JP2011145681A - 発光装置及び光源装置並びにこの光源装置を用いたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 蛍光体の発光効率を最適な状態に保つことができる発光装置と、この発光装置により構成される光源装置と、当該光源装置を備えたプロジェクタを提供する。
【解決手段】 プロジェクタ10は、光源装置63や表示素子51、光学系、光源装置63や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段等を備え、光源装置63が各々波長域の異なる光を発光する三個の発光装置64から構成され、この発光装置64は、光源72と、該光源72から照射される光を受けて所定の波長域光を発する蛍光体層が配置された回転体と、該回転体を回転させる駆動源と、回転体の回転数を可変制御する回転数制御手段と、回転体の温度を測定する温度測定手段と、を備え、回転数制御手段が温度測定手段からの情報に基づいて回転体の温度を所定値に保つように、回転体の回転数を可変制御可能に構成されていることとする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、発光装置と、複数個の該発光装置より構成される光源装置と、この光源装置を内蔵する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、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、光源として発光ダイオードやレーザーダイオード等の固体発光素子からの高出力光を赤、緑、青の各色光に変換する蛍光体を用いた光源装置に関する多くの提案がなされている。例えば、特開２００４−３４１１０５号公報（特許文献１）では、光源としての発光ダイオードと、この発光ダイオードから射出される紫外光を可視光に変換する蛍光体層を具備する回転体とから成る光源装置についての提案がなされている。

特開２００４−３４１１０５号公報

特許文献１の提案では、励起光を吸収することで赤色、緑色、青色の波長域光を射出する三つの蛍光体層が回転体に形成されており、この回転体を回転させることで、光源からの紫外光が順次各蛍光体層に照射されて、赤色、緑色、青色の波長域光を放射させることができる。しかしながら、赤色、緑色、青色の照射タイミングは表示素子と同期しているため、所定の回転数で回転体を回転させる必要があり、回転数を線形的に可変させたり、回転体の状態に応じて変化させたりすることができるものではないといった問題点があった。

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、回転体の温度に応じて回転数を制御することにより、回転体の温度を蛍光体の発光効率にとって最適な状態に保つことができる発光装置と、複数個の発光装置により構成される光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタを提供することを目的としている。

本発明の発光装置は、光源と、該光源から照射される光を受けて所定の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された回転体と、該回転体を回転させる駆動源と、前記回転体の回転数を可変制御する回転数制御手段と、前記回転体の温度を測定する温度測定手段と、を備え、前記回転数制御手段が、前記温度測定手段からの温度情報に基づいて、前記回転体の温度を所定値に保つように、前記回転体の回転数を可変制御可能に構成されていることを特徴とする。

そして、前記回転数制御手段は、温度に関するあらかじめ定められた閾値を記憶し、前記温度測定手段にて測定された温度と前記閾値とを比較し、前記測定された温度が前記閾値より大きい場合に前記回転体の回転数をあげることを特徴とする。

又、前記回転数制御手段は、温度に関するあらかじめ定められた閾値を記憶し、前記温度測定手段にて測定された温度と前記閾値とを比較し、前記測定された温度が前記閾値より小さい場合に前記回転体の回転数をさげることを特徴とする。

そして、本発明の光源装置は、各々波長域の異なる光を発光する少なくとも三個の発光装置と、各発光装置から射出される光線束の光軸の向きを一致させるように変換する光軸変換装置と、を有し、前記発光装置の内の少なくとも一個が上記の発光装置であることを特徴とする。

そして、この光源装置は、前記光源が発光ダイオード又はレーザー発光器とされた発光装置を三個備え、該三個の発光装置を、前記回転体に赤色の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された発光装置と、前記回転体に緑色の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された発光装置と、前記回転体に青色の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された発光装置として構成することができる。

又、この光源装置を構成する三個の発光装置の内の二個の発光装置は、前記回転体に赤色の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された発光装置と、前記回転体に緑色の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された発光装置とされ、三個の発光装置の内の一個の発光装置は、光を拡散させる拡散層が配置された回転体と、該回転体を回転させる駆動源と、前記拡散層に青色の波長域光を照射する光源と、前記回転体の回転数を可変制御する回転数制御手段と、前記回転体の温度を測定する温度測定手段と、を備えた発光装置とされることもある。

そして、本発明のプロジェクタは、光源装置と、表示素子と、冷却ファンと、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、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置や表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、前記光源装置が上記の何れかの光源装置であることを特徴とするものである。

本発明の発光装置は、回転体の回転数を可変制御する回転数制御手段と、回転体の温度を測定する温度測定手段と、を備え、回転数制御手段が温度測定手段からの温度情報に基づいて回転体の温度を所定値に保つように回転体の回転数を可変制御可能に構成されている。したがって、回転体の温度に応じて回転数を制御することにより、回転体の温度を蛍光体の発光効率にとって最適な状態に保つことができる発光装置と、複数個の該発光装置により構成される光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタを提供することができる。

本発明の実施例に係るプロジェクタの外観を示す斜視図である。 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を示す図である。 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光源装置の平面模式図である。 本発明の実施例に係る発光装置の外観を示す斜視図である。 本発明の変形例に係る発光装置の一部断面を示す平面模式図である。

本発明を実施するための形態を述べる。プロジェクタ10は、光源装置63と、表示素子51と、冷却ファンと、光源装置63からの光を表示素子51に導光する光源側光学系62と、表示素子51から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系90と、光源装置63や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えるものである。

この光源装置63は、各々波長域の異なる光を発光する少なくとも三個の発光装置64と、各発光装置64から射出された光線束の光軸の向きを一致させるように変換する光軸変換装置と、を有している。

具体的には、この光源装置63は、発光装置64を三個備え、該三個の発光装置64が、回転体71に赤色の波長域光を発光する蛍光体の層131が配置された赤色発光装置64Rと、回転体71に緑色の波長域光を発光する蛍光体の層131が配置された緑色発光装置64Gと、回転体71に青色の波長域光を発光する蛍光体の層131が配置された青色発光装置64Bとされているものである。

そして、この発光装置64は、紫外領域の波長域光を励起光として射出する光源72と、該光源72から照射される指向性のある励起光を受けて吸収することにより上記各色の所定波長域光を発光する蛍光体の層131が配置された回転体71と、該回転体71を回転させる駆動源としてのホイールモータ73と、回転体71の温度を測定する温度測定手段としての放射温度計54と、を備え、プロジェクタ制御手段の制御部38とホイールモータ制御回路55から成る回転数制御手段が、放射温度計54から入力される温度情報に基づいて、回転体71の温度（即ち、回転体71表面に配置される蛍光体層131の蛍光体の温度）を所定値に保つように、回転体71の回転数を可変制御可能に構成されていることを特徴とする。

具体的には、回転数制御手段は、温度に関するあらかじめ定められた閾値として高温の閾値Ｔａ度及び低温の閾値Ｔｂ度を記憶し、温度測定手段にて測定された温度と高温の閾値Ｔａ度とを比較し、測定された温度が高温の閾値Ｔａ度より高い場合に回転体71の回転数をあげる。又、この回転数制御手段は、温度測定手段にて測定された温度と低温の閾値Ｔｂ度とを比較し、測定された温度が低温の閾値Ｔｂ度より低い場合に回転体71の回転数をさげる。

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。尚、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を有すると共に、この正面パネル12には複数の排気孔17を設けている。更に、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。

又、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。

更に、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。尚、図示しない本体ケースの側板である右側パネル14、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。

又、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。尚、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。

又、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なう。更に、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。

尚、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。

又、制御部38は、光源制御回路41に画像信号に応じて光源装置63を構成する赤色、緑色、青色の波長域光を射出する各発光装置の光源72を時分割制御させている。更に、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。又、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、更に、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。

そして、制御部38は、温度制御手段としての放射温度計54から入力される各発光装置の回転体の温度情報に基づいて、ホイールモータ制御回路55にホイールモータ73を可変制御させている。つまり、この制御部38とホイールモータ制御回路55は、ホイールモータ73に接続される回転体の回転数を可変制御可能とする回転数制御手段として構成されている。このホイールモータ制御回路55を用いた制御部38の回転数制御の内容については後述する。

そして、これらのＲＯＭ、ＲＡＭ、ＩＣや回路素子は、後述する主制御基板としての制御回路基板103や電源回路ブロック101に組み込まれ、制御系の主制御基板とした制御回路基板103と電力系の電源回路ブロック101等が取付けられる光源制御回路基板102とを分けて形成している。

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等を取付けた光源制御回路基板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。又、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74と、この光軸変更ミラー74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。更に、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。

又、プロジェクタ10の内部構造において、吸気側空間室121内には光源装置63と比較して低温である部材が配置されるものであり、具体的には、光源制御回路基板102と、ブロア110と、制御回路基板103と、光学系ユニット70の画像生成ブロック79と、光学系ユニット70の投影側ブロック80と、光学系ユニット70の照明側ブロック78における集光レンズと、が配置されている。

一方、排気側空間室122内には、比較的高温となる光源装置63と、光学系ユニット70の照明側ブロック78が備える導光装置75と、排気温低減装置114とが配置されている。

そして、本発明に係る光源装置63は、光源72から射出される光を励起光として受けて各々波長域の異なる光を導光装置75に射出する三個の発光装置64から構成されるものである。具体的には、赤色の波長域光を発光する赤色蛍光体の層が配置されて赤色の波長域光を射出する赤色発光装置64Rと、緑色の波長域光を発光する緑色蛍光体の層が配置されて緑色の波長域光を射出する緑色発光装置64Gと、青色の波長域光を発光する青色蛍光体の層が配置されて青色の波長域光を射出する青色発光装置64Bとから構成されている。

そして、赤色発光装置64Rは、ブロアの吐出口113の近傍において当該赤色発光装置64Rの光軸が導光装置75の光軸と直交するように配置され、緑色発光装置64Gは、該緑色発光装置64Gの光軸が赤色発光装置64Rの光軸と平行となるように赤色発光装置64Rよりも正面パネル12側に配置され、青色発光装置64Bは、正面パネル12の近傍において当該青色発光装置64Bの光軸が導光装置75の光軸と一致するように配置されている。

又、各発光装置64には、光源72が備えられており、この光源72から射出される光が励起光として各発光装置64の蛍光体の層に照射されることにより、励起された蛍光体から各色の波長域光が発光装置64より出射されることとなる。この光源72は、赤色、緑色、青色の波長域光よりも波長の短い紫色或いは紫外領域の波長域光を射出する発光ダイオード又はレーザー発光器とされるものである。

そして、発光ダイオードやレーザー発光器を光源72とする場合、コリメータレンズを出射側に備えることにより、発光ダイオードからの光を指向性のある平行光として、或いは、レーザー発光器からの光の指向性をより高めて射出することができ、光源72からの射出光の利用効率を向上させることができるため好適である。又、光源72として発光ダイオード又はレーザー発光器を採用することにより、従来の放電ランプ等を光源装置とするプロジェクタに比べて、電力消費を抑えることができると共に小型化を図ることができる。

尚、各光源72は、全て同一仕様とする場合に限らず、各蛍光体の層から所定の波長域光が生成されるような励起光を射出することができるものであればよく、例えば、赤色及び緑色発光装置64R,64Gには赤色及び緑色の波長域よりも波長の短い青色の波長域光を励起光として射出可能な光源72としてもよい。又、各発光装置64に複数種類の光源72を配置して、状況に応じて切り換えて使うこととしてもよい。

又、この光源装置63は、図４に示すように、光の三原色である赤色、緑色、青色の所定波長域光を生成する三個の発光装置64と、各発光装置64から射出される光線束の光軸の向きを一致させるように変換する光軸変換装置としてのダイクロイックミラー141と、レンズと、から構成される集光光学系を備えている。

この集光光学系は様々な構成を採用することができるものであるが、本実施例においては、各発光装置64の光の出射方向に光軸変換装置としてのダイクロイックミラー141を配置して、赤色及び緑色発光装置64R,64Gからの光線束の光軸の向きを一致させると共に導光装置75の光軸と同一となるように９０度変換している。具体的には、赤色光を反射し赤色光以外の光を透過する第一ダイクロイックミラー141aが赤色発光装置64Rと導光装置75の光軸とが交差する位置に配置され、緑色光を反射し緑色光以外の光を透過する第二ダイクロイックミラー141bが緑色発光装置64Gと導光装置75の光軸とが交差する位置に配置されている。

そして、この集光光学系は、各発光装置64からの光線束を導光装置75に集光させて導くために集光レンズとしてのレンズ群148や、凸レンズ163を備え、更に、赤色、緑色、青色の光線束を導光装置75の入射面に集光させる導光装置入射レンズ164を備えている。

このように集光光学系を構成することで、赤色発光装置64Rから射出された赤色光は、レンズ群148により集光されて凸レンズ163に照射され、該凸レンズ163によって集光された光が第一ダイクロイックミラー141aで反射した後、導光装置入射レンズ164によって導光装置75の入射面に集光されることとなる。

又、緑色発光装置64Gから射出された緑色光は、レンズ群148により集光されて第二ダイクロイックミラー141bに入射し、第二ダイクロイックミラー141bで反射した後、凸レンズ163により集光されて第一ダイクロイックミラー141aに照射され、第一ダイクロイックミラー141aを透過した後、導光装置入射レンズ164によって導光装置75の入射面に集光されることとなる。

そして、青色発光装置64Bから射出された青色光は、レンズ群148により集光されて第二ダイクロイックミラー141bに照射され、第二ダイクロイックミラー141bを透過した後、凸レンズ163により集光されて第一ダイクロイックミラー141aに照射され、第一ダイクロイックミラー141aを透過した後、導光装置入射レンズ164によって導光装置75の入射面に集光されることとなる。

したがって、この光源装置63を構成する三個の発光装置64の光源72が光源制御回路41によって時分割制御されることで、各色の所定波長域の光線束が導光装置75に順次入射され、導光装置75に入射した光線束が光源側光学系62によって表示素子51に誘導されることとなる。これにより、各光源72の照射タイミングに合せて表示素子51がデータに応じて各色の光を時分割表示することで、投影側光学系90を介してスクリーンにカラー画像を生成することができる。

次に、赤色発光装置64R及び緑色発光装置64G、青色発光装置64Bとされた発光装置64の構造について述べる。発光装置64は、図５及び図６に示すように、円盤状の基材の中央部に取り付けられるホイールモータ73によって回転可能に配設される回転体71と、該回転体71を回転させる駆動源としてのホイールモータ73と、蛍光体の層131に光を照射する光源72と、を備えるものである。

この回転体71の基材は、光透過性を有するガラスや樹脂等の透明材質から成るものである。基材をガラスで形成することにより剛性を持たせることができ、或いは、基材を透明樹脂で形成することにより軽量化及び低コスト化を図ることができる。

そして、この回転体71は、基材の中央部にホイールモータ73との接続部である円柱状のロータの形状に対応した円形開口が形成され、該円形開口にロータが挿着され、ロータに設けられる円板状のモータハブに接着固定されることでホイールモータ73と一体となるものである。これにより、この回転体71は、回転数制御手段としてのプロジェクタ制御手段の制御部38及びホイールモータ制御回路55によって可変制御されるホイールモータ73によって回転することとなる。

又、この回転体71の光源72とは反対側の面には、円環状の蛍光体の層131が形成されている。この蛍光体の層131は、光源72から発せられる光を励起光として受けて吸収することにより所定の波長域光を発光するものである。尚、この蛍光体の層131は、光源72側の面に形成することとしてもよい。

そして、赤色発光装置64Rの回転体71には、原色である赤色の波長域光を発光する赤色蛍光体の層131が固着され、同様に、緑色発光装置64Gの回転体71には原色である緑色の波長域光を発光する緑色蛍光体の層131が固着され、青色発光装置64Bの回転体71には原色である青色の波長域光を発光する青色蛍光体の層131が固着されている。尚、この蛍光体層131は、蛍光体結晶とバインダから構成されるものであり、この蛍光体層131に含有される蛍光体が励起光を吸収して励起されることにより、全方位に所定波長域光を射出することができるようになっている。

したがって、光源72から励起光が回転体71の蛍光体の層131に照射されると、蛍光体層131の蛍光体は、当該励起光を吸収して所定の波長域光を全方位に射出する。即ち、赤色発光装置64Rの赤色蛍光体層131の蛍光体からは赤色の波長域光が射出され、緑色発光装置64Gの緑色蛍光体の層131からは緑色の波長域光が射出され、青色発光装置64Bの青色蛍光体の層131からは青色の波長域光が射出される。

そして、蛍光体層131からレンズ群148側に射出される光はそのまま集光光学系を介して導光装置75に入射することとなる。

ここで、回転体71の蛍光体層131が配置される側の面に励起光を透過し、且つ、蛍光体が発する波長域光などの励起光以外の他の波長域光を反射するダイクロイック層を形成すれば、光源72からの励起光はダイクロイック層を透過して蛍光体の層131に照射させることができると共に、蛍光体の層131から回転体71の透明基材側に射出される光を導光装置75側へ反射して導光装置75に入射する光量を増加させることができる。

又、回転体71の蛍光体層131が配置される側とは反対側の面に無反射コート層を形成すれば、光源72からの励起光を光源72側へほとんど反射させることなく透過させて蛍光体の層131に入射させることができるため、光源72から照射される励起光の利用効率を向上させることもできる。

このように、プロジェクタ10に内蔵される光源装置63を、赤色及び緑色及び青色の波長域光を射出可能とする三個の発光装置64R,64G,64Bで構成し、各発光装置64の回転体71を回転させると共に各発光装置64の光源72から射出する励起光を順次点滅させると、赤色及び緑色及び青色の波長域光が各回転体71から導光装置75に順次入射され、各光源72の照射タイミングに合せてプロジェクタ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。

尚、各発光装置64は、プロジェクタ制御手段によって順次点滅するように構成する場合に限ることなく、組み合わせて各色光を合成して導光装置75に照射させることとしてもよい。例えば、赤色、緑色、青色発光装置64R,64G,64Bから同時に各色光を射出すれば、各色光が合成されて形成される白色光を導光装置75に照射させることにより輝度を向上させることができる。更に、赤色、緑色、青色の点灯時間比率を変更して輝度の低い色の点灯時間を長くするなどにより、色の配合等の色合いを調整することも容易に可能となる。

又、発光装置64は、原色である赤色、緑色、青色の波長域光を生成する三個の発光装置64で構成する場合に限定することなく、様々な組み合わせを採用することができる。例えば、黄色等の補色の波長域光を生成する発光装置64を光源装置63に組込んでもよい。これにより、光源装置63の輝度を上げて色再現性の向上を図ることもできる。

そして、この発光装置64は、回転体71に配置される蛍光体の層131が円環状に形成されているため、蛍光体の層131における励起光照射領域を、回転体71を回転させることで円周方向に拡張することができ、励起光の照射による蛍光体の温度上昇を効果的に抑制することができる。又、回転体71の回転によって、回転体71の周囲の空気は、回転体71と空気分子との摩擦力によって回転体71の回転方向に揺動し、回転体71の放射方向に流れを形成するため、回転体71が回転すれば、空気の流動によって回転体71は冷却され、回転体71の回転数を上げることに対応して蛍光体の温度上昇を抑制することができる。尚、回転体71にフィンなどを設けることで、回転体71の冷却効率を上げることも可能である。

即ち、回転体71の回転数を低くすれば蛍光体の温度を上昇させ、回転数を高くすれば蛍光体の温度を降下させることができる。本発明の発光装置64は、この回転体71の回転数を制御することで、蛍光体の温度を発光効率にとって最適な状態に常に保つことができるように構成されるものである。尚、本願の発光装置64の実施例においては、回転体71の回転数は動作時、１０〜７２００ｒｐｍの回転数の範囲で制御可能であるが、これに限定されるものでなく、蛍光体の温度の発光効率に対応して最適な状態を保つことができればよい。

本発明の発光装置64は、図５及び図６に示したように、温度測定手段としての放射温度計54を備えている。この放射温度計54は、物体の所定部から放射される赤外線や可視光線の強度を測定して、物体の所定部の温度を測定する温度計である。本実施例において、放射温度計54は、蛍光体の層131の近傍における回転体71の表面の温度を測定可能に配置されている。つまり、この発光装置64は、回転体71の表面温度を測定することで蛍光体の温度を推定することができる。尚、放射温度計54は、回転体71の表面温度として回転体71の表面に形成された蛍光体層131の温度を直接測定するように配置してもよい。

そして、この放射温度計54は、プロジェクタ10の制御回路と電気的に接続されている。又、発光装置64のホイールモータ73は、回転数制御手段としての制御部38及びホイールモータ制御回路55により可変制御される。この制御部38は、放射温度計54から入力される温度情報に基づいて、ホイールモータ制御回路55にホイールモータ73の回転数を回転体71の温度（即ち、蛍光体の温度）に対応した回転数に変化させる信号を送出するように構成されている。又、このホイールモータ制御回路55は、入力された回転数情報の信号に基づいてホイールモータ73を当該所定の回転数で回転させるように構成されている。

具体的には、制御部38は温度と回転数の制御マップを予め有している。例えば、蛍光体の発光効率に対する最適温度条件がＴａ度以下且つＴｂ度以上である場合、高温の閾値をＴａ度、低温の閾値をＴｂ度として設定し、入力された測定温度がＴａ度よりも高いときは高速の回転数Ｒｈで回転させ、入力された測定温度がＴｂ度よりも低いときは低速の回転数Ｒｌで回転させ、入力された測定温度がＴａ度以下且つＴｂ度以上のときは中速の回転数Ｒｍで回転させるように構成された温度と回転数の制御マップを制御部38が有することとすれば、この回転体71は、温度制御手段である放射温度計54からの温度情報に基づいて動作する回転数制御手段により制御されることで、温度がＴａ度以下且つＴｂ度以上に保たれることとなる。

このように、回転体71の温度に応じて回転数を制御することにより、回転体71の蛍光体発光効率を最適な状態に保つことができる発光装置64と、複数個の発光装置64により構成される光源装置63と、この光源装置63を備えたプロジェクタ10を提供することができる。つまり、蛍光体の温度に起因する発光効率の低下を防止して、常に最適な輝度を確保すると共に、温度上昇に伴う経年劣化をも防止して長期にわたって高い性能を維持することのできる発光装置64及び光源装置63並びにプロジェクタ10を提供することができる。

そして、一般的に蛍光体は、温度が低いときに発光効率が良好である特性を有しているため、回転体71の温度が低いときには回転数制御手段によって回転体71を低速で回転させることで、静音化を図ることのできる発光装置64及び光源装置63並びにプロジェクタ10を提供することができる。

又、この発光装置64は、閾値を二点に設定する場合に限定することなく、複数の閾値を設けることとして回転体71の回転数を段階的に変化させることができるように構成してもよいし、温度情報によって回転数を線形的に変化させることとしてもよい。これにより、より最適条件を維持しやすくすることができる。更に、この発光装置64は、閾値を一点だけ設定して、測定温度が閾値よりも高い場合は回転体71の回転数を定常運転時よりもあげて蛍光体を冷却することとしてもよい。又、この発光装置64は、閾値を一点だけ設定して、測定温度が閾値よりも低い場合は回転体71の回転数を定常運転時よりもさげて蛍光体の温度の調整を図ると共に静音化を図ることとしてもよい。そして、回転数制御手段は、プロジェクタ10の制御回路とは別に発光装置64ごとに設けることとして、温度測定手段とこの回転数制御手段を夫々接続する構成としてもよい。

そして、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。例えば、この光源装置63を構成する複数個の発光装置64のうちの青色発光装置64Bの回転体71に、蛍光体層131を配置する代りに照射される波長域光に拡散効果を付与する光学物質を拡散層として配置することもある。

そして、この青色発光装置64Bは、光源72を青色の波長域光を射出する発光ダイオードやレーザー発光器として備えることで、当該光源72からの指向性のある青色光を拡散層によって拡散して射出することにより当該青色波長域光をそのまま利用することができる。尚、拡散層としては、光学物質である固体物を固着する場合の他、当該回転板71の表面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すことにより形成してもよい。

このように、光源72から射出される光を拡散させて、当該発光装置64も一つの単色光源として利用することができるため、比較的高価な蛍光体の使用量を低減することができ、安価な光源装置63及び当該光源装置63を備えたプロジェクタ10を提供することができる。又、拡散層の温度状態をも最適に保ち、拡散光の利用効率を維持することができる。

そして、回転体71は、透明の基材を用いずに、熱伝導率の高い銅やアルミニウム等の不透明基材を用いることもある。この場合、光源72は、発光装置64の出射面側に配置される。そして、回転体71の蛍光体層131の取り付けられる側の面に銀蒸着等による反射層を形成すれば、蛍光体層131から回転体71側に射出される光を反射層によって反射して導光装置75側に射出することができるため好適である。これにより、光源72からの光を蛍光体層131に照射させれば、蛍光体層131からの発光光を、ダイクロイックミラー等から構成される光学系を介して導光装置75に入射させることができるため、前述と同様に、スクリーンにカラー画像を生成させることができる。

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 54 放射温度計
55 ホイールモータ制御回路 62 光源側光学系
63 光源装置 64 発光装置
64R 赤色発光装置 64G 緑色発光装置
64B 青色発光装置 70 光学系ユニット
71 回転体 72 光源
73 ホイールモータ 74 光軸変更ミラー
75 導光装置 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 光源制御回路基板
103 制御回路基板 110 ブロア
111 吸込み口 113 吐出口
114 排気温低減装置 120 区画用隔壁
121 吸気側空間室 122 排気側空間室
131 蛍光体の層 141 ダイクロイックミラー
141a 第一ダイクロイックミラー 141b 第二ダイクロイックミラー
148 レンズ群 163 凸レンズ
164 導光装置入射レンズ

Claims (7)

1. 光源と、
   該光源から照射される光を受けて所定の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された回転体と、
   該回転体を回転させる駆動源と、
   前記回転体の回転数を可変制御する回転数制御手段と、
   前記回転体の温度を測定する温度測定手段と、を備え、
   前記回転数制御手段が、前記温度測定手段からの温度情報に基づいて、前記回転体の温度を所定値に保つように、前記回転体の回転数を可変制御可能に構成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記回転数制御手段は、温度に関するあらかじめ定められた閾値を記憶し、前記温度測定手段にて測定された温度と前記閾値とを比較し、前記測定された温度が前記閾値より大きい場合に前記回転体の回転数をあげることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記回転数制御手段は、温度に関するあらかじめ定められた閾値を記憶し、前記温度測定手段にて測定された温度と前記閾値とを比較し、前記測定された温度が前記閾値より小さい場合に前記回転体の回転数をさげることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
4. 各々波長域の異なる光を発光する少なくとも三個の発光装置と、各発光装置から射出される光線束の光軸の向きを一致させるように変換する光軸変換装置と、を有し、前記発光装置の内の少なくとも一個が請求項１乃至請求項３の何れかに記載の発光装置であることを特徴とする光源装置。
5. 前記光源が発光ダイオード又はレーザー発光器とされた発光装置を三個備え、該三個の発光装置が、前記回転体に赤色の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された発光装置と、前記回転体に緑色の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された発光装置と、前記回転体に青色の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された発光装置とされていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 三個の発光装置の内の二個の発光装置は、前記回転体に赤色の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された発光装置と、前記回転体に緑色の波長域光を発光する蛍光体の層が配置された発光装置とされ、三個の発光装置の内の一個の発光装置は、光を拡散させる拡散層が配置された回転体と、該回転体を回転させる駆動源と、前記拡散層に青色の波長域光を照射する光源と、前記回転体の回転数を可変制御する回転数制御手段と、前記回転体の温度を測定する温度測定手段と、を備えた発光装置とされていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
7. 光源装置と、表示素子と、冷却ファンと、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、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置や表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、
   前記光源装置が請求項４乃至請求項６の何れかに記載の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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