JP2012181394A

JP2012181394A - 光源装置及びプロジェクタ

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Publication number: JP2012181394A
Application number: JP2011044765A
Authority: JP
Inventors: Akira Tanaka; 亮田中
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】蛍光光と拡散光の光量バランスを容易に調整可能な光源装置を備えたプロジェクタを提供する。
【解決手段】所定の波長帯域光を射出する青色レーザ発光素子と、緑色蛍光体層105が敷設された蛍光発光領域103と拡散板106が装着された拡散領域104とが周方向に並設され、前記青色レーザ発光素子の光軸上に緑色蛍光体層105又は拡散板106が位置するように配置された発光ホイール101と、発光ホイール101を回転させるホイールモータと、発光ホイール101をホイールモータとともに半径方向に移動可能とする移動機構と、を備え、蛍光発光領域103と拡散領域104との間に位置する２本の境界線a,bの内の少なくとも１本が半径と一致しない線である、すなわち、蛍光発光領域103と拡散領域104が、発光ホイール101の中心を中心とした同心円上に位置する円弧の長さの比が発光ホイール101の中心からの距離によって変化するように形成されている。
【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。

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カラープロジェクタが多用されている。このようなプロジェクタにおいて、例えば、特許文献１のように従来は高輝度の放電ランプを光源とし、白色光を回転カラーフィルタ（カラーホイール）により着色して投影するものが主流であったが、近年は光源として有色光の光を射出する発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ発光素子、有機ＥＬ、あるいは、蛍光体などを用いて投影する開発や提案が多々なされている。

このようなカラープロジェクタにおいては、プロジェクタの投影コンセプト、すなわち、輝度を優先したものや彩度を優先したものなどに応じて各波長帯域の光量のバランスを調整し、ホワイトバランスを調整する必要がある。近年開発が進んでいる光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ発光素子、有機ＥＬ、あるいは、蛍光体を用いるプロジェクタにおいては、光源が複数あり、しかも、各波長帯域の光源から射出される光量がまちまちであるため、光量のバランスの調整やホワイトバランスの調整が非常に困難であった。また、光量のバランスやホワイトバランスを調整するときに光量の少ない色に合わせて調整を行うと輝度の低下を招くという問題点もあった。

そこで、各色の光量を調整する方法に関しての様々な提案がなされている。例えば、特許文献２では、光量が少ない緑色光源から合成光学素子までの距離を赤色および青色光源から合成素子までの距離よりも短くすることにより、緑色光源からの射出光の利用効率を高めることで緑色波長帯域光の光量を増やす提案がなされている。

なお、緑色波長帯域光の光量を増やすための発明が多くなされているのは、半導体発光素子において緑色波長帯域光の発光効率が他の波長帯域光の発光効率に比べて低く、緑色波長帯域光の光量が不足するからである。この問題点を解決するためには緑色波長帯域光を射出する半導体発光素子の量を増やしたり、大型の素子を用いたりすることもできるが、プロジェクタの小型化を図る上ではネックとなり、また、エテンデューの観点から単純に素子の量を増やしても光量不足を解決できないという問題点がある。

本願出願人は、先の出願（特願２００９−１５５４５８号：未公開）において、青色レーザ発光素子と、赤色発光ダイオードと、青色レーザ発光素子からの射出光を励起光として緑色波長帯域光を射出する緑色蛍光体層を有するとともに青色レーザ発光素子からの射出光を拡散透過する拡散透過板が周方向に並設された発光ホイールと、を備える光源装置の提案を行っている。この光源装置では、光量の少ない緑色波長帯域光を蛍光体からの射出光を用いることで光量を増やし、各色の光量のバランスを調整している。

特開２００３−５７４２４号公報特開２０１０−１９７９５３号公報

上述した本願出願人の先の出願に係る光源装置では、緑色波長帯域光の光量を増やすことができる。しかしながらプロジェクタの開発においては、輝度を重視する、あるいは、彩度を重視するなど製品毎にコンセプトが異なり、例えば輝度を重視する場合には緑色波長帯域光の光量を増やす必要があり、彩度を重視するのであれば全ての光量を均一に近づける必要がある。上述した本願出願人の先の出願において、このようなコンセプトにあったホワイトバランスに調整するためには、発光ホイールの緑色蛍光体層が敷設される領域に対応する中心角と発光ホイールの拡散透過板が装着される領域に対応する中心角とを微調整する必要があり、非常に手間がかかる作業を必要としていた。

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、蛍光光と拡散光の光量バランスを容易に調整可能な光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタと、を提供することを目的としている。

なお、上記特許文献２では、カラーホイールの構成としてＲ、Ｇ、Ｂのフィルタの成膜端辺を、分光装置から出射する光を受け取る素子（ライトトンネルや導光ロッド）の受け取り部（入射口や入射面）の形状に合わせて成形しており、すなわち、各色フィルタの境界線がカラーホイールの半径とは異なるように成形されている。しかしながら、このようにカラーホイールを成形しているのは、光を受け取る素子の受け取り部の側辺とカラーホイールのフィルタの成膜端辺が平行となるように形成しているものであり、成膜範囲を効率的に狭くできて、分光装置の時間開口率を上げるためになされているものであるため、本発明の目的である蛍光光と拡散光の光量バランスを容易に調整することはできない。

本発明の光源装置は、所定の波長帯域光を射出する固体発光素子と、少なくとも前記固体発光素子からの射出光を励起光として当該励起光よりも長波長帯域光を射出する蛍光体層が敷設された蛍光発光領域と、拡散板が装着された拡散領域と、が周方向に並設され、前記固体発光素子からの射出光の光路上に前記蛍光体層又は前記拡散板が位置するように配置された発光ホイールと、前記発光ホイールを回転させるホイールモータと、前記発光ホイールをホイールモータとともに半径方向に移動可能とする移動機構と、を備え、前記蛍光発光領域と拡散領域との間に位置する２本の境界線の内の少なくとも１本が前記発光ホイールの半径と一致しない線であることを特徴とする。

また、本発明のプロジェクタは、上記本発明の光源装置と、投影光を生成する表示素子と、前記光源装置からの射出光を前記表示素子まで導光する光源側光学系と、前記表示素子で生成された投影光を導光する投影側光学系と、前記表示素子や前記光源装置の制御を行う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、蛍光光と拡散光の光量バランスを容易に調整可能な光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタと、を提供することができる。

本発明の実施形態に係るプロジェクタの外観斜視図である。上記プロジェクタの機能回路ブロック図である。上記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発光ホイールの正面模式図である。本発明の実施形態に係る移動機構の説明図である。上記発光ホイールの他の形態を示す正面模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を図に基づいて詳細に述べる。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、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。

本実施形態に係るプロジェクタ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を有し、正面パネル12には複数の吸気孔18が形成されている。さらに、正面パネル12には、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受信部が取り付けられている。

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。また上面パネル11は、プロジェクタ筐体の上面と左側面の一部までを覆っており、故障時等には上面パネル11を開閉できるように開閉パネルとして構成されている。

さらに、筐体の背面には、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、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。なお、右側パネルや左側パネル15は、上面パネル11と底面パネルが組み合わされて形成されている。

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、制御手段としての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、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。

入出力インターフェース22には、入出力コネクタ部21が接続されており、この入出力コネクタ部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。

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60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投影面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。

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。

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。

制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御している。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装置60から射出されるように、後述するレーザ光源ユニット70が備えるレーザ発光素子を時分割に点灯させる制御や駆動装置であるホイールモータ110の制御等を行う。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源装置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。

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。

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装置60を備えている。

さらに、プロジェクタ10の筐体内において、光源装置60が備えるレーザ光源ユニット70の左側パネル15側には、光源装置60からの射出光を表示素子51まで導光する光学系である光源側光学系170の一部を備えた照明側光学ブロック161が配置されている。また、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は、光源側光学系170の一部と、表示素子51と、表示素子51で生成された投影光をスクリーンに投影するための光学系である投影側光学系220の一部と、を備えた画像生成光学ブロック165が配置されている。さらに、画像生成光学ブロック165の前方には、投影側光学系220を備えた投影側光学ブロック168が配置されている。

光源装置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近傍に配置されるレーザ光源ユニット70と、このレーザ光源ユニット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発光ホイール101を有した蛍光発光装置100と、レーザ光源ユニット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からの射出光の光軸が同一の光軸となるように変換する導光光学系140と、を備える。

レーザ光源ユニット70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された複数の固体発光素子である励起光源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、青色波長帯域光を射出する半導体光源としての青色レーザ発光素子である。そして、レーザ光源ユニット70は、この複数の青色レーザ発光素子がマトリクス状に配列されてなり、各青色レーザ発光素子の光軸上には、各青色レーザ発光素子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、レーザ光源ユニット70からの射出光の光軸と直交するように配置された発光ホイール101と、この発光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、発光ホイール101をホイールモータ110とともに半径方向、すなわち、正面パネル12と平行に移動可能とする移動機構117と、発光ホイール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、発光ホイール101から正面パネル12方向に射出される光線束を集光する集光レンズ115と、を備える。また、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によって発光ホイール101が冷却される。

発光ホイール101は、図４に示すように、中心にホイールモータ110に取り付けるための開口102を有し、開口102の外方に励起光源71からの射出光を受けて励起光よりも長波長帯域光を射出する蛍光発光領域103と、励起光源71からの射出光を拡散透過する拡散領域104と、が周方向に並設されてなる。また本実施形態では、蛍光発光領域103には励起光源71からの射出光を励起光として緑色波長帯域光を射出する緑色蛍光体層105が敷設され、拡散領域104には励起光源71からの射出光を拡散透過する拡散板106が装着されている。なお、この発光ホイール101についておよび移動機構117に関する詳細な説明は後述する。

そして、発光ホイール101の緑色蛍光体層105に照射されたレーザ光源ユニット70からの射出光は、緑色蛍光体層105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、発光ホイール101の表面で反射した後に背面パネル13側へ射出され、集光レンズ群111に入射する。また、発光ホイール101の拡散板106に照射されたレーザ光源ユニット70からの射出光は、拡散板106で拡散されて青色波長帯域の拡散透過光として集光レンズ115に入射する。

赤色光源装置120は、図３に示したように、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、レーザ光源ユニット70からの射出光及び発光ホイール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。この赤色光源121は、赤色波長帯域光を射出する半導体光源としての赤色発光ダイオードである。また、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。

導光光学系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反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、レーザ光源ユニット70から射出される青色波長帯域光及び発光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と、赤色光源装置120から射出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度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、発光ホイール101を拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ115と正面パネル12との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一反射ミラー143が配置されている。さらに、第一反射ミラー143で反射した青色波長帯域光の光軸上であっての近傍には、この青色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二反射ミラー145が配置されている。

また、第一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一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、第二反射ミラー145で反射し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度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、ダイクロイックミラーや反射ミラーの間には、夫々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173が配置されている。

照明側光学ブロック161が備える光源側光学系170としては、光源装置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光学ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。

画像生成光学ブロック165が備える光源側光学系170としては、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、がある。また、画像生成光学ブロック165において、表示素子51とするＤＭＤ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等の冷却装置190が配置されて、このヒートシンクによって表示素子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としてのコンデンサレンズ195が配置されている。

投影側光学ブロック168は、投影側光学系220として、固定鏡筒に内蔵される固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵される可動レンズ群235とを備えている。そして、投影側光学系220は、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に形成されている。

そして、このプロジェクタ10は、光源装置60から赤色、緑色、青色波長帯域光が時分割に射出され、これらの有色光を表示素子51に斜めの角度から照射し、表示素子51でＯＮ光とＯＦＦ光に区分けしてＯＮ光を投影側光学系220を介してスクリーンなどに投影することによりカラー画像の投影が可能となる。

このような構成とされたプロジェクタ10において、ホワイトバランスの調整や投影画像の輝度や彩度の調整を行う場合、青色波長帯域光と緑色波長帯域光の光量バランスや色純度の調整を行うことがある。青色波長帯域光と緑色波長帯域光の光量の調整を行うのは、人間の目には緑色波長帯域光が最も明るく見えるため、緑色波長帯域光の光量を増加させることにより輝度を上げることができ、また、緑色波長帯域光を減らして青色波長帯域光を増やして青色波長帯域光の色純度を上げることにより彩度を向上させることができるからである。

従来、青色波長帯域光と緑色波長帯域光の光量バランスの調整を行う場合、発光ホイールの蛍光発光領域に対応する中心角と発光ホイールの拡散領域に対応する中心角を変更して再度発光ホイールを設計する必要があった。すなわち、所望の輝度や所望の彩度を得るために、発光ホイールを何度も設計、製造する必要があり、時間や材料の浪費に繋がっていた。本実施形態のプロジェクタ10は、青色波長帯域光と緑色波長帯域光の光量の調整を蛍光発光装置100で容易に行うことができることを特徴としている。以下、蛍光発光装置100で青色波長帯域光と緑色波長帯域光の光量の調整を容易に行うための構成について詳細に述べる。

発光ホイール101は、図４に示したように、蛍光発光領域103と拡散領域104が周方向に並設されてなる。そして、蛍光発光領域103と拡散領域104の境界線a,bは、内縁から外縁に向けて延在する直線であって、延長しても発光ホイール101の中心を通らない角度に形成されている。すなわち、蛍光発光領域103と拡散領域104との間に位置する２本の境界線a,bは発光ホイール101の半径と一致することがない線であり、蛍光発光領域103と拡散領域104における発光ホイール101の中心を中心とした同心円上に位置する円弧の比が発光ホイール101の中心からの距離によって変化する。

例えば、中心に近い位置での蛍光発光領域103の円弧の長さをc、拡散領域104内におけるこの円弧の同心円上に位置する円弧の長さをd、中心から離れた位置での蛍光発光領域103の円弧の長さをe、拡散領域104内におけるこの円弧の同心円上に位置する円弧の長さをfとすると、ｄ／ｃ＞ｆ／ｅとなる。よって、照射スポットが発光ホイール101の中心から離れるほど、発光ホイールが一回転する時間のうち当該照射スポットが蛍光発光領域103内に位置する時間が増加し、拡散領域104内に位置する時間が減少するため、緑色波長帯域光の光量が増えて青色波長帯域光の光量が減少することとなり、輝度の高い画像を投影できることとなる。逆に照射スポットが発光ホイール101の中心に近づくほど緑色波長帯域光の光量が減少して青色波長帯域光の光量が増加することとなり、彩度の高い画像を投影できることとなる。

従来の発光ホイールにおける蛍光発光領域と拡散領域の境界線a',b'は、延長線が発光ホイールの中心で交差するように形成されていたため、蛍光発光領域と拡散領域における発光ホイールの中心を中心とした円弧の長さの比は、中心からの距離にかかわらず常に一定であった。よって、発光ホイールにおけるどの位置に励起光源71からの射出光の照射スポットがあっても、発光ホイールが一回転した時の発光ホイールから射出される蛍光光と拡散光との光量の比は一定であるため、緑色波長帯域光と青色波長帯域光の光量バランスを変更する場合には、発光ホイールの蛍光発光領域に対応する中心角と発光ホイールの拡散領域に対応する中心角を変更して再度発光ホイールを設計する必要があった。しかしながら、本実施形態の発光ホイール101では、照射スポットの位置を変更することで緑色波長帯域光と青色波長帯域光の光量を変更することができる。

移動機構117は、図５に示すように、ホイールモータ110に上端が固定され、固定部から下方に延在し、下端に摺動部を備えたアーム118と、このアーム118が摺動する摺動レール119と、から構成される。そして、発光ホイール101は、アーム118を摺動レール119に沿って左右に摺動させることにより半径方向に移動し、レーザ光源ユニット70からの射出光の照射スポットが発光ホイール101上で半径方向に相対的に移動することとなる。よって、緑色波長帯域光と青色波長帯域光の光量バランスを調整する場合、発光ホイール101を左右に動かし、レーザ光源ユニット70からの射出光の照射スポットを変更することで容易に調整できることとなる。

なお、発光ホイール101における蛍光発光領域103と拡散領域104の境界線a,bの形状は、図４に示したような、２本の直線がいずれも発光ホイール101の中心を通らない直線で形成されたものに限定されない。例えば、図６（ａ）に示すように、境界線a,bが曲線であってもよく、図６（ｂ）に示すように、２本の境界線a,bの内の１本aは中心を通る直線であり、一方の境界線bが中心を通らない直線であってもよい。さらに、図６（ｃ）に示すように、２本の境界線a,bの内の１本aは中心を通る直線であり、一方の境界線bを曲線としてもよい。

すなわち、本実施形態における発光ホイール101は、蛍光発光領域103と拡散領域104の境界線a,bが少なくとも一本が半径と一致する直線でなければよく、蛍光発光領域103と拡散領域104の同心円上における各円弧の長さの比が発光ホイール101の中心からの距離によって変化する構成とすればよい。

なお、境界線a,bの両方を直線とした場合、各セグメント（蛍光発光領域103と拡散領域104）の製造が容易となるため、発光ホイール101の製造コストの削減が図れるという利点がある。また、境界線a,bに曲線を用いた場合、発光ホイール101の中心からの距離における各セグメントの弧の長さの比を大きく変化させることができるという利点がある。すなわち、境界線a,bに曲線を用いることで、発光ホイール101の中心からの距離によって青色波長帯域と緑色波長帯域の光量バランスを大きく変化させることが可能となる。

このように、本実施形態のプロジェクタ10は、光源装置60が発光ホイール101をホイールモータ110とともに半径方向に移動させることができる移動機構117を備えることにより、発光ホイール101を半径方向に動かし、発光ホイール101のホイール面上におけるレーザ光源ユニット70からの射出光の照射スポットを半径方向に移動させることができる。また、発光ホイール101が、蛍光発光領域103と拡散領域104との間に位置する２本の境界線a,bの内の少なくとも１本が半径と一致しない線となるように構成されているため、発光ホイール101のホイール面上における照射スポットを半径方向に移動させ、発光ホイール101の中心からの距離を変化させることにより、緑色波長帯域光と青色波長帯域光の光量バランスを容易に調整できることとなる。

すなわち、蛍光発光領域103と拡散領域104は、発光ホイール101の中心を中心とした同心円上に位置する円弧の長さの比が発光ホイール101の中心からの距離によって変化するように形成されているため、発光ホイール101のホイール面上における照射スポットを半径方向に移動させることで緑色波長帯域光と青色波長帯域光の光量バランスを容易に調整できるものである。

そして、このような光源装置60を用いたプロジェクタ10においては、開発コンセプトに合わせて緑色波長帯域光と青色波長帯域光の光量バランスを簡単に微調整できるため、開発時に発光ホイールを再設計する必要がなくなり、材料や時間の浪費をおさえることができる。

なお、上述した実施形態においては、移動機構117が緑色波長帯域光と青色波長帯域光の光量を調整するときに使用するものとして述べたが、移動機構117を制御可能とすることにより、一台のプロジェクタ10で様々な投影モードを実現することもできる。

すなわち、移動機構117にモータなどを取り付けて制御によって発光ホイール101を半径方向に移動可能とし、投影モードに応じてレーザ光源ユニット70からの射出光の照射スポット位置を予め設定しておくことにより、輝度優先モードや彩度優先モードでの投影が可能となり、さらに、ユーザが照射スポット位置を選択することでユーザ毎に所望の投影モードを設定できることとなる。

また、上述した実施形態においては、赤色波長帯域光に関しては独立した赤色光源装置120で生成する構成を述べたがこれに限定されるものではない。すなわち、発光ホイール101の蛍光発光領域103に緑色蛍光体層105と赤色蛍光体層を周方向に並設し、発光ホイール101で赤色、緑色、青色波長帯域の光源光を生成する構成としてもよい。このように発光ホイールで三色の光源光を生成する構成とすることにより、光源装置60の小型化を図ることができる。しかしながら、現在の赤色蛍光体は、他の波長帯域を発光する蛍光体と比較して発光効率が低いという問題点がある。よって、上述した実施形態のように赤色波長帯域光に関しては独立した固体発光素子、なかでも、赤色発光ダイオードを用いて生成する構成とするのが好適である。

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] 所定の波長帯域光を射出する固体発光素子と、
少なくとも前記固体発光素子からの射出光を励起光として当該励起光よりも長波長帯域光を射出する蛍光体層が敷設された蛍光発光領域と、拡散板が装着された拡散領域と、が周方向に並設され、前記固体発光素子からの射出光の光路上に前記蛍光体層又は前記拡散板が位置するように配置された発光ホイールと、
前記発光ホイールを回転させるホイールモータと、
前記発光ホイールをホイールモータとともに半径方向に移動可能とする移動機構と、
を備え、
前記蛍光発光領域と拡散領域との間に位置する２本の境界線の内の少なくとも１本が前記発光ホイールの半径と一致しない線であることを特徴とする光源装置。
[２] 前記蛍光発光領域と拡散領域は、前記発光ホイールの中心を中心とした同心円上に位置する円弧の長さの比が発光ホイールの中心からの距離によって変化するように形成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] 前記蛍光発光領域と拡散領域との間に位置する２本の境界線が直線であ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] 前記蛍光発光領域と拡散領域との間に位置する２本の境界線の内の少なくとも一方が曲線であ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。
[５] 前記固体発光素子は、青色波長帯域光を射出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置。
[６] 前記蛍光体層は、前記固体発光素子からの射出光を励起光として緑色波長帯域光を射出する緑色蛍光体層であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置。
[７] 赤色波長帯域光を射出する固体発光素子をさらに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１項に記載の光源装置。
[８] 前記固体発光素子は、青色波長帯域光を射出する青色レーザ発光素子であり、
前記赤色波長帯域光を射出する固体発光素子が赤色発光ダイオードからなり、
前記青色レーザ発光素子からの射出光を前記発光ホイールに導光し、かつ、前記発光ホイールからの射出光および前記赤色発光ダイオードからの射出光の光軸を同一光軸方向に変換する導光光学系を備えることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
[９] 前記発光ホイールは、前記固体発光素子からの射出光を励起光として赤色波長帯域光を射出する赤色蛍光体層と、前記緑色蛍光体層と、前記拡散板とが周方向に並設されてなることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
[１０] 請求項８又は請求項９に記載の光源装置と、
投影光を生成する表示素子と、
前記光源装置からの射出光を前記表示素子まで導光する光源側光学系と、
前記表示素子で生成された投影光を導光する投影側光学系と、
前記表示素子や前記光源装置の制御を行う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。
[１１] 前記プロジェクタ制御手段は、投影モードに応じて前記移動機構を制御する移動機構制御手段を備えていることを特徴とする請求項１０に記載のプロジェクタ。

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
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 光源装置 70 レーザ光源ユニット
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 発光ホイール
102 開口 103 蛍光発光領域
104 拡散領域 105 緑色蛍光体層
106 拡散板 110 ホイールモータ
111 集光レンズ群 115 集光レンズ
117 移動機構 118 アーム
119 摺動レール 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 第一ダイクロイックミラー 143 第一反射ミラー
145 第二反射ミラー 148 第二ダイクロイックミラー
161 照明側光学ブロック 165 画像生成光学ブロック
168 投影側光学ブロック 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 冷却装置 195 コンデンサレンズ
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

Claims

所定の波長帯域光を射出する固体発光素子と、
少なくとも前記固体発光素子からの射出光を励起光として当該励起光よりも長波長帯域光を射出する蛍光体層が敷設された蛍光発光領域と、拡散板が装着された拡散領域と、が周方向に並設され、前記固体発光素子からの射出光の光路上に前記蛍光体層又は前記拡散板が位置するように配置された発光ホイールと、
前記発光ホイールを回転させるホイールモータと、
前記発光ホイールをホイールモータとともに半径方向に移動可能とする移動機構と、
を備え、
前記蛍光発光領域と拡散領域との間に位置する２本の境界線の内の少なくとも１本が前記発光ホイールの半径と一致しない線であることを特徴とする光源装置。
前記蛍光発光領域と拡散領域は、前記発光ホイールの中心を中心とした同心円上に位置する円弧の長さの比が発光ホイールの中心からの距離によって変化するように形成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。
前記蛍光発光領域と拡散領域との間に位置する２本の境界線が直線であ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。
前記蛍光発光領域と拡散領域との間に位置する２本の境界線の内の少なくとも一方が曲線であ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。
前記固体発光素子は、青色波長帯域光を射出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置。
前記蛍光体層は、前記固体発光素子からの射出光を励起光として緑色波長帯域光を射出する緑色蛍光体層であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置。
赤色波長帯域光を射出する固体発光素子をさらに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１項に記載の光源装置。
前記固体発光素子は、青色波長帯域光を射出する青色レーザ発光素子であり、
前記赤色波長帯域光を射出する固体発光素子が赤色発光ダイオードからなり、
前記青色レーザ発光素子からの射出光を前記発光ホイールに導光し、かつ、前記発光ホイールからの射出光および前記赤色発光ダイオードからの射出光の光軸を同一光軸方向に変換する導光光学系を備えることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
前記発光ホイールは、前記固体発光素子からの射出光を励起光として赤色波長帯域光を射出する赤色蛍光体層と、前記緑色蛍光体層と、前記拡散板とが周方向に並設されてなることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
請求項８又は請求項９に記載の光源装置と、
投影光を生成する表示素子と、
前記光源装置からの射出光を前記表示素子まで導光する光源側光学系と、
前記表示素子で生成された投影光を導光する投影側光学系と、
前記表示素子や前記光源装置の制御を行う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。
前記プロジェクタ制御手段は、投影モードに応じて前記移動機構を制御する移動機構制御手段を備えていることを特徴とする請求項１０に記載のプロジェクタ。