JP2011216294A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 蛍光ホイールにおける光線の照射範囲を適宜、変化させることにより、蛍光体の劣化を抑止し、長期に亘って鮮明で安定した色の光を発する光源装置と鮮明な画像を投影することができるプロジェクタを提供する。
【解決手段】 光源装置は、蛍光ホイール101と、蛍光ホイール101を回転させる駆動装置と、蛍光ホイール101の蛍光体層に励起光を照射する光源と、蛍光ホイール101に設けられた回転基準位置101aを検出する回転位置検出手段と、光源の点灯開始タイミングを制御する照射制御手段と、励起光照射時間を蛍光ホイール101の複数の所定領域毎に分割して積算する照射時間積算手段と、所定領域毎の照射時間を記憶する積算時間記憶手段と、各所定領域のいずれかの積算時間が所定値を超えると光源の点灯開始タイミングを変化させる照射範囲制御手段と、を有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光源装置及び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。

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、光源としてレーザダイオード等の半導体発光素子を用いる開発や提案が多々なされている。例えば、レーザダイオードによる青色の波長帯域光を射出する励起光源と、この励起光源から射出された光を吸収して可視光に変換する蛍光体の層を有し、モータによって回転駆動される蛍光ホイール（回転板）と、を備えた光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタが提案されている。但し、この蛍光ホイールには、光エネルギーの大きい励起光が照射されることにより、長時間使用した場合、蛍光ホイール上の励起光が照射される領域に偏りが生じると、部分的に蛍光体の劣化速度が早まり、その結果蛍光体に色斑が生じてしまう場合がある。

そこで、下記に示す特許文献１には、蛍光ホイールの回転状態に応じてランプの点灯動作を制御するプロジェクタが開示されている。

特開２００６−９８９７９号公報

しかしながら、上述のプロジェクタは、蛍光ホイールが回転しないとランプの点灯を行わないようにするものであり、使用領域の偏りに基づく経年変化による蛍光体の劣化、色斑等の発生を抑止するものではなかった。

本発明は上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、蛍光ホイールにおける光線の照射範囲を適宜管理、変化させることにより、蛍光体の部分的な劣化を抑止し、長期に亘って鮮明で安定した色の光を発する光源装置と鮮明な画像を投影することができるプロジェクタを提供することを目的としている。

本発明に係る光源装置は、蛍光体層が円周状に配置された蛍光ホイールと、該蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、前記蛍光ホイールの蛍光体層に励起光を照射する光源と、前記蛍光ホイールに設けられた回転基準位置を検出する回転位置検出手段と、該回転位置検出手段により検出された蛍光ホイールの回転基準位置に基づいて前記光源の点灯開始タイミングを制御する照射制御手段と、前記光源による蛍光ホイールへの励起光照射時間を前記蛍光ホイールの複数の所定領域毎に分割して積算する照射時間積算手段と、該照射時間積算手段により積算された前記所定領域毎の照射時間を記憶する積算時間記憶手段と、該積算時間記憶手段に記憶された前記各所定領域のいずれかの積算時間が所定値を超えると前記照射制御手段により検出される前記回転基準位置に基づいて光源の点灯開始タイミングを変化させる照射範囲制御手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る光源装置における前記蛍光ホイールは、全周に亘って同一色成分の蛍光体が塗布されているものである。

さらに、本発明に係る光源装置における前記照射時間積算手段は、励起光の強度により照射時間に光強度を乗じた照射時間として照射時間を積算するものである。

そして、本発明に係る光源装置における前記駆動装置は、一定速度で蛍光ホイールを回転駆動させ、前記照射範囲制御手段は、前記回転位置検出手段により検出した回転基準位置から一定の所定時間の遅れにより前記照射制御手段を制御して光源を点灯させるものである。

本発明に係るプロジェクタは、上述の光源装置と、表示素子と、前記光源装置から前記表示素子に光を導光する光源側光学系及び導光光学系と、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、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、を備えるものである。

また、本発明に係るプロジェクタは、赤色波長帯域光を発する赤色光源と、青色波長帯域光を発する青色光源と、励起光を発する励起光源と、当該励起光源からの励起光をうけて緑色波長帯域光を発する蛍光体層が円周状に配置された蛍光ホイールと、前記赤色波長帯域光と、前記青色波長帯域光と、前記緑色波長帯域光と、を同一光路上に集光させる光源側光学系と、前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、前記蛍光ホイールに設けられた回転基準位置を検出する回転位置検出手段と、該回転位置検出手段により検出された蛍光ホイールの回転基準位置に基づいて前記赤色波長帯域光と前記青色波長帯域光と前記緑色波長帯域光とを順次発光させる照射制御手段と、前記励起光源による蛍光ホイールへの励起光照射時間を前記蛍光ホイールの複数の所定領域毎に分割して積算する照射時間積算手段と、該照射時間積算手段により積算された前記所定領域毎の照射時間を記憶する積算時間記憶手段と、該積算時間記憶手段に記憶された前記各所定領域のいずれかの積算時間が所定値を超えると前記回転位置検出手段に基づいて前記照射制御手段により前記各光源の点灯開始タイミングを変化させる照射範囲制御手段と、を備えるものが好ましい。

本発明によれば、蛍光ホイールにおける光線の照射範囲を適宜管理、変化させることにより、蛍光体の部分的な劣化を抑止し、長期に亘って鮮明で安定した色の光を発する光源装置と鮮明な画像を投影することができる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。 本発明の実施例に係るプロジェクタの投影処理に関する概略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蛍光ホイールの照射範囲分割案の一例を示す説明図である。 本発明の実施例に係る蛍光ホイールの照射時間管理データと照射範囲データに関する説明図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの蛍光ホイールの照射範囲を制御する流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。プロジェクタ10は、赤色波長帯域光を発する赤色光源と121と、青色波長帯域光を発する青色光源301と、励起光を発する励起光源71と、を備える。また、プロジェクタ10は、励起光源71からの励起光をうけて緑色波長帯域光を発する蛍光体層が円周状に配置された蛍光ホイール101と、赤色波長帯域光と青色波長帯域光と緑色波長帯域光とを同一光路上に集光させる光源側光学系140と、蛍光ホイール101を回転させる駆動装置とされるホイールモータ110と、蛍光ホイール101に設けられた回転基準位置101aを検出する回転位置検出手段とされるホール素子52と、を備える。さらに、プロジェクタ10は、回転位置検出手段により検出された蛍光ホイール101の回転基準位置101aに基づいて赤色波長帯域光と青色波長帯域光と緑色波長帯域光とを順次発光させる照射制御手段とされる投影処理ＣＰＵ53を備える。そして、投影処理ＣＰＵ53は、励起光源71による蛍光ホイール101への励起光照射時間を蛍光ホイール101の複数の所定領域毎に分割して積算する照射時間積算手段としても機能する。また、プロジェクタ10は、照射時間積算手段により積算された前記所定領域毎の照射時間を記憶する積算時間記憶手段とされるＲＡＭ55を備える。また、投影処理ＣＰＵ53は、積算時間記憶手段に記憶された各所定領域のいずれかの積算時間が所定値を超えると回転位置検出手段に基づいて照射制御手段により各光源の点灯開始タイミングを変化させる照射範囲制御手段としても機能する。

また、蛍光ホイール101は、全周に亘って同一色成分の蛍光体が塗布されている。

さらに、照射時間積算手段とされる投影処理ＣＰＵ53は、励起光の強度により照射時間に光強度を乗じた照射時間として照射時間を積算する。

そして、駆動装置とされるホイールモータ110は、一定速度で蛍光ホイール101を回転駆動させ、照射範囲制御手段とされる投影処理ＣＰＵ53は、回転位置検出手段により検出した回転基準位置101aから一定の所定時間の遅れにより照射制御手段を制御して励起光源71を点灯させる。

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、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図２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２に示すように、右側パネル14の近傍に制御回路基板241を備えている。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160を備えている。

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、３行８列の計２４個の青色レーザーダイオードがマトリクス状に配列されており、各青色レーザーダイオードの光軸上には、各青色レーザーダイオードからの射出光を平行光に変換する集光レンズであ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。

蛍光ホイール101は、円板状の金属基材であって、励起光源71からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光発光光を射出する環状の蛍光発光領域が凹部として形成され、励起光を受けて蛍光発光する蛍光板として機能する。また、蛍光発光領域を含む蛍光ホイール101の励起光源71側の表面は、銀蒸着等によってミラー加工されることで光を反射する反射面が形成され、この反射面上に緑色蛍光体の層が敷設されている。また、蛍光ホイール101は、回転の基準位置を検出するために設けられた回転基準位置101aを有しており、その回転基準位置101aは、磁性体等の塗布により設けられている。

そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射された励起光照射装置70からの射出光は、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、蛍光体を励起することとなる。よって、蛍光ホイール101の凹部の表面を反射面とすることにより、励起光源71から射出される励起光の利用効率を上げることができ、より明るく発光させることができる。

なお、蛍光ホイール101の反射面で蛍光体層側に反射された励起光において蛍光体に吸収されることなく励起光源71側に射出された励起光は、後述する第一ダイクロイックミラー141を透過し、蛍光光は第一ダイクロイックミラー141により反射されるため、励起光が外部に射出されることはない。そして、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、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、青色波長帯域光を透過し、緑色及び赤色波長帯域光を反射してこの緑色及び赤色光の光軸を背面パネル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ている。さらに、ライトトンネル175の近傍には、ライトトンネル175の入射口に光源光を集光する集光レンズ173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、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、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図３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。

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、光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41を介して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を個別に制御する。

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、本発明における蛍光ホイール101の照射範囲を制御する投影系の制御に関する回路ブロックについて図４を用いて説明する。図３の機能ブロック図で説明した制御部38は、投影処理を行なうＣＰＵである投影処理ＣＰＵ53を備えている。そして、投影処理ＣＰＵ53には、ＲＯＭ54、ＲＡＭ55、ＥＥＰＲＯＭ56からなるメモリ部が接続されている。また、投影処理ＣＰＵ53には、画像変換部23が接続されており、画像変換部23は、先述のとおり表示エンコーダ24、ビデオＲＡＭ25、表示駆動部26により空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものである。

さらに、投影処理ＣＰＵ53は、光源制御回路41を介して青色光源301、赤色光源121及び緑色光を生成するための励起光源71を制御しており、投影処理ＣＰＵ53は、各光源を個別に時分割制御して発光させる。

また、投影処理ＣＰＵ53には、ホイールモータ110を駆動させるためのモータ駆動回路が接続されており、投影処理ＣＰＵ53は、蛍光ホイール101と一体化されたホイールモータ110を一定速度で回転させ、励起光源71による光線を蛍光ホイール101に照射させて緑色光を生成する照射制御手段としても機能する。

なお、投影処理ＣＰＵ53は、蛍光ホイール101をより高速で回転させることにより、蛍光ホイール101へのエネルギーの集中を防いでいる。例えば、１フレームレート（例えば５０Ｈｚ）あたり蛍光ホイール101を４又は５回転させ、赤色、緑色、青色の各色を均等な時間で発光制御すると、１フレーム中にレーザ光は、４／３回転分又は５／３回転分照射されることとなる。このとき、蛍光ホイール101の特定エリアではレーザ光が２回照射され、それ以外のエリアでは１回の照射となる。つまり、投影処理ＣＰＵ53は、蛍光ホイール101を一定速度で回転させ、回転時のレーザ光の照射タイミングを同様にすると、蛍光ホイール101の特定のエリアでは、他のエリアと比較して照射時間が倍になる。

そこで、投影処理ＣＰＵ53は照射範囲制御手段として、ＲＡＭ55である積算時間記憶手段に記憶された積算時間が所定値を超えると照射制御手段として励起光源71の点灯開始時を回転位置検出手段であるホール素子52により検出する回転基準位置101aからの遅れ量を制御して１フレーム中に励起光が２回照射される蛍光体層の位置を管理、変化させる。

なお、回転位置検出手段は、ホール素子52に限らず反射型フォトリフレクタ等の光素子を用いて蛍光ホイール101に配置した回転基準位置を検出するようにしても構わない。

さらに、投影処理ＣＰＵ53は、蛍光ホイール101の励起光が２回照射される蛍光体層の照射範囲への照射時間を積算する照射時間積算手段としても機能する。

そして、投影処理ＣＰＵ53は、照射時間積算手段により積算された時間が閾値格納メモリとされるＲＯＭ54に格納された閾値を超えた場合に、照射範囲制御手段により蛍光ホイール101へ１フレーム中に励起光が２回照射される蛍光体層の照射範囲を変化させるための照射範囲管理手段としても機能する。さらに、照射時間積算手段としての投影処理ＣＰＵ53は、複数分割された蛍光ホイール101の照射範囲毎に照射時間を積算する。

すなわち、投影処理ＣＰＵ53は、駆動装置であるホイールモータ110により蛍光ホイール101を一定速度で回転駆動させ、回転中の蛍光ホイール101の回転基準位置101aを検出し、回転基準位置101aを検出したタイミングから蛍光ホイール101の回転速度を考慮した所定時間分を遅らせて励起光源71を点灯させる。

なお、プロジェクタ10は、例えば、映画等を観賞する際の色優先の低輝度モードや、プレゼンテーション等の明るさ優先で使用される高輝度モードを有する。プロジェクタ10は、これらのモード（輝度）に応じて、励起光源71の光強度を可変させる場合がある。したがって、照射時間積算手段としての投影処理ＣＰＵ53は、励起光の強度に応じて照射時間に光強度の係数を乗じて積算を行う。

蛍光ホイール101は、磁性体等が塗布されてなる回転基準位置101aを有しており、投影処理ＣＰＵ53には、その回転基準位置101aを検出するための回転位置検出手段とされるホール素子52が接続されている。

ＲＯＭ54は、投影処理のためのプログラムなどが記憶され、投影処理ＣＰＵ53で読み取り可能なプログラムが記憶された記憶媒体としても機能する。また、ＲＯＭ54は、予め蛍光ホイール101の照射範囲への照射時間の閾値を格納する閾値格納メモリとしても機能する。

ＲＡＭ55には、蛍光ホイール101における複数に分割した照射範囲の各照射範囲の照射時間を管理するためのワークエリアを設けており、ＲＡＭ55は、１フレーム中に励起光が２回照射される蛍光体層の照射範囲への照射時間が均等となるように照射すべき蛍光ホイール101の照射範囲を示すデータが格納されている積算時間記憶手段である。

ＥＥＰＲＯＭ56は、プロジェクタ10の電源オフの際にＲＡＭ55のワークエリアに格納されている各照射範囲の照射時間と、次回プロジェクタ10の起動時に照射すべき蛍光ホイール101の照射範囲を示すデータを取り込んで保存させるバックアップメモリである。

次に、蛍光ホイール101の照射範囲を管理するにあたって、蛍光ホイール101の照射範囲を均等にするための照射範囲の分割例と、ＥＥＰＲＯＭ56に保存される各照射範囲の照射時間のデータと、そのデータに基づいた次回プロジェクタ10起動時の照射範囲を示すデータについて図を用いて説明する。図５は、蛍光ホイール101の照射範囲分割案の一例を示す説明図であり、図６は、図５の照射範囲の分割案に基づく照射時間管理データと照射範囲データに関する説明図である。

図５に示すように蛍光ホイール101は、磁性体を塗布されて設けられた回転基準位置101aを有する。先述のとおり蛍光ホイール101は、投影処理ＣＰＵ53により一体化されたホイールモータ110を介して一定速度で回転される。そして、投影処理ＣＰＵ53は、ホール素子52により回転基準位置101aを検出することにより、当該回転基準位置101aを検出したタイミング、或いはそのタイミングから一定の所定時間の遅れに基づき照射することで、蛍光ホイール101上の所定の位置をスタート位置として励起光源71を照射させることができる。

そして、蛍光ホイール101は、図５に示したように励起光源71の照射範囲として例えば、三分割した照射範囲としてエリアＡ101b、エリアＢ101c、エリアＣ101dを設定することにより、適宜、各照射範囲における積算照射時間を管理することができる。

図６に示した蛍光ホイール101の各照射範囲に関する照射時間管理データ及び指定の照射範囲データは、先述のとおりメモリであるＥＥＰＲＯＭ56に保存されている。これらのデータは、プロジェクタ10の電源オフ時に保存されるものであり、各照射範囲の照射時間と予めＲＯＭ54に設定された閾値時間（例えば５００時間）に基づいて設定される指定の照射範囲を示すデータとが保存されている。

そして、この図６においては、上述のように励起光源71の照射範囲として例えば、三分割した照射範囲としてエリアＡ101b、エリアＢ101c、エリアＣ101dを設定し、且つ、蛍光ホイール101の回転速度として、１フレーム中に４回転する場合を想定している。すなわち、１フレーム中にレーザ光は、４／３回転分照射されることとなり、回転基準位置101aを回転スタート基準位置とした場合、毎回エリアＡ101bだけ２回レーザ光が照射されることとなる。

蛍光ホイール101のエリアＡ101bにおいて１フレーム中に励起光が２回照射されることにより他のエリアよりも余分に励起光が照射された照射時間が積算されて４９８時間経過し、電源がオフされた際には、図６（ａ）に示すように、エリアＡ101bへの照射時間が４９８時間であることを示すデータがＥＥＰＲＯＭ56に保存される。そして、次回のプロジェクタ10起動時の照射範囲を示すデータは、エリアＡ101bへの照射時間が閾値時間である５００時間未満であることから、エリアＡ101bであることを示す「Ａ」のデータとなる。

そして、図６（ａ）の状態でプロジェクタ10を起動し、３時間の照射時間の後、プロジェクタ10をオフさせると、図６（ｂ）に示すように、エリアＡ101bの照射時間は５０１時間となり、閾値時間である５００時間を超えたことから、次回のプロジェクタ10起動時の照射範囲を示すデータは、エリアＢ101cに設定されたことを示す「Ｂ」のデータとなる。すなわち、回転基準位置101aを検出してから蛍光ホイール101の１／３回転分時間を遅らせてレーザ光を照射させる。

以下同様に、図６（ｃ）から図６（ｅ）に示すように閾値時間を超えることにより各エリアを変化させることとなり、図６（ｅ）に示すようにエリアＣ101dにおける照射時間が５００時間を超えて電源がオフされた際には、閾値時間が５００時間から１０００時間になるとともに、次回のプロジェクタ10起動時の照射範囲を示すデータが、あらためてエリアＡ101bに戻ったことを示す「Ａ」のデータとなる。

次に、蛍光ホイール101の各照射範囲の照射時間の管理と、照射範囲を設定する動作の流れについて図７のフローチャートを用いて説明する。

プロジェクタ10は、ユーザにより電源スイッチキー（ＯＮキー）を押下されることによりシステムを起動させるシステム起動処理（ステップＳ１０１のＹ）を実行する。プロジェクタ10は、システム起動処理（ステップＳ１０１のＹ）として各部の初期化動作を実行する。

投影処理ＣＰＵ53は、投影系の初期化動作として、接続される各種ＩＣとの通信プロトコルの確立や、表示素子51であるＤＭＤ、ホイールモータ110等のデバイスの初期化処理（ステップＳ１０３）を実行する。

そして、投影処理ＣＰＵ53は、初期化処理（ステップＳ１０３）により、システムが正常であることを確認すると、蛍光ホイール101を回転させるためにモータ駆動回路を制御してホイールモータ110を駆動させるモータ駆動処理（ステップＳ１０５）を実行する。

次に、投影処理ＣＰＵ53は、ＥＥＰＲＯＭ56に格納されている各照射範囲の照射時間と照射すべき蛍光ホイール101の照射範囲を示すデータを読込みＲＡＭ55のワークエリアに展開させるデータ読込み処理（ステップＳ１０７）を実行する。

投影処理ＣＰＵ53は、データ読込み処理（ステップＳ１０７）により、蛍光ホイール101の照射範囲を示すデータを読込み、照射範囲を決定する。

次に、投影処理ＣＰＵ53は、各光源を時分割で点灯させるために各光源の発光タイミングを設定する。ここで、投影処理ＣＰＵ53は、先に設定された蛍光ホイール101の照射範囲に励起光源71の光線が照射されるように、ホール素子52による蛍光ホイール101の回転基準位置101aを検出する回転基準位置検出処理を実行し、照射制御手段により、一定の所定時間の遅れに基づき、励起光源71を発光することにより、１フレーム中に励起光が２回照射される蛍光体層の照射範囲へ照射させる照射範囲制御処理を実行しながら光源点灯処理（ステップＳ１０９）を実行する。

投影処理ＣＰＵ53は、各光源を時分割で発光させると同時に、ＲＡＭ55のワークエリアに展開された各照射範囲の照射時間のデータを更新できるように、励起光源71による蛍光ホイール101の指定された照射範囲への１フレーム中に励起光が２回照射される蛍光体層の照射時間の積算を開始する照射時間積算処理（ステップＳ１１１）を実行する。

そして、動作中のプロジェクタ10は、ユーザにより電源スイッチキー（ＯＦＦキー）を押下（ステップＳ１１３のＹ）されることにより電源オフ処理（ステップＳ１１５）を実行する。プロジェクタ10は、電源オフ処理（ステップＳ１１５）として接続される各種ＩＣの電源オフ処理や、表示素子51であるＤＭＤ、ホイールモータ110等のデバイスの電源オフ処理を実行する。

投影処理ＣＰＵ53は、投影系の電源オフ処理として、時分割で発光させていた各光源の時分割制御を停止し、各光源を消灯させる光源消灯処理（ステップＳ１１７）を実行する。これにより、投影処理ＣＰＵ53は、励起光源71による蛍光ホイール101の指定された照射範囲への光線の照射時間の積算を停止し、積算された照射時間をＲＡＭ55のワークエリアに書き込む。

次に、投影処理ＣＰＵ53は、蛍光ホイール101の回転を停止させるためにモータ駆動回路を制御してホイールモータ110の駆動を停止させるモータ停止処理（ステップＳ１１９）を実行する。

そして、投影処理ＣＰＵ53は、ＲＡＭ55のワークエリアに書き込んだ各照射範囲の照射時間と、次回１フレーム中に励起光が２回照射される蛍光体層の照射範囲を示すデータをＥＥＰＲＯＭ56に保存させる照射範囲管理処理（ステップＳ１２１）を実行し、処理を終了する。

以上のように本実施例によれば、蛍光ホイール101における光線の照射範囲を適宜、変化させることにより、蛍光体の劣化を抑止し、長期に亘って鮮明で安定した色の光を発する光源装置と鮮明な画像を投影することができるプロジェクタを提供することができる。

また、上記実施例においては、蛍光ホイール101の回転数を1フレームで４回転するものと想定しているが、当然この回転数に限るものではない。例えば、上述したように本プロジェクタ10が低輝度モードや、高輝度モードの投影モードを備える場合、当該モードに応じて光源の出力が変更されることとなる。この際、蛍光ホイール101の回転数も、例えば低輝度モードでは４回転、高輝度モードでは５回転のように変更されることとしても良い。このように、ユーザによってランダムに投影モードが選択され、蛍光ホイール101の回転数が変更されることがあるとしても、上述した実施例と同様にそれぞれエリアＡ101b、エリアＢ101c、エリアＣ101dの照射時間を積算する。すると、各エリアの積算照射時間にはエリアＡ101bが最も多く、エリアＣ101dが最も少なくなるような勾配が生じるため、積算照射時間が最も多いエリアＡ101bの積算照射時間が上述の閾値時間を超えた場合に、次回投影開始時にエリアＢ101cからレーザ光が照射されるようレーザ光の照射タイミングを調整することとすれば良い。

また、蛍光ホイール101における複数の範囲に分割された励起光源71の照射範囲の照射時間を夫々に管理することにより、均等に照射されるように管理することができることから、経年劣化を抑止し、色斑及び色の変化の発生を防止することができる。

さらに、蛍光ホイール101における複数の範囲に分割された励起光源71の照射範囲の照射時間の積算を、光強度に応じて係数を乗じることにより、エネルギー照射量を適正に管理することができる。

また、蛍光ホイール101を一定の速度で回転させて制御することから、励起光源71の点灯時を制御して照射開始時を調整することにより照射範囲を自在に可変させることができる。このようにして、本実施例では照射範囲を四分割して、均等に照射させるようにしたが、さらに、細分化して、均等に照射させることも可能である。

そして、蛍光ホイール101の各照射範囲の照射時間を管理することにより、閾値の設定により自在に照射範囲を変化させる時期を可変させることができることから、本実施例では閾値時間を５００時間に設定したが、さらに、短時間で切り換えるようにして均等性を実現するようにしても構わない。

また、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 52 ホール素子
53 投影処理ＣＰＵ 54 ＲＯＭ
55 ＲＡＭ 56 ＥＥＰＲＯＭ
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 101a 回転基準位置
101b エリアＡ 101c エリアＢ
101d エリアＣ
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 (6)

1. 蛍光体層が円周状に配置された蛍光ホイールと、
   該蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、
   前記蛍光ホイールの蛍光体層に励起光を照射する光源と、
   前記蛍光ホイールに設けられた回転基準位置を検出する回転位置検出手段と、
   該回転位置検出手段により検出された蛍光ホイールの回転基準位置に基づいて前記光源の点灯開始タイミングを制御する照射制御手段と、
   前記光源による蛍光ホイールへの励起光照射時間を前記蛍光ホイールの複数の所定領域毎に分割して積算する照射時間積算手段と、
   該照射時間積算手段により積算された前記所定領域毎の照射時間を記憶する積算時間記憶手段と、
   該積算時間記憶手段に記憶された前記各所定領域のいずれかの積算時間が所定値を超えると前記照射制御手段により検出される前記回転基準位置に基づいて光源の点灯開始タイミングを変化させる照射範囲制御手段と、
   を有することを特徴とする光源装置。
2. 前記蛍光ホイールは、全周に亘って同一色成分の蛍光体が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記照射時間積算手段は、励起光の強度により照射時間に光強度を乗じた照射時間として照射時間を積算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。
4. 前記駆動装置は、一定速度で蛍光ホイールを回転駆動させ、前記照射範囲制御手段は、前記回転位置検出手段により検出した回転基準位置から一定の所定時間の遅れにより前記照射制御手段を制御して光源を点灯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１項に記載の光源装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光源装置と、表示素子と、前記光源装置から前記表示素子に光を導光する光源側光学系及び導光光学系と、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、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。
6. 赤色波長帯域光を発する赤色光源と、
   青色波長帯域光を発する青色光源と、
   励起光を発する励起光源と、
   当該励起光源からの励起光をうけて緑色波長帯域光を発する蛍光体層が円周状に配置された蛍光ホイールと、
   前記赤色波長帯域光と、前記青色波長帯域光と、前記緑色波長帯域光と、を同一光路上に集光させる光源側光学系と、
   前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、
   前記蛍光ホイールに設けられた回転基準位置を検出する回転位置検出手段と、
   該回転位置検出手段により検出された蛍光ホイールの回転基準位置に基づいて前記赤色波長帯域光と前記青色波長帯域光と前記緑色波長帯域光とを順次発光させる照射制御手段と、
   前記励起光源による蛍光ホイールへの励起光照射時間を前記蛍光ホイールの複数の所定領域毎に分割して積算する照射時間積算手段と、
   該照射時間積算手段により積算された前記所定領域毎の照射時間を記憶する積算時間記憶手段と、
   該積算時間記憶手段に記憶された前記各所定領域のいずれかの積算時間が所定値を超えると前記回転位置検出手段に基づいて前記照射制御手段により前記各光源の点灯開始タイミングを変化させる照射範囲制御手段と、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
   

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