JP6413409B2 - 照明装置、プロジェクターおよびプロジェクターの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、プロジェクターおよびプロジェクターの制御方法に関するものである。

近年、プロジェクターにおいて、蛍光体を利用した光源装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この光源装置では、ホモジナイザーを用いることで蛍光体層に照射される励起光強度の均一性を高めている。

特開２０１２−１１８３０２号公報

しかしながら、上記従来技術においては、例えば、励起光源の劣化や故障等といった何らかの原因により励起光の強度が低下すると、蛍光強度が低下して表示画像が暗くなってしまうといった問題が生じていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、蛍光強度の低下を抑制できる照明装置、プロジェクターおよびプロジェクターの制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様に従えば、励起光を射出する光源装置と、前記励起光が入射する第１のマルチレンズアレイと、前記第１のマルチレンズアレイの後段に設けられた第２のマルチレンズアレイと、前記第２のマルチレンズアレイの後段に設けられた集光光学系と、前記集光光学系の後段に設けられ、前記集光光学系から射出された前記励起光により蛍光を生成する蛍光体層と、前記励起光の強度が所定の強度よりも低下した場合、前記第１のマルチレンズアレイと前記第２のマルチレンズアレイとの間の間隔を拡げることによって、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させる間隔調整装置と、を備える照明装置が提供される。

第１態様に係る照明装置によれば、何らかの原因によって励起光の強度が低下した場合に、第１のマルチレンズアレイと前記第２のマルチレンズアレイとのマルチレンズアレイ間の間隔を大きくすることで、蛍光体層上に形成される励起光スポットのサイズを小さくすることができる。これにより、蛍光の発光領域の面積が小さくなるため、蛍光体層で生成された蛍光が蛍光体層の後段に設けられる光学系により効率的に取り込まれるようになる。よって、蛍光の利用効率が向上することで、励起光の強度低下（出力低下）による影響を低減することができる。

以下、蛍光体層上に形成される励起光スポットの大きさのことを、励起光サイズと称すことがある。また、第１のマルチレンズアレイと前記第２のマルチレンズアレイとの間の間隔を、レンズ間距離と称すことがある。

上記第１態様において、前記蛍光体層から射出された蛍光の強度を検出する光センサーをさらに備え、前記間隔調整装置は、前記光センサーからの信号に基づいて前記間隔を調整するのが好ましい。
この構成によれば、蛍光の強度から励起光の強度を間接的に検出することができる。

上記第１態様において、前記励起光の強度を検出する光センサーをさらに備え、前記間隔調整装置は、前記光センサーからの信号に基づいて前記間隔を調整するのが好ましい。
この構成によれば、励起光の強度に基づいて間隔を精度良く調整することができる。

上記第１態様において、前記励起光の強度を、第１の強度、第２の強度、および第３の強度の間で制御することが可能な光源制御装置をさらに備えるのが好ましい。
この構成によれば、例えば、通常駆動、省エネ駆動、或いはＯＦＦの各駆動状態の間で励起光の強度を調整することができる。省エネ駆動時には励起光の強度が低下するが、励起光サイズを調整することで蛍光の利用効率を高めることができるため、励起光の強度低下による影響を低減することができる。

本発明の第２態様に従えば、照明光を射出する照明装置と、前記照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、前記照明装置が、上記第１態様に係る照明装置であるプロジェクターが提供される。

第２態様に係るプロジェクターによれば、上記第１態様に係る照明装置を備えるので、励起光強度の低下による表示画像の明るさの低下が低減される。そのため、本プロジェクターは画像品質に優れた表示を行うことができる。

本発明の第３態様に従えば、励起光を射出する光源装置と、前記励起光が入射する第１のマルチレンズアレイと、前記第１のマルチレンズアレイの後段に設けられた第２のマルチレンズアレイと、前記第２のマルチレンズアレイの後段に設けられた集光光学系と、前記集光光学系の後段に設けられた蛍光体層と、を有する照明装置を備えるプロジェクターの制御方法であって、前記蛍光体層から射出された蛍光の強度を検出するステップと、前記蛍光の強度が所定の強度よりも小さい場合、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させるように、前記第１のマルチレンズアレイと前記第２のマルチレンズアレイとの間の間隔を所定の間隔よりも大きくするステップと、を含むプロジェクターの制御方法が提供される。

第３態様に係るプロジェクターの制御方法によれば、何らかの原因によって励起光の強度が低下した場合に、レンズ間距離を大きくすることで励起光サイズを小さくできる。これにより、蛍光体層で生成された蛍光が蛍光体層の後段に設けられる光学系により効率的に取り込まれるようになる。よって、蛍光の利用効率が向上することで、励起光の強度低下（出力低下）による影響を低減することができる。

本発明の第４態様に従えば、励起光を射出する光源装置と、前記励起光が入射する第１のマルチレンズアレイと、前記第１のマルチレンズアレイの後段に設けられた第２のマルチレンズアレイと、前記第２のマルチレンズアレイの後段に設けられた集光光学系と、前記集光光学系の後段に設けられた蛍光体層と、を有する照明装置を備えるプロジェクターの制御方法であって、前記励起光の強度を第１の強度から前記第１の強度よりも低い第２の強度へ変更するステップと、前記励起光の強度が前記第１の強度から前記第２の強度へ変更されたことに応じて、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させるように、前記第１のマルチレンズアレイと前記第２のマルチレンズアレイとの間の間隔を所定の間隔よりも大きくするステップと、を含むプロジェクターの制御方法が提供される。

第４態様に係るプロジェクターの制御方法によれば、例えば、省エネ駆動モードを選択することで励起光の強度が抑えられた場合に、レンズ間距離を大きくすることで励起光サイズを小さくできる。これにより、蛍光体層で生成された蛍光が蛍光体層の後段に設けられる光学系により効率的に取り込まれるようになる。よって、蛍光の利用効率が向上することで、励起光の強度低下（出力低下）による影響を低減することができる。

第１実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図。 第１実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図。 間隔調整装置の概略構成を示す図。 センサーユニットの概略構成を示す図。 偏光変換素子に対するミラーの配置位置を示した正面図。 第１実施形態のプロジェクターの動作を示すフローチャート図。 第２実施形態のプロジェクターの動作を示すフローチャート図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（第１実施形態）
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。本実施形態のプロジェクターは、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー映像（画像）を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、赤色光、緑色光、青色光の各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。プロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー（レーザー光源）を用いている。

（プロジェクター）
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。プロジェクター１は、図１に示すように、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６とを備えている。

色分離光学系３は、照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離するためのものである。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂとを概略備えている。

第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する機能を有する。第１のダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過すると共に、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２のダイクロイックミラー７ｂは、その他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する機能を有する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、分離された緑色光ＬＧを反射すると共に、青色光ＬＢを透過する。

第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されて、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。一方、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置されて、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。

第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２の全反射ミラー８ｂの光射出側に配置されている。第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する機能を有している。

光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。

光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側及び射出側には、一対の偏光板（図示せず。）が配置されており、特定の方向の直線偏光光のみを通過させる構成となっている。

また、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂは、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂそれぞれに入射する赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢそれぞれを平行化するためのものである。

合成光学系５には、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂからの画像光が入射する。合成光学系５は、赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。

投射光学系６は、投射レンズ群からなり、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。

（照明装置）
続いて、本発明の一実施形態に係る照明装置２について説明する。図２は照明装置２の概略構成を示す図である。図２に示すように、照明装置２は、アレイ光源２１Ａと、コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、ホモジナイザー光学系２４と、間隔調整装置４０と、偏光分離素子５０Ａを含む光学素子２５Ａと、第１のピックアップ光学系２６と、蛍光発光素子２７と、位相差板２８と、第２のピックアップ光学系２９と、拡散反射素子３０と、インテグレータ光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３とを備えている。

アレイ光源２１Ａと、コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、ホモジナイザー光学系２４と、光学素子２５Ａと、位相差板２８と、第２のピックアップ光学系２９と、拡散反射素子３０とは、それぞれの光学中心を図２中に示す光軸ａｘ１に一致させた状態で、この光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。一方、蛍光発光素子２７と、第１のピックアップ光学系２６と、光学素子２５Ａと、インテグレータ光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３とは、それぞれの光学中心を図２中に示す光軸ａｘ２に一致させた状態で、この光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とは、同一面内にあり、互いに直交する。

アレイ光源２１Ａは、特許請求の範囲における光源装置に相当する。アレイ光源２１Ａは、第１の光源である第１の半導体レーザー２１１と、第２の光源である第２の半導体レーザー２１２とを備えている。複数の第１の半導体レーザー２１１及び複数の第２の半導体レーザー２１２は、光軸ａｘ１と直交する一平面内において、アレイ状に並んで配置されている。

第１の半導体レーザー２１１は、青色光ＢＬ’を射出する。第１の半導体レーザー２１１は、青色光ＢＬ’として、例えばピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光を射出する。第２の半導体レーザー２１２は、励起光ＢＬを射出する励起光用のレーザー光源である。第２の半導体レーザー２１２は、励起光ＢＬとして、例えばピーク波長が４４０ｎｍのレーザー光を射出する。

励起光ＢＬ及び青色光ＢＬ’は、アレイ光源２１Ａから偏光分離素子５０Ａに向けて射出される。

アレイ光源２１Ａから射出された励起光ＢＬ及び青色光ＢＬ’は、コリメーター光学系２２に入射する。コリメーター光学系２２は、アレイ光源２１Ａから射出された励起光ＢＬ及び青色光ＢＬ’を平行光束に変換するものである。コリメーター光学系２２は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ２２ａから構成されている。複数のコリメーターレンズ２２ａは、複数の第１の半導体レーザー２１１及び複数の第２の半導体レーザー２１２にそれぞれ対応して配置されている。

コリメーター光学系２２を通過することにより平行光束に変換された各励起光ＢＬ及び青色光ＢＬ’は、アフォーカル光学系２３に入射する。アフォーカル光学系２３は、励起光ＢＬ及び青色光ＢＬ’の光束径を調整するものである。アフォーカル光学系２３は、例えば凸レンズ２３ａ，凹レンズ２３ｂから構成されている。

アフォーカル光学系２３を通過することにより光束径が調整された励起光ＢＬ及び青色光ＢＬ’は、ホモジナイザー光学系２４に入射する。ホモジナイザー光学系２４は、第１のマルチレンズアレイ２４ａと、第２のマルチレンズアレイ２４ｂとから構成されている。第１のマルチレンズアレイ２４ａは複数の小レンズ２４ａｍを備え、第２のマルチレンズアレイ２４ｂは、複数の小レンズ２４ａｍに対応する複数の小レンズ２４ｂｍを備えている。

ホモジナイザー光学系２４を透過した励起光ＢＬ及び青色光ＢＬ’は、光学素子２５Ａに入射する。光学素子２５Ａは、例えば波長選択性を有するダイクロイックプリズムから構成されている。ダイクロイックプリズムは、光軸ａｘ１に対して４５°の角度をなす傾斜面Ｋを有している。傾斜面Ｋは、光軸ａｘ２に対しても４５°の角度をなしている。光学素子２５Ａは、互いに直交する光軸ａｘ１，ａｘ２の交点と傾斜面Ｋの光学中心とが一致するように配置されている。

傾斜面Ｋには、波長選択性を有する偏光分離素子５０Ａが設けられている。偏光分離素子５０Ａは、励起光ＢＬ及び青色光ＢＬ’を、この偏光分離素子５０Ａに対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離する。

また、偏光分離素子５０Ａは、後述する励起光ＢＬと青色光ＢＬ’とは波長帯が異なる第２の光である蛍光光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。

ここで、励起光ＢＬ及び青色光ＢＬ’は、コヒーレントな直線偏光光である。また、励起光ＢＬと青色光ＢＬ’とは、偏光分離素子５０Ａに入射するときの互いの偏光方向が異なっている。

具体的に、励起光ＢＬの偏光方向は、偏光分離素子５０Ａで反射されるＳ偏光成分の偏光方向と一致している。一方、青色光ＢＬ’の偏光方向は、偏光分離素子５０Ａで透過されるＰ偏光成分の偏光方向と一致している。

したがって、偏光分離素子５０Ａに入射した励起光ＢＬは、Ｓ偏光の励起光ＢＬｓとして、蛍光発光素子２７に向けて反射される。一方、この偏光分離素子５０Ａに入射した青色光ＢＬ’は、Ｐ偏光の青色光ＢＬ’ｐとして、拡散反射素子３０に向けて透過される。

偏光分離素子５０Ａから射出されたＳ偏光の励起光ＢＬｓは、第１のピックアップ光学系２６に入射する。第１のピックアップ光学系２６は、第２のマルチレンズアレイ２４ｂから射出された複数の光束（励起光ＢＬｓ）を、蛍光体層３４に向けて集光させるとともに、蛍光体層３４の上で互いに重畳させる。第１のピックアップ光学系２６は、特許請求の範囲における集光光学系に相当する。

第１のピックアップ光学系２６は、例えばピックアップレンズ２６ａ，ピックアップレンズ２６ｂから構成されている。第１のピックアップ光学系２６から射出された励起光ＢＬｓは、蛍光発光素子２７に入射する。蛍光発光素子２７は、蛍光体層３４と、この蛍光体層３４を支持する基板３５と、蛍光体層３４を基板３５に固定する固定部材３６とを有している。

蛍光体層３４は、蛍光体層３４の側面と基板３５との間に設けられた固定部材３６により、基板３５に固定されている。蛍光体層３４の励起光ＢＬｓが入射する側とは反対側の面は基板３５に接触している。

蛍光体層３４は、波長４４０ｎｍの励起光ＢＬｓを吸収して励起される蛍光体を含み、この励起光ＢＬｓにより励起された蛍光体は、第２の光として、例えば５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する蛍光光（黄色光）ＹＬを生成する。

蛍光体層３４には、耐熱性及び表面加工性に優れたものを用いることが好ましい。このような蛍光体層３４としては、例えば、アルミナ等の無機バインダ中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層や、バインダを用いずに蛍光体粒子を焼結した蛍光体層などを好適に用いることができる。

蛍光体層３４の励起光ＢＬｓが入射する側とは反対側には、第１の反射素子としての反射部３７が設けられている。反射部３７は、蛍光体層３４で生成された蛍光光ＹＬのうち、一部の蛍光光ＹＬを反射する機能を有している。

基板３５の蛍光体層３４を支持する面とは反対側の面には、ヒートシンク３８が配置されている。蛍光発光素子２７では、このヒートシンク３８を介して放熱できるため、蛍光体層３４の熱劣化を防ぐことができる。

蛍光体層３４で生成された蛍光光ＹＬのうち、一部の蛍光光ＹＬは、反射部３７によって反射され、蛍光体層３４の外部へと射出される。また、蛍光体層３４で生成された蛍光光ＹＬのうち、他の一部の蛍光光ＹＬは、反射部３７を介さずに蛍光体層３４の外部へと射出される。このようにして、蛍光光ＹＬが蛍光体層３４から射出される。

蛍光体層３４から射出された蛍光光ＹＬは、偏光方向が揃っていない非偏光光である。蛍光光ＹＬは、第１のピックアップ光学系２６を通過した後、偏光分離素子５０Ａに入射する。そして、この蛍光光ＹＬは、偏光分離素子５０Ａからインテグレータ光学系３１に向けて透過される。

偏光分離素子５０Ａから射出されたＰ偏光の青色光ＢＬ’ｐは、位相差板２８に入射する。位相差板２８は、偏光分離素子５０Ａと拡散反射素子３０との間の光路中に配置された１／４波長板（λ／４板）から構成されている。したがって、偏光分離素子５０Ａから射出されたＰ偏光の青色光ＢＬ’ｐは、この位相差板２８に入射することによって、円偏光の青色光ＢＬ’ｃに変換された後、第２のピックアップ光学系２９に入射する。

第２のピックアップ光学系２９は、青色光ＢＬ’ｃを拡散反射素子３０に向けて集光させるものであり、例えばピックアップレンズ２９ａから構成されている。

拡散反射素子３０は、第２のピックアップ光学系２９から射出された青色光ＢＬ’ｃを偏光分離素子５０Ａに向けて拡散反射させるものである。その中でも、拡散反射素子３０としては、この拡散反射素子３０に入射した青色光ＢＬ’ｃをランバート反射させるものを用いることが好ましい。

拡散反射素子３０で拡散反射された青色光ＢＬ’ｃは、再び位相差板２８に入射することによって、Ｓ偏光の青色光ＢＬ’ｓに変換された後、偏光分離素子５０Ａに入射する。そして、このＳ偏光の青色光ＢＬ’ｓは、偏光分離素子５０Ａからインテグレータ光学系３１に向けて反射される。

これにより、青色光ＢＬ’ｓは、偏光分離素子５０Ａを透過した蛍光光ＹＬと共に、照明光ＷＬとして利用されることになる。すなわち、青色光ＢＬ’ｓ及び蛍光光ＹＬは、偏光分離素子５０Ａから互いに同一方向に向けて射出される。これにより、青色光ＢＬ’ｓと蛍光光（黄色光）ＹＬとが混ざった照明光（白色光）ＷＬが得られる。

偏光分離素子５０Ａから射出された照明光ＷＬは、インテグレータ光学系３１に入射する。インテグレータ光学系３１は、例えば、レンズアレイ３１ａ，レンズアレイ３１ｂから構成されている。レンズアレイ３１ａ，３１ｂは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。

インテグレータ光学系３１を透過した照明光ＷＬは、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、偏光分離膜と位相差板とから構成されている。偏光変換素子３２は、非偏光の蛍光光ＹＬをＳ偏光に変換する。

偏光変換素子３２によってＳ偏光となった照明光ＷＬは、重畳光学系３３に入射する。重畳光学系３３は、偏光変換素子３２から射出された照明光ＷＬを被照明領域において重畳させるものである。重畳光学系３３は、例えば、重畳レンズ３３ａから構成されている。これにより、被照明領域の照度分布が均一化される。

ところで、照明装置２においては、故障や経時劣化等といった何らかの原因によって、第２の半導体レーザー２１２から射出される励起光ＢＬｓの強度が経時的に低下すると、蛍光光ＹＬの強度が低下し、スクリーンＳＣＲ上に投射される画像が暗くなる。

この問題に対して、本実施形態の照明装置２は、第１のマルチレンズアレイ２４ａと第２のマルチレンズアレイ２４ｂとの間の間隔を調整するための間隔調整装置４０を備えている。初期状態では、第１のマルチレンズアレイ２４ａが備える小レンズ２４ａｍの焦点位置に第２のマルチレンズアレイ２４ｂが配置されている。この場合、第２のマルチレンズアレイ２４ｂ上に２次光源像が形成される。しかし、レンズ間距離を拡げると、２次光源像は、第２のマルチレンズアレイ２４ｂよりも第１のマルチレンズアレイ２４ａに近い位置に形成される。第２のマルチレンズアレイ２４ｂが備える複数の小レンズ２４ｂｍ各々を透過した光は第１のピックアップ光学系２６によって集光され、蛍光体層３４の先で結像するのであるが、各々の光の結像位置は、２次光源像の形成位置の違いに対応して、初期状態よりもレンズ間距離を拡げた場合の方が蛍光体層３４に近くなる。そのため、蛍光体層３４に入射する各々の光のサイズは、初期状態よりもレンズ間距離を拡げた場合の方が小さくなる。このようにして、間隔調整装置４０は、第１のマルチレンズアレイ２４ａと第２のマルチレンズアレイ２４ｂとの間の間隔（レンズ間距離）を変更することによって、蛍光体層３４上に形成される励起光ＢＬｓのスポットの大きさ（励起光サイズ）を調整する。

続いて、間隔調整装置４０の具体的な構成について説明する。図３は、間隔調整装置４０の概略構成を示す図である。

図３に示すように、間隔調整装置４０は、ベース部５１と、第１のマルチレンズアレイ２４ａの下部を保持する第１保持部５２と、第２のマルチレンズアレイ２４ｂの下部を保持する第２保持部５３と、駆動機構５４と、センサーユニット６０と、センサーユニット６０の検出結果に基づき駆動機構５４を制御する制御装置５５と、を含む。なお、第１保持部５２および第２保持部５３は、レンズへの入射光を遮らない位置で該レンズアレイ２４ａ，２４ｂを保持する。

ベース部５１は、第１保持部５２および第２保持部５３を支持する。第１保持部５２は、ベース部５１の上面５１ａに固定されている。第２保持部５３は、第１保持部５２に対して所定の間隔を保持した状態でベース部５１の上面５１ａに配置される。第２保持部５３は、後述の駆動機構５４によりベース部５１の上面５１ａを移動可能とされており、第１保持部５２との間の間隔を調整可能とされている。第１保持部５２および第２保持部５３の間には、バネ部材５６が配置されている。第２保持部５３には、上記間隔を拡げるようにバネ部材５６によって付勢された状態となっている。

駆動機構５４は、ネジ部５４ａと該ネジ部５４ａを駆動させる駆動部５４ｂとを含む。ネジ部５４ａは、先端部が第２保持部５３の側面に当接している。駆動部５４ｂは、ベース部５１の上面５１ａの取付部５７に対してネジ部５４ａを移動させる。これにより、ネジ部５４ａは、先端部が図３中の左右方向に沿って移動する。

ネジ部５４ａの先端部が図３において右方向に移動すると、第２保持部５３が右側に移動する。また、ネジ部５４ａの先端部が左方向に移動すると、バネ部材５６の付勢力によって第２保持部５３が左側に移動する。このようにして、間隔調整装置４０はレンズ間距離を調整する。

本実施形態において、間隔調整装置４０は励起光ＢＬｓの強度に応じてレンズ間距離を調整する。間隔調整装置４０は、励起光ＢＬｓの強度の検出手段としてセンサーユニット６０を備えている。センサーユニット６０は、蛍光光ＹＬの強度を検出することによって励起光ＢＬｓの出力の変化を間接的に検出する。

本実施形態においては、インテグレータ光学系３１と偏光変換素子３２との間の光路上に光量モニター用ミラー４２が設けられている。光量モニター用ミラー４２は、光軸ａｘ２に対して４５°の角度をなすように配置されている。光量モニター用ミラー４２は、入射した光の一部を透過し、残りを反射する。光量モニター用ミラー４２を透過した光は偏光変換素子３２に入射し、光量モニター用ミラー４２で反射した光はセンサーユニット６０に入射する。センサーユニット６０の詳細な構成については後述する。

図４はセンサーユニット６０の概略構成を示す図である。図５は偏光変換素子３２に対するミラーの配置位置を示した正面図である。
図４に示すように、センサーユニット６０は、センサー部６１と、光学フィルター６２とを含む。光学フィルター６２は、照明光ＷＬのうち蛍光光ＹＬの成分を透過させ、照明光ＷＬのうち青色光ＢＬ’ｓの成分を吸収する光学特性を有する。

センサー部６１は、光量モニター用ミラー４２で反射された照明光ＷＬのうち、光学フィルター６２によって分離された蛍光光ＹＬの光量を検出する。センサー部６１は、制御装置５５と電気的に接続されており、検出結果を送信する。制御装置５５は、センサー部６１の検出結果に基づき、後述のように間隔調整装置４０（駆動機構５４）による間隔調整動作を制御する。

図５に示すように、光量モニター用ミラー４２は、偏光変換素子３２の光入射領域Ｒを避けて配置された保持部材４８によって保持されている。偏光変換素子３２の光入射領域Ｒとは、インテグレータ光学系３１から射出された複数の小光束各々が入射する領域である。

本実施形態において、光量モニター用ミラー４２は、インテグレータ光学系３１から射出された複数の小光束のうち一つの光束Ｚの光路上に設けられている。そのため、光量モニター用ミラー４２によって照明光ＷＬのうちの一部を取り出したとしても、被照明領域である光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ上において照度ムラが生じることはない。したがって、光量モニター用ミラー４２は、必ずしも半透過反射ミラーでなくてもよい。

ここで、プロジェクター使用時の経時変化により第２の半導体レーザー２１２から射出される光の量が低下した場合を想定する。この場合に生じる蛍光光ＹＬの強度低下に対する本実施形態の対応策の考え方を、図６のフローチャートに基づいて説明する。

制御装置５５は、センサーユニット６０から送信される蛍光光ＹＬの強度変化に基づき、間接的に励起光ＢＬｓの出力変化を検出している。蛍光光ＹＬの強度が低下すると（ステップＳ１）、スクリーンＳＣＲ上の照度が低下する（ステップＳ２）。制御装置５５が蛍光光ＹＬ（励起光ＢＬｓ）の強度が所定の強度（閾値）よりも低いと判断した場合（図６のステップＳ１、Ｓ２）、駆動機構５４による間隔調整動作を実行する。

駆動機構５４は、ネジ部５４ａの先端部を図３において左方向に移動させる。すると、第２保持部５３が左側に移動し、第１保持部５２に保持された第１のマルチレンズアレイ２４ａと、第２保持部５３に保持された第２のマルチレンズアレイ２４ｂとの間の間隔が拡がる（図６のステップＳ３）。これにより、励起光ＢＬｓのサイズが縮小する（図６のステップＳ４）。

蛍光体層３４上に照射される励起光ＢＬｓのサイズが小さくなると、蛍光体層３４で生成される蛍光光ＹＬのサイズも小さくなる。すると、蛍光体層３４から射出された蛍光光ＹＬは、第１のピックアップ光学系２６、インテグレータ光学系３１、重畳レンズ３３ａ等の後段の光学系に対してより効率的に取り込まれるようになる。すなわち、後段の光学系における蛍光光ＹＬの利用効率が向上する（ステップＳ５）。

したがって、本実施形態の照明装置２によれば、蛍光体層３４の後段に設けられた光学系における蛍光光ＹＬの利用効率が、制御装置５５の上記制御によって向上する。そのため、励起光ＢＬｓの強度低下による影響が低減され、照明光ＷＬの出力低下を低減することができる。

本実施形態のプロジェクター１では、制御装置５５の上記制御によってスクリーンＳＣＲ上の照度が増加し（図６のステップＳ６）、画像品質に優れた表示を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る照明装置について説明する。第１実施形態では、間隔調整装置４０がセンサーユニット６０の検出結果（励起光の出力）に基づいて、レンズ間距離を調整する場合を例に挙げたが、本実施形態の照明装置はセンサーユニット６０の検出結果を用いることなく、上記間隔を調整する点と、制御装置５５の機能が異なる。なお、以下の説明では、第１実施形態と同様の構成および部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。

本実施形態において、制御装置５５は、励起光ＢＬｓの強度を、第１の強度と、第２の強度と、第３の強度との間で制御する光源制御装置としても機能する。
ここで、第１の強度は通常駆動時における励起光ＢＬｓの強度に相当し、第２の強度は低消費電力駆動（以下、エコモード駆動と称す場合もある）時における励起光ＢＬｓの強度に相当し、第３の強度は照明装置２の電源ＯＦＦ時における励起光ＢＬｓの強度（ゼロ）に相当する。第２の強度は、第１の強度よりも低く（例えば、２０％〜５０％程度）設定される。

制御装置５５は、例えば、ユーザーからの指示に応じて、励起光ＢＬｓの強度を、第１の強度と、第２の強度と、第３の強度との間で制御するように、第２の半導体レーザー２１２の出力を制御する。

制御装置５５は、ユーザーの指示に応じて通常駆動を行う場合に励起光ＢＬｓを第１の強度で駆動させ、ユーザーの指示に応じてエコモード駆動を行う場合に励起光ＢＬｓを第２の強度で駆動させ、ユーザーの指示に応じて電源をＯＦＦする場合に励起光ＢＬｓを第３の強度（ゼロ）とする。

なお、ユーザーからの指示としては、例えば、プロジェクター１に設けられたスイッチがユーザーにより切り替えられた際に生じる電気的な信号や、ユーザーから外部装置（コンピューター）を介して制御装置５５に直接送信される電気的な信号が例示できる。

ここで、エコモード駆動時における具体的なフローについて、図７のフローチャートに基づいて説明する。

制御装置５５は、例えば、ユーザーの指示により、駆動モードが通常駆動からエコモード駆動に変更（設定）された場合、励起光ＢＬｓの強度を第１の強度から第２の強度に変更する（図７のステップＳ１１）。これに伴い、励起光ＢＬｓを射出する第２の半導体レーザー２１２の出力が低下する（図７のステップＳ１２）。

制御装置５５は、励起光ＢＬｓの強度が第１の強度から第２の強度に変更された（励起光ＢＬｓの出力が低下した）ことに応じて、間隔調整装置４０（駆動機構５４）による間隔調整動作を実行する。

間隔調整装置４０が、レンズ間距離を拡げ（図７のステップＳ１３）、これにより、励起光ＢＬｓのサイズが縮小する（図７のステップＳ１４）。

これにより、蛍光体層３４から射出された蛍光光ＹＬは、第１のピックアップ光学系２６、インテグレータ光学系３１、重畳レンズ３３ａ等の後段の光学系に対してより効率的に取り込まれるようになる。したがって、本実施形態によれば、蛍光体層３４の後段に設けられた光学系における蛍光光ＹＬの利用効率が、制御装置５５の上記制御によって向上する（図７のステップＳ１５）。また、エコモード駆動時においても、蛍光光ＹＬを効率良く発生させることができることから省エネ性能に優れたものとなる。

以上のように、本実施形態のプロジェクターは、エコモード駆動時における省エネ性能が向上（図７のステップＳ１６）した照明装置を備えるので、省エネ性能が高く、かつ画像品質に優れたものとなる。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記第１実施形態においては、センサーユニット６０（光量モニター用ミラー４２）がインテグレータ光学系３１と偏光変換素子３２との間の光路において蛍光光ＹＬの強度を検出する場合を例に挙げたが、光を取り出す位置はこれに限定されない。例えば、スクリーンＳＣＲの反射光を検出してもよい。

また、上記第１実施形態では、センサーユニット６０が蛍光光ＹＬの強度を検出することによって励起光ＢＬｓの出力変化を間接的に検出する場合を例に挙げたが、励起光ＢＬｓの強度を検出するセンサーユニットを用いて励起光ＢＬｓの強度を直接検出するようにしてもよい。励起光ＢＬｓの強度を直接検出する場合、第２の半導体レーザー２１２からの励起光ＢＬｓが集まっている場所に配置したハーフミラーからの反射光を検出するようにすればよい。

また、上記実施形態では、励起光用のレーザー光源にピーク波長が４４０ｎｍのレーザー光を射出する第２の半導体レーザー２１２を用い、青色光用のレーザー光源にピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光を射出する第１の半導体レーザー２１１を用いる場合を例示したが、励起光ＢＬ及び青色光ＢＬ’のピーク波長については、このような例に必ずしも限定されるものではない。

また、上記実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの光変調装置でカラー映像（画像）を表示するプロジェクターに適用することも可能である。

その他、照明装置およびプロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
また、上記実施形態では本発明による照明装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。

ＢＬ、ＢＬｓ…励起光、１…プロジェクター、２…照明装置、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…光変調装置、６…投写光学系、２１Ａ…アレイ光源（光源装置）、２４ａ…第１のマルチレンズアレイ、２４ｂ…第２のマルチレンズアレイ、２６…第１のピックアップ光学系（集光光学系）、３４…蛍光体層、４０…間隔調整装置、５５…制御装置（光源制御装置）、６０…センサーユニット（光センサー）。

Claims (7)

1. 励起光を射出する光源装置と、
   前記励起光が入射する第１のマルチレンズアレイと、
   前記第１のマルチレンズアレイの後段に設けられた第２のマルチレンズアレイと、
   前記第２のマルチレンズアレイの後段に設けられた集光光学系と、
   前記集光光学系の後段に設けられ、前記集光光学系から射出された前記励起光により蛍光を生成する蛍光体層と、
   前記励起光の強度が所定の強度よりも低下した場合、前記第１のマルチレンズアレイと前記第２のマルチレンズアレイとの間の間隔を拡げることによって、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させる間隔調整装置と、を備える
   照明装置。
2. 前記蛍光体層から射出された前記蛍光の強度を検出する光センサーをさらに備え、
   前記間隔調整装置は、前記光センサーからの信号に基づいて前記間隔を調整する
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記励起光の強度を検出する光センサーをさらに備え、
   前記間隔調整装置は、前記光センサーからの信号に基づいて前記間隔を調整する
   請求項１に記載の照明装置。
4. 前記励起光の強度を、第１の強度と、前記第１の強度よりも低い第２の強度と、前記第２の強度よりも低い第３の強度との間で制御することが可能な光源制御装置をさらに備える
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 照明光を射出する照明装置と、
   前記照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
   前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、
   前記照明装置が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置である
   プロジェクター。
6. 励起光を射出する光源装置と、前記励起光が入射する第１のマルチレンズアレイと、前記第１のマルチレンズアレイの後段に設けられた第２のマルチレンズアレイと、前記第２のマルチレンズアレイの後段に設けられた集光光学系と、前記集光光学系の後段に設けられた蛍光体層と、を有する照明装置を備えるプロジェクターの制御方法であって、
   前記蛍光体層から射出された蛍光の強度を検出するステップと、
   前記蛍光の強度が所定の強度よりも小さい場合、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させるように、前記第１のマルチレンズアレイと前記第２のマルチレンズアレイとの間の間隔を所定の間隔よりも大きくするステップと、を含む
   プロジェクターの制御方法。
7. 励起光を射出する光源装置と、前記励起光が入射する第１のマルチレンズアレイと、前記第１のマルチレンズアレイの後段に設けられた第２のマルチレンズアレイと、前記第２のマルチレンズアレイの後段に設けられた集光光学系と、前記集光光学系の後段に設けられた蛍光体層と、を有する照明装置を備えるプロジェクターの制御方法であって、
   前記励起光の強度を第１の強度から前記第１の強度よりも低い第２の強度へ変更するステップと、
   前記励起光の強度が前記第１の強度から前記第２の強度へ変更されたことに応じて、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させるように、前記第１のマルチレンズアレイと前記第２のマルチレンズアレイとの間の間隔を所定の間隔よりも大きくするステップと、を含む
   プロジェクターの制御方法。

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