JP2011128521A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 青色レーザー発光器からの射出光を拡散させて青色波長帯域の光源光を生成する光源装置において、青色波長帯域光の波長分布を広くした光源装置と、この光源装置を備えることにより、高品質なカラー画像を投影可能なプロジェクタと、を提供する。
【解決手段】 本発明のプロジェクタにおける光源装置は、励起光源としての青色レーザー発光器と、励起光源から射出される光線束の光軸上に配置された蛍光ホイール71と、蛍光ホイール71から射出される光線束を所定の平面上に集光する集光光学系と、を備え、この蛍光ホイール71は、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発光領域1と、励起光源からの射出光を拡散透過する拡散透過領域2と、が並設されて形成され、蛍光ホイール71の拡散透過領域2には、励起光源から射出される光線束の波長帯域を広げる帯域変更板6が敷設されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、レーザー発光器からの射出光の波長分布を広げて射出可能な光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタと、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、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）、有機ＥＬ、あるいは、蛍光体等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）の光源装置は、透光性を有した円板からなる蛍光ホイールの表面に、赤色、緑色、青色蛍光体層を並設するとともに、蛍光ホイールの裏面に紫外線透過、可視光反射のダイクロイックフィルタを配置し、蛍光ホイールの裏面側から蛍光体層に紫外光を照射することにより赤色、緑色、青色波長帯域の光源光を生成する構成とされている。

また、本願出願人は、反射面上に蛍光体層を形成した蛍光ホイールを備え、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、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を行っている。さらに、本願出願人は、励起光の入射面と蛍光光の射出面とを同一の面とする構成の光源装置において、励起光源を青色レーザー発光器とし、青色波長帯域の光源光に関しては励起光を拡散透過させてこの拡散透過光を光源光として利用する光源装置の提案も行っている。

特開２００４−３４１１０５号公報

上述したような、励起光源を青色レーザー発光器とし、この青色レーザー発光器からの射出光を拡散透過させて青色波長帯域の光源光とする光源装置では、青色波長帯域光の波長分布が赤色及び緑色波長帯域光の波長分布と比較して極めて狭い範囲に集中するという特性を有し、このような光源装置を用いてカラー画像を投影した場合、青色の色純度が高すぎるため全体として青みがかった投影画像になるという問題点があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、励起光源として青色レーザー発光器を備え、この励起光源からの射出光を拡散板によって拡散させ、拡散光を青色波長帯域の光源光として使用する光源装置において、青色波長帯域の光源光における波長分布を広くした光源装置と、この光源装置を備えることにより、高品質なカラー画像を投影可能なプロジェクタと、を提供することを目的としている。

本発明の光源装置は、青色レーザー発光器と、該青色レーザー発光器から射出される光線束の光軸上に配置された蛍光板と、前記蛍光板から射出される光線束を所定の平面上に集光する集光光学系と、を備え、前記蛍光板は、該青色レーザー発光器からの射出光を励起光として蛍光発光する蛍光発光領域と、前記青色レーザー発光器からの射出光を拡散透過する拡散透過領域と、が並設されて形成され、前記蛍光板の拡散透過領域には、前記青色レーザー発光器から射出される光線束の波長帯域を広げる帯域変更板が敷設されていることを特徴とする。

また、本発明の光源装置において、前記帯域変更板は、前記青色レーザー発光器からの射出光を拡散透過する拡散透過板と、該拡散透過板の表面に蛍光体が塗布されてなる蛍光体層と、から構成され、前記蛍光体層の蛍光体は、前記青色レーザー発光器からの射出光を受けて該青色レーザー発光器からの射出光とは異なる波長帯域の蛍光光を射出する特性を有し、前記帯域変更板に前記青色レーザー発光器からの射出光が照射されると、前記帯域変更板から、前記拡散透過板によって拡散された拡散光と、前記蛍光体層から射出される蛍光光と、が混在した波長帯域の光線束が射出されることを特徴とする。

さらに、本発明の光源装置において、前記蛍光体層は、前記拡散透過板における前記青色レーザー発光器が配置された側とは異なる側の面に敷設されていることを特徴とする。

そして、本発明の光源装置において、前記帯域変更板は、透光性を有するバインダと、該バインダ内に均一に散りばめられた蛍光体と、から構成されることもあり、前記帯域変更板に前記青色レーザー発光器からの射出光が照射されると、前記帯域変更板から、前記蛍光体層から射出された蛍光光と、前記蛍光体層における蛍光体に吸収されずに該蛍光体で反射されることにより拡散された拡散光と、が混在した波長帯域の光線束が射出される。

また、本発明の光源装置において、前記蛍光体層の蛍光体は、前記青色レーザー発光器からの射出光を受けて、緑色波長帯域光を射出する緑色蛍光体とされることを特徴とする。

さらに、本発明の光源装置において、前記蛍光体層の蛍光体は、前記青色レーザー発光器からの射出光を受けてシアンの波長帯域光を射出するシアン蛍光体とされることを特徴とする。

また、本発明の光源装置において、前記蛍光体層の蛍光体は、前記青色レーザー発光器からの射出光を受けて該青色レーザー発光器からの射出光の波長帯域とは異なる波長帯域の青色波長帯域光を射出する青色蛍光体とされることを特徴とする。

そして、本発明の光源装置において、前記蛍光板は、ホイールモータによって回転制御される蛍光ホイールとされ、前記蛍光発光領域と、前記拡散透過領域と、が周方向に並設されてなり、前記蛍光板の蛍光発光領域における前記青色レーザー発光器が配置された側の面には、前記青色レーザー発光器からの射出光を励起光として赤色波長帯域の蛍光光を射出する赤色蛍光体層と、前記青色レーザー発光器からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光光を射出する緑色蛍光体層と、が敷設され、該赤色及び緑色蛍光体層が敷設される面は反射面とされ、前記蛍光板の拡散透過領域には、所定幅の円弧状の開口が形成され、該開口における前記青色レーザー発光器からの射出光が入射する側と対向する側に該開口を封止するように前記帯域変更板が敷設されていることを特徴とする。

また、本発明の光源装置は、赤色波長帯域光を射出する赤色光源ユニットを備え、前記蛍光板は、ホイールモータによって回転制御される蛍光ホイールとされ、前記蛍光発光領域と、前記拡散透過領域と、が周方向に並設されてなり、前記蛍光板の蛍光発光領域における前記青色レーザー発光器が配置された側の面には、前記青色レーザー発光器からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光光を射出する緑色蛍光体層が敷設され、該緑色蛍光体層が敷設される面は反射面とされ、前記蛍光板の拡散透過領域には、所定幅の円弧状の開口が形成され、該開口における前記青色レーザー発光器からの射出光が入射する側と対向する側に該開口を封止するように前記帯域変更板が敷設されていることを特徴とする。

さらに、本発明の光源装置において、前記帯域変更板の蛍光体層における蛍光体の含有濃度は、前記赤色蛍光体層又は緑色蛍光体層における蛍光体の含有濃度よりも低い含有濃度とされていることを特徴とする。

また、本発明の光源装置において、前記帯域変更板の蛍光体層における蛍光体の厚さは、前記赤色蛍光体層又は緑色蛍光体層における蛍光体の厚さよりも薄く形成されていることを特徴とする。

本発明のプロジェクタは、上述したような光源装置と、光源側光学系と、導光装置と、表示素子と、投影側光学系と、光源制御手段等の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、励起光源として青色レーザー発光器を備え、この励起光源からの射出光を拡散板によって拡散させ、拡散光を青色波長帯域の光源光として使用する光源装置において、青色波長帯域の光源光における波長分布を広くした光源装置と、この光源装置を備えることにより、高品質なカラー画像を投影可能なプロジェクタと、を提供することができる。

本発明の実施例に係る光源装置を用いた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光源装置を用いた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光源装置を用いた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光源装置の平面模式図である。 本発明の実施例に係る光源装置における蛍光ホイールの正面模式図及び一部を断面にした平面模式図である。 従来の光源装置における赤色、緑色、青色波長帯域光の分光分布を示す図である。 従来の光源装置及び本発明の実施例に係る光源装置から射出される青色波長帯域光の分光分布を示す図である。 本発明の他の実施例に係る光源装置の平面模式図である。 本発明の他の実施例に係る光源装置における蛍光ホイールの正面模式図及び一部を断面にした平面模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。本発明のプロジェクタ10は、光源装置63と、光源側光学系62と、導光装置75と、表示素子51と、投影側光学系90と、光源制御手段等のプロジェクタ制御手段と、を備える。

そして、光源装置63は、励起光源72としての青色レーザー発光器と、励起光源72から射出される光線束の光軸上に配置された蛍光板としての蛍光ホイール71と、蛍光ホイール71から射出される光線束を所定の平面上に集光する集光光学系と、を備える。

この蛍光ホイール71は、励起光源72からの射出光を励起光として蛍光発光する蛍光発光領域1と、励起光源72からの射出光を拡散透過する拡散透過領域2と、が並設されて形成されている。また、蛍光ホイール71の拡散透過領域2には、励起光源72から射出される光線束の波長帯域を広げる帯域変更板6が敷設されている。

また、この帯域変更板6は、励起光源72からの射出光を拡散透過する拡散透過板7と、拡散透過板7の表面に蛍光体が塗布されてなる蛍光体層8と、から構成されている。さらに、蛍光体層8における蛍光体は、励起光源72からの射出光を受けて該励起光源72からの射出光とは異なる波長帯域の蛍光光を射出する特性を有し、帯域変更板6に励起光源72からの射出光が照射されると、帯域変更板6から、拡散透過板7によって拡散された拡散光と、蛍光体層8から射出される蛍光光と、が混在した広い波長帯域の光線束が射出される。

なお、蛍光体層8は、拡散透過板7における励起光源72が配置された側とは対向する側の面に敷設されている。また、蛍光体層8の蛍光体は、励起光源72からの射出光を受けて、緑色波長帯域光を射出する緑色蛍光体とされている。

そして、蛍光ホイール71は、ホイールモータ73によって回転制御され、蛍光発光領域1と、拡散透過領域2と、が周方向に並設されてなる。また、蛍光ホイール71の蛍光発光領域1における励起光源72が配置された側の面には、励起光源72からの射出光を励起光として赤色波長帯域の蛍光光を射出する赤色蛍光体層4と、励起光源72からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光光を射出する緑色蛍光体層5と、が敷設されている。さらに、蛍光ホイール71における赤色蛍光体層4及び緑色蛍光体層5が敷設される面は反射面とされている。また、蛍光ホイール71の拡散透過領域2には、所定幅の円弧状の開口が形成され、開口における励起光源72が配置された側とは対向する側に開口を封止するように帯域変更板6が敷設されている。

また、帯域変更板6の蛍光体層8における蛍光体の含有濃度は、赤色蛍光体層4や緑色蛍光体層5における蛍光体の含有濃度よりも低い含有濃度とされている。

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。

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。なお、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。

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。そして、この光源制御回路41は、後述する励起光源ユニット65における励起光源72及びコリメータレンズ149間の距離も制御している。

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、さらに、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。

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の近傍に電源回路ブロック101等を取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、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。

また、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76と、この光軸変更ミラー76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。さらに、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。

次に、本実施例のプロジェクタ10における光源装置63について詳細に述べる。図４は、光源装置63の平面模式図であり、図５は、蛍光ホイール71の正面模式図及び一部を断面にした平面模式図である。

光源装置63は、図４に示すように、励起光源72を備えた励起光源ユニット65と、励起光源ユニット65からの射出光を受けて光の三原色である赤色、緑色、青色の波長域の光を射出する蛍光板としての蛍光ホイール71と、蛍光ホイール71を回転駆動するホイールモータ73と、蛍光ホイール71からの射出光を所定の一面に集光する集光光学系と、を備える。

励起光源ユニット65は、青色波長帯域光を射出する励起光源72としての青色レーザー発光器を備えている。また、励起光源72の光軸上には、励起光源72からの射出光を指向性が増した平行光に変換するコリメータレンズ149が配置されている。

蛍光ホイール71は、中心にホイールモータ73の回転軸が連結される開口を有した金属あるいは樹脂製の円形板である。そして、この蛍光ホイール71は、図５（ａ）に示すように、励起光源ユニット65からの射出光を励起光として蛍光光を射出する蛍光発光領域1としてのセグメントと、励起光源ユニット65からの射出光を拡散透過する拡散透過領域2としてのセグメントと、が周方向に並設されてなる。

この蛍光発光領域1は、周方向に並設された赤色蛍光発光領域1Rと緑色蛍光発光領域1Gとからなる。そして、赤色蛍光発光領域1R及び緑色蛍光発光領域1Gでは、図５（ｂ）に示したように、円形板に帯状の円弧状溝が形成され、この溝に赤色蛍光体層4と緑色蛍光体層5が夫々敷設されている。また、この溝の表面は、銀蒸着等によってミラー加工がされており、蛍光体層から蛍光ホイール71側に射出された蛍光光が溝の表面で反射されて蛍光ホイール71の表面側から射出されるように形成されている。

拡散透過領域2には、図５（ｂ）に示すように、円形板に帯状の円弧状開口が形成されている。そして、この円弧状開口の裏面側には、当該円弧状開口を封止するように帯域変更板6が敷設されている。この帯域変更板6は、励起光源72から射出される光線束の一部の波長帯域を広げるように変更するとともに、励起光源72から射出される光線束の一部を拡散透過する。

そして、帯域変更板6は、励起光源72からの射出光を拡散透過する拡散透過板7と、この拡散透過板7の裏面に緑色蛍光体が塗布されてなる蛍光体層8と、から構成されている。拡散透過板7は、透光性を有するガラス等の表面にサンドブラスト加工が施されて形成されている。また、蛍光体層8は、拡散透過板7を透過した励起光源72からの射出光の一部を励起光として緑色波長帯域の蛍光光を射出する。よって、帯域変更板6に照射された励起光源72からの射出光は、拡散透過板7によって拡散透過された後、拡散透過光の一部が蛍光体層8の蛍光体を励起し、帯域変更板6からは、拡散光と蛍光光とが混在した広い波長帯域の光線束が射出されることとなる。

このように拡散透過領域2に帯域変更板6を敷設する理由について述べる。本実施例の光源装置63において、赤色波長帯域の光源光は、蛍光ホイール71の赤色蛍光体層4に励起光源72からの射出光を照射し、赤色蛍光体を励起して蛍光発光させることにより生成される。また、緑色波長帯域の光源光は、蛍光ホイール71の緑色蛍光体層5に励起光源72からの射出光を照射し、緑色蛍光体を励起して蛍光発光させることにより生成される。一方、青色波長帯域の光源光は、蛍光ホイール71の拡散透過領域2で励起光源72からの射出光が拡散透過されることにより生成される。

よって、青色波長帯域の光源光は、励起光源72である青色レーザー発光器からの射出光と同一の波長帯域光となるため、拡散透過板7の裏面に蛍光体が塗布されていない場合、青色波長帯域光の分光分布は、図６に示すように、赤色及び緑色波長帯域光の分光分布と比較すると、非常に狭い波長帯域の分光分布となる。この光源装置63を用いてカラー画像の投影を行った場合、青色の色純度が高すぎるため青色が強調された画像となってしまい、不自然なカラー画像となってしまう。

一方、上述したように拡散透過板7の裏面に蛍光体層8が敷設されている場合、拡散透過領域2から射出される光線束は、図７（ａ）に示したような狭い波長帯域の分光分布から、図７（ｂ）に示すような青色波長帯域の光に緑色波長帯域の光が混在された広い波長帯域の光線束となる。よって、青色画像を形成する際の青色波長帯域光が、赤色及び緑色波長帯域光の分光分布と同様に広い波長帯域の光線束となるため、カラー画像を投影した場合に自然の色を再現できることとなり、高い品質のカラー画像を投影できる。

なお、蛍光体層8の蛍光体として緑色蛍光体を拡散透過板7の裏面に塗布しているが、青色波長帯域の光を受けてシアンの光を射出するシアン蛍光体を塗布しても同様の効果を得ることができる。また、励起光源72からの射出光とは異なる波長帯域の青色波長帯域光を射出する青色蛍光体を塗布する構成としても同様の効果を得ることができる。さらに、励起光源72から射出され拡散透過板7によって拡散された拡散光が蛍光体層8における蛍光体に吸収されることなく拡散光のままで射出される必要があるため、帯域変更板6の蛍光体層8における蛍光体の含有濃度は、赤色蛍光体層4や緑色蛍光体層5における蛍光体の含有濃度よりも低い含有濃度とされていたり、或いは、帯域変更板6の蛍光体層8の厚さを赤色蛍光体層4や緑色蛍光体層5の厚さよりも薄くされていることで、得られる青色光の色純度を最適な値に調整することができる。

そして、光源装置63における集光光学系は、図４に示したように、複数のミラーによるミラー群151と、複数の凸レンズによる凸レンズ群153と、凸レンズやメニスカス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と、導光装置入射レンズ154と、から構成される。

ミラー群151は、励起光源ユニット65の光軸上であって蛍光ホイール71の正面側に配置された第一ミラー151aと、蛍光ホイール71の裏面側であって励起光源ユニット65から射出された光線束の光軸の延長線と導光装置75の中心軸の延長線とが交差する位置に配置された第二ミラー151bと、蛍光ホイール71から射出され第一ミラー151aで反射した蛍光光の光軸上に配置された第三ミラー151cと、第三ミラー151cで反射した蛍光光の光軸と導光装置75の中心軸の延長線とが交差する位置に配置された第四ミラー151dと、を備える。

第一ミラー151aは、励起光源ユニット65からの射出光を透過し、蛍光ホイール71で発光した蛍光光、つまり、赤色及び緑色波長帯域の光を反射するダイクロイックミラーとされている。また、第二ミラー151bは、反射ミラーとされ、蛍光ホイール71の拡散透過領域2で拡散透過された励起光源72からの射出光の光軸を導光装置75の中心軸と一致させる。第三ミラー151cは、反射ミラーとされ、蛍光ホイール71で蛍光発光した赤色及び緑色波長帯域光を第四ミラー151dへ反射させる。第四ミラー151dは、第二ミラー151bによって反射された光線束を透過し、第三ミラー151cによって反射された光線束を反射するダイクロイックミラーとされている。

集光光学系としての凸レンズ群153は、第二ミラー151bと第四ミラー151dとの間に配置された第一凸レンズ153aと、第一ミラー151aと第三ミラー151cとの間に配置された第二凸レンズ153bと、第三ミラー151cと第四ミラー151dとの間に配置された第三凸レンズ153cと、からなる。

集光光学系としての集光レンズ群155は、励起光源ユニット65の光軸上であって蛍光ホイール71の表裏両面の近傍に配置されている。この集光レンズ群155は、凸レンズやメニスカスレンズを組み合わせて集光レンズとされており、励起光源ユニット65から射出される光線束を蛍光ホイール71のホイール面に集光するとともに、蛍光ホイール71から射出される蛍光光や拡散光を集光する。また、集光光学系としての導光装置入射レンズ154は、導光装置75の近傍に配置されており、光源装置63からの射出光を導光装置75の入射面に集光する。

本実施例の光源装置63によれば蛍光ホイール71の拡散透過領域2に、励起光源72から射出される光線束の一部の波長帯域を広げるように変更するとともに、励起光源72から射出される光線束の一部を拡散透過する帯域変更板6を設置することにより、青色波長帯域の光線束における分光分布の範囲を広げることができる。よって、赤色、緑色、青色の波長帯域光のバランスがとれるため、このような光源装置63を用いることにより、高品質なカラー画像を投影可能なプロジェクタ10を提供できる。

また、本実施例の帯域変更板6は、拡散透過板7とこの拡散透過板7の表面に蛍光体が塗布されてなる蛍光体層8とから構成されている。これにより、励起光源72から射出される指向性の高いコヒーレント光を拡散透過板7によって指向性の低いインコヒーレント光に変換できるとともに、励起光源72から射出される分光分布の範囲が狭い青色波長帯域光を緑色波長帯域光と混ざり合った広い波長帯域の光線束に変換できる。よって、このような光源装置63を用いることにより、安全で、かつ、高品質なカラー画像を投影可能なプロジェクタ10を提供できる。

さらに、本実施例の帯域変更板6において蛍光体層8は、拡散透過板7の裏面、つまり、拡散透過板7における励起光源72が配置される側の面とは対向する側の面に塗布されている。これにより、蛍光体層8に励起光源72から射出されるエネルギーの高い光線束が直接照射されることがないため、蛍光体層8が高温となって発光効率が下がることや、蛍光体層8の経年劣化速度が加速することを防止できる。

なお、上述した実施例では、帯域変更板6を拡散透過板7及び蛍光体層8から形成しているが、拡散透過板7を用いずに、透光性を有するバインダに蛍光体を散りばめて帯域変更板6とすることもできる。このような帯域変更板6では、励起光源72からの射出光が帯域変更板6に照射されると、帯域変更板6から、蛍光体から射出される蛍光光と、蛍光体の表面で反射することにより拡散された拡散光と、が混在した広い波長帯域の光線束が射出されることとなる。

そして、このような構成とされた帯域変更板6を備える光源装置63を用いることにより、上述した実施例と同様、高品質なカラー画像を投影可能なプロジェクタ10を提供できる。なお、本実施例におけるバインダに対する蛍光体の含有濃度は、上述した蛍光ホイール71の蛍光発光領域1における蛍光体の含有濃度よりも低い含有濃度とされている。

さらに、上述した実施例では、帯域変更板6を拡散透過板7及び蛍光体層8から形成しているが、拡散透過板7の代わりに透光性を有するガラス板を使用し、このガラス板の裏面に蛍光体層8を敷設することでも同様の効果を得られる。なお、拡散透過板7の代わりにガラス板を使用する場合には、励起光源72から射出されるコヒーレント光がそのまま外部に射出されることがないよう、蛍光体層8の厚みを十分に取る必要がある。

次に、他の実施例に係る光源装置63について述べる。図８は、他の実施例に係る光源装置63の平面模式図であり、図９は、他の実施例に係る蛍光ホイール71の正面模式図及び断面模式図である。本実施例における光源装置63は、励起光源ユニット65と蛍光ホイール71との間の位置に赤色光源ユニット74を備える。この赤色光源ユニット74は、赤色波長帯域光を射出する赤色発光ダイオードと集光レンズ群155とから構成され、赤色光源ユニット74からの射出光の光軸が、第一ミラー151aが配置された位置で励起光源ユニット65の光軸と直交するように配置されている。

また、第一ミラー151aは、励起光源ユニット65からの射出光と赤色光源ユニット74からの射出光とが交差する位置に赤色及び青色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射する特性を有する。なお、他の構成に関しては図４に示した光源装置63と同一の構成であるため説明は省略する。

そして、本実施例の蛍光ホイール71は、図９に示すように、緑色蛍光体層5が敷設された蛍光発光領域1としてのセグメントと、励起光源71からの射出光を拡散透過することにより広い波長帯域の青色波長帯域光を射出する拡散透過領域2としてのセグメントと、が周方向に並設されてなる。また、この拡散透過領域2には、上述した実施例と同様に、青色波長帯域光の波長分布を広げるように変更する帯域変更板6が配置されている。

つまり、本実施例の光源装置63は、緑色及び青色波長帯域の光源光を、蛍光ホイール71に励起光源72からの射出光を照射することによって生成し、赤色波長帯域の光源光を、赤色光源ユニット74の赤色発光ダイオードによって生成する。

このような光源装置63においても、励起光源72から射出される青色波長帯域光を帯域変更板6によって帯域を広く変更しつつ拡散透過させることにより、広い波長帯域の青色光源光を生成できることとなり、高品質なカラー画像を投影可能なプロジェクタ10を提供できることとなる。

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。

1 蛍光発光領域 1G 緑色蛍光発光領域
1R 赤色蛍光発光領域 2 拡散透過領域
4 赤色蛍光体層 5 緑色蛍光体層
6 帯域変更板 7 拡散透過板
8 蛍光体層 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
65 励起光源ユニット 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
74 赤色光源ユニット 75 導光装置
76 光軸変更ミラー 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 電源制御回路基板
103 制御回路基板 110 ブロア
111 吸込み口 113 吐出口
120 区画用隔壁 121 吸気側空間室
122 排気側空間室 149 コリメータレンズ
151 ミラー群 151a 第一ミラー
151b 第二ミラー 151c 第三ミラー
151d 第四ミラー 153 凸レンズ群
153a 第一凸レンズ 153b 第二凸レンズ
153c 第三凸レンズ 154 導光装置入射レンズ
155 集光レンズ群

Claims (12)

1. 青色レーザー発光器と、
   該青色レーザー発光器から射出される光線束の光軸上に配置された蛍光板と、
   前記蛍光板から射出される光線束を所定の平面上に集光する集光光学系と、を備え、
   前記蛍光板は、該青色レーザー発光器からの射出光を励起光として蛍光発光する蛍光発光領域と、前記青色レーザー発光器からの射出光を拡散透過する拡散透過領域と、が並設されて形成され、
   前記蛍光板の拡散透過領域には、前記青色レーザー発光器から射出される光線束の波長帯域を広げる帯域変更板が敷設されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記帯域変更板は、前記青色レーザー発光器からの射出光を拡散透過する拡散透過板と、該拡散透過板の表面に蛍光体が塗布されてなる蛍光体層と、から構成され、
   前記蛍光体層の蛍光体は、前記青色レーザー発光器からの射出光を受けて該青色レーザー発光器からの射出光とは異なる波長帯域の蛍光光を射出する特性を有し、
   前記帯域変更板に前記青色レーザー発光器からの射出光が照射されると、前記帯域変更板から、前記拡散透過板によって拡散された拡散光と、前記蛍光体層から射出される蛍光光と、が混在した波長帯域の光線束が射出されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記蛍光体層は、前記拡散透過板における前記青色レーザー発光器が配置された側とは異なる側の面に敷設されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記帯域変更板は、透光性を有するバインダと、該バインダ内に均一に散りばめられた蛍光体と、から構成され、
   前記帯域変更板に前記青色レーザー発光器からの射出光が照射されると、前記帯域変更板から、前記蛍光体層から射出された蛍光光と、前記蛍光体層における蛍光体に吸収されずに該蛍光体で反射されることにより拡散された拡散光と、が混在した波長帯域の光線束が射出されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
5. 前記蛍光体層の蛍光体は、前記青色レーザー発光器からの射出光を受けて、緑色波長帯域光を射出する緑色蛍光体とされることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の光源装置。
6. 前記蛍光体層の蛍光体は、前記青色レーザー発光器からの射出光を受けてシアンの波長帯域光を射出するシアン蛍光体とされることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の光源装置。
7. 前記蛍光体層の蛍光体は、前記青色レーザー発光器からの射出光を受けて該青色レーザー発光器からの射出光の波長帯域とは異なる波長帯域の青色波長帯域光を射出する青色蛍光体とされることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の光源装置。
8. 前記蛍光板は、ホイールモータによって回転制御される蛍光ホイールとされ、前記蛍光発光領域と、前記拡散透過領域と、が周方向に並設されてなり、
   前記蛍光板の蛍光発光領域における前記青色レーザー発光器が配置された側の面には、前記青色レーザー発光器からの射出光を励起光として赤色波長帯域の蛍光光を射出する赤色蛍光体層と、前記青色レーザー発光器からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光光を射出する緑色蛍光体層と、が敷設され、該赤色及び緑色蛍光体層が敷設される面は反射面とされ、
   前記蛍光板の拡散透過領域には、所定幅の円弧状の開口が形成され、該開口における前記青色レーザー発光器からの射出光が入射する側と対向する側に該開口を封止するように前記帯域変更板が敷設され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。
9. 赤色波長帯域光を射出する赤色光源ユニットを備え、
   前記蛍光板は、ホイールモータによって回転制御される蛍光ホイールとされ、前記蛍光発光領域と、前記拡散透過領域と、が周方向に並設されてなり、
   前記蛍光板の蛍光発光領域における前記青色レーザー発光器が配置された側の面には、前記青色レーザー発光器からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光光を射出する緑色蛍光体層が敷設され、該緑色蛍光体層が敷設される面は反射面とされ、
   前記蛍光板の拡散透過領域には、所定幅の円弧状の開口が形成され、該開口における前記青色レーザー発光器からの射出光が入射する側と対向する側に該開口を封止するように前記帯域変更板が敷設され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. 前記帯域変更板の蛍光体層における蛍光体の含有濃度は、前記赤色蛍光体層又は緑色蛍光体層における蛍光体の含有濃度よりも低い含有濃度とされていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の光源装置。
11. 前記帯域変更板の蛍光体層における蛍光体の厚さは、前記赤色蛍光体層又は緑色蛍光体層における蛍光体の厚さよりも薄く形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の光源装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の光源装置と、光源側光学系と、導光装置と、表示素子と、投影側光学系と、光源制御手段等の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。

Images