に集光する構成とされ、複数のダイクロイックミラーや集光レンズ等を有するものである。

そして、光源ユニット60は、プロジェクタ制御手段における光源制御手段が、励起光照射装置70、赤色光源装置120及び青色光源装置130の発光を個別に制御することで、当該光源ユニット60から合成光又は単色光を出射することができるものである。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

そして、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

また、筐体の上面パネル11にはキー／インジケータ部37が設けられ、このキー／インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔18が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。また、左側パネル15の背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。さらに、図示しない下面パネルにおける正面、背面、左側及び右側パネルの近傍にも、吸気孔あるいは排気孔が複数形成されている。

次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図２のブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成され、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に出力される。

また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。

表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものである。

そして、このプロジェクタ10は、光源装置としての光源ユニット60から出射された光線束を、後述する光源側光学系170を介して表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系220を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系220の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。

また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行なう。

制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。

なお、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。

また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光が光源ユニット60から出射されるように、光源ユニット60の励起光照射装置70、赤色光源装置120及び青色光源装置130の発光を個別に制御する。

さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。

次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に制御回路基板241を備えている。この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源装置としての図４に示す如き光源ユニット60を備えている。

さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光源側光学系170及び投影側光学系220を備え、投影側光学系220を左側パネル15に沿って配置し、投影側光学系220の後方の背面パネル13近傍にＤＭＤである表示素子51を有し、光源ユニット60の出射光を光源側光学系170により表示素子51に導くものである。

光源ユニット60は、図３及び図４に示すようにプロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分に配置され、緑色光源装置としての励起光照射装置70と蛍光発光装置100とを有し、励起光照射装置70を背面パネル13近傍に配置し、蛍光発光装置100を正面パネル12の近傍に配置し、正面パネル12の近傍に配置されて蛍光発光装置100から出射される光線束と平行となるように光を出射する青色光源装置130と、励起光照射装置70と蛍光発光装置100との間に配置されて蛍光発光装置100から出射される光線束と交わるように光を出射する赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの出射光や赤色光源装置120からの出射光、青色光源装置130からの出射光の光軸が夫々同一の光軸となるように変換して各色光をライトトンネル175の入射口に集光する導光光学系140と、を備える。

そして、緑色光源装置における励起光照射装置70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された励起光源71と、励起光源71からの出射光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する反射ミラー群75と、反射ミラー群75で反射した励起光源71からの出射光を集光する集光レンズ78と、励起光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク81と、を備える。

励起光源71は、複数の青色レーザーダイオードがマトリクス状に配列されてなり、各青色レーザーダイオードの光軸上には、各青色レーザーダイオードからの出射光を平行光に変換するコリメータレンズ73が夫々配置されている。また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてなり、励起光源71から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ78に出射する。

ヒートシンク81と背面パネル13との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261とヒートシンク81とによって励起光源71が冷却される。さらに、反射ミラー群75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー群75や集光レンズ78が冷却される。

蛍光発光装置100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光の光軸と平行な回転軸を有して励起光照射装置70からの出射光の光軸と直交するように配置された回転体としての蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するための駆動部であるホイールモータとしての回転モータ110と、蛍光ホイール101を透過して蛍光ホイール101から出射する光を当該蛍光ホイール101の他の部分に照射する誘導光学系として第１ミラー108や第２ミラー109、及び、第１集光レンズ105、第２集光レンズ106、中間集光レンズ107を有する。そして、後に詳述するが、蛍光ホイール101には、拡散透過部104と、この拡散透過部104に並設し且つこの該蛍光ホイール101の正面パネル12側の面に設置された第一蛍光体層102と、該蛍光ホイール101の背面パネル13側の面に設置された第二蛍光体層103とを有する。

そして誘導光学系の第１ミラー108は、励起光照射装置70からの出射光の光軸上であって、蛍光ホイール101よりも正面パネル12側に配置され、蛍光ホイール101の拡散透過部104を透過した励起光を正面パネル12と略平行な光軸に変換するように反射するものであり、第１集光レンズ105は蛍光ホイール101を透過した励起光を集光して第１ミラー108に照射し、中間集光レンズ107により第１ミラー108で反射された励起光を集光して第２ミラー109に照射し、第２ミラー109で励起光を反射し、この反射光を第２集光レンズ106により集光して蛍光ホイール101の第一蛍光体層102に照射するものである。

また、第一蛍光体層102から出射される蛍光光は、第２集光レンズ106で集光されて第２ミラー109により反射され、中間集光レンズ107により集光されて第１ミラー108で反射されて第１集光レンズ105を介して蛍光ホイール101の拡散透過部104に入射されるように、誘導光学系により蛍光ホイール101の一面から出射して蛍光ホイール101の他の個所に入射される。尚、レンズの組み合わせにより誘導光学系としては中間集光レンズ107を省略することもある。

このように、誘導光学系により蛍光ホイール101の第一蛍光体層102から出射された蛍光光が蛍光ホイール101の拡散透過部104を透過して拡散された後、この蛍光ホイール101から背面パネル13方向に出射される光線束を集光する集光レンズ群111を蛍光発光装置100は更に備えるものである。

この蛍光ホイール101は、図５に示すように、円板状の金属基材であって、一面に第二蛍光体層103を有し、他面に第二蛍光体層103と同一形状同一大きさとする半円環状の円弧形状とする第一蛍光体層102を有し、この第一蛍光体層102や第二蛍光体層103と並設するように半円環状の円弧形状とする拡散透過部104を蛍光ホイール101の半円部分に形成しているものである。

そして、この蛍光発光領域とした第一蛍光体層102と並設するように光を拡散させて透過させる拡散透過部104が、半円環状の拡散透過領域として形成されるものであり、この拡散透過領域とする拡散透過部104の基材は、透光性を有する透明基材であって、この基材の表面にはサンドブラスト等によって微細凹凸がランダムに形成されて拡散板とされ、光を拡散させつつ光を透過させる拡散板を半円形状として蛍光ホイール101に組み込むようにして固定して拡散透過領域とするものである。

また、蛍光体層による蛍光発光領域は、円板状の金属基材に、励起光源71からの出射光を励起光として緑色波長帯域の蛍光発光光を出射する半円環状の蛍光発光領域が凹部として形成されるものであり、この凹部に第一蛍光体層102を形成するように緑色蛍光体が塗布されている。

尚、この第一蛍光体層102は、蛍光ホイール101をプロジェクタ10に設置した際に、蛍光ホイール101の面のうちプロジェクタ10の正面パネル12側となる面に形成される。

また、第一蛍光体層102を形成した蛍光ホイール101の逆の面である励起光照射装置70側の面にも、同様に凹部を形成し、この凹部に第二蛍光体層103を形成する。

この第二蛍光体層103は、第一蛍光体層102の蛍光体と同一の緑色波長帯域の蛍光光を発する蛍光体とすることや、第一蛍光体層102の蛍光体が発する蛍光光と近似する緑色波長帯域の蛍光光を発する蛍光体とする場合、又は、黄色波長帯域光などの補色の波長帯域光を発する蛍光体による蛍光体層とするものである。

そして、蛍光発光領域とする蛍光ホイール101の両面は、銀蒸着等によってミラー加工されることで光を反射する反射面が形成され、この反射面上に第一蛍光体層102や第二蛍光体層103が敷設される。

この、蛍光ホイール101では、第一蛍光体層102に照射される励起光照射装置70からの出射光は、拡散透過部104及び誘導光学系を介して緑色第一蛍光体層102における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、正面パネル12側へ、あるいは、蛍光ホイール101の反射面で反射した後に正面パネル12側へ出射される。また、第一蛍光体層102の蛍光体に吸収されることなく、金属基材に照射された励起光は、反射面により反射されて再び第一蛍光体層102に入射し、第一蛍光体層102を励起することとなる。よって、蛍光ホイール101の凹部の表面を反射面とすることにより、励起光源71から出射される励起光の利用効率を上げることができ、より明るく発光させることができる。

また、励起光照射装置70側の面に形成した第二蛍光体層103においても、励起光照射装置70からの出射光は、集光レンズ群111を介して第二蛍光体層103に入射され、同様に第二蛍光体層103の蛍光体を励起し、蛍光体に吸収されることなく、金属基材に照射された励起光や第二蛍光体から金属基材に向かった蛍光光は反射面により反射され、第二蛍光体から効果的に励起光照射装置70側に出射される。

更に、第一蛍光体層102から出射された光は、誘導光学系の第２集光レンズ106により集光されて第２ミラー109で反射され、中間集光レンズ107を透過した後第１ミラー108で反射されて蛍光ホイール101の拡散透過部104に照射される。そして、拡散透過部104に照射される際、第１集光レンズ105により集光されて、拡散透過部104を透過し、拡散透過部104を透過した拡散光を集光レンズ群111で集光している。

このように、第一蛍光体層102から出射された光を集光拡散させた後更に集光させて蛍光発光装置100から出射するため、緑色光源装置としての蛍光発光装置100から出射される光線束は、蛍光光の面均一性が高められた光となる。

従って、この励起光照射装置70と蛍光発光装置100とによる緑色光源装置では、励起光照射装置70の励起光源71を点灯して拡散透過部104に励起光を入射して第一蛍光体層102からの緑色波長帯域の蛍光光を出射するときは、拡散透過部104を透過した面均一性の高い緑色波長帯域光を出射して画質の良い投影画像を形成させることができ、蛍光ホイール101の回転タイミングに合わせて励起光源71の点灯タイミングをずらして第二蛍光体層103に励起光を照射し、第二蛍光体層103からの蛍光光を蛍光発光装置100から出射するときは、拡散透過部104を透過させずに蛍光光を出射させることができ、第二蛍光体層103に第一蛍光体層102と同一の蛍光体を用いれば、より輝度の高い画像を投影させることができる。

また、第二蛍光体層103に第一蛍光体層102の蛍光光と近似の波長帯域の蛍光光を発する蛍光体を用いているときは、プロジェクタのモード切換により投影画像の画質を変えることができ、第二蛍光体層103に補色の波長帯域の蛍光光を発する蛍光体を用いるときは、励起光源71の点灯タイミングを制御して第一蛍光体層102への励起光照射と第二蛍光体層103への励起光照射を行い、緑色波長帯域光に補色の波長帯域光を加えた光を蛍光発光装置100から出射することができる。

そして、第二蛍光体層103に第一蛍光体層102と同一又は近似の蛍光体を用いているときは、第一蛍光体層102の蛍光体が劣化損傷した場合に第二蛍光体層103を用いて緑色波長帯域光を出射することができる。

赤色光源装置120は、励起光源71と光軸が平行となるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの出射光を集光する集光レンズ群123と、を備える。そして、この赤色光源装置120は、励起光照射装置70からの出射光及び蛍光ホイール101から出射される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。また、赤色光源121は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての赤色発光ダイオードである。さらに、赤色光源装置120は、赤色光源121の右側パネル14側に配置されるヒートシンク125を備える。そして、ヒートシンク125と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって赤色光源121が冷却される。

青色光源装置130は、蛍光発光装置100からの出射光の光軸と平行となるように配置された青色光源131と、青色光源131からの出射光を集光する集光レンズ群133と、を備える。そして、この青色光源装置130は、赤色光源装置120からの出射光と光軸が交差するように配置されている。また、青色光源131は、青色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての青色発光ダイオードである。さらに、青色光源装置130は、青色光源131の正面パネル12側に配置されるヒートシンク135を備える。そして、ヒートシンク135と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって青色光源131が冷却される。

そして、導光光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせるダイクロイックミラー等からなる。具体的には、励起光照射装置70から出射される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から出射される緑色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から出射される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、青色光源装置130から出射される青色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から出射される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色波長帯域光を透過し、緑色及び赤色波長帯域光を反射してこの緑色及び赤色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、第一ダイクロイックミラー141と第二ダイクロイックミラー148との間には、集光レンズが配置されている。

光源側光学系170としては、光源ユニット60から出射された光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175や、このライトトンネル175の入射面に光源光を集光する集光レンズ173、ライトトンネル175から出射された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から出射された光線束の光軸を左側パネル15方向に変換する光軸変換ミラー181、及び、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183を透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー185と、を有している。

従って、光源側光学系170の照射ミラー185により表示素子51とするＤＭＤに光源光を照射し、表示素子51を表示駆動部26で駆動制御してオン光を投影側光学系220に入射することができる。

尚、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としての集光レンズ195が配置されている。また、この表示素子51と背面パネル13との間には表示素子51を冷却するためのヒートシンク190が配置されて、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。

そして、このプロジェクタ10は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する投影側光学系220のレンズ群を左側パネル15に沿って有している。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

従って、光源制御手段により、励起光照射装置70、赤色光源装置120及び青色光源装置130の点滅動作を個別に時分割制御することより光源ユニット60から合成光又は単色光を出射することができ、プロジェクタ10の表示素子51であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンに輝度の高いカラー画像を生成することができる。

そして、本実施の形態に係る光源装置は、励起光源71の点灯タイミングにより第一蛍光体層102や第二蛍光体層103に励起光を照射し、第一蛍光体層102からの緑色の波長帯域光を半円形状の拡散透過部104を介して緑色光源装置の蛍光発光装置100から出射するため、出射光の面均一性が高い蛍光光線束として緑色光源装置から出射することができ、第二蛍光体層103からの蛍光光も蛍光発光装置100から出射することができ、回転体である蛍光ホイール101の利用率を高め、光源装置ひいてはプロジェクタ10の寿命を長く、又は、投影画像の画質や明るさを変化させることが容易にできる。

そして、第二蛍光体層103を励起光源側に、第一蛍光体層102を正面パネル12側として励起光や第一蛍光体層102が発する蛍光光を拡散透過部を104を透過させるようにすれば、面均一性の高い緑色波長帯域光により質の高い画像投影に加えて光源装置及びプロジェクタの付加価値を容易に高めることができる。

そして、蛍光ホイールの回転軸を励起光の光軸と平行とすれば、第一蛍光体層102及び第二蛍光体層103からの蛍光光を蛍光発光装置100から出射する際の両蛍光光の光軸を容易に一致させることができる。

そして、誘導光学系をミラーと集光レンズにより形成すれば、蛍光ホイール101の第一蛍光体層102から出射された蛍光光を蛍光ホイール101の拡散透過部104に効果的に入射することが容易にできる。

更に、励起光源をレーザー発光器とすることにより高輝度の光源装置とすることが容易に可能となる。

尚、誘導光学系は、ミラーを用いることなく、ミラーと中間集光レンズに換えて反射プリズムを用いることもできる。

また、第一蛍光体層102と第二蛍光体層103とを同一の蛍光体としたとしても、第一蛍光体層102から出射される光は拡散透過部104を透過し、第二蛍光体層103から出射される光は拡散透過部104を透過しないので、これら２つの光を利用して画像を形成した場合、両者の画像に輝度や画質の違いが生じる。

上記実施形態では、その両者の輝度や画質の違いを利用して画像を形成していたが、上記実施形態とは異なり、第一蛍光体層102からの光と第二蛍光体層103からの光を用いたとしても両者の画像に輝度や画質の違いが生じないように、画像信号に補正を施すような構成にしてもよい。尚、ここでの画像信号に施す補正は、例えば、第一蛍光体層102と第二蛍光体層103からの各光を用いて形成される画像を比較して事前に決定しておいた補正パラメータを用いて行なわれればよい。

このようにすれば、第一蛍光体層102の蛍光体が劣化損傷した場合に第二蛍光体層103を利用したとしても、ユーザは、視聴している画像が第一蛍光体層102からの光で作った画像なのか第二蛍光体層103からの光で作った画像なのか気付かなくすることができ、使用中、自然な投影画像を常に提供できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１] 励起光を出射する励起光源と、
前記励起光が照射される回転体であって、拡散透過部と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の一面の所定の領域に設置される第一蛍光体層と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の他面の所定の領域に設置される第二蛍光体層とを有する蛍光回転体とを備え、
前記第一の蛍光体層又は前記第二の蛍光体層に前記励起光が照射され、蛍光光を出射し、
前記拡散透過部を透過した前記励起光源からの励起光を前記蛍光回転体の前記第一蛍光体層に照射すると共に、前記第一蛍光体層が発する蛍光光を前記拡散透過部に入射する誘導光学系を有することを特徴とする光源装置。
[２] 前記第二蛍光体層が前記光源装置の前記励起光源側に配置されるように前記蛍光回転体を配置し、前記拡散透過部は前記励起光及び前記第一蛍光体層からの光を透過させることを特徴とする前記[１]に記載した光源装置。
[３] 前記蛍光回転体は円板状であって、
前記拡散透過部、前記第一蛍光体層及び前記第二蛍光体層は、円弧状に形成されており、
前記拡散透過部は、前記蛍光回転体の半円部分に配置されていることを特徴とする前記[１]又は前記[２]に記載の光源装置。
[４] 前記第一蛍光体層及び前記第二蛍光体層は、前記励起光が入射することで夫々違う発光波長の蛍光光を出射する蛍光体からなることを特徴とする前記[１]乃至前記[３]の何れかに記載の光源装置。
[５] 前記第一蛍光体層及び前記第二蛍光体層は、前記励起光が入射することで夫々同じ発光波長の蛍光光を出射する蛍光体からなることを特徴とする前記[１]乃至前記[３]の何れかに記載の光源装置。
[６] 前記誘導光学系は、ミラーと集光レンズを有することを特徴とする前記[１]乃至前記[５]の何れかに記載した光源装置。
[７] 前記励起光源は、レーザー発光器であることを特徴とする前記[１]乃至前記[６]の何れかに記載した光源装置。
[８] 光源装置と、
画像信号が入力される画像入力部と、
前記光源装置からの光を表示素子に導く光源側光学系と、
照射される光により光学像を形成する表示素子と、
前記画像信号を用いて表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え、
前記光源装置は、前記[１]乃至前記[７]の何れかに記載した光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
[９] 前記プロジェクタ制御手段は、前記励起光源からの励起光が前記第一蛍光体層又は前記第二蛍光体層に入射するように前記蛍光回転体の回転及び前記励起光源の発光駆動を制御することを特徴とする前記[８]に記載のプロジェクタ。
[１０] 前記プロジェクタ制御手段は、前記第一蛍光体層により出射した光を用いて形成される画像と、前記第二蛍光体層により出射した光を用いて形成される画像との両方が等しい画質又は明るさとなるように前記画像信号を補正することを特徴とする前記[８]又は前記[９]に記載のプロジェクタ。
[１１] 励起光を出射する励起光源と、前記励起光が照射される回転体であって、拡散透過部と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の一面の所定の領域に設置される第一蛍光体層と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の他面の所定の領域に設置される第二蛍光体層とを有する蛍光回転体とを備え、前記第一の蛍光体層又は前記第二の蛍光体層に前記励起光が照射され、蛍光光を出射し、前記拡散透過部を透過した前記励起光源からの励起光を前記蛍光回転体の前記第一蛍光体層に照射すると共に、前記第一蛍光体層が発する蛍光光を前記拡散透過部に入射する誘導光学系を有することを特徴とする光源装置において、
前記回転モータにより前記回転体を回転させつつ前記励起光源を点滅させるものとし、前記励起光源の点灯タイミングを前記回転体の回転に合わせて前記拡散透過部に前記励起光を照射し、前記拡散透過部及び前記誘導光学系を介して前記励起光を前記第一蛍光体層に照射し、前記励起光源の点灯タイミングを変更して前記励起光を前記第二蛍光体層に照射することにより、前記第一蛍光体層からの蛍光光または前記第二蛍光体層からの蛍光光を出射させることを特徴とする光源装置の点灯方法。

１０ プロジェクタ
１１ 上面パネル １２ 正面パネル
１３ 背面パネル １４ 右側パネル
１５ 左側パネル １７ 排気孔
１８ 吸気孔 １９ レンズカバー
２０ 各種端子 ２１ 入出力コネクタ部
２２ 入出力インターフェース ２３ 画像変換部
２４ 表示エンコーダ ２５ ビデオＲＡＭ
２６ 表示駆動部 ３１ 画像圧縮伸長部
３２ メモリカード ３５ Ｉｒ受信部
３６ Ｉｒ処理部 ３７ キー／インジケータ部
３８ 制御部 ４１ 光源制御回路
４３ 冷却ファン駆動制御回路 ４５ レンズモータ
４７ 音声処理部 ４８ スピーカ
５１ 表示素子
６０ 光源ユニット
７０ 励起光照射装置 ７１ 励起光源
７３ コリメータレンズ ７５ 反射ミラー群
７８ 集光レンズ ８１ ヒートシンク
１００ 蛍光発光装置 １０１ 蛍光ホイール
１０２ 第一蛍光体層 １０３ 第二蛍光体層
１０４ 拡散部 １０５ 第１集光レンズ
１０６ 第２集光レンズ １０７ 中間集光レンズ
１０８ 第１ミラー １０９ 第２ミラー
１１０ 回転モータ １１１ 集光レンズ群
１２０ 赤色光源装置 １２１ 赤色光源
１２３ 集光レンズ群 １２３ ヒートシンク
１３０ 青色光源装置 １３１ 青色光源
１３３ 集光レンズ群 １３５ ヒートシンク
１４０ 導光側光学系 １４１ 第一ダイクロイックミラー
１４８ 第二ダイクロイックミラー
１７０ 光源側光学系 １７３ 集光レンズ
１７５ ライトトンネル １７８ 集光レンズ
１８１ 光軸変換ミラー １８３ 集光レンズ
１８５ 照射ミラー
１９０ ヒートシンク １９５ 集光レンズ
２２０ 投影側光学系 ２２５ 固定レンズ群
２３５ 可動レンズ群 ２４１ 制御回路基板
２６１ 冷却ファン

Claims (11)

1. 励起光を出射する励起光源と、
   前記励起光が照射される回転体であって、拡散透過部と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の一面の所定の領域に設置される第一蛍光体層と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の他面の所定の領域に設置される第二蛍光体層と、を有する蛍光回転体と、
   を備え、
   前記第一蛍光体層又は前記第二蛍光体層に前記励起光が照射され、蛍光光を出射し、
   前記拡散透過部を透過した前記励起光源からの励起光を前記蛍光回転体の前記第一蛍光体層に照射すると共に、前記第一蛍光体層が発する蛍光光を前記拡散透過部に入射する誘導光学系を有することを特徴とする光源装置。
2. 前記第二蛍光体層が前記光源装置の前記励起光源側に配置されるように前記蛍光回転体を配置し、前記拡散透過部は前記励起光及び前記第一蛍光体層からの光を透過させることを特徴とする請求項１に記載した光源装置。
3. 前記蛍光回転体は円板状であって、
   前記拡散透過部、前記第一蛍光体層及び前記第二蛍光体層は、円弧状に形成されており、
   前記拡散透過部は、前記蛍光回転体の半円部分に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の光源装置。
4. 前記第一蛍光体層及び前記第二蛍光体層は、前記励起光が入射することで夫々違う発光波長の蛍光光を出射する蛍光体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源装置。
5. 前記第一蛍光体層及び前記第二蛍光体層は、前記励起光が入射することで夫々同じ発光波長の蛍光光を出射する蛍光体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源装置。
6. 前記誘導光学系は、ミラーと集光レンズを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載した光源装置。
7. 前記励起光源は、レーザー発光器であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載した光源装置。
8. 光源装置と、
   画像信号が入力される画像入力部と、
   前記光源装置からの光を表示素子に導く光源側光学系と、
   照射される光により光学像を形成する表示素子と、
   前記画像信号を用いて表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
   前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え
   前記光源装置は、請求項１乃至請求項７の何れかに記載した光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
9. 前記プロジェクタ制御手段は、前記励起光源からの励起光が前記第一蛍光体層又は前記第二蛍光体層に入射するように前記蛍光回転体の回転及び前記励起光源の発光駆動を制御することを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
10. 前記プロジェクタ制御手段は、前記第一蛍光体層により出射した光を用いて形成される画像と、前記第二蛍光体層により出射した光を用いて形成される画像との両方が等しい画質又は明るさとなるように前記画像信号を補正することを特徴とする請求項８又は９に記載のプロジェクタ。
11. 励起光を出射する励起光源と、前記励起光が照射される回転体であって、拡散透過部と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の一面の所定の領域に設置される第一蛍光体層と、前記拡散透過部に並設され前記回転体の他面の所定の領域に設置される第二蛍光体層と、を有する蛍光回転体と、前記蛍光回転体を回転させる回転モータと、を備え、前記第一蛍光体層又は前記第二蛍光体層に前記励起光が照射され、蛍光光を出射し、前記拡散透過部を透過した前記励起光源からの励起光を前記蛍光回転体の前記第一蛍光体層に照射すると共に、前記第一蛍光体層が発する蛍光光を前記拡散透過部に入射する誘導光学系を有することを特徴とする光源装置において、
    前記回転モータにより前記蛍光回転体を回転させつつ前記励起光源を点滅させるものとし、前記励起光源の点灯タイミングを前記蛍光回転体の回転に合わせて前記拡散透過部に前記励起光を照射し、前記拡散透過部及び前記誘導光学系を介して前記励起光を前記第一蛍光体層に照射し、前記励起光源の点灯タイミングを変更して前記励起光を前記第二蛍光体層に照射することにより、前記第一蛍光体層からの蛍光光または前記第二蛍光体層からの蛍光光を出射させることを特徴とする光源装置の点灯方法。

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