JP6432765B2

JP6432765B2 - 光源装置及びプロジェクタ

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Publication number: JP6432765B2
Application number: JP2014181915A
Authority: JP
Inventors: 荻野　浩; 浩荻野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2034-09-08
Also published as: JP2016057375A

Description

本発明は、光源装置及び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、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ものである。

そして、プロジェクタは、パーソナルコンピュータやＤＶＤプレーヤーなどの映像機器の普及に伴って、業務用プレゼンテーションから家庭用に至るまで、用途が拡大している。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、光源として複数のレーザダイオード等の半導体発光素子を用い、それに伴い複数のレンズやミラー等の光学部品により構成される光源装置の開発や提案が多々なされている。

そして、本件出願人は、緑色蛍光体層を備える蛍光板ホイールと青色レーザダイオードとを用い、蛍光板ホールに拡散透過部を設けることにより、青色レーザダイオードからのレーザ光を、拡散透過部を透過させて拡散青色光とし、青色レーザダイオードからのレーザ光を緑色蛍光体層に照射して緑色蛍光光を生成し、赤色発光ダイオードを更に加えて赤色光を発光ダイオードから出射させることにより、三原色の光を時分割で出射可能とした光源装置、及び、この光源装置を備えたプロジェクタ（例えば特許文献１）の提案を行っている。

特開２０１３−１９６９４６号公報

青色波長帯域光は、レーザ光を拡散板により一旦拡散させた後に集光し、蛍光光である緑色波長帯域光や赤色発光ダイオードからの赤色波長帯域光の光路と青色波長帯域光の光路とを合わせるようにして表示素子に照射するが、青色波長帯域光と緑色波長帯域光と赤色波長帯域光とで各光束における面内均一度に差異が存在し、投影画像の色再現性が不均一となることがあった。

特に、拡散板を透過させる青色波長帯域光は、拡散板を用いて拡散させた後にレンズを用いて集光させているが、レーザ光のコヒーレント性により、他の２色に比較して表示素子の前面における面内均一性が不足することがあった。

本発明は、上述の様な問題点を改良し、光源光の面内均一性を高めることを目的とする。

本発明の光源装置は、複数色の光源と、前記複数色の光源のうち拡散度合いのより小さい光源の光源光を透過させるガラスロッドと当該ガラスロッドを透過した前記光源光の光軸方向を変換するプリズムと当該プリズムで光軸方向を変換された前記光源光の光軸方向を更に変換させる反射ミラーとを有する導光ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明のプロジェクタは、上記の光源装置と、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光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、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光源光の面内均一性を高めることができる。

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ブロックを示す図である。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に用いる光学ホイールの平面模式図である。本発明の実施形態に係る光源装置の要部を示す模式図である。本発明の他の実施形態に係る光源装置の要部を示す模式図である。

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。

尚、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から出射された光線束を後述の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、投影側光学系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、この投影側光学系の可動レンズ群２１５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から出射されるように、光源ユニット６０の赤色、緑色及び青色の波長帯域光を発光させる個別の制御を行う。

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１０本体の電源オフ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１０本体の電源をオフ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９１を備えている。この制御回路基板９１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９１の側方、つまり、プロジェクタ１０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を備えている。

光源ユニット６０は、励起光照射装置７０と、蛍光発光装置１００と、赤色光源装置１２０と、導光ユニット１５０と、導光光学系１４０と、を備える。この励起光照射装置７０は、プロジェクタ１０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。蛍光発光装置１００は、励起光照射装置７０から出射される光線束の光軸上であって正面パネル１２の近傍に配置される。赤色光源装置１２０は、励起光照射装置７０と蛍光発光装置１００との間に配置される。導光ユニット１５０は、蛍光発光装置１００の光学ホイール１０１を透過した励起光を均一化するものであり、蛍光発光装置１００と並べるようにして光学ホイール１０１の正面パネル１２側に配置される。

そして、導光光学系１４０は、導光ユニット１５０を透過した青色波長帯域の励起光の光軸と蛍光発光装置１００から背面パネル１３側へ出射される緑色波長帯域の蛍光光の光軸や赤色光源装置１２０からの出射光の光軸が同一の光軸となるように変換して、各色光を所定の一面であるライトトンネル１７５の入射口に入射するものである。

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固体発光素子である複数の励起光源７１から成る光源群７２、各励起光源７１からの出射光の光軸を正面パネル１２方向に９０度変換する複数の反射ミラー群７５、複数の反射ミラー群７５で反射した各励起光源７１からの出射光を集光する集光レンズ７８、及び、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等を備える。

光源群７２は、複数の青色レーザ発光器とされる励起光源７１がマトリクス状に配列されている。また、各励起光源７１の光軸上には、各励起光源７１からの出射光の指向性を高めるように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。そして、複数の反射ミラー群７５は、階段状に配列されて、各励起光源７１から出射される光源光束同士の間隔を狭めることにより、光源群７２から出射される光線束の断面積を水平方向において縮小して、集光レンズ７８に向けて反射する。

ヒートシンク８１と背面パネル１３との間には冷却ファン８５が配置されており、この冷却ファン８５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８５が配置されており、この冷却ファン８５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光学ホイール１０１と、この光学ホイール１０１を回転駆動するホイールモータ１１０と、励起光照射装置７０から出射される光線束を光学ホイール１０１に集光するとともに光学ホイール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と、光学ホイール１０１から正面パネル１２方向に透過した青色波長帯域光を背面パネル１３方向に方向変換させつつ集光する導光ユニット１５０と、を備える。

光学ホイール１０１は、図４に示すように、励起光照射装置７０からの出射光を励起光として受けて緑色波長帯域の蛍光光を出射する緑色蛍光発光領域１０３と、励起光照射装置７０からの出射光を拡散透過する拡散透過領域１０５と、が周方向に並設されている。

緑色蛍光発光領域１０３における基材は銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材の背面パネル１３側の表面は、銀蒸着等によってミラー加工されており、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の層が敷設されている。

拡散透過領域１０５における基材は透光性を有する透明基材であって、円弧形状に形成されると共に、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形成された拡散板とされ、この拡散板を光学ホイール１０１の金属基材に固定し、拡散透過領域１０５を形成している。

尚、緑色蛍光発光領域１０３も円弧形状に形成され、緑色蛍光発光領域１０３と拡散透過領域１０５とを合わせて環状形状とし、ホイールモータ１１０により光学ホイール１０１を回転させて励起光照射装置７０からのレーザ光を緑色蛍光発光領域１０３や拡散透過領域１０５に照射することにより、緑色蛍光発光領域１０３からの緑色波長帯域の蛍光光と、拡散光とされる青色波長帯域のレーザ光を光学ホイール１０１から出射することができる。

即ち、光学ホイール１０１の緑色蛍光体層に照射された励起光照射装置７０からの出射光は、緑色蛍光体層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、直接背面パネル１３側へ、あるいは、光学ホイール１０１の表面で反射した後に背面パネル１３側へ出射され、集光レンズ群１１１を介して導光光学系１４０に入射されるものである。

また、光学ホイール１０１の拡散透過領域１０５に照射された励起光照射装置７０からの出射光は、拡散板の微細凹凸によって拡散される。そして、この拡散透過光が導光ユニット１５０に入射される。この光学ホイール１０１の正面パネル１２側に設けられる導光ユニット１５０は、プリズムロッド１５１と出射レンズ１５９とを有し、プリズムロッド１５１は、四角柱形状のガラスロッドである連結ロッド１５７と、この連結ロッド１５７の両端に配置接合した第１プリズム１５５及び第２プリズム１５６と、により構成される。

そして、光学ホイール１０１を透過した青色波長帯域の励起光を第１プリズム１５５で正面パネル１２と平行として左側パネル１５の方向に光軸を変更させ、連結ロッド１５７の内部を通して第２プリズム１５６により背面パネル１３方向に光軸を変更させて集光レンズである出射レンズ１５９を介して導光光学系１４０に出射するものである。尚、ホイールモータ１１０と正面パネル１２との間には冷却ファン８５が配置されており、この冷却ファン８５によって蛍光発光装置１００等が冷却される。

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１２５と、を備える単色発光装置である。この赤色光源１２１は、赤色波長帯域の光を発する赤色発光ダイオードである。そして、この赤色光源装置１２０は、励起光照射装置７０からの出射光及び光学ホイール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。

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８５が配置されており、この冷却ファン８５によって赤色光源１２１が冷却される。

そして、導光光学系１４０は、第１ダイクロイックミラー１４１、第２ダイクロイックミラー１４５、第１集光レンズ１４３、第２集光レンズ１４８で構成し、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させると共に、各色波長帯域の光線束の光軸方向を変換して同一の光軸として光源側光学系１７０のライトトンネル１７５に入射させるものである。

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光学ホイール１０１から出射される緑色波長帯域光と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光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１ダイクロイックミラー１４１が配置されている。

また、第１ダイクロイックミラー１４１を透過した赤色波長帯域光の光軸及びこの光軸と一致するように第１ダイクロイックミラー１４１により反射された緑色波長帯域光の光軸と、導光ユニット１５０から出射された青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、青色波長帯域光を透過し、赤色及び緑色波長帯域光を反射してこれら赤色及び緑色光の光軸を背面パネル１３方向に９０度変換する第２ダイクロイックミラー１４５が配置されている。

そして、第１ダイクロイックミラー１４１と第２ダイクロイックミラー１４５との間には、第１集光レンズ１４３が、導光ユニット１５０の出射レンズ１５９と第２ダイクロイックミラー１４５との間には第２集光レンズ１４８が配置されている。

また、光源側光学系１７０のライトトンネル１７５の入射口近傍には、ライトトンネル１７５の入射口に光源光を集光する光源側光学系１７０の集光レンズ１７３が配置されている。

光学系ユニットは、励起光照射装置７０の左側方に配置される照明側ブロックと、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配置される画像生成ブロックと、導光光学系１４０と左側パネル１５との間に配置される投影側ブロックと、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は、光源ユニット６０から出射された光源光を画像生成ブロックが備える表示素子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が有する光源側光学系１７０としては、光源ユニット６０から出射された光線束を集光してライトトンネル１７５に入射する集光レンズ１７３、この集光レンズ１７３を介して入射される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、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画像生成ブロック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２１０としての集光レンズ１９５が配置されている。

投影側ブロックは、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２１０のレンズ群を有している。この投影側光学系２１０としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群２１３と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群２１５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２１５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。

このようにプロジェクタ１０を構成することで、光学ホイール１０１を回転させるとともに励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０から異なるタイミングで光を出射すると、赤色、緑色及び青色の波長帯域光が導光光学系１４０を介してライトトンネル１７５に順次入射され、さらに光源側光学系１７０を介して表示素子５１に入射されるため、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、スクリーンにカラー画像を生成することができる。

そして、このプロジェクタ１０の導光ユニット１５０を、図３の要部の拡大図である図５を用いて詳しく説明する。前述したように、導光ユニット１５０は、第１プリズム１５５と、連結ロッド１５７と、第２プリズム１５６とからなるプリズムロッド１５１と、出射レンズ１５９を有する。

第１プリズム１５５は、光学ホイール１０１の正面パネル１２側において、光学ホイール１０１の直近に入射口１５２とする直角プリズムの入射面を配置したもので、入射口１５２からの入射光を左側パネル１５の方向に９０度方向変換させる。連結ロッド１５７は、正面パネル１２と平行に配置されるガラスロッドであり、第１プリズム１５５の入射口１５２からの入射光を、その内部に透過させる。第２プリズム１５６は、直角プリズムであり、連結ロッド１５７を透過した光束をさらに９０度方向変換させて、背面パネル１３方向にその出射口１５３から出射させる。そして、出射された光束は、出射レンズ１５９を介して導光光学系１４０の第２集光レンズ１４８に入射される。

即ち、このプリズムロッド１５１は、光学ホイール１０１の拡散透過領域１０５を透過して拡散光とされた青色波長帯域のレーザ光を、第１プリズム１５５により連結ロッド１５７に導き、連結ロッド１５７内で第２拡散光を壁面反射させることにより青色波長帯域光の面内強度を均一化して、第２プリズム１５６に導き、第２プリズム１５６により背面パネル１３方向に出射させる。

このように、この導光ユニット１５０によって、プリズムロッド１５１により光学ホイール１０１の拡散板による拡散透過領域１０５を透過した青色波長帯域の光源光の面内均一性が高められるとともに、入射光の光軸と平行な光軸の出射光として方向を１８０度変換し、出射レンズ１５９により集光して導光光学系１４０に効率よく入射させることができる。

そして、この光源ユニット６０では、赤色波長帯域光とした赤色発光ダイオードを用いた赤色光源１２１からの出射光は、集光レンズ群１２５を介して導光光学系１４０に入射し、緑色波長帯域光とした緑色蛍光発光領域１０３の緑色蛍光体層からの蛍光光は、集光レンズ群１１１を介して導光光学系１４０に入射する。

更に、この光源ユニット６０では、指向性が高くコヒーレント性を有して他の波長帯域光よりも面内均一性の低い青色波長帯域光は、拡散透過領域１０５とした拡散板を透過した励起光源７１からのレーザ光が導光ユニット１５０のプリズムロッド１５１により面内均一性が高められて、出射レンズ１５９を介して導光光学系１４０に入射する。

また、前述したように、導光光学系１４０は、第１ダイクロイックミラー１４１で赤色波長帯域光と緑色波長帯域光の光軸及び出射方向を一致させ、第２ダイクロイックミラー１４５により、更に青色波長帯域光の光軸及び出射方向を、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光の光軸及び出射方向に一致させると共に、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光を第１集光レンズ１４３で集光し、青色波長帯域光を第２集光レンズ１４８で集光して光源側光学系１７０に入射させる。

このように、青色波長帯域光は、青色レーザ光を拡散板で拡散させた光を導光ユニット１５０のプリズムロッド１５１により面内均一性を高められて導光光学系１４０により赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光と合せて光源側光学系１７０のライトトンネル１７５に入射される。そして、ライトトンネル１７５によって更に各波長帯域光の面内均一性を高めることができ、ライトトンネル１７５を含む光源側光学系１７０によって赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光と青色波長帯域光とを表示素子５１に照射することができる。

従って、拡散光とされたレーザ光の面内均一性を導光ユニット１５０により高め、更にライトトンネル１７５によって面内均一性の高い赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光や青色波長帯域光として表示素子５１に照射することにより、面内均一性の近似した三原色光によって色再現性の高い良好な投影画像を形成することが可能なプロジェクタ１０とすることができる。

また、レーザ光を用いることにより、高輝度の光源光を得ることが容易であり、明るい画像投影が可能なプロジェクタ１０とすることができる。

そして、青色波長帯域光として複数の青色レーザ発光器を用いている場合、コヒーレント光である複数のレーザ光の光軸を合わせた青色波長帯域光の面内均一性を導光ユニット１５０により良好とすることができる。

また、上記実施の形態では、前述のように、導光ユニット１５０を用いて、光学ホイール１０１の拡散透過領域１０５を透過して正面パネル１２の方向に拡散出射される青色波長帯域光を、集光しつつ背面パネル１３方向に１８０度方向を変換する。したがって、従来のように複数枚の集光レンズや複数枚の反射ミラーを使用して、青色波長帯域光を集光しつつ１８０度方向を変換する場合に比較し、部品点数を少なくして組立を容易とすると共に、各部品の光軸を合せて組み立てる作業をも容易とすることができる。

なお、図５に示した導光ユニット１５０は、四角柱形状の連結ロッド１５７の両端に直角プリズムである第１プリズム１５５と第２プリズム１５６とを接合したプリズムロッド１５１と集光レンズである出射レンズ１５９とにより構成しているが、図６に示すように、１個の直角プリズムと２本のガラスロッド及び複数枚の集光レンズにより導光ユニットを導光ユニット１５０Ａのように構成するようにしてもよい。

この導光ユニット１５０Ａは、四角柱形状のガラスロッドである第１ロッド１６１と第２ロッド１６２とを直交させるように直角プリズムである反射プリズム１６５により連結したＬ字形状のプリズムロッド１５１と、複数枚の集光レンズ及び反射ミラー１６９とにより構成するものである。

即ち、第１ロッド１６１の一端を入射口１５２として光学ホイール１０１の直近に配置し、第２ロッド１６２を正面パネル１２と平行に配置して第２ロッド１６２の端面を出射口１５３とし、この出射口１５３に第２ロッド１６２の光軸に光軸を合わせた出射レンズ１５９及び第２出射レンズ１６７とする集光レンズを配置し、正面パネル１２と平行に左側パネル１５の方向に向かうプリズムロッド１５１からの出射光を、反射ミラー１６９で背面パネル１３の方向に９０度光軸の向きを変更させる。

従って、第１ロッド１６１及び第２ロッド１６２により光学ホイール１０１の拡散透過領域１０５を透過した拡散光の面内均一性を高めることができることは、図５に示した導光ユニット１５０と同様である。

更に、この第１ロッド１６１及び第２ロッド１６２を反射プリズム１６５により結合した導光ユニット１５０Ａは、出射レンズ１５９及び第２出射レンズ１６７として複数枚の集光レンズを用いているため、この出射レンズ１５９及び第２出射レンズ１６７による光学特性を光学ホイール１０１の背面パネル１３側に配置した集光レンズ群１１１と近似させることが容易にできる。

そして、この出射レンズ１５９及び第２出射レンズ１６７による光学特性を光学ホイール１０１の背面パネル１３側に配置した集光レンズ群１１１と近似させた場合、青色波長帯域光の光源面となるプリズムロッド１５１Ａの出射口１５３から、反射ミラー１６９を介して第２集光レンズ１４８を通って第２ダイクロイックミラー１４５に至る光路長と、緑色波長帯域光の光源面となる緑色蛍光発光領域１０３の蛍光体層表面から、第１ダイクロイックミラー１４１を介して第１集光レンズ１４３を通って第２ダイクロイックミラー１４５に至る光路長と、を略同一光路長とできる。

従って、第１集光レンズ１４３と第２集光レンズ１４８とを同一特性のレンズとすることにより、光源ユニット６０から出射する緑色波長帯域光と青色波長帯域光との面内均一性を近似させるのみでなく、配光特性等の光学特性も近似させた光とすることが容易にできる。

尚、図示しないが、第２ロッド１６２を省略して第１ロッド１６１と反射プリズム１６５とを接合したプリズムロッド１５１Ｂとしても良い。その構成では、第１ロッド１６１の内面反射で光学ホイール１０１を透過した拡散光のミキシングを行い、反射プリズム１６５により、光学ホイール１０１を透過して正面パネル１２の方向に出射された光源光を正面パネル１２と平行な方向に光軸を変化させ、反射ミラー１６９により背面パネル１３の方向に光軸を変化させることになる。そして、反射ミラー１６９とプリズムロッド１５１Ｂとの間や反射ミラー１６９の背面パネル１３側に適宜の集光レンズを配置した導光ユニット１５０となる。

また、上記実施の形態は、拡散板を光学ホイール１０１に配置し、ホイールモータ１１０により光学ホイール１０１を回転させ、青色波長帯域の光源光を光学ホイール１０１に照射して緑色波長帯域の蛍光光と青色波長帯域のレーザ拡散光を生成しているが、緑色蛍光体板をプロジェクタ１０の内部に固定し、青色光または紫外光などの励起光を固定された緑色蛍光体板に照射して緑色波長帯域光を生成するともに、青色レーザ発光器からのレーザ光を固定型又は可動型の拡散板を透過させて導光ユニット１５０に入射する青色波長帯域光としてもよい。

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] 拡散板を透過した光源光の光軸方向を変換するプリズムと、前記拡散板を透過した光源光を透過させるガラスロッドとを有する導光ユニットを備えることを特徴とする光源装置。
[２] 前記導光ユニットは、前記ガラスロッドを透過した光を集光させる集光レンズを更に有することを特徴とする前記[１]に記載の光源装置。
[３] 前記導光ユニットは、前記ガラスロッドの両端に前記プリズムを接合したプリズムロッドを有し、一方の前記プリズムに入射される光源光を、前記ガラスロッドを介して他方の前記プリズムに入射させ、前記一方のプリズムに入射される光源光の方向を１８０度変更させて前記他方のプリズムから出射す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] 前記導光ユニットは、前記プリズムの少なくとも一面に前記ガラスロッドを接合したプリズムロッドと、反射ミラーとを有し、前記ガラスロッドを透過した前記光源光の向きを前記プリズムで光軸の方向を９０度変更し、更に前記反射ミラーで光軸の方向を９０度変更することにより、前記ガラスロッドに入射される前記光源光の向きと前記反射ミラーで反射される光の向きとを１８０度変更させ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。
[５] 前記光源光は、レーザ光であることを特徴とする前記[１]乃至前記[４]の何れかに記載の光源装置。
[６] 前記拡散板は、円弧状に蛍光体層が設けられる光学ホイールの一部に設けられ、前記蛍光体層と円弧形状とされる前記拡散板とが環状形状とされることを特徴とする前記[１]乃至前記[５]の何れかに記載の光源装置。
[７] 前記蛍光体層は、緑色発光蛍光体により形成され、前記光源光は青色波長帯域のレーザ光であることを特徴とする前記[６]に記載の光源装置。
[８] 前記蛍光体層からの蛍光光と、前記拡散板及び前記導光ユニットを透過した前記光源光とを、光軸を一致させると共に同一方向に出射する導光光学系を更に備えることを特徴とする前記[６]又は前記[７]に記載の光源装置。
[９] 赤色波長帯域の光を発する発光素子を更に備えることを特徴とする前記[７]又は前記[８]に記載の光源装置。
[１０] 前記[１]乃至前記[９]の何れかに記載した光源装置と、
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光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３５Ｉｒ受信部
３６Ｉｒ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７２光源群
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
８５冷却ファン
９１制御回路基板
１００蛍光発光装置
１０１光学ホイール１０３緑色蛍光発光領域
１０５拡散透過領域１１０ホイールモータ
１１１集光レンズ群
１２０赤色光源装置
１２１赤色光源１２５集光レンズ群
１３０ヒートシンク
１４０導光光学系
１４１第１ダイクロイックミラー１４３第１集光レンズ
１４５第２ダイクロイックミラー１４８第２集光レンズ
１５０導光ユニット
１５１、１５１Ａプリズムロッド１５２入射口
１５３出射口
１５５第１プリズム１５６第２プリズム
１５７連結ロッド１５９出射レンズ
１６１第１ロッド１６２第２ロッド
１６５反射プリズム１６７第２出射レンズ
１６９反射ミラー
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コンデンサレンズ
２１０投影側光学系
２１３固定レンズ群２１５可動レンズ群

Claims

複数色の光源と、
前記複数色の光源のうち拡散度合いのより小さい光源の光源光を透過させるガラスロッドと当該ガラスロッドを透過した前記光源光の光軸方向を変換するプリズムと当該プリズムで光軸方向を変換された前記光源光の光軸方向を更に変換させる反射ミラーとを有する導光ユニットと、
を備えることを特徴とする光源装置。
前記導光ユニットは、前記プリズムと前記反射ミラーの間に第２のガラスロッドを更に有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記導光ユニットは、前記ガラスロッドを透過した光を集光させる集光レンズを更に有す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。
前記導光ユニットは、前記ガラスロッドを透過した前記光源光の向きを前記プリズムで光軸の方向を９０度変更し、更に前記反射ミラーで光軸の方向を９０度変更することにより、前記ガラスロッドに入射される前記光源光の向きと前記反射ミラーで反射される光の向きとを１８０度変更させ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。
前記拡散度合いのより小さい光源の光源光は、レーザ光であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装置。
前記拡散度合いのより小さい光源の光源光は拡散板を透過した光源の光源光であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。
前記拡散板は、円弧状に蛍光体層が設けられる光学ホイールの一部に設けられ、前記蛍光体層と円弧形状とされる前記拡散板とが環状形状とされることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
前記蛍光体層は、緑色発光蛍光体により形成され、前記光源光は青色波長帯域のレーザ光であることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
前記蛍光体層からの蛍光光と、前記拡散板及び前記導光ユニットを透過した前記光源光とを、光軸を一致させると共に同一方向に出射する導光光学系を更に備えることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光源装置。
前記複数の光源は、赤色波長帯域の光を発する発光素子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の光源装置。
請求項１乃至請求項１０の何れかに記載した光源装置と、
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光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、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。