JP5333852B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、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、さら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、光源装置の発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）、あるいは、有機ＥＬ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。

しかしながら、発光ダイオードを光源として使用した場合、単体では輝度が足りないという問題点があった。また、赤色、緑色、青色のレーザーダイオードを光源として使用した場合には、緑色レーザーダイオードにおいて電力効率が悪く、赤色レーザーダイオードや青色レーザーダイオードと比較して輝度が極端に低くなるという問題点もあった。

そこで、蛍光体を紫外線発光ダイオードや青色発光ダイオード、あるいは、紫外線レーザーダイオードや青色レーザーダイオード等で励起し、この蛍光体から発せられる蛍光光を光源光として利用する提案がなされている（例えば、特許文献１）。

特開２００４−３４１１０５号公報

蛍光体から発せられる蛍光光を光源光として利用する光源装置では、蛍光光が蛍光体から全方位に射出されるため、効率よく蛍光光を取り出すことが課題となる。また、所定の厚みを有した蛍光体層を励起させる構成とした光源装置では、励起光の入射面と蛍光光の射出面とが異なると、励起光の入射面近傍で蛍光発光した蛍光光が射出面から射出されるまでの間に同一蛍光体層内における他の蛍光体に吸収され、励起光によって励起された蛍光光の光量と、射出面から射出される蛍光光の光量とに大きな差が生じ、蛍光光の利用効率が下がるという問題点があった。

このような問題点を解決するため、蛍光体層を反射面上に形成し、蛍光体層の正面から励起光を蛍光体層に照射して蛍光体を励起し、蛍光体層の正面から、つまり、励起光の入射面と同一の面から蛍光光を射出させる光源装置の提案がなされている。この光源装置では、励起光の入射面近傍で蛍光発光した蛍光光の一部は、励起光の入射面と同一の面から直接外部に射出されるため蛍光体による吸収がない。また、励起光の入射面と異なる方向へ蛍光発光した蛍光光の一部は、反射面で反射した後に励起光の入射面から射出されることとなり、蛍光光の利用効率を高めることができる。しかしながら、このような励起光の入射面と蛍光光の射出面とを同一の面とした光源装置では、励起光と蛍光光とをダイクロイックミラーで分離する等、励起光と蛍光光とを分離するための光学系が必要となる。

また、光源光の利用効率を高める方法としては、光学系のＦナンバーを小さくし投影レンズの開口を大きくするというものもある。しかしながら、ＤＭＤを表示素子として利用したプロジェクタにおいては、ＤＭＤが備えるマイクロミラーのチルト角によって光源光と投影光との分離角度が決まるため、ＤＭＤにおける表面カバー等のフラット面で反射してしまう一部の光源光が投影側光学系に迷光として入射してしまい、投影光の明度や彩度を低下させるという問題点があった。

このような迷光が投影側光学系に入射することを防止するためには、ＤＭＤに光源光を照射する前の段階で光源光を部分的に絞り、投影側光学系に入射する角度成分の光を予めカットするという方法がある。

本発明は、蛍光体層を備えた蛍光発光体に励起光を照射し、蛍光発光体からの射出光を光源光として用いるプロジェクタにおいて、光源側光学系の所定のレンズに絞りを形成するとともにこの絞り部分に反射面を形成し、この反射面に励起光を照射させて蛍光発光体まで光源側光学系によって導光させることにより、蛍光発光体における励起光の照射面と同一の面から赤色、緑色、青色波長帯域の光源光を取り出す構成としたプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明のプロジェクタは、光源装置と、表示素子と、投影側光学系と、プロジェクタ制御手段と、を有するプロジェクタであって、前記光源装置は、励起光源と、蛍光発光体と、光源側光学系と、を備え、前記蛍光発光体は、前記励起光源からの射出光を励起光として蛍光発光する蛍光体層が反射面上に敷設された蛍光発光領域を有し、前記光源側光学系は、前記励起光源からの射出光を前記蛍光発光体に導光するとともに、前記蛍光発光体からの射出光である光源光を前記表示素子に導光するものであって、前記光源側光学系には前記投影側光学系の瞳の一部をカットするための絞りが形成された部材が配置され、該絞りが形成された部材の絞り部分には反射面が形成され、前記励起光源は、前記絞り部分の反射面に射出光が照射されるよう配置されていることを特徴とする。

また、本発明のプロジェクタにおいて、前記表示素子は、画像を生成するための複数のマイクロミラーと、該マイクロミラーを保護する透明な表面カバーと、を備えてなり、前記絞りは、前記表示素子の表面カバーで反射された前記光源光のフラット光における前記投影側光学系に入射する部分光をカットする位置に形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明のプロジェクタにおいて、前記蛍光発光体は、円形板の回転体で、赤色蛍光体層が敷設された赤色蛍光発光領域と、緑色蛍光体層が敷設された緑色蛍光発光領域と、前記励起光源からの射出光を拡散反射させる拡散反射領域と、が周方向に並設されてなり、前記励起光源は、青色波長帯域光を射出することを特徴とする。

また、本発明のプロジェクタにおいて、前記絞り部分の反射面は、前記光源光の光線束における前記表示素子で反射した投影光とフラット光とがオーバーラップする領域の形状に近似させた形状に形成されていることを特徴とする。

そして、本発明のプロジェクタにおいて、前記励起光源と前記蛍光ホイールの間には前記光源側光学系としての導光装置が配置され、前記絞りは、前記導光装置を透過した後の前記蛍光発光体からの光線束における一部をカットするよう形成されていることを特徴とする。

また、本発明のプロジェクタは、前記表示素子に所定の角度から投影光を照射する照射ミラーを備え、前記導光装置を透過した光源光を前記照射ミラーに照射するための前記光源側光学系としての凸レンズを有し、該凸レンズに前記絞りが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、蛍光体層を備えた蛍光発光体に励起光を照射し、蛍光発光体からの射出光を光源光として用いるプロジェクタにおいて、光源側光学系の所定のレンズに絞りを形成するとともにこの絞り部分に反射面を形成し、この反射面に励起光を照射させて蛍光発光体まで光源側光学系によって導光させることにより、蛍光発光体における励起光の照射面と同一の面から赤色、緑色、青色波長帯域の光源光を取り出す構成としたプロジェクタを提供する。

本発明の実施例に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの機能回路ブロック図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの光源装置を示す平面模式図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタにおける表示素子で反射した光線束の断面を模式的に表す図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。本発明のプロジェクタ10は、
光源装置63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、を有する。

光源装置63は、励起光源72と、反射面上に励起光源72からの射出光を励起光として発光する蛍光体層が敷設された蛍光発光領域、及び、励起光源72からの射出光を拡散反射させる拡散反射領域が周方向に並設された蛍光発光体である蛍光ホイール71と、励起光源72からの射出光を蛍光ホイール71に導光するとともに、蛍光ホイール71からの射出光である光源光を表示素子51に導光する光源側光学系62と、を備える。

さらに、光源装置63は、光源側光学系62として、蛍光ホイール71の近傍に配置され、３枚のレンズが組み合わされて集光レンズとされた集光レンズ群155と、集光レンズ群155の中心軸上に配置された第一凸レンズ153と、第一凸レンズ153の中心軸上であって第一凸レンズ153に対して４５度の角度で配置された第一反射ミラー151と、第一反射ミラー151によって反射される光源光の光軸上に配置された導光装置入射レンズ154と、を備える。

また、光源装置63は、光源側光学系62として、導光装置入射レンズ154の中心軸上に配置された導光装置75と、導光装置75の中心軸上に配置され、光源光を集光するとともに励起光源72からの射出光を導光装置75の射出面内に集光するメニスカスレンズ156と、メニスカスレンズ156の中心軸上において当該中心軸に対して所定の角度で配置された第二反射ミラー157と、を備える。

さらに、光源装置63は、光源側光学系62として、第二反射ミラー157で反射した光源光の光軸上に配置された第二凸レンズ158と、第二凸レンズ158の中心軸上に配置された第三凸レンズ159と、を備える。

そして、この光源側光学系62としての第二凸レンズ158には、投影側光学系90の瞳の一部をカットするための絞りが形成され、この絞り部分に絞り反射面161が形成されている。つまり、絞りは、導光装置75を透過した後の光源光の一部をカットするよう形成されている。

また、励起光源72は、絞り反射面161での反射光が第二反射ミラー157で反射して導光装置75に入射するように、絞り反射面161に対して所定の角度をなした状態で、絞り反射面161に射出光が照射されるよう配置されている。

さらに、プロジェクタ10における表示素子51は、画像を生成するための複数のマイクロミラーと、マイクロミラーを保護する透明な表面カバーと、を備えてなる。そして、絞り反射面161は、光源光の光線束における、表示素子51のマイクロミラーで反射した投影光と、表示素子51の表面カバーで反射されたフラット光と、がオーバーラップする領域をカットするように形成されている。さらに、絞り反射面161は、投影光とフラット光とがオーバーラップする領域の形状に近似させた形状に形成されている。

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。なお、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。

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、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を有するとともに、この正面パネル12には複数の排気孔17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、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。

さらに、本体ケースの背面には、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。なお、図示しない本体ケース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。

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し、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。また、表示駆動部26は、光源装置63が備える後述する蛍光発光体としての蛍光ホイール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90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90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。

また、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。

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光が光源装置63から射出されるように光源装置63を制御する。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。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には、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等を取り付けた電源制御回路基板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が配置されている。また、左側パネル15の近傍には光学系ユニット70が配置され、この光学系ユニット70とブロア110の間から正面パネル12の近傍にかけて光源装置63が配置されている。

光学系ユニット70は、背面パネル13の近傍に位置する画像生成ブロック79と、画像生成ブロック79の正面側に位置する投影側ブロック80と、から構成されている。

この画像生成ブロック79は、表示素子51とするＤＭＤと、光源装置63から射出された光源光を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー84と、から構成され、光源装置63が位置する右側面には光源光の入射口が形成されている。また、表示素子51と背面パネル13の間には、表示素子51を冷却するための表示素子冷却装置53が配置されている。そして、画像生成ブロック79に入射された光源光は、照射ミラー84によって表示素子51に向けて反射され、表示素子51のマイクロミラーによって投影光に変換されて投影側ブロック80に入射される。

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。そして、画像生成ブロック79から射出された投影画像は、投影側ブロック80の投影側光学系90によって拡大され、スクリーン等の投影面に投影される。

そして、光源装置63は、正面パネル12の近傍において発光面が正面パネルと直交するように配置された蛍光発光体としての蛍光ホイール71と、ブロア110の近傍において光源側光学系62を構成する所定のレンズの絞り位置に励起光を照射するよう配置された励起光源72と、蛍光ホイール71と励起光源72の間及び画像生成ブロック79の入射口近傍に配置された光源側光学系62と、から構成されている。

以下、この光源装置63について詳細に述べる。図４は、光源装置63の平面模式図である。蛍光発光体としての蛍光ホイール71は、赤色蛍光発光領域と、緑色蛍光発光領域と、拡散反射領域と、が周方向に並設された円形板であって、ホイールモータ73によって回転駆動される。赤色蛍光発光領域及び緑色蛍光発光領域が形成される面は、銀蒸着等によってミラー加工されて反射面とされており、この反射面上に赤色蛍光体層及び緑色蛍光体層が敷設されている。そして、励起光源72からの射出光が赤色蛍光体層及び緑色蛍光体層に照射されると、この励起光源72からの射出光を励起光として、赤色及び緑色波長帯域の蛍光光を射出面から射出する。なお、本実施例では、蛍光発光体として蛍光ホイール71を用いているが、これに限定されることなく、方形状やその他の形状の発光板を蛍光発光体として用いることも可能である。

また、拡散反射領域には、銀蒸着等によってミラー加工された反射面の表面にサンドブラスト加工等によって微細凹凸が形成されている。この拡散反射領域は、指向性の強いコヒーレント光である励起光源72からの射出光を拡散反射してインコヒーレント光に変換する。そして、この拡散反射領域に励起光源72からの射出光が照射されると、青色波長帯域光を射出面から射出する。

励起光源72は、青色レーザーダイオードと、青色レーザーダイオードの前方に配置され、青色レーザーダイオードからの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、から形成されている。また、この励起光源72は、後述する第二凸レンズ158の絞り反射面161に光が照射されるように配置されている。

光源側光学系62は、蛍光ホイール71からの射出光、つまり、光源光を画像生成ブロック79まで導光するとともに、励起光源72からの射出光も蛍光ホイール71に導光する。この光源側光学系62は、レンズ群と、複数の反射ミラーと、導光装置75と、から構成される。

蛍光ホイール71の射出面近傍には、複数のレンズを組み合わせて集光レンズとした集光レンズ群155が配置されている。また、集光レンズ群155の光軸上には、第一凸レンズ153を介して第一反射ミラー151が光軸と４５度の角度をなすように配置されている。さらに、第一反射ミラー151で反射した光源光の光線束の光軸上には、導光装置入射レンズ154を介して導光装置75が配置されている。

また、導光装置75に入射した光源光の光軸上には、メニスカスレンズ156を介して第二反射ミラー157が光軸を画像生成ブロック79の入射口方向に変換するように配置されている。さらに、第二反射ミラー157で反射した光源光の光軸上であって、画像生成ブロック79の入射口近傍には、画像生成ブロック79の照射ミラー84に光源光を集光するための第二凸レンズ158及び第三凸レンズ159が配置されている。

集光レンズ群155は、蛍光ホイール71から射出された光線束を、第一凸レンズ153を介して第一反射ミラー151に集光するとともに、励起光源72から射出され光源側光学系62によって導光された光線束を蛍光ホイール71の蛍光発光領域や拡散反射領域に照射する。

第一凸レンズ153は、蛍光ホイール71から射出され、集光レンズ群155を透過した光源光の光線束を第一反射ミラー151に集光するとともに、励起光源72から射出され第一反射ミラー151で反射した光線束を集光レンズ群155を介して蛍光ホイール71の蛍光発光領域や拡散反射領域に照射する。

第一反射ミラー151は、第一凸レンズ153によって集光された蛍光ホイール71からの射出光の光軸を導光装置75方向に９０度変換するとともに、励起光源72からの射出光を蛍光ホイール71方向に９０度変換する。

導光装置入射レンズ154は、第一反射ミラー151で反射した蛍光ホイール71からの射出光を導光装置75の入射口内に集光するとともに、導光装置75を透過した励起光源72からの射出光を第一反射ミラー151に照射する。

導光装置75は、蛍光ホイール71からの射出光や励起光源72からの射出光の光線束を均一な強度分布の光線束として射出する。なお、本実施例においては、蛍光ホイール71からの射出光が入射する側に位置する面を入射口とし、励起光源72からの射出光が入射する側の面を射出口とする。

メニスカスレンズ156は、蛍光ホイール71から射出され導光装置75によって均一な強度分布に変換された光線束を第二反射ミラー157に集光するとともに、励起光源72から射出され第二反射ミラー157で反射した光線束を導光装置75の射出口に導く。

第二反射ミラー157は、導光装置75を透過した光線束を第二凸レンズ158及び第三凸レンズ159方向に反射するとともに、励起光源72から射出され後述の絞り反射面161で反射した光線束を導光装置75方向に反射する。

第二凸レンズ158には、光路上の一部、つまり、光線束の断面の一部をカットするように絞りが形成され、この絞り部分に反射面である絞り反射面161が形成されている。この第二凸レンズ158は、蛍光ホイール71からの射出光の一部をカットし、この一部をカットした蛍光ホイール71からの射出光を第三凸レンズ159を介して、画像生成ブロック79の照射ミラー84に集光する。また、第三凸レンズ159は、第二凸レンズ158によって一部をカットされた蛍光ホイール71からの射出光を画像生成ブロック79の照射ミラー84に集光する。

そして、第二凸レンズ158の絞り反射面161は、図５に示すように、表示素子51で反射した投影光とフラット光とがオーバーラップする位置、つまり、投影光の光線束とフラット光の光線束が重なる位置に照射される光源光をカットするために形成されている。この表示素子51で反射した投影光とは、ＤＭＤのマイクロミラーで反射したＯＮ光のことであり、フラット光とは、ＤＭＤのマイクロミラーを保護する透明な表面カバー等で反射した光線束のことである。

つまり、表示素子51に照射された光線束は、ＯＮ光とＯＦＦ光に分離され、ＯＮ光が投影光として投影側光学系90に入射し、ＯＦＦ光は画像生成ブロック79内で吸収されるが、表示素子51に照射された光源光の一部はマイクロミラーに照射される前に表面カバー等で反射してしまう。このようなフラット光の一部は、投影側光学系90に迷光として入射されるため、投影画像の明度や彩度を低下させる原因となる。よって、光源光における、投影光とフラット光とがオーバーラップする部分を第二凸レンズ158の絞り反射面161でカットすることにより、このような迷光が生ずることを防止できる。

また、絞り反射面161は、投影光とフラット光とがオーバーラップする形状に近似させた形状となっている。つまり、投影光とフラット光とがオーバーラップしている部分の光線束の形状が略楕円形状であるため、絞り反射面161は、略楕円形状に形成されている。さらに、この絞り反射面161は、第二凸レンズ158にミラー蒸着又はミラー板を配置することによって形成されている。なお、絞り反射面161は、投影光とフラット光とがオーバーラップする形状と同じ形状であれば、より好ましい。

そして、上述した励起光源72は、絞り反射面161での反射光が第二反射ミラー157で反射して導光装置75に入射するよう所定の角度から絞り反射面161に対して光源光を照射する。

次に、この光源装置63における光線束の流れについて述べる。励起光源72から射出された光線束は、絞り反射面161で反射して第二反射ミラー157に照射され、第二反射ミラー157で導光装置75方向に反射されて、メニスカスレンズ156に入射し、メニスカスレンズ156によって導光装置75の射出口まで導光される。

そして、導光装置75に入射した励起光源72からの射出光は、導光装置75内で反射を繰り返し、均一な強度分布の光線束として導光装置75の入射口から第一反射ミラー151方向に射出される。導光装置75から射出された励起光源72からの射出光は、導光装置入射レンズ154を透過して第一反射ミラー151に照射され、第一反射ミラー151で蛍光ホイール71方向に反射される。

第一反射ミラー151で反射した励起光源72からの射出光は、第一凸レンズ153及び集光レンズ群155によって蛍光ホイール71に照射され、蛍光ホイール71の蛍光発光領域あるいは拡散反射領域に照射される。蛍光ホイール71の蛍光発光領域に照射された励起光源72からの射出光は、励起光として赤色蛍光体あるいは緑色蛍光体を励起する。また、蛍光ホイール71の拡散反射領域に照射された励起光源72からの射出光は、拡散反射領域の反射面及び凹凸によって拡散反射される。

また、蛍光ホイール71から射出される蛍光光あるいは拡散反射光等の射出光は、集光レンズ群155及び第一凸レンズ153によって集光され、第一反射ミラー151に照射される。第一反射ミラー151に照射された蛍光ホイール71からの射出光は、第一反射ミラー151によって反射され、導光装置入射レンズ154によって導光装置75の入射口内に集光される。

導光装置75内に入射した蛍光ホイール71からの射出光は、導光装置75内で反射を繰り返し、均一な強度分布の光線束として導光装置75の射出口から第二反射ミラー157の方向に射出される。導光装置75から射出された蛍光ホイール71からの射出光は、メニスカスレンズ156に入射し、メニスカスレンズ156によって第二反射ミラー157上に集光される。第二反射ミラー157に照射された蛍光ホイール71からの射出光は、画像生成ブロック79の入射口方向に射出される。

第二反射ミラー157で反射された蛍光ホイール71からの射出光は、第二凸レンズ158に入射し、第二凸レンズ158によって絞り反射面161が位置する部分がカットされて第三凸レンズ159に入射し、第三凸レンズ159を透過して画像生成ブロック79の照射ミラー84上に光源光として集光される。また、第二凸レンズ158に照射された蛍光ホイール71からの射出光の中で、絞り反射面161に照射された光線束は、励起光源72が位置する方向に反射されることとなる。

本実施例のプロジェクタ10における光源装置63は、光源側光学系62を構成する所定の部材に、投影側光学系90の瞳の一部をカットするための絞りを形成し、この絞り部分に反射面を形成して励起光源72からの射出光をこの反射面に照射させる構成としている。このように絞り部分に反射面を形成し、この反射面に励起光源72からの射出光を照射する構成とすることにより、光源側光学系62において投影に使用されない光線束が導光する領域を利用して蛍光発光体としての蛍光ホイール71に正面から励起光を照射できることとなる。

よって、蛍光ホイール71における蛍光体から全方位に射出された光線束の中で、直接集光レンズ群155方向に射出される光線束のみならず、蛍光ホイール71の反射面側に射出された光線束も反射面で反射して集光レンズ群155方向に射出されることとなり、蛍光光の利用効率を高めることができる。そして、蛍光光の利用効率を高めることにより、明度及び彩度の高い投影が可能なプロジェクタ10を提供できる。

また、蛍光ホイール71の正面側から励起光を照射し、励起光の入射面と同一の面から射出された光線束を光源光とする構成においては、励起光と光源光をダイクロイックミラー等を配置することで分離する必要があったが、本実施例の光源装置63では、ダイクロイックミラー等で励起光と光源光を分離する必要がなくなり、高価な光学系の量を減らすこともできる。

さらに、本実施例のプロジェクタ10における光源装置63によれば、絞りを、光源光のフラット光における投影側光学系90に入射する部分光をカットする位置に形成することにより、投影光側光学系90に入射した迷光によって投影画像の明度及び彩度が低下することを防止できる。

また、本実施例のプロジェクタ10における光源装置63では、励起光源72として青色波長帯域光を射出する固体発光素子を用いているため、この励起光源72からの射出光を青色波長帯域の光源光として利用することができ、高額な蛍光体の使用量を減らすことができる。

さらに、本実施例の光源装置63では、絞りを投影光とフラット光とがオーバーラップする領域をカットするように形成されている。これにより、表示素子51の表面カバーで反射し投影側光学系90に入射してしまうフラット光を除去することができるため、投影画像にぼやけ等が生じることを防止でき、明瞭な画像投影が可能なプロジェクタ10を提供できることとなる。

そして、本実施例の光源装置63では、絞り部分の反射面の形状を、投影光とフラット光とがオーバーラップする領域の形状に近似させた形状に形成している。これにより、光源光の中でカットされる領域が広すぎるために投影画像が暗くなることや、カットされる領域が狭すぎるために投影光にフラット光が混ざり、投影画像の明度や彩度が下がるといった問題が生じることを防止できる。

さらに、蛍光ホイール71からの射出光は、導光装置75で強度が均一化された光線束とされるため、導光装置75を透過した後の光源光の一部をカットする構成とすることによって絞りの効果を高めることができる。特に、画像生成ブロック79に入射する直前の光源光における一部をカットする構成とすることにより、絞りの効果を一層高めることができる。

なお、本実施例では、蛍光ホイール71を蛍光発光領域と拡散反射領域とからなる構成として述べたが、赤色蛍光体層が敷設された赤色蛍光発光領域と、緑色蛍光体層が敷設された緑色蛍光発光領域と、青色蛍光体層が敷設された青色蛍光発光領域と、が周方向に並設された蛍光ホイール71とし、励起光源72として紫外線波長帯域光を射出する紫外線レーザーダイオードを用いる構成とすることもできる。

このように励起光を紫外線波長帯域光とし、赤色、緑色、青色波長帯域の光源光を全て蛍光光によって賄う構成とした場合であっても、絞り反射面161を光源側光学系62の一部に設けることでダイクロイックミラー等を用いずとも蛍光ホイール71における励起光の照射面と、光源光の射出面を同一の面とすることができる。

なお、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
71 蛍光ホイール 72 励起光源
73 ホイールモータ 75 導光装置
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 電源制御回路基板
103 制御回路基板 110 ブロア
151 第一反射ミラー 153 第一凸レンズ
154 導光装置入射レンズ 155 集光レンズ群
156 メニスカスレンズ 157 第二反射ミラー
158 第二凸レンズ 159 第三凸レンズ
161 絞り反射面

Claims (6)

1. 光源装置と、表示素子と、投影側光学系と、プロジェクタ制御手段と、を有するプロジェクタにおいて、
   前記光源装置は、励起光源と、蛍光発光体と、光源側光学系と、を備え、
   前記蛍光発光体は、前記励起光源からの射出光を励起光として蛍光発光する蛍光体層が反射面上に敷設された蛍光発光領域を有し、
   前記光源側光学系は、前記励起光源からの射出光を前記蛍光発光体に導光するとともに、前記蛍光発光体からの射出光である光源光を前記表示素子に導光するものであって、前記光源側光学系には前記投影側光学系の瞳の一部をカットするための絞りが形成された部材が配置され、該絞りが形成された部材の絞り部分には反射面が形成され、
   前記励起光源は、前記絞り部分の反射面に射出光が照射されるよう配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記表示素子は、画像を生成するための複数のマイクロミラーと、該マイクロミラーを保護する透明な表面カバーと、を備えてなり、
   前記絞りは、前記表示素子の表面カバーで反射された前記光源光のフラット光における前記投影側光学系に入射する部分光をカットする位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記蛍光発光体は、円形板の回転体で、赤色蛍光体層が敷設された赤色蛍光発光領域と、緑色蛍光体層が敷設された緑色蛍光発光領域と、前記励起光源からの射出光を拡散反射させる拡散反射領域と、が周方向に並設されてなり、
   前記励起光源は、青色波長帯域光を射出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記絞り部分の反射面は、前記光源光の光線束における前記表示素子で反射した投影光とフラット光とがオーバーラップする領域の形状に近似させた形状に形成されてい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プロジェクタ。
5. 前記励起光源と前記蛍光ホイールの間には前記光源側光学系としての導光装置が配置され、
   前記絞りは、前記導光装置を透過した後の前記蛍光発光体からの光線束における一部をカットするよう形成されてい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プロジェクタ。
6. 前記表示素子に所定の角度から投影光を照射する照射ミラーを備え、
   前記導光装置を透過した光源光を前記照射ミラーに照射するための前記光源側光学系としての凸レンズを有し、該凸レンズに前記絞りが形成されてい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プロジェクタ。

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