JP5862938B2 - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、蛍光体領域と拡散透過領域とが周方向に並設されてなる発光ホイール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、光源装置の発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）、或いは、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。

例えば、特開２００４−３４１１０５号公報（特許文献１）では、蛍光体が周方向に敷設された発光ホイールと、紫外線発光ダイオードと、を備えた光源装置の提案がなされている。この特許文献１の提案における光源装置は、発光ホイールに裏面側から励起光としての紫外線を照射し、この発光ホイールの前面側から発光された発光光を光源光として利用する構成とされている。

そして、プロジェクタで用いる光源装置では、少なくとも光の三原色である赤色、緑色、青色の波長帯域光を生成できることが求められる。特許文献１に示したような発光ホイールを用いる構成では、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を発光ホイールの周方向に並設することで光の三原色を生成できる。

また、本件出願人は、青色レーザ発光器を用い、青色波長帯域のレーザ光を拡散部により拡散光として光源側光学系などによりＤＭＤに照射し、この青色波長帯域のレーザ光を励起光として緑色蛍光体から発せられた緑色波長帯域光を光源側光学系などによりＤＭＤに照射し、赤色発光ダイオードから発せられる赤色波長帯域光を光源側光学系などによりＤＭＤに照射する光源装置を用いたプロジェクタの提案を行っている（例えば特許文献２）。

特開２００４−３４１１０５号公報 特開２０１１−０１３３１７号公報

上記特許文献１の光源装置では、各色波長帯域光における相互間の輝度の差が大きくなるという問題点があった。
また、特許文献２の光源装置では、赤色光の輝度を高くすることが困難であり、明るい投影画像を形成するプロジェクタとすることが困難であった。

本発明は、高輝度の光源装置とこの光源装置を用いた明るい画像の投影を可能とする小型のプロジェクタを提供することを目的としている。

本発明の光源装置は、異なる波長帯域光を発する第一光源及び第二光源と、前記第一光源及び前記第二光源からの射出光が照射される発光板を有する蛍光発光装置と、前記第一光源及び前記第二光源の点灯と、前記第一光源及び前記第二光源の点灯に合わせて前記蛍光発光装置の発光板を回転駆動する発光板駆動手段と、を制御する光源制御手段と、前記発光板を透過した前記第一光源及び前記第二光源からの光や前記発光板から発せられた蛍光光の各光を、光軸を一致させて同一方向に向わせる導光光学系と、を有し、前記発光板は、反射層の上に蛍光体層が設けられた第１領域と、前記第一光源及び前記第二光源からの光を拡散透過させる第２領域と、ダイクロイック層の上に蛍光体層が設けられた第３領域と、を備え、前記蛍光発光装置は前記発光板の第１領域、第２領域、第３領域を順次繰り返して前記第一光源及び前記第二光源からの射出光の光軸位置に位置させる発光板駆動装置を備える、ことを特徴とする。

本発明のプロジェクタは、上記本願発明の光源装置と、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、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、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、出力波長帯域の異なる２種類の光源装置と、蛍光体層を反射層やダイクロイック層に重ねた蛍光発光領域と拡散部による拡散透過領域とを形成した発光板とにより、小型高輝度の光源装置とこの光源装置を用いた明るい画像の投影を可能とする小型の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。 本発明の実施形態に係る光源装置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発光ホイールと光源点灯タイミングを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る光源装置の発光ホイールと光源点灯タイミングを示す図である。 本発明のその他の実施形態に係る光源装置の発光ホイールと光源点灯タイミングを示す図である。 本発明の更に別の実施形態に係る光源装置の発光ホイールと光源点灯タイミングを示す図である。

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、本実施形態において、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端子やアナログＲＧＢ映像信号が入力される映像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、音声出力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。

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の機能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等から構成される。この制御部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、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。

そして、このプロジェクタ制御手段により、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、光源ユニット60から射出された光線束を先述の光源側光学系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の反射光で光学像を形成し、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う。

そして、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から射出されるように、後述する光源ユニット60の青色光源装置である第一光源70や赤色光源装置である第二光源120の点灯発光及び蛍光発光装置100の駆動を制御する。

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。図４は、このプロジェクタ10の光源装置としての光源ユニット60を示す平面摸式図である。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との間に光学系ユニット160を備えている。

光源装置としての光源ユニット60は、図３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であって背面パネル13近傍に配置される青色波長帯域光を発する第一光源70と、この第一光源70から射出される光線束の光軸に垂直に赤色波長帯域光の光線束を発する赤色光源装置としての第二光源120と、正面パネル12の近傍に配置され緑色発光蛍光体による蛍光体層を設ける第１領域及び第３領域と拡散部による拡散透過領域とした第２領域を有する発光板としての発光ホイール101を備えた蛍光発光装置100と、を備える。

また、光源ユニット60は、青色帯域光である第一光源70の光を透過させ且つ赤色帯域光である第二光源120の射出光を反射させる照射光用ダイクロイックミラー141を介して第一光源70及び第二光源120の射出光を発光板である発光ホイール101に照射し、蛍光発光装置100における発光ホイール101からの発光光や透過光を全て同一の光軸となるように変換して各色波長帯域光を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光する導光光学系140を備える。

第一光源70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された半導体発光素子である青色レーザ発光器による青色光源71と、青色光源71からの射出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で反射した青色光源71からの射出光を集光する集光レンズ78と、青色光源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。

青色光源71は、３行８列の計２４個の半導体発光素子である青色レーザ発光器がマトリクス状に配列されており、青色レーザ発光器の光軸上には、各青色レーザ発光器からの射出光を平行光に変換する集光レンズであ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、青色光源71から射出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に射出する。

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とによって青色光源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。

第二光源120である赤色光源装置は、正面パネル12方向に光線束を発するように配置された一個又は複数個の半導体発光素子である赤色レーザ発光器による赤色光源121と、赤色光源121からの射出光を平行光とするコリメータレンズ125と、コリメータレンズ125を透過した射出光を集光する集光レンズ79と、を備える。

そして、第一光源70から照射される光の光軸と、第二光源120から照射される光の光軸とが交わる位置に第一光源70からの青色波長帯域光を透過させ、第一光源70からの透過光の光軸と一致させるように第二光源120からの赤色波長帯域光を反射させて、第一光源70からの光と、第二光源120からの光とを、蛍光発光装置100の発光ホイール101に照射する照射光用ダイクロイックミラー141を有する。

蛍光発光装置100は、第一光源70及び第二光源120からの光を拡散透過させて射出すると共に、緑色蛍光光をも射出する光源であって、正面パネル12と平行となるように、つまり、第一光源70及び第二光源120からの射出光の光軸と直交するように配置された発光板である発光ホイール101と、この発光ホイール101を回転駆動する発光板駆動手段である駆動モータ110と、発光ホイール101から第一光源70側に射出される光線束を集光する集光レンズ群111や発光ホイール101から正面パネル12側に射出される光線束を集光する集光レンズ115と、を備える。

発光ホイール101は、円板状の透明基材で形成され、図５に示すように、互いに隣接する扇形形状のセグメント領域を三つ有し、ガラス基材又は透明樹脂基材等で形成されるものである。そして、この透明基材は、第一のセグメント領域である第１領域131及び第三のセグメント領域である第３領域133には、緑色波長帯域光を発する蛍光体の層が形成され、第二のセグメント領域である第２領域132には、第一光源70及び第二光源120からの射出光を拡散させて透過させる拡散部が形成される。

蛍光体層は、第一光源70からの青色波長帯域光を励起光として吸収し、励起されることで緑色の波長帯域光を発するための緑色発光蛍光体を含有している層であり、緑色発光蛍光体結晶とバインダから構成されるものである。そして、第１領域131は、透明基板に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層が形成され、この反射層の上に緑色発光蛍光体による蛍光体層が形成されるものである。

また、第３領域133は、透明基板の表面に青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射し、他の赤色波長帯域光などを透過させるダイクロイック層が形成され、このダイクロイック層の上に緑色発光蛍光体による蛍光体層が形成されるものである。

そして、発光ホイール101の蛍光体層に照射された第一光源70からの射出光は、発光ホイール101の蛍光体を励起して緑色波長帯域光を全方位に射出するように発光させ、この蛍光光を直接第一光源70側へ、あるいは、発光ホイール101の反射層やダイクロイック層で反射した後に蛍光光を第一光源70側へ射出させる。また、蛍光体層の緑色発光蛍光体に吸収されることなく、反射層やダイクロイック層に照射された励起光は、反射層やダイクロイック層で反射されて再び蛍光体層に入射し、蛍光体を励起させることとなる。したがって、このような反射構造とすることにより第一光源70から射出された青色波長帯域光である励起光の利用効率を上げることができる。

また、第２領域132には拡散透過領域としての拡散部を有しており、拡散部は、具体的には、透明基材の拡散透過領域とする部分にブラスト加工などによる目粗し処理等の光学処理を施し、入射した青色波長帯域光や緑色波長帯域光が透過する際に拡散させることができるようにしたものである。

なお、拡散部としては、当該透明基材の表面に光学処理を施す場合の他、光学物質である帯状の固体物を固着することにより形成してもよい。

そして、この発光ホイール101は、透明基材の中央部には駆動モータ110との接続部である円柱状の回転軸の形状に対応した円形開口が形成され、該円形開口に回転軸が挿着されてモータハブが透明基材の中央部近傍に接着されることで当該発光ホイール101は駆動モータ110の回転軸に強固に接続されている。

したがって、この発光ホイール101は、毎秒約１２０回などの回転速度でプロジェクタ制御手段の制御部38によって駆動制御される駆動装置としての駆動モータ110によって一体的に円周方向に回転することとなる。つまり、発光ホイール101は、回転制御可能とされて、発光ホイール101の拡散透過領域と蛍光発光領域とを、照射光用ダイクロイックミラー141からの光の光軸位置へ順次交互に位置させることとなる。

そして、駆動モータ110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によって発光ホイール101が冷却される。

そして、赤色光源121は、赤色の波長帯域光を発するレーザ発光ダイオードからなる。さらに、第二光源120は、赤色光源121の右側パネル14側にヒートシンク130を備える。そして、ヒートシンク130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。

導光光学系140は、発光ホイール101を透過した赤色波長帯域光及び青色波長帯域光や蛍光体から発せられた緑色波長帯域光の光線束を集光させる集光レンズと、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複数の全反射ミラーと、複数のダイクロイックミラーとで構成されている。

具体的には、図３及び図４に示したように、照射光用ダイクロイックミラー141と発光ホイール101との間に第一光源70及び第二光源120の射出光である青色波長帯域光や赤色波長帯域光を透過させ、発光ホイール101からの緑色波長帯域の蛍光光を反射させる第一ダイクロイックミラー143を導光光学系140は備えている。

そして、第一光源70及び第二光源120からの第一ダイクロイックミラー143を透過した光を発光ホイール101の拡散部に照射させる光を集光させる集光レンズ群111を第一ダイクロイックミラー143と発光ホイール101との間に有し、発光ホイール101の拡散部により拡散透過された光を集光させる集光レンズ115を発光ホイール101よりもプロジェクタ10の正面パネル12側に有し、この集光レンズ115よりも正面パネル12側に第一全反射ミラー142を有し、第一全反射ミラー142の側方に第二全反射ミラー144を有し、この第二全反射ミラー144は、第一全反射ミラー142で反射された第一光源70及び第二光源120の拡散透過光の光軸を変換してライトトンネル175の方向に向わせるものである。

また、この第一全反射ミラー142と第二全反射ミラー144との間に第一、第二光源120の拡散透過光を集光させる集光レンズ150を有し、第二全反射ミラー144と後述する第二ダイクロイックミラー145との間に、第二全反射ミラー144で反射された第一光源70及び第二光源120からの拡散透過光を集光する集光レンズ154もさらに有している。

そして、この導光光学系140は、第一ダイクロイックミラー143で反射されて集光レンズ152を通過した蛍光体層からの緑色波長帯域光を反射させ、発光ホイール101を拡散透過して第二全反射ミラー144で反射された第一光源70及び第二光源120の光を透過させる第二ダイクロイックミラー145を備える。

この第二ダイクロイックミラー145は、第二全反射ミラー144の背面パネル13側に位置する集光レンズ154とライトトンネル175の入射口近傍に位置する集光レンズ173との間に位置し、第一ダイクロイックミラー143で反射された緑色波長帯域光の光軸と第二全反射ミラー144で反射された光の光軸とが交わる位置に配置される。

そして光学系ユニット160は、第一光源70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、導光光学系140と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。

この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する光源側光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する光源側光学系170としては、光源ユニット60から射出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、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。

画像生成ブロック165は、光源側光学系170として、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。さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、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。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としてのコンデンサレンズ195が配置されている。

投影側ブロック168は、表示素子51で反射され、光学像を形成する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45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。

次に、第一光源70及び第二光源120の点灯及び消灯のタイミングを図５に示すタイムチャートにしたがって説明する。この点灯制御は、図５に示した発光ホイール101の緑色発光蛍光体の蛍光体層が反射層の上に形成された第１領域131から拡散部により形成される第２領域132及び緑色発光蛍光体の蛍光体層がダイクロイック層の上に形成された第３領域133の順に発光ホイール101が一回転する期間を１サイクルとしてホイール回転位置と合わせて光源制御手段により制御するものである。

即ち、図５（ｂ）に示すように、第１領域131が第一光源70及び第二光源120からの射出光の光軸位置に位置するとき、第一光源70を点灯させると、第一光源70からの青色波長帯域光により蛍光体層の緑色発光蛍光体から緑色波長帯域光が第一光源70側に射出され、蛍光体に吸収されなかった青色波長帯域光及び蛍光体から発せられて透明基板側に射出される緑色波長帯域光は反射層で反射され、青色波長帯域光は再度蛍光体層で蛍光体から緑色波長帯域光を射出させて蛍光体に吸収されなかった青色波長帯域光と蛍光体層から発せられる緑色波長帯域光とが共に第一光源70側に発光ホイール101から射出される。

この発光ホイール101から第一光源70側に射出される青色波長帯域光及び緑色波長帯域光の内、青色波長帯域光は第一ダイクロイックミラー143を透過して第一光源70側に戻り、緑色波長帯域光は第一ダイクロイックミラー143で反射され、更に第二ダイクロイックミラー145で反射されて光源ユニット60からライトトンネル175に向って射出される。

また、第一光源70を点灯させた状態で発光ホイール101の第２領域132が光源からの光軸位置に位置すると、第一光源70からの青色波長帯域光は拡散部を透過し、第一全反射ミラー142及び第二全反射ミラー144で反射されて第二ダイクロイックミラー145を透過し、ライトトンネル175に向って光源ユニット60から射出される。

そして、第２領域の中央点が第一光源70及び第二光源120からの光軸位置に達するまで発光ホイール101が回転したとき、第一光源70を消灯し、第二光源120を点灯させるものである。

従って、第二光源120からの赤色波長帯域光が拡散部に照射され、この赤色波長帯域光が拡散部を透過して第一全反射ミラー142及び第二全反射ミラー144で反射されて第二ダイクロイックミラー145を透過し、ライトトンネル175に向って光源ユニット60から射出される。

更に発光ホイール101が回転して第二光源120からの光の光軸位置に第３領域133が達したとき、第二光源120の点灯に加えて第一光源70も点灯させるものである。

従って、第一光源70の青色波長帯域光と第二光源120の赤色波長帯域光が第３領域133の蛍光体層に照射され、第二光源120からの赤色波長帯域光は蛍光体層で拡散されて蛍光体層及びダイクロイック層と透明基板を透過し、第一全反射ミラー142及び第二全反射ミラー144によりライトトンネル175に向って光源ユニット60から射出される。

また、第一光源70からの青色波長帯域光は、蛍光体層で緑色発光蛍光体を励起し、ダイクロイック層で反射されて更に緑色発光蛍光体を励起し、緑色発光蛍光体に吸収されなかった青色波長帯域光は第一光源70側に発光ホイール101から射出される。

そして、青色波長帯域光を励起光として緑色発光蛍光体から発せられた緑色波長帯域光は、直接的に蛍光体層から第一光源70側に、又、ダイクロイック層で反射されて蛍光体層から第一光源70側に射出されるようにして発光ホイール101から第一ダイクロイックミラー143に向って射出される。

この発光ホイール101から射出される青色波長帯域光及び緑色波長帯域光は、青色波長帯域光が第一ダイクロイックミラー143を透過し、緑色波長帯域光のみが第一ダイクロイックミラー143で反射され、第二ダイクロイックミラー145によりライトトンネル175に向って光源ユニット60から射出される。

このため、第一全反射ミラー142及び第二全反射ミラー144を介して第二ダイクロイックミラー145を透過する赤色波長帯域光と第一ダイクロイックミラー143を介して第二ダイクロイックミラー145で反射される緑色波長帯域光とがライトトンネル175に入射されるように光源ユニット60から射出され、光源ユニット60から黄色光として射出されることになる。

このように、発光ホイール101の回転に合せて第一光源70と第二光源120の点灯を制御することにより、単一の発光ホイール101により赤色波長帯域及び青色波長帯域のレーザ光を、スペックルノイズの発生を防止した拡散光として射出すると共に、緑色波長帯域の蛍光光を出力し、補色の黄色光も出力可能な光源ユニット60とすることができ、明るい投影画像を形成することができる。

また、図５に示した実施の形態における発光ホイール101における第３領域133のダイクロイック層は、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射するダイクロイック層としているも、緑色波長帯域光のみを反射するダイクロイック層とすることもある。

この実施の形態では、図５に示した実施の形態とは発光ホイール101のダイクロイック層の特性のみが異なるものであって、図６（ａ）に示すように、反射層の上に緑色発光蛍光体の蛍光体層を有する第１領域131と、拡散部により形成される第２領域132と、ダイクロイック層の上に緑色発光蛍光体の蛍光体層を有する第３領域133を有するものである。

そして、図６（ｂ）に示すように、図５に示した実施の形態と同じ点灯制御により第一光源70と第二光源120の点灯を制御すると、第一光源70からの青色波長帯域光が第１領域131に照射されると光源ユニット60から緑色波長帯域光が射出され、第２領域132の前半部分で第一光源70からの青色波長帯域光が第２領域132に照射されると青色波長帯域光が光源ユニット60から射出され、第２領域132の後半部分で第二光源120からの赤色波長帯域光が第２領域132に照射されると赤色波長帯域光が光源ユニット60から射出される。

更に、第３領域133に第一光源70からの光と第二光源120からの光が照射されると、第一光源70からの青色波長帯域光は、蛍光体層で一部が緑色発光蛍光体に吸収されて緑色発光蛍光体を励起し、蛍光体に吸収されずにダイクロイック層に達した青色波長帯域光は蛍光体層で拡散された状態でダイクロイック層及び透明基板を透過し、蛍光体層で拡散された第二光源120からの赤色波長帯域光と共に発光ホイール101から第一全反射ミラー142に向けて射出され、第二全反射ミラー144を介することによりライトトンネル175に向って射出される。

また、緑色発光蛍光体から発せられた緑色波長帯域光は、直接的に第一ダイクロイックミラー143側に、また、ダイクロイック層で反射されて第一ダイクロイックミラー143側に射出され、第一ダイクロイックミラー143及び第二ダイクロイックミラー145によりライトトンネル175に向って光源ユニット60から射出される。

このように、第３領域133に第一光源70からの光と第二光源120からの光が照射されると、光源ユニット60からは赤色波長帯域光、青色波長帯域光、緑色波長帯域光が射出され、白色光としてライトトンネル175に入射することができ、より明るい画像を形成することができる。

また、この発光ホイール101のダイクロイック層が緑色波長帯域光を反射するダイクロイック層のとき、図７（ｂ）に示すように、第一光源70からの青色波長帯域光が第１領域131に照射されると光源ユニット60から緑色波長帯域光が射出され、第２領域132の前半部分に第一光源70からの青色波長帯域光が照射されると青色波長帯域光が光源ユニット60から射出され、第２領域132の後半部分に第二光源120からの赤色波長帯域光が照射されると赤色波長帯域光が光源ユニット60から射出される。

そして、第３領域133に第一光源70からの光のみを照射すると、青色波長帯域光は蛍光体層で一部が緑色発光蛍光体に吸収され、一部は蛍光体層を透過して拡散され、蛍光体層を透過した青色波長帯域光はダイクロイック層及び透明基板を透過して第一全反射ミラー142及び第二全反射ミラー144を介することによりライトトンネル175に向って射出され、緑色発光蛍光体から発せられた緑色波長帯域光は第一ダイクロイックミラー143及び第二ダイクロイックミラー145によりライトトンネル175に向って射出され、光源ユニット60からライトトンネル175に藍緑色（シアン色）の光を入射することができる。

更に、第３領域133のダイクロイック層として、第３領域133の前半部分は青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射するダイクロイック層とし、第３領域133の後半部分は緑色波長帯域光のみを反射するダイクロイック層とすることもある。

この実施の形態では、図８に示すように、第１領域131に第一光源70からの光を照射して第一ダイクロイックミラー143及び第二ダイクロイックミラー145により緑色波長帯域光を光源ユニット60から射出し、第２領域132の前半部分に第一光源70からの青色波長帯域光を照射して第一全反射ミラー142及び第二全反射ミラー144により青色波長帯域光を光源ユニット60から射出し、第２領域132の後半部分に第二光源120からの赤色波長帯域光を照射して第一全反射ミラー142及び第二全反射ミラー144により赤色波長帯域光を光源ユニット60から射出し、第３領域133には第一光源70からの光と第二光源120からの光を照射するものとしている。

従って、この第３領域133の前半部分では、蛍光体層やダイクロイック層を透過した赤色波長帯域光が第一全反射ミラー142及び第二全反射ミラー144を介して光源ユニット60から射出され、蛍光体層から発せられた緑色波長帯域光が第一ダイクロイックミラー143及び第二ダイクロイックミラー145を介して光源ユニット60から射出され、黄色光としてライトトンネル175に入射することができる。

そして、この第３領域133の後半部分では、蛍光体層やダイクロイック層を透過した赤色波長帯域光及び青色波長帯域光が第一全反射ミラー142及び第二全反射ミラー144を介して光源ユニット60から射出され、蛍光体層から発せられた緑色波長帯域光が第一ダイクロイックミラー143及び第二ダイクロイックミラー145を介して光源ユニット60から射出されるため、白色光としてライトトンネル175に入射することができる。

このように、本実施の形態では、発光板としての発光ホイール101を有し、この発光板は、蛍光体層を表面に形成した蛍光体領域と、蛍光体層を設けることなく入射された光を拡散透過させる拡散透過領域とを有し、蛍光体領域は蛍光体層の裏面にミラー加工等による反射層を形成して蛍光体側からの全ての光を反射する領域部分と蛍光体層の裏面にダイクロイック層を形成して少なくとも蛍光発光を反射し、蛍光体層の表面に入射された光の少なくとも一部を透過させる領域部分を形成するものである。

従って、本実施の形態の光源装置は、異なる波長帯域光を射出する第一光源70及び第二光源120と蛍光体領域や拡散透過領域を備えた発光板を有するため、光源からの光と蛍光発光光とにより少なくとも３色の異なる色の光を形成し、また、光源にレーザ発光器を用いて高輝度の光を射出する光源装置とすることができる光源ユニット60であって、第一光源70及び第二光源120からのレーザ光を単一の発光板に照射するため、小型にしてスペックルの発生を容易に防止できる光源装置としての光源ユニット60とすることができる。

また、第一光源70及び第二光源120を青色波長帯域光と赤色波長帯域光を発する光源とし、蛍光体層の蛍光体を緑色発光蛍光体とすることにより、３原色及び白色光や補色の色の光を射出可能な光源装置とし、明るい投影画像を形成することのできる光源装置及びプロジェクタとすることができる。

そして、発光板を円板形状の発光ホイール101とし、第１領域131と第２領域132及び第３領域133を円周方向に配置することにより駆動モータ110により回転駆動させる光源装置はとしての光源ユニット60は、小型にして騒音の発生を容易に防止できる光源装置やプロジェクタ10とすることができる。

更に、第３領域133のダイクロイック層を青色波長帯域光と緑色波長帯域光を反射するダイクロイック層とすることにより、効率よく輝度の高い緑色波長帯域光を射出することができる光源装置とし、第３領域133のダイクロイック層を緑色波長帯域光のみを反射するダイクロイック層とすれば、射出する補色の色を変えることができる。

尚、発光板は、円板形状の発光ホイール101に限るものでなく、第１領域131や第２領域132及び第３領域133を一列に配置した矩形の板状体とし、ピエゾアクチュエータなどの駆動装置によりこの発光板を移動させて第１領域131や第２領域132及び第３領域133を第一光源70及び第二光源120からの射出光の光軸位置に順次移動させることもある。

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] 異なる波長帯域光を発する第一光源及び第二光源と、
前記第一光源及び前記第二光源からの射出光が照射される発光板を有する蛍光発光装置と、
前記第一光源及び前記第二光源の点灯と、前記蛍光発光装置の発光板の駆動を制御する光源制御手段と、
前記発光板を透過した前記第一光源及び前記第二光源からの光や前記発光板から発せられた蛍光光の各光を、光軸を一致させて同一方向に向わせる導光光学系と、を有し、
前記発光板は、反射層の上に蛍光体層が設けられた第１領域と、前記第一光源及び前記第二光源からの光を拡散透過させる第２領域と、ダイクロイック層の上に蛍光体層が設けられた第３領域と、を備え、
前記蛍光発光装置は前記発光板の第１領域、第２領域、第３領域を順次繰り返して前記第一光源及び前記第二光源からの射出光の光軸位置に位置させる発光板駆動装置を備える、ことを特徴とする光源装置。
[２] 前記第一光源及び前記第二光源は、青色波長帯域光を発する光源及び赤色波長帯域光を発する光源であり、
前記蛍光体層の蛍光体は緑色波長帯域光を発する蛍光体であって、前記ダイクロイック層は少なくとも緑色波長帯域光を反射することを特徴とする請求項１に記載した光源装置。
[３] 前記発光板は、円板形状であって、前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域が円周方向に配置され、発光板駆動装置は発光板を回転させる駆動モータであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した光源装置。
[４] 前記ダイクロイック層は、緑色波長帯域光と青色波長帯域光とを反射することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載した光源装置。
[５] 前記ダイクロイック層は、緑色波長帯域光を反射するダイクロイック層の領域と、緑色波長帯域及び青色波長帯域光を反射するダイクロイック層の領域と、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３の何れかに記載した光源装置。
[６] 前記第一光源及び第二光源はレーザ発光器であ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] 光源装置と、
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、
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６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。

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 第一光源 ７１ 青色光源
７３ コリメータレンズ ７５ 反射ミラー群
７８ 集光レンズ ７９ 集光レンズ
８１ ヒートシンク
１００ 蛍光発光装置 １０１ 発光ホイール
１１０ 駆動モータ １１１ 集光レンズ群
１１５ 集光レンズ
１２０ 第二光源 １２１ 赤色光源
１２５ コリメータレンズ １３０ ヒートシンク
１３１ 第１領域 １３２ 第２領域
１３３ 第３領域
１４０ 導光光学系
１４１ 照射光用ダイクロイックミラー
１４２ 第一全反射ミラー １４３ 第一ダイクロイックミラー
１４４ 第二全反射ミラー １４５ 第二ダイクロイックミラー
１５０ 集光レンズ １５２ 集光レンズ
１５４ 集光レンズ
１６０ 光学系ユニット １６１ 照明側ブロック
１６５ 画像生成ブロック １６８ 投影側ブロック
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 コンデンサレンズ
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 (7)

1. 異なる波長帯域光を発する第一光源及び第二光源と、
   前記第一光源及び前記第二光源からの射出光が照射される発光板を有する蛍光発光装置と、
   前記第一光源及び前記第二光源の点灯と、前記第一光源及び前記第二光源の点灯に合わせて前記蛍光発光装置の発光板を回転駆動する発光板駆動手段と、を制御する光源制御手段と、
   前記発光板を透過した前記第一光源及び前記第二光源からの光や前記発光板から発せられた蛍光光の各光を、光軸を一致させて同一方向に向わせる導光光学系と、を有し、
   前記発光板は、反射層の上に蛍光体層が設けられた第１領域と、前記第一光源及び前記第二光源からの光を拡散透過させる第２領域と、ダイクロイック層の上に蛍光体層が設けられた第３領域と、を備え、
   前記蛍光発光装置は前記発光板の第１領域、第２領域、第３領域を順次繰り返して前記第一光源及び前記第二光源からの射出光の光軸位置に位置させる発光板駆動装置を備える、ことを特徴とする光源装置。
2. 前記第一光源及び前記第二光源は、青色波長帯域光を発する光源及び赤色波長帯域光を発する光源であり、
   前記反射層の上の前記蛍光体層の蛍光体及び前記ダイクロイック層の上の前記蛍光体層の蛍光体は、緑色波長帯域光を発する蛍光体であって、前記ダイクロイック層は少なくとも緑色波長帯域光を反射することを特徴とする請求項１に記載した光源装置。
3. 前記発光板は、円板形状であって、前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域が円周方向に配置され、発光板駆動装置は発光板を回転させる駆動モータであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した光源装置。
4. 前記ダイクロイック層は、緑色波長帯域光と青色波長帯域光とを反射することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載した光源装置。
5. 前記ダイクロイック層は、緑色波長帯域光を反射するダイクロイック層の領域と、緑色波長帯域及び青色波長帯域光を反射するダイクロイック層の領域と、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３の何れかに記載した光源装置。
6. 前記第一光源及び第二光源はレーザ発光器であ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. 光源装置と、
   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、
   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６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。

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