JP2011154168A - 光源ユニット及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 反射面上に性質の異なる複数種類の蛍光体層が敷設された蛍光ホイールを用いた光源ユニットを備えることにより、使用環境に合わせた投影が可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】 本発明のプロジェクタは、光源ユニットと、表示素子と、導光光学系と、投影側光学系と、光源制御手段としての機能を有するプロジェクタ制御手段と、を備え、光源ユニットは、励起光源を備えた励起光照射装置と、蛍光光を射出する蛍光ホイール101と、ホイールモータと、赤色光源装置と、青色光源装置と、蛍光ホイール101、赤色光源装置及び青色光源装置から発せられる光を所定の一面に集光する光源側光学系と、を備え、この蛍光ホイール101は、輝度、又は、彩度、あるいは、波長帯域が異なる二以上の蛍光体層103a,103b,103cが敷設されてなる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光源ユニットと、この光源ユニット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し、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、先の出願において、青色レーザー発光器と、反射面上に緑色蛍光体層が敷設されてなる蛍光発光領域、及び、開口部分に拡散透過板が敷設されてなる拡散透過領域、が周方向に並設された蛍光ホイールと、赤色発光ダイオードと、を備える光源ユニットについての提案をしている。この提案では、赤色発光ダイオードからの射出光を赤色波長帯域の光源光とし、青色レーザー発光器からの射出光を励起光として発光した緑色蛍光体層からの射出光を緑色波長帯域の光源光とし、青色レーザー発光器からの射出光が拡散透過された拡散透過板からの射出光を青色波長帯域の光源光としている。

さらに、本願出願人は、先の出願において、励起光源としてのレーザー発光器と、反射面上に円環状の緑色蛍光体層が敷設された蛍光ホイールと、赤色発光ダイオードと、青色発光ダイオードと、を備える光源ユニットの提案もしている。

特開２００４−３４１１０５号公報

上述したような、励起光源と、蛍光ホイールと、赤色発光ダイオードと、青色発光ダイオードと、を備え、蛍光ホイールの反射面上に円環状の緑色蛍光体層が敷設された光源ユニットでは、蛍光ホイールを常時回転させることにより、蛍光体に蛍光飽和が生じることや温度が上昇することを防止でき、また、励起光源の点灯タイミングと蛍光ホイールの回転を同期させる必要がないため光源制御が容易となる。

しかしながら、蛍光ホイール上には１種類の緑色蛍光体層のみが敷設されているため、例えば、プロジェクタを使用する環境が明るい場所であり高輝度な投影が必要な場合と、プロジェクタを使用する環境が暗い場所であり高彩度な投影が求められる場合と、で投影画像の輝度や彩度を調整することができなかった。

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、反射面上に性質の異なる複数種類の蛍光体層が敷設された蛍光ホイールを備えることにより、投影画像の輝度や彩度等の調整を容易に行うことができる光源ユニットと、この光源ユニットを備えることにより使用環境に合わせた投影が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。

本発明の光源ユニットは、励起光源を備えた励起光照射装置と、該励起光照射装置からの射出光を受けて蛍光光を射出する少なくとも二以上の性質の異なる蛍光体層が敷設された蛍光ホイールと、該蛍光ホイールを回転駆動するホイールモータと、赤色波長帯域光を射出する赤色光源装置と、青色波長帯域光を射出する青色光源装置と、前記蛍光ホイールから発せられる蛍光光と前記赤色光源装置及び青色光源装置から発せられる光とを所定の一面に集光する光源側光学系と、前記励起光照射装置及び前記赤色光源装置、前記青色光源装置を時分割制御するとともに、前記ホイールモータを制御する光源制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットにおいて、前記二以上の性質の異なる蛍光体層は、前記励起光照射装置からの射出光を受けて、輝度、又は、彩度、あるいは、波長帯域が夫々異なる蛍光光を射出することを特徴とする。

さらに、本発明の光源ユニットにおいて、前記蛍光ホイールは、前記励起光照射装置からの射出光が照射される面上に、夫々性質が異なる複数の緑色蛍光体層が周方向に並設されてなり、前記光源制御手段は、前記赤色光源装置、前記励起光源、前記青色光源装置を順次点灯させるとともに、前記励起光源を点灯させるとき、前記複数の緑色蛍光体層における特定の緑色蛍光体層が所定位置に位置するように前記ホイールモータを制御することを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットにおいて、前記蛍光ホイールは、前記励起光照射装置からの射出光が照射される側の面上に、夫々性質が異なる複数の緑色蛍光体層と、黄色蛍光体層と、が周方向に並設されてなり、前記光源制御手段は、前記励起光照射装置からの射出光の光軸上に前記複数の緑色蛍光体層における特定の緑色蛍光体層が位置したタイミング、及び、前記励起光照射装置からの射出光の光軸上に前記黄色蛍光体層が位置したタイミングで前記励起光源を点灯させ、前記励起光照射装置からの射出光の光軸上に前記特定の緑色蛍光体層以外の蛍光体層が位置しているタイミングで前記赤色光源装置及び青色光源装置を点灯させる制御を行うこともある。

さらに、本発明の光源ユニットにおいて、前記光源制御手段は、前記励起光照射装置からの射出光の光軸上に前記黄色蛍光体層が位置しているタイミングにおいて、前記赤色光源装置又は青色光源装置を点灯させる制御を行うこともある。

そして、本発明の光源ユニットにおいて、前記光源制御手段は、前記励起光照射装置を点灯させないタイミングで前記赤色光源装置及び青色光源装置を点灯させる制御を行うこともある。

また、本発明の光源ユニットにおいて、前記蛍光ホイールは、前記励起光照射装置からの射出光が照射される側の面上に、所定幅で略円弧形状とされた性質の異なる複数の蛍光体層が周方向に並設されてなる環状蛍光体層を径方向に複数段備えることもある。

さらに、本発明の光源ユニットにおいて、前記ホイールモータは、前記蛍光ホイールの径方向に可動とされ、前記光源制御手段は、前記励起光照射装置からの射出光の光軸上に、前記複数段の環状蛍光体層における所定の段の環状蛍光体層が位置するように前記ホイールモータを稼働させる制御を行うこともある。

本発明のプロジェクタは、上述したいずれかの光源ユニットと、前記光源ユニットからの光を変調して画像を生成する表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する導光光学系と、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、を備え、前記光源ユニットを制御する光源制御手段及び前記表示素子を制御する表示素子制御手段としてのプロジェクタ制御手段を有することを特徴とする。

また、本発明のプロジェクタにおいて、前記表示素子制御手段は、前記光源ユニットから射出される赤色、緑色、青色、黄色波長帯域光を、射出された波長帯域光の順に合わせて前記表示素子を制御することにより所定の画像を生成することを特徴とする。

本発明によれば、励起光源に合わせて反射面上に性質の異なる複数種類の蛍光体層が敷設された蛍光ホイールを備えることにより、赤色光源装置や青色光源装置と組み合わせて投影画像の輝度や彩度等の調整を容易に行うことができる光源ユニットと、この光源ユニットを備えることにより使用環境に合わせた投影が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。 本発明の実施例に係る蛍光ホイールの正面模式図である。 本発明の実施例に係る光源ユニットにおける各光源の点灯タイミングと蛍光ホイールの回転との関係を表す図である。 本発明の他の実施例に係る蛍光ホイールの正面模式図である。 本発明の他の実施例に係る光源ユニットにおける各光源の点灯タイミングと蛍光ホイールの回転との関係を表す図である。 本発明のさらに異なる実施例に係る蛍光ホイールの正面模式図である。

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、光源ユニット60と、光源ユニット60からの光を変調して画像を生成する表示素子51と、光源ユニット60からの光を表示素子51に導光する導光光学系170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220と、を備える。また、プロジェクタ10は、光源ユニット60を制御する光源制御手段としての光源制御回路41を備えるプロジェクタ制御手段を有する。

そして、光源ユニット60は、励起光源71を備えた励起光照射装置70と、蛍光光を射出する蛍光ホイール101と、蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、赤色波長帯域光を射出する赤色光源装置120と、青色波長帯域光を射出する青色光源装置300と、蛍光ホイール101から発せられる蛍光光と赤色光源装置120及び青色光源装置300から発せられる光とを所定の一面に集光する光源側光学系140と、を備える。

また、蛍光ホイール101は、二以上の性質の異なる蛍光体層103a,103b,103cが敷設されてなり、この二以上の性質の異なる蛍光体層103a,103b,103cは、励起光照射装置70からの射出光を受けて、輝度、又は、彩度、あるいは、波長帯域が夫々異なる蛍光光を射出する。

さらに、本発明の光源ユニット60において、蛍光ホイール101は、励起光照射装置70からの射出光が照射される面上に、夫々性質が異なる複数の緑色蛍光体層103a,103b,103cが周方向に並設されてなる。そして、光源制御回路41は、赤色光源装置120、励起光源71、青色光源装置300を順次点灯させるとともに、励起光源71を点灯させるとき複数の緑色蛍光体層103a,103b,103cにおける特定の緑色蛍光体層103a,103b,103cが所定位置に位置するようにホイールモータ110を制御する。

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、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。また、背面パネルには、複数の吸気孔18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。さらに、図示しない下面パネルにおける正面、背面、左側及び右側パネルの近傍にも、吸気孔あるいは排気孔が複数形成されている。

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り、光源ユニット60から射出された光線束を導光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、後述する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。

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源光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60の励起光照射装置、赤色光源装置及び青色光源装置の発光や蛍光ホイールの回転を制御する。

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。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を備える。

光源ユニット60は、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近傍に配置される励起光照射装置70と、この励起光照射装置70から射出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蛍光発光装置100と、この蛍光発光装置100から射出される光線束と平行となるように正面パネル12の近傍に配置される青色光源装置300と、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赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光、青色光源装置300からの射出光の光軸が夫々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の入射口に集光する光源側光学系140と、を備える。

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励起光源71と、励起光源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で反射した励起光源71からの射出光を集光する集光レンズ78と、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と、を備える。

励起光源71は、複数の青色レーザー発光器がマトリクス状に配列されてなり、各青色レーザー発光器の光軸上には、各青色レーザー発光器からの射出光を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。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、励起光源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。

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からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、蛍光ホイール101から背面パネル13方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、を備える。

図４は、蛍光ホイール101の正面模式図である。蛍光ホイール101は、図４に示すように、中心に開口を有した円板状の金属基材であって、励起光源71からの射出光が照射される側の面に夫々性質の異なる三種類の蛍光体層103が周方向に並設されてなる。また、この三種類の蛍光体層103は、径方向に所定幅を有した円弧形状であり、三種類の所定幅の蛍光体層103が周方向に並設されることにより円環状の環状蛍光体領域102を形成している。さらに、蛍光ホイール101の３種類の蛍光体層103が敷設された面は、銀蒸着等によってミラー加工され反射面とされている。

また、三種類の蛍光体層103は、励起光を受けて輝度の高い緑色波長帯域光を射出する第一緑色蛍光体層103aと、第一緑色蛍光体層103aよりも輝度が低く彩度が高い緑色波長帯域光を射出する第二緑色蛍光体層103bと、第二緑色蛍光体層103bよりも輝度が低く彩度が高い緑色波長帯域光を射出する第三緑色蛍光体層103cと、から構成されている。なお、蛍光体層における輝度や彩度を変更するためには、蛍光体層における蛍光体の含有濃度を変更することや、ピーク波長が異なる蛍光体を用いること、又は、波長帯域の幅が異なる蛍光体を用いることで実現できる。

そして、蛍光ホイール101の蛍光体層103に照射された励起光照射装置70からの射出光は、各蛍光体層103における蛍光体を励起し、蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接励起光源71側へ、あるいは、蛍光ホイール101の反射面で反射した後に励起光源71側へ射出される。また、蛍光体層の蛍光体に吸収されることなく、金属基材に照射された励起光は、反射面により反射されて再び蛍光体層に入射し、蛍光体層を励起することとなる。

また、図３に示したように、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261が配置されており、この冷却ファン261によって蛍光ホイール101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からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える。そして、この赤色光源装置120は、励起光照射装置70からの射出光及び蛍光ホイール101から射出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。また、赤色光源121は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての赤色発光ダイオードである。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。

青色光源装置300は、蛍光発光装置100からの射出光の光軸と平行となるように配置された青色光源301と、青色光源301からの射出光を集光する集光レンズ群305と、を備える。そして、この青色光源装置300は、赤色光源装置120からの射出光と光軸が交差するように配置されている。また、青色光源301は、青色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての青色発光ダイオードである。さらに、青色光源装置300は、青色光源301の正面パネル12側に配置されるヒートシンク310を備える。そして、ヒートシンク310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によって青色光源301が冷却される。

そして、光源側光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、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ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、励起光照射装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、励起光照射装置70及び赤色光源装置120からの射出光を透過し、蛍光発光装置100からの射出光を反射して光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、青色光源装置300から射出される青色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色光源装置300からの射出光を透過し、赤色光源装置120及び蛍光発光装置100からの射出光を反射して光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、第一ダイクロイックミラー141と第二ダイクロイックミラー148との間には、集光レンズが配置され、さらに、ライトトンネル175の入射面近傍には、光源光をライトトンネル175の入射口に集光する集光レンズが配置されている。

光学系ユニット160は、励起光照射装置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、光源側光学系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に導光する導光光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する導光光学系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や、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、導光光学系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としての集光レンズ195が配置されている。

投影側ブロック168は、表示素子51で反射された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。

次にこのような構成とされた光源ユニット60における光源制御方法について述べる。本実施例のプロジェクタ10において、光源制御手段としての光源制御回路41は、赤色光源121、励起光源71、青色光源301をデューティ駆動により時分割制御するとともに、ホイールモータ110を制御している。

そして、光源制御回路41は、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光、青色波長帯域光の順に光源光を生成するが、図５（ａ）乃至（ｃ）に示すように、蛍光ホイール101の任意の蛍光体層103に励起光が射出されるよう、蛍光ホイール101の回転周期と各光源121,71,301が順に点灯する点灯周期とを同期させながら蛍光ホイール101の回転を制御している。

以下、具体的に述べる。本実施例のプロジェクタ10は、通常モード、彩度優先モード、輝度優先モードの三種類の投影モードでの投影が可能である。通常モードは、彩度優先モードと輝度優先モードとの中間のモードであり、輝度、彩度が平均的な投影を行う投影モードである。また、彩度優先モードは、暗い部屋で映画等を投影する場合に用いる投影モードであり、輝度よりも彩度を優先することにより色再現度が高く、高画質な投影が可能な投影モードである。また、輝度優先モードは、ビジネスでのプレゼンテーションや会議の最中など、周りが明るい場所で投影を行う場合に用いる投影モードであり、彩度よりも輝度を優先することで明るい場所でも投影画像が視認し易い投影モードである。

そして、本実施例のプロジェクタ10において通常モードで投影を行う場合、図５（ａ）に示すように、光源制御回路41は、励起光源71が点灯するタイミングと、励起光照射装置70からの射出光の光軸上に蛍光ホイール101の第二緑色蛍光体層103bが位置するタイミングとが一致するように蛍光ホイール101の回転を調整する。これにより、第二緑色蛍光体層103bからの射出光が緑色波長帯域の光源光となり、通常モードでの投影ができる。なお、蛍光ホイール101にはタイミングマークが形成されており、光源制御回路41は、このタイミングマークを検知センサ等で検知することにより蛍光ホイール101の回転位置を確認することができる。

また、本実施例のプロジェクタ10において彩度優先モードで投影を行う場合、図５（ｂ）に示すように、光源制御回路41は、励起光源71が点灯するタイミングと、励起光照射装置70からの射出光の光軸上に蛍光ホイール101の第三緑色蛍光体層103cが位置するタイミングとが一致するように蛍光ホイール101の回転を調整する。さらに、輝度優先モードで投影を行う場合、図５（ｃ）に示すように、光源制御回路41は、励起光源71が点灯するタイミングと、励起光照射装置70からの射出光の光軸上に蛍光ホイール101の第一緑色蛍光体層103aが位置するタイミングとが一致するように蛍光ホイール101の回転を調整する。

本実施例のプロジェクタ10では、このように蛍光ホイール101に性質の異なる複数の蛍光体層103を塗布することにより、複数の投影モードでの投影が可能となる。よって、使用状況に応じて使用者のニーズに合った画像を投影可能なプロジェクタを提供できることとなる。

また、本実施例のプロジェクタ10において、光源制御回路41は、赤色光源装置120、励起光源71、青色光源装置300を順次点灯させるとともに、励起光源71を点灯させるとき、複数の緑色蛍光体層103a,103b,103cにおける特定の緑色蛍光体層が所定位置に位置するようにホイールモータ110を制御している。よって、常に赤色、緑色、青色波長帯域光の順で光源光が射出されるため、表示素子51の制御を変化させることなく、性質の異なる画像の投影が可能となる。

なお、上述した実施例では、輝度及び彩度が異なる三種類の蛍光体層を備えた蛍光ホイール101について述べているが、輝度や彩度に限らず、波長帯域が異なる緑色蛍光体層を敷設する、あるいは、他の色の蛍光体層を敷設する等、性質が異なる複数の蛍光体層を敷設することにより複数の投影モードでの投影が可能なプロジェクタ10を提供できることとなる。

例えば、図６に示すように、蛍光ホイール101の反射面上の周方向に、励起光を受けて輝度の高い緑色波長帯域光を射出する第一緑色蛍光体層103aと、第一緑色蛍光体層103aよりも輝度が低く彩度が高い緑色波長帯域光を射出する第二緑色蛍光体層103bと、第二緑色蛍光体層103bよりも輝度が低く彩度が高い緑色波長帯域光を射出する第三緑色蛍光体層103cと、励起光を受けて黄色波長帯域光を射出する黄色蛍光体層103dと、を並設する構成とすることもできる。

このように黄色蛍光体層103dを備える蛍光ホイール101を用いて投影を行う場合、光源制御回路41は、励起光照射装置70からの射出光の光軸上に複数の緑色蛍光体層103a,103b,103cにおける特定の緑色蛍光体層が位置したタイミング、及び、励起光照射装置70からの射出光の光軸上に黄色蛍光体層103dが位置したタイミングで励起光源71を点灯させる制御を行う。また、光源制御回路41は、励起光照射装置70からの射出光の光軸上に特定の緑色蛍光体層以外の蛍光体層が位置しているタイミングで赤色光源装置120及び青色光源装置300を点灯させる制御を行う。

つまり、光源制御回路41は、励起光源71を、赤色光源装置120や青色光源装置300の点灯時にも一瞬点灯させる制御を行い、かつ、励起光源71を一瞬点灯させるタイミングで励起光照射装置70の光軸上に黄色蛍光体層103dが位置するようホイールモータ110を制御する。これにより、赤色及び又は青色波長帯域光の投影時に黄色波長帯域光も投影されるため、赤色及び又は青色波長帯域光の投影時における輝度を上げることができる。

また、光源制御回路41は、励起光照射装置100の光軸上に黄色蛍光体層103dが位置しているときに励起光源71を点灯させ、同時に青色光源装置300を点灯させることにより白色光を投影する制御を行うこともできる。また、光源制御回路41は、白色光を投影する場合において、白色の色合いに合わせて赤色光源装置120を適宜点灯させる制御を行うこともできる。このように制御することにより、白色光の投影が可能となるため、輝度の高い画像を投影可能なプロジェクタ10を提供できる。

さらに、光源制御回路41は、図７に示すように、励起光源71を点灯させる回数を蛍光ホイールが一回転する周期毎に二回とし、第一乃至第三緑色蛍光体層103a,103b,103cのいずれかの蛍光体層で一度励起光源71を点灯させた後、黄色蛍光体層103dでも励起光源71を点灯させる制御を行うこともある。つまり、光源制御回路41は、励起光源71を点灯させないタイミングで赤色光源装置120及び青色光源装置300を点灯させる制御を行う。このように黄色蛍光体層103dを蛍光ホイール101に形成し、各周期で黄色蛍光体層103dも励起する構成とすることにより、投影光の輝度を上げることができ、輝度の高い画像の投影が可能なプロジェクタ10を提供できる。

なお、このように各周期で励起光源71が二回点灯する構成とした場合、各色光の光源ユニット60から射出される順番が、使用された緑色蛍光体層103a,103b,103cの位置によって変化する。つまり、例えば第一緑色蛍光体層103aが使用された場合には、緑色、赤色、青色、黄色の順で光源ユニット60から光源光が射出され、また、第二緑色蛍光体層103bが使用された場合には、赤色、緑色、青色、黄色の順で光源ユニット60から光源光が射出され、第三緑色蛍光体層103cが使用された場合には、赤色、青色、緑色、黄色の順で光源ユニット60から光源光が射出されることとなる。よって、表示素子制御手段としての表示駆動部26は、選択された緑色蛍光体層103a,103b,103cによって表示素子51の制御を変更して画像を生成する。

さらに、図８に示すように、蛍光ホイール101の反射面上において、所定幅の複数の蛍光体層が並設されてなる環状蛍光体領域102を、径方向に複数段形成することもできる。つまり、蛍光ホイール101は、周方向に夫々性質の異なる複数の蛍光体層が敷設されてなるとともに、径方向にも夫々性質の異なる複数の蛍光体層が敷設されてなる。このような蛍光ホイール101を備えた光源ユニット60では、励起光照射装置70の光軸上に所定の環状蛍光体領域102が位置するように、ホイールモータ110が径方向に可動とされ、光源制御回路41は、ホイールモータ110の径方向の動作も制御している。

このように蛍光ホイール101の反射面上に夫々の蛍光体が異なる性質を有する複数の環状蛍光体領域102を敷設することにより、蛍光ホイール101から様々な性質の波長帯域光を射出できるため、様々な投影モードでの投影が可能なプロジェクタ10を提供できる。なお、図８では、環状蛍光体領域102が２段のものを記載しているが、蛍光ホイール101の径方向に余裕があれば、さらに多くの段の環状蛍光体領域102を形成できる。

なお、ホイールモータ110を可動として径方向に配置された異なる蛍光体に励起光を照射する構成に限らず、圧電素子等によって励起光源71を可動に構成し、蛍光ホイール101上における励起光の照射位置を変更することによっても同様の効果を得ることができる。また、励起光照射装置70の光軸を変化させる装置としてＫＴＮ結晶、音響光学素子、ＭＥＭＳミラー等を励起光源71の光軸上に配置して、蛍光ホイール101上における励起光の照射位置を変更することによっても同様の効果を得ることができる。

また、本実施例では、励起光源71として青色レーザー発光器を使用しているもこれに限定されず、励起光源71として紫外線レーザー発光器を使用し、蛍光体層103の蛍光体を紫外線によって励起される蛍光体とすることもできる。

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。

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 励起光照射装置 71 励起光源
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
100 蛍光発光装置 101 蛍光ホイール
102 環状蛍光体領域 103 蛍光体層
103a 第一緑色蛍光体層 103b 第二緑色蛍光体層
103c 第三緑色蛍光体層 103d 黄色蛍光体層
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 光源側光学系 141 第一ダイクロイックミラー
148 第二ダイクロイックミラー 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 導光光学系
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 集光レンズ
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 300 青色光源装置
301 青色光源 305 集光レンズ群
310 ヒートシンク

Claims (10)

1. 励起光源を備えた励起光照射装置と、
   該励起光照射装置からの射出光を受けて蛍光光を射出する少なくとも二以上の性質の異なる蛍光体層が敷設された蛍光ホイールと、
   該蛍光ホイールを回転駆動するホイールモータと、
   赤色波長帯域光を射出する赤色光源装置と、
   青色波長帯域光を射出する青色光源装置と、
   前記蛍光ホイールから発せられる蛍光光と前記赤色光源装置及び青色光源装置から発せられる光とを所定の一面に集光する光源側光学系と、
   前記励起光照射装置及び前記赤色光源装置、前記青色光源装置を時分割制御するとともに、前記ホイールモータを制御する光源制御手段と、を備えることを特徴とする光源ユニット。
2. 前記二以上の性質の異なる蛍光体層は、前記励起光照射装置からの射出光を受けて、輝度、又は、彩度、あるいは、波長帯域が夫々異なる蛍光光を射出することを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記蛍光ホイールは、前記励起光照射装置からの射出光が照射される面上に、夫々性質が異なる複数の緑色蛍光体層が周方向に並設されてなり、
   前記光源制御手段は、前記赤色光源装置、前記励起光源、前記青色光源装置を順次点灯させるとともに、前記励起光源を点灯させるとき、前記複数の緑色蛍光体層における特定の緑色蛍光体層が所定位置に位置するように前記ホイールモータを制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源ユニット。
4. 前記蛍光ホイールは、前記励起光照射装置からの射出光が照射される側の面上に、夫々性質が異なる複数の緑色蛍光体層と、黄色蛍光体層と、が周方向に並設されてなり、
   前記光源制御手段は、前記励起光照射装置からの射出光の光軸上に前記複数の緑色蛍光体層における特定の緑色蛍光体層が位置したタイミング、及び、前記励起光照射装置からの射出光の光軸上に前記黄色蛍光体層が位置したタイミングで前記励起光源を点灯させ、前記励起光照射装置からの射出光の光軸上に前記特定の緑色蛍光体層以外の蛍光体層が位置しているタイミングで前記赤色光源装置及び青色光源装置を点灯させる制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源ユニット。
5. 前記光源制御手段は、前記励起光照射装置からの射出光の光軸上に前記黄色蛍光体層が位置しているタイミングにおいて、前記赤色光源装置又は青色光源装置を点灯させる制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の光源ユニット。
6. 前記光源制御手段は、前記励起光照射装置を点灯させないタイミングで前記赤色光源装置及び青色光源装置を点灯させる制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の光源ユニット。
7. 前記蛍光ホイールは、前記励起光照射装置からの射出光が照射される側の面上に、所定幅で略円弧形状とされた性質の異なる複数の蛍光体層が周方向に並設されてなる環状蛍光体層を径方向に複数段備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光源ユニット。
8. 前記ホイールモータは、前記蛍光ホイールの径方向に可動とされ、
   前記光源制御手段は、前記励起光照射装置からの射出光の光軸上に、前記複数段の環状蛍光体層における所定の段の環状蛍光体層が位置するように前記ホイールモータを稼働させる制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の光源ユニット。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の光源ユニットと、
   前記光源ユニットからの光を変調して画像を生成する表示素子と、
   前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する導光光学系と、
   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、を備え、
   前記光源ユニットを制御する光源制御手段及び前記表示素子を制御する表示素子制御手段としてのプロジェクタ制御手段を有することを特徴とするプロジェクタ。
10. 前記表示素子制御手段は、前記光源ユニットから射出される赤色、緑色、青色、黄色波長帯域光を、射出された波長帯域光の順に合わせて前記表示素子を制御することにより所定の画像を生成することを特徴とする請求項９に記載のプロジェクタ。

Images