JP5257687B2 - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、蛍光光生成装置を備えた光源装置と、該光源装置を備えたプロジェクタに関するものである。

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、光源から射出された光を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ものである。

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、光源として発光ダイオードやレーザダイオード、或いは、有機ＤＬ等の半導体発光素子を用いる開発や提案が多々なされている。

発光ダイオードをプロジェクタの光源として用いる場合、単体の発光ダイオードでは出力が弱いため、高い出力を得るために複数の発光ダイオードを同時に用いる必要がある。しかしながら、複数の発光ダイオードを用いて光源装置を形成する場合、輝点が増えるため各輝点から射出される光をその後の光学系で１点に集光させることが困難となり、各発光ダイオードから射出される光の利用効率が低くなるという問題点があった。

又、レーザダイオードを光源として用いる場合、出力の問題は解決できるが、光のエネルギーが高いため、人体の眼等に対する影響が問題となっていた。特開２００３−２９５３１９号公報（特許文献１）では、この問題を解決するための提案がなされている。この提案における光源装置は、回転放物線面形状のリフレクタ内に蛍光体を配置し、この蛍光体にレーザ光線をコリメータレンズ（コリメートレンズ）及びコンデンサレンズを介して照射し、蛍光体の発光によって生成された光をリフレクタで平行光に変換して投影に利用する構成とされている。

このようなレーザダイオードを利用した光源装置では、レーザダイオードからの射出光を励起光として蛍光体を発光させ、この蛍光体による発光光を投影光として利用する構成であるため、レーザダイオードから射出されるコヒーレント（波の干渉のしやすさ）の高い光が直接外部に射出されることを防止できると共に、充分な出力の光量を得られる。

特開２００３−２９５３１９号公報

上述したような蛍光体の発光光を利用した光源装置では、蛍光体が全方位に発光するため、この発光光を集光して一方向へ照射するために大型のリフレクタを必要とし、光源装置が大型化するという問題点があった。

又、上述した光源装置では、蛍光体に照射された励起光における蛍光体で反射した光がリフレクタ等を介してそのまま外部に射出されてしまうことがあり、安全面や励起光の利用効率に関して問題点があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、励起光及び発光光の利用効率の高い蛍光光生成装置を備えた光源装置と、該光源装置を備えた小型及び薄型のプロジェクタとを提供することを目的としている。

本発明の光源装置は、励起光源と、該励起光源の光軸上に配置された集光レンズと、該集光レンズによって集光された光線束の光軸上に配置された前方を開口とする鏡面箱と、該鏡面箱の開口を封止するように配置された蛍光体と、該蛍光体の前記鏡面箱を封止した面の対向面に配置されたダイクロイックフィルタと、から形成された蛍光光生成装置を備え、前記蛍光体は、前記励起光源からの射出光を励起光として発光し、前記鏡面箱は、前記蛍光体からの射出光を内面で反射させて該蛍光体の前方に位置する面である射出面から射出させ、前記ダイクロイックフィルタは、前記励起光を反射して前記蛍光体に入射させると共に、前記発光光を透過して外部に有効光として射出させることを特徴とする。

又、前記鏡面箱は、内面を反射面とした中空の錐台形状であり、前記励起光源側に位置する一面に口径の小さな入射口を備え、前記励起光は、前記集光レンズによって前記鏡面箱の入射口内の略一点に集光され、該入射口から鏡面箱内に入射されることを特徴とする。

更に、前記蛍光体は、透明な部材に１０〜３０重量％の蛍光材料が均一に分散されて形成されていることを特徴とする。

そして、前記蛍光光生成装置は、前記蛍光体の射出方向の前方位置に配置されて前記発光光を集光する集光光学系を備えることを特徴とする。

又、前記励起光源は、半導体発光素子であることを特徴とする。

更に、前記励起光源は、レーザダイオードとされることもある。

又、前記励起光源は、光源内に拡散レンズを備えることもある。

そして、光源装置は、赤色波長域光を生成する前記蛍光光生成装置としての赤色蛍光光生成装置と、緑色波長域光を生成する前記蛍光光生成装置としての緑色蛍光光生成装置と、青色波長域光を射出する青色生成装置と、を備え、該複数の蛍光光生成装置及び青色生成装置から射出された光線束の光軸の向きを一致させるように変換する光軸変換装置を有していることを特徴とする。

又、光源装置は、赤色波長域光を生成する前記蛍光光生成装置としての赤色蛍光光生成装置と、緑色波長域光を生成する前記蛍光光生成装置としての緑色蛍光光生成装置と、青色波長域光を生成する前記蛍光光生成装置としての青色蛍光光生成装置と、を備え、該複数の蛍光光生成装置から射出された光線束の光軸の向きを一致させるように変換する光軸変換装置を有していることを特徴とすることもある。

更に、光源装置は、白色光を生成する前記蛍光光生成装置を備えることとすることもある。

本発明のプロジェクタは、光源装置と、導光装置と、表示素子と、投影側光学系と、プロジェクタ制御手段とを備え、前記光源装置は、上述した３つの蛍光光生成装置を備えた光源装置とされるものであり、前記励起光源を時分割制御することにより投影を行なうことを特徴とする。

又、プロジェクタは、光源装置と、導光装置と、カラーホイールと、表示素子と、投影側光学系と、プロジェクタ制御手段とを備え、前記光源装置は、上述した白色光を生成する蛍光光生成装置を備えた光源装置とされることもある。

本発明によれば、励起光及び発光光の利用効率の高い蛍光光生成装置を備えた光源装置と、該光源装置を備えた小型及び薄型のプロジェクタとを提供することができる。

本発明に係る光源装置を用いたプロジェクタの実施例を示す外観斜視図である。 本発明に係る光源装置を用いたプロジェクタの機能回路ブロックを示す図である。 本発明に係る光源装置を用いたプロジェクタの内部構造を示す模式図である。 本発明の実施例に係る光源装置の断面模式図である。 本発明の実施例に係る特定波長域光生成装置の断面模式図である。 本発明の変形例に係る特定波長域光生成装置の断面模式図である。

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63と、導光装置75と、表示素子51と、投影側光学系90と、プロジェクタ制御手段とを備える。そして、光源装置63は、赤色波長域光を生成する赤色蛍光光生成装置130Rと、緑色波長域光を生成する緑色蛍光光生成装置130Gと、青色波長域光を生成する青色蛍光光生成装置130Bと、を備え、複数の蛍光光生成装置130から射出された光線束の光軸の向きを一致させるように変換する光軸変換装置を有している。

この蛍光光生成装置130は、レーザダイオードとされた励起光源131と、励起光源131の光軸上に配置された集光レンズ132と、集光レンズ132によって集光された光線束の光軸上に配置された前方を開口とする鏡面箱136と、鏡面箱136の開口を封止するように配置された蛍光体133と、蛍光体133の鏡面箱136を封止した面の対向面に配置されたダイクロイックフィルタ137と、ダイクロイックフィルタ137の前方に配置された集光光学系135と、から形成されている。

蛍光体133は、透明な部材に１０〜３０重量％の蛍光材料が均一に分散されて形成され、励起光源131からの射出光を励起光として発光する。

鏡面箱136は、内面を反射面とした中空の円錐台形状であり、励起光源131側に位置する一面に口径の小さな入射口136aを備えており、蛍光体133からの射出光を内面で反射させて該蛍光体133におけるダイクロイックフィルタ137が配置された面から射出させる。

又、励起光は、集光レンズ132によって口径の小さな入射口136a内の略一点に集光され、この小さな入射口136aから鏡面箱136内に入射されて蛍光体133に照射され、蛍光体133を透過したものはダイクロイックフィルタ137によって反射されて再び蛍光体133に入射する。発光光は、鏡面箱136によって蛍光体133におけるダイクロイックフィルタ137が配置された面から射出され、集光光学系135によって集光されて有効光として射出される。

以下、本発明の実施例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。尚、本実施例において、左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。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、本体ケース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を有すると共に、この正面パネル12には複数の排気孔17を設けている。更に、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。

又、本体ケースである上面パネル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、光源装置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。

更に、本体ケースの背面には、背面パネル13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。尚、図示しない本体ケースの側板である右側パネル14、及び、図１に示した側板である左側パネル15の下部近傍には、各々複数の吸気孔18が形成されている。

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。

又、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り、光源装置63から射出された光線束を光源側光学系を介して表示素子51に入射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、投影側光学系とする投影系レンズ群を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。尚、この投影側光学系の可動レンズ群97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。

又、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ＡＤＴＣ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なう。更に、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。

本体ケースの上面パネル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。

尚、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。

又、制御部38は、光源制御回路41に画像信号に応じて赤色光源、緑色光源、青色光源を時分割制御させている。更に、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源装置63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。又、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、更に、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。

そして、これらのＲＯＭ、ＲＡＭ、ＩＣや回路素子は、後述する主制御基板としての制御回路基板103や電源回路ブロック101に組み込まれ、制御系の主制御基板とした制御回路基板103と電力系の電源回路ブロック101等が取付けられる光源制御回路基板102とを分けて形成している。

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の近傍に電源回路ブロック101等を取付けた光源制御回路基板102が配置され、略中央にはシロッコファンタイプのブロア110が配置され、このブロア110の近傍に制御回路基板103が配置され、正面パネル12の近傍には光源装置63が配置され、左側パネル15の近傍には光学系ユニット70が配置されている。又、プロジェクタ10は、筐体内を区画用隔壁120により背面パネル13側の吸気側空間室121と正面パネル12側の排気側空間室122とに気密に区画されており、ブロア110は、吸込み口111が吸気側空間室121に位置し排気側空間室122と吸気側空間室121の境界に吐出口113が位置するように配置されている。

光学系ユニット70は、光源装置63の近傍に位置する照明側ブロック78と、背面パネル13側に位置する画像生成ブロック79と、照明側ブロック78と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック80との３つのブロックから構成された略コの字形状である。

この照明側ブロック78は、光源装置63から射出された光を画像生成ブロック79が備える表示素子51に導光する光源側光学系62の一部を備えている。この照明側ブロック78が有する光源側光学系62としては、光源装置63から射出された光線束を均一な強度分布の光束とする導光装置75や、導光装置75を透過した光を集光する集光レンズ等がある。

画像生成ブロック79は、光源側光学系62として、導光装置75から射出された光線束の光軸方向を変更する光軸変更ミラー74と、この光軸変更ミラー74により反射した光を表示素子51に集光させる複数枚の集光レンズと、これらの集光レンズ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84と、を有している。更に、画像生成ブロック79は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51の背面パネル13側には表示素子51を冷却するための表示素子冷却装置53が配置されて、表示素子51が高温となることを防止している。

投影側ブロック80は、表示素子51で反射されて画像を形成する光をスクリーンに放出する投影側光学系90のレンズ群を有している。この投影側光学系90としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群93と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群97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97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。

又、プロジェクタ10の内部構造において、吸気側空間室121内には光源装置63と比較して低温である部材が配置されるものであり、具体的には、光源制御回路基板102と、ブロア110と、制御回路基板103と、光学系ユニット70の画像生成ブロック79と、光学系ユニット70の投影側ブロック80と、光学系ユニット70の照明側ブロック78における集光レンズと、が配置されている。

一方、排気側空間室122内には、比較的高温となる光源装置63と、光学系ユニット70の照明側ブロック78が備える導光装置75と、排気温低減装置114とが配置されている。

そして、光源装置63は、図４に示すように、光の三原色である赤色、緑色、青色の所定波長域光を生成する３つの蛍光光生成装置130と、各蛍光光生成装置130から射出される光線束の光軸を変換する光軸変換装置と、複数の集光レンズと、を備える。又、この３つの蛍光光生成装置130としては、赤色波長域光を生成する赤色蛍光光生成装置130Rと、緑色波長域光を生成する緑色蛍光光生成装置130Gと、青色波長域光を生成する青色蛍光光生成装置130Bとがある。

赤色蛍光光生成装置130Rの前方には光軸変換装置である赤色光反射ミラー142が配置され、この赤色光反射ミラー142は、赤色蛍光光生成装置130Rからの射出される光線束の光軸の向きを９０度変換することにより、赤色光の光軸を導光装置75の中心軸と一致させている。又、赤色光反射ミラー142からの反射光の光軸上には、集光レンズである第一凸レンズ143が配置されている。

緑色蛍光光生成装置130Gは、赤色蛍光光生成装置130Rの光軸と緑色蛍光光生成装置130Gの光軸が平行となるように配置されている。又、青色蛍光光生成装置130Bは、緑色蛍光光生成装置130Gの光軸と青色蛍光光生成装置130Bの光軸が垂直に交差するように配置されている。そして、緑色蛍光光生成装置130Gと青色蛍光光生成装置130Bの夫々の光軸が交差する位置には、光軸変換装置である第一ダイクロイックミラー144が配置されている。この第一ダイクロイックミラー144は、青色光を反射し緑色光を透過するダイクロイックフィルタを備えたミラーであり、緑色蛍光光生成装置130Gからの射出光を透過させ、青色蛍光光生成装置130Gからの射出光を９０度反射させることで緑色光と青色光の両光軸を一致させている。

又、第一ダイクロイックミラー144によって合成された光軸の前方には集光レンズである第二凸レンズ145が配置され、この第二凸レンズ145の前方には光軸変換装置である第二ダイクロイックミラー146が配置されている。この第二ダイクロイックミラー146は、緑色及び青色光を反射し赤色光を透過するダイクロイックフィルタを備えたミラーであり、赤色光を透過し合成された緑色及び青色光を９０度反射させることで導光装置75の中心軸に各光軸を一致させている。

更に、第二ダイクロイックミラー146の前方には、一面を平面とされた集光レンズである第三凸レンズ147が配置されている。この第三凸レンズ147は、赤色、緑色、青色の光線束を導光装置75の入射口に集光させている。

そして、光源装置63の３つの蛍光光生成装置130は、光源制御回路41によって時分割制御され、所定波長領域の光線束を導光装置75に入射させるものであり、導光装置75に入射した光線束は光源側光学系62によって表示素子51に誘導され、表示素子51で画像を生成して投影側光学系90よりスクリーンに投影される。

次に、赤色蛍光光生成装置130R及び緑色蛍光光生成装置130G、青色蛍光光生成装置130Bとされた蛍光光生成装置130の構造について述べる。図５は、本実施例の蛍光光生成装置130の断面模式図である。蛍光光生成装置130は、図５に示すように、励起光源131と、集光レンズ132と、蛍光体133を備えた発光部134と、集光光学系135と、を備える。この蛍光光生成装置130は、励起光源131から射出される励起光を集光レンズ132によって発光部134における後述する鏡面箱136の入射口136aに集光し、発光部134において蛍光体133を励起して発光光を生成し、この発光光を集光光学系135によって集光し利用する構成とされている。

励起光源131は、紫外線等のエネルギーの高い（波長の短い）レーザ光線を射出するレーザダイオードであり、励起光源131の点灯／消灯を制御する光源基板131aに固定されている。又、集光レンズ132は、励起光源131からの射出光を鏡面箱136の入射口136a内の略一点に集光する凸レンズである。尚、励起光源131は、レーザダイオードに限るものでなく、他の半導体発光素子を用いてもよい。

発光部134は、鏡面箱136と、蛍光体133と、ダイクロイックフィルタ137とから形成されている。この鏡面箱136は、前方を開口とした中空の円錐台形状であり、透明な外ケース138と、内面に取り付けられた反射材139とから形成されている。又、鏡面箱136は、励起光源131と対向する面である後面の中央部に、反射材139に小さな開口を設けることによって形成された口径の小さな入射口136aを備える。そして、この鏡面箱136は、集光レンズ132の前方に配置され、全方位に発光する蛍光体133からの発光光を蛍光体133の前方に位置する一面から射出されるように反射している。

蛍光体133は、紫外線を吸収して所定波長域の光を発光する蛍光体133であって、鏡面箱136の前方の開口と略同一形状とされた円形の薄板であり、鏡面箱136の前方を封止するように配置されている。この蛍光体133は、透明な部材に１０〜３０重量％の蛍光材料を均一に分散することにより形成されている。尚、この透明な部材としては、シリコン樹脂やガラス等の可視光線を透過する部材を用いるのが好適である。又、ダイクロイックフィルタ137は、紫外線を反射し発光光を透過する円形のフィルタであり、蛍光体133の鏡面箱136を封止した面の対向面面、つまり蛍光体133の射出面に配置されている。尚、励起光として、紫外線ではなく、可視光の青色波長領域の光でも構わない。励起光として可視光の青色波長領域の光を用いる場合、蛍光体133は、青色波長領域の光を吸収して所定波長域の光を発光する蛍光体133である。この場合、青色蛍光光生成装置130Bは、蛍光体133の形成されている部分に、蛍光体133に代わって、透明粒子や、微小な凹凸を有する光拡散構造を有して、可視光の青色波長領域の光の励起光がそのまま青色となる。

集光光学系135は、三つの凸レンズから構成されており、蛍光体133の前方に配置されている。この三つの凸レンズは、蛍光体133の直近に位置する凸レンズの径が最も小さく、蛍光体133から離れるにしたがって径の大きな凸レンズとなるように、順に配置されている。

そして、このような構成とされた蛍光光生成装置130において、励起光源131から射出された紫外線のレーザ光である光線束は、集光レンズ132によって鏡面箱136の小さな入射口136a内に集光され、この入射口136aから鏡面箱136内に入射し、蛍光体133に照射されて蛍光体133を励起する。鏡面箱136内に入射した光線束の中で蛍光体133を透過した光線束は、ダイクロイックフィルタ137に反射して再び蛍光体133に照射されて蛍光体133を励起する。更に、鏡面箱136内に入射した光線束における蛍光体133で反射した光線束は、鏡面箱136の内面に取り付けられた反射材139で反射して再び蛍光体133に照射されて蛍光体133を励起する。

蛍光体133は、励起光源131から射出された紫外線を励起光として全方向に発光光を射出する。蛍光体133から射出された発光光の中で前方に射出された光線束は、ダイクロイックフィルタ137を透過して集光光学系135に入射する。又、蛍光体133から射出された発光光の中で後方に射出された光線束は、鏡面箱136の内面で反射して再び蛍光体133に入射し、蛍光体133及びダイクロイックフィルタ137を透過して集光光学系135に入射する。集光光学系135に入射した蛍光体133の発光光の光線束は、３つの凸レンズを順に透過し集光されて前方に射出される。

このように本実施例の蛍光光生成装置130では、励起光源131から射出された光線束を励起光とし、蛍光体133による発光光を蛍光光生成装置130からの射出光として利用する構成とされているため、励起光源131としてレーザダイオードを用いた場合においても、人の眼に対する安全性を確保することができる。

又、鏡面箱136及びダイクロイックフィルタ137でレーザ光を反射させる構成とすることにより、鏡面箱136に入射した光線束を無駄なく蛍光体133に照射させることができるため、励起光源131からの射出光の利用効率を高めることができる。

更に、励起光源131からの射出光を集光レンズ132によって略１点に集光することにより鏡面箱136の入射口136aを小さく形成することができるため、鏡面箱136に入射した光線束の中で入射口136aから外部に射出される光が殆どなく、よって励起光源131からの射出光の利用効率を更に高めることができる。尚、励起光源131内に拡散レンズ等を配置し、拡散光である励起光を集光レンズ132によって鏡面箱136の入射口136aに集光させる構成とすることもできる。この場合、励起光源131から射出された光線束の拡散角が大きいため、鏡面箱136に入射した光線束は鏡面箱136内で拡散し蛍光体133の広い範囲に照射することになり、蛍光体133における励起光の利用効率を更に高めることができる。

又、蛍光体133からの発光光の中で前方以外の面から射出された光線束も鏡面箱136の内面で反射して、いずれ前方の面である射出面から射出するため、発光光の利用効率を高めることができる。

そして、蛍光体133を形成する物質の例としては、赤色波長領域の光を生成する場合には硼酸カドミウム（Ｃｄ２Ｂ２Ｏ５）、緑色波長領域の光を生成する場合には珪酸亜鉛（ＺｎＳｉＯ３）、青色波長領域の光を生成する場合にはタングステン酸カルシウム（ＣａＷＯ４）を用いることにより所望の波長領域の光線束を生成することができる。

尚、図６に示すように、鏡面箱136の開口部分に前方に突出する縁部136cを形成し、蛍光体133の外周縁を縁部136cが覆う構成とすることもできる。このように形成することにより蛍光体133の側面から射出される光線束の一部も有効光とすることができるため、蛍光体133の発光光の利用効率を更に高めることができる。又、鏡面箱136の形状を円錐台形状としているが、四角錐台形状や他の多角錐台形状とすることもできる。

又、上述したプロジェクタ10の実施例では、赤色、緑色、青色の光を生成する３つの蛍光光生成装置を使用しているが、白色光を生成する蛍光光生成装置を使用し、カラーホイールで着色する構成とすることもできる。この白色光を発光する蛍光体133としては、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｂａ（バリウム）、Ｓｉ（ケイ素）等の化合物を用いることができる。

本実施例によれば、全方位に発光する蛍光体133の発光光を一方向に射出させるための鏡面箱136を設けることにより、一方向に高出力の発光光を射出でき、又、鏡面箱136を小型のものとすることにより小型の光源装置63を提供できる。

又、鏡面箱136の一面に口径の小さな入射口136aを形成し、集光レンズ132でこの小さな入射口136aに励起光を集光させることにより、励起光源131からの射出光の利用効率を上げることができ、又、発光光が入射口136aから外部に漏れることを最小限にできるため、発光光の利用効率も高めることができる。更に、鏡面箱136を前方を開口とした錐台形状とし、この開口を封止するように蛍光体133を配置した構成とすることにより鏡面箱136を小さく形成することができ、蛍光光生成装置130を小さく形成することができるため、光源装置63を小型に形成することができる。

又、蛍光体133が透明な部材に１０〜３０重量％の蛍光材料が均一に分散されて形成されていることにより、励起光を受けて発光光を射出できると共に、鏡面箱136内に発光されて再び蛍光体133に入射した光線束の透過率も高くすることができるため、励起光及び発光光の利用効率を高くすることができる。

更に、蛍光体133の射出方向の前方位置に集光光学系135が配置されることにより、発光光の中で光軸に対する角度が大きい光も光軸と関わる角度を小さくして前方に射出することができ、発光光の利用効率を高くすることができる。

そして、励起光源131として半導体発光素子を用いることにより、蛍光光生成装置130を小型化でき、又、電気消費量も抑えることができる。又、励起光源131としてレーザダイオードを用いることにより、励起光の出力を高くすることができると共に励起光源131から射出される光線束を集光させることも容易となるため、励起光の利用効率を更に高めることができる。

又、光の三原色である赤色、緑色、青色の発光光を生成する３つの蛍光光生成装置130を用いることにより、全ての色を生成することができるため、光源装置63の用途を広げることができる。

そして、プロジェクタ10においてこの光源装置63を用い、各蛍光光生成装置130を時分割制御する構成とすることにより、カラーホイール等の着色手段が無くとも可視光における全色を生成できるようになり、プロジェクタ10の小型化及び薄型化を図ることができ、熱対策も容易となる。

又、白色光を生成する蛍光光生成装置130を用いることにより、カラーホイール等の着色手段を有した既存の電気機器において本実施例における蛍光光生成装置130を使用することができるようになる。

更に、この白色光を生成する蛍光光生成装置130を備えた光源装置63をプロジェクタ10で用いることにより、光源装置63の小型化、軽量化を図れ、電気消費量を抑えることもでき、更に、現在一般的なカラーホイールを用いたプロジェクタ10に複雑な改良を施すことなく使用することができる。

尚、上述した実施例では、蛍光光生成装置130の鏡面箱136の形状を錐台形状としているが、立方体や他面立体とすることもでき、光源装置63の使用環境に応じて様々な構成とすることができる。又、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

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 53 表示素子冷却装置
62 光源側光学系 63 光源装置
70 光学系ユニット 74 光軸変更ミラー
75 導光装置 78 照明側ブロック
79 画像生成ブロック 80 投影側ブロック
84 照射ミラー 90 投影側光学系
93 固定レンズ群 97 可動レンズ群
101 電源回路ブロック 102 光源制御回路基板
103 制御回路基板 110 ブロア
111 吸込み口 113 吐出口
114 排気温低減装置 120 区画用隔壁
121 吸気側空間室 122 排気側空間室
130 蛍光光生成装置 130B 青色蛍光光生成装置
130G 緑色蛍光光生成装置 130R 赤色蛍光光生成装置
131 励起光源
131a 光源基板 132 集光レンズ
133 蛍光体 134 発光部
135 集光光学系 136 鏡面箱
136a 入射口 136c 縁部
137 ダイクロイックフィルタ 138 外ケース
139 反射材 142 赤色光反射ミラー
143 第一凸レンズ 144 第一ダイクロイックミラー
145 第二凸レンズ 146 第二ダイクロイックミラー
147 第三凸レンズ

Claims (12)

1. 励起光源と、該励起光源の光軸上に配置された集光レンズと、該集光レンズによって集光された光線束の光軸上に配置された前方を開口とする鏡面箱と、該鏡面箱の開口を封止するように配置された蛍光体と、該蛍光体の前記鏡面箱を封止した面の対向面に配置されたダイクロイックフィルタと、から形成された蛍光光生成装置を備え、
   前記蛍光体は、前記励起光源からの射出光を励起光として発光し、
   前記鏡面箱は、前記蛍光体からの射出光を内面で反射させて該蛍光体の前方に位置する面である射出面から射出させ、
   前記ダイクロイックフィルタは、前記励起光を反射して前記蛍光体に入射させると共に、前記発光光を透過して外部に有効光として射出させることを特徴とする光源装置。
2. 前記鏡面箱は、内面を反射面とした中空の錐台形状であり、前記励起光源側に位置する一面に口径の小さな入射口を備え、
   前記励起光は、前記集光レンズによって前記鏡面箱の入射口内の略一点に集光され、該入射口から鏡面箱内に入射されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記蛍光体は、透明な部材に１０〜３０重量％の蛍光材料が均一に分散されて形成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. 前記蛍光光生成装置は、前記蛍光体の射出方向の前方位置に配置されて前記発光光を集光する集光光学系を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光源装置。
5. 前記励起光源は、半導体発光素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光源装置。
6. 前記励起光源は、レーザダイオードであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光源装置。
7. 前記励起光源は、光源内に拡散レンズを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光源装置。
8. 赤色波長域光を生成する前記蛍光光生成装置としての赤色蛍光光生成装置と、緑色波長域光を生成する前記蛍光光生成装置としての緑色蛍光光生成装置と、青色波長域光を射出する青色生成装置と、を備え、
   該複数の蛍光光生成装置及び青色生成装置から射出された光線束の光軸の向きを一致させるように変換する光軸変換装置を有していることを特徴とする請求項１又は請求項７に記載の光源装置。
9. 赤色波長域光を生成する前記蛍光光生成装置としての赤色蛍光光生成装置と、緑色波長域光を生成する前記蛍光光生成装置としての緑色蛍光光生成装置と、青色波長域光を生成する前記蛍光光生成装置としての青色蛍光光生成装置と、を備え、
   該複数の蛍光光生成装置から射出された光線束の光軸の向きを一致させるように変換する光軸変換装置を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の光源装置。
10. 白色光を生成する前記蛍光光生成装置を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の光源装置。
11. 光源装置と、導光装置と、表示素子と、投影側光学系と、プロジェクタ制御手段とを備え、
    前記光源装置は、請求項８又は９に記載の光源装置であり、前記励起光源を時分割制御することにより投影を行なうことを特徴とするプロジェクタ。
12. 光源装置と、導光装置と、カラーホイールと、表示素子と、投影側光学系と、プロジェクタ制御手段とを備え、
    前記光源装置は、請求項１０に記載の光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
    

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