JP2013076836A - 光源装置及びプロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】緑色波長帯の光の発光効率の向上と青色波長帯の光による色再現性の向上とを両立させることが可能な光源装置及びそれを備えたプロジェクタ装置を提供すること。
【解決手段】光源部１５は、赤色波長帯の光を出射する赤色光源４０と、赤色光源４０からの光をライトトンネル３８に導く第１の導光光学系４１、４２、３６、３７と、第１の青色波長帯の光を出射する第１の青色光源３１と、第１の青色波長帯の光を受けて緑色波長帯の光を出射する蛍光体３４と、第１の青色光源３１からの光を蛍光体３４に導く第２の導光光学系３２、２５と、蛍光体３４からの光をライトトンネル３８に導く第３の導光光学系３３、３２、３５、３６、３７と、第１の青色波長帯よりも長波長の第２の青色波長帯の光を出射する第２の青色光源３９と、第２の青色光源３９からの光をライトトンネル３８に導く第４の導光光学系４１、４２、３６、３７と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体発光素子を用いた光源装置及びそれを備えたプロジェクタ装置に関する。

従来、光源に半導体発光素子を使用して画像の投影を行うプロジェクタ装置に関する各種の提案がなされている。例えば、特許文献１では、光源として紫外光を照射する半導体発光素子を用いている。そして、特許文献１では、紫外光を受けてＲ、Ｇ、Ｂの色の光をそれぞれ出射する蛍光体に、光源からの光を照射することにより、任意の色の光を投影面上に投影可能としている。

特開２００４−３４１１０５号公報

近年、半導体発光素子として可視光を照射するものを用いて画像の投影を行うプロジェクタ装置も提案されている。例えば、青色波長帯の光を受けて緑色光を出射する蛍光体を設け、この蛍光体に青色光を照射するようにしたプロジェクタ装置が提案されている。このようなプロジェクタ装置では、蛍光体を励起させるのに適した青色波長帯を有する光を蛍光体に照射するようにすれば、緑色光の発光効率を向上させることが可能である。しかしながら、通常、蛍光体を励起させるのに適した青色波長帯は、ｓＲＧＢ（Standard RGB）等の色度規格に対応したものではない。逆に、青色光源の発光波長をｓＲＧＢ等の色度規格に対応させると、蛍光体の発光効率が低下してしまう。

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、緑色波長帯の光の発光効率の向上と青色波長帯の光による色再現性の向上とを両立させることが可能な光源装置及びそれを備えたプロジェクタ装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の光源装置は、赤色波長帯の光を出射する赤色光源と、第１の青色波長帯の光を出射する第１の青色光源と、前記第１の青色波長帯の光を受けて緑色波長帯の光を出射する蛍光体と、前記第１の青色波長帯よりも長波長の第２の青色波長帯の光を出射する第２の青色光源と、前記赤色光源、前記第２の青色光源、前記蛍光体から出射された各々の光を同一光路上に導く光学系と、を具備することを特徴とする。

また、前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様のプロジェクタ装置は、第１の態様の光源装置から出射された光を、所定の投影面に投影することを特徴とする。

本発明によれば、緑色波長帯の光の発光効率の向上と青色波長帯の光による色再現性の向上とを両立させることが可能な光源装置及びそれを備えたプロジェクタ装置を提供することができる。

本発明の各実施形態に係るデータプロジェクタ装置の概略機能構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光源部の構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光源部の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る光源部の構成の一例を示す図である。 光路切替部及び光路切替制御部の第１の構成の例を示す図である。 光路切替部及び光路切替制御部の第２の構成の例を示す図である。 光路切替部及び光路切替制御部の第３の構成の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光源部の動作を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明においては、本実施形態に係る光源装置を、ＤＬＰ（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した例について説明する。

［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の各実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０の概略機能構成を示す図である。以下の説明で「ミラー」により光を「反射」する、として説明した場合、原則的に当該ミラーは入射された光を全反射するものとする。

入力部１１は、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子や音声入力端子、ＨＤＭＩ(High Definition Multimedia Interface)（登録商標）入力端子等により構成されており、データプロジェクタ装置１０の外部の信号供給源からＮＴＳＣ方式等の各種規格の画像データや音声データが入力され、システムバスＳＢを介して、画像データを画像変換部１２に送るとともに音声データを音声処理部２２に送る。また、入力部１１は、入力された画像データや音声データがアナログ信号である場合には、画像データや音声データをデジタル化してから画像変換部１２に送る。

画像変換部１２は、スケーラとも称されるものである。この画像変換部１２は、入力部１１から入力された画像データを、投影に適した所定のフォーマットの画像データに変換して投影処理部１３へ送る。この際、画像変換部１２は、必要に応じて、ＯＳＤ（On Screen Display）用の各種動作状態を示すシンボル等のデータを画像データに重畳する。

投影処理部１３は、画像変換部１２から送られてきた画像データに応じて、空間的光変調素子であるマイクロミラー素子１４を駆動する。マイクロミラー素子１４の駆動周期は、画像データのフレームレートと、色成分の分割数と、画像データの表示階調数とを乗算した値に応じて設定される。例えば、フレームレートを６０ｆｐｓ、色成分の分割数を３（ＲＧＢの３色）、画像データの表示階調数を２５６とした場合、マイクロミラー素子１４の駆動周期は、１/（６０×３×２５６）＝１/４６０８０秒となる。また、投影処理部１３は、画像変換部１２から送られてきた画像データに応じて、光源部１５を駆動する。

マイクロミラー素子１４は、アレイ状に配列された複数の可動な微小ミラーによって構成されている。微小ミラーは、例えばＷＸＧＡ（Wide eXtended Graphic Array）（横１２８０画素×縦８００画素）に対応して配列されている。各々の微小ミラーは、その傾斜角度を高速で変化させることが可能に構成されている。そして、各々の微小ミラーは、その傾斜角に応じて光源部１５から入射された光の出射光路を変化させる。即ち、各々の微小ミラーは、オン状態のときに、入射された光を投影レンズ部１７に向けて反射して光像を形成させ、オフ状態のときに、入射された光を投影レンズ部１７の外に向けて反射する。

本実施形態における光源装置としての光源部１５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの原色光を含む複数色の光を、時分割でミラー１６に向けて出射する。光源部１５の詳細な構成については、後述する。ミラー１６は、光源部１５から入射された光を、マイクロミラー素子１４に向けて全反射させる。

投影レンズ部１７は、マイクロミラー素子１４からの反射光によって形成された光像を図示しない投影面上に投影するように構成された光学系をその内部に有している。

ＣＰＵ１８は、上述した各回路の動作を制御する。ＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０と接続されている。メインメモリ１９は、例えばＳＲＡＭで構成されており、ＣＰＵ１８による制御の際のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ２０は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成されており、ＣＰＵ１８が実行する動作プログラムや各種の定型データ等を記憶している。

また、ＣＰＵ１８は、操作部２１にも接続されている。操作部２１は、データプロジェクタ装置１０の本体に設けられたキー操作部と、データプロジェクタ装置１０の専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部とを含み、ユーザによってキー操作部又はリモートコントローラが操作された場合に、それらの操作に応じた操作信号をＣＰＵ１８へ出力する。ＣＰＵ１８は、この操作信号に応じてデータプロジェクタ装置１０の各種の動作を制御する。

さらに、ＣＰＵ１８は、システムバスＳＢを介して音声処理部２２にも接続されている。音声処理部２２は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えている。この音声処理部２２は、入力部１１を介して入力された音声データをアナログ化し、この音声データをスピーカ部２３に入力してスピーカ部２３を駆動することにより、スピーカ部２３から発音させる。また、音声処理部２２は、必要により、スピーカ部２３からビープ音等を発生させる。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る光源部１５の構成の一例を示す図である。本実施形態における光源部１５は、３つの半導体発光素子を用いてＲＧＢの何れかの光を光出射部から出射するように構成されている。

第１の青色光源３１は、第１の青色波長帯の光Ｂ１を発する半導体発光素子であって、例えばレーザダイオードによって構成されている。第１の青色波長帯は、後述する蛍光体３４を励起させるのに適した波長帯に対応しており、具体的には４４０ｎｍ〜４４５ｎｍの波長帯である。より好ましくは、第１の青色光源３１は、４４５ｎｍの波長を有する青色光を出射するように構成されている。ここで、図２では、第１の青色光源３１を１つのみ図示しているが、実際には、複数個がマトリクス状（面状）に配列されている。

ダイクロイックミラー３２は、第１の青色光源３１の光軸上に配置され、緑色波長帯の光を反射させ、それ以外の波長帯の光を透過させるように構成されたミラーである。このダイクロイックミラー３２は、後述するレンズ３３の光軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。

レンズ３３は、ダイクロイックミラー３２を透過した青色光Ｂ１及び後述の蛍光体３４から出射された緑色光Ｇを集光する。ここで、図２では、レンズ３３を１枚のみ図示している。しかしながら、レンズ３３と同様の機能を、複数枚のレンズによって実現するようにしても良い。

蛍光体３４は、所定の励起波長、例えば４４５ｎｍの波長の光によって励起されて緑色波長帯の光を出射する蛍光体がその表面に塗布されて構成されている。この蛍光体３４は、レンズ３３を透過した青色光Ｂ１を受けて緑色光Ｇをレンズ３３に向けて出射する。

レンズ３５は、ダイクロイックミラー３２の反射光軸上に配置され、蛍光体３４から出射され、ダイクロイックミラー３２を透過した緑色光Ｇを集光する。レンズ３３と同様、レンズ３５を複数枚のレンズによって構成しても良い。

ダイクロイックミラー３６は、ダイクロイックミラー３２と同様、緑色波長帯の光を反射させ、それ以外の波長帯の光を透過させるように構成されたミラーである。このダイクロイックミラー３６は、レンズ３５の光軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。

レンズ３７は、ダイクロイックミラー３６の反射光軸上に配置され、入射光を集光する。レンズ３３、３５と同様、レンズ３７を複数枚のレンズによって構成しても良い。

ライトトンネル３８は、レンズ３７からの入射光を、内部で全反射させながら進行させて面均一光として出射する。このライトトンネル３８が、光源部１５の光出射部として機能する。

第２の青色光源３９は、第１の青色波長帯よりも長波長側にシフトした波長帯である第２の青色波長帯の光Ｂ２を発する半導体発光素子であって、例えばレーザダイオードによって構成されている。第２の青色波長帯は、ｓＲＧＢ（Standard RGB）等の色空間で規定される「標準の青色」の色度に対応した波長帯であり、具体的には例えば４６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長帯である。ここで、図２では、第２の青色光源３９を１つのみ図示しているが、実際には、複数個がマトリクス状（面状）に配列されている。

赤色光源４０は、赤色波長帯の光Ｒを発する半導体発光素子であって、例えば発光ダイオード又はレーザダイオードによって構成されている。図２の例では、赤色光源４０は、その出射光の光軸が、第２の青色光源３９の出射光の光軸に対して平行になるように配置されている。また、図２では、赤色光源４０を１つのみ図示しているが、実際には、複数個がマトリクス状（面状）に配列されている。

拡散板４１は、第２の青色光源３９からの青色光Ｂ２を拡散させつつ透過させる。拡散板４１は不図示のモータ等により、青色光Ｂ２、赤色光Ｒが拡散板を拡散透過するときには、回転駆動や振動駆動している。

レンズ４２は、拡散板４１からの拡散光を集光するよう配置される。レンズ３３、３５、３７と同様、レンズ４２を複数枚のレンズによって構成しても良い。

図２で示した光源部１５において、拡散板４１と、レンズ４２と、ダイクロイックミラー３６と、レンズ３７とが、第１の導光光学系及び第４の導光光学系として機能する。また、ダイクロイックミラー３２とレンズ３３とが、第２の導光光学系として機能する。また、レンズ３３と、ダイクロイックミラー３２と、レンズ３５と、ダイクロイックミラー３６と、レンズ３７とが、第３の導光光学系として機能する。ここで、図２で示した導光光学系の構成は、一例であって適宜変更可能である。即ち、赤色光源４０から出射された赤色光Ｒをライトトンネル３８に導くことが可能に構成された光学系であれば、第１の導光光学系として機能する。同様に、第１の青色光源３１から出射された青色光Ｂ１を蛍光体３４に導くことが可能に構成された光学系であれば、第２の導光光学系として機能する。また、蛍光体３４から出射された緑色光Ｇをライトトンネル３８に導くことが可能に構成された光学系であれば、第３の導光光学系として機能する。また、第２の青色光源３９から出射されたライトトンネル３８に導くことが可能に構成された光学系であれば、第４の導光光学系として機能する。

図２で示した光源部１５の動作について説明する。光源部１５の動作は、ＣＰＵ１８の制御の下に投影処理部１３が実行するものである。投影処理部１３は、画像データによって表される画像が投影面に投影されるよう、光源部１５における第１の青色光源３１、第２の青色光源３９、赤色光源４０の発光タイミングを制御する。

１フレーム（１画面）分の投影画像は、複数のフィールドの投影画像によって構成されている。各フィールドでは、異なる色の投影画像を投影面に投影する。１フレームは、少なくともＲフィールド、Ｇフィールド、Ｂフィールドの３フィールドを有している。Ｒフィールドは、赤色の投影画像を投影面に投影するフィールドである。Ｇフィールドは、緑色の投影画像を投影面に投影するフィールドである。Ｂフィールドは、青色の投影画像を投影面に投影するフィールドである。

図３は、光源部１５の動作を示すタイミングチャートである。Ｒフィールドにおいて、投影処理部１３は、赤色光源４０を発光させる。赤色光源４０から出射された赤色光Ｒは、拡散板４１で拡散され、レンズ４２で集光されてダイクロイックミラー３６に至る。上述したように、ダイクロイックミラー３６は、緑色波長帯の光以外の光を透過させるように構成されているので、赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー３６を透過し、レンズ３７で集光されてライトトンネル３８に入射する。そして、この赤色光Ｒは、ライトトンネル３８の内面で反射され、面均一光としてライトトンネル３８から出射され、マイクロミラー素子１４に至る。

また、投影処理部１３は、入力された画像データの赤色成分の階調に応じて、マイクロミラー素子１４を構成する各微小ミラーのオンオフを制御する。上述したように、マイクロミラー素子１４を構成する各々の微小ミラーは、オン状態のときに、入射された光を投影レンズ部１７に向けて反射し、オフ状態のときに、入射された光を投影レンズ部１７の外に向けて反射する。このような構成により、Ｒフィールド中に微小ミラーをオン状態とした回数だけ、その微小ミラーに対応した投影面上の画素位置に赤色光Ｒが投影される。これは、時間平均で見ると、画像データに応じた階調の赤色の投影画像が投影されたことと等価である。

Ｇフィールドにおいて、投影処理部１３は、第１の青色光源３１を発光させる。第１の青色光源３１から出射された青色光Ｂ１は、ダイクロイックミラー３２に至る。上述したように、ダイクロイックミラー３２は、緑色波長帯の光以外の光を透過させるように構成されているので、青色光Ｂ１は、ダイクロイックミラー３２を透過し、レンズ３３で集光されて蛍光体３４に入射する。そして、青色光Ｂ１を受けて蛍光体３４からは、緑色光Ｇが出射される。ここで、青色光Ｂ１は、蛍光体３４を励起させるのに適した波長帯の光である。このため、本実施形態では、緑色光Ｇの発光効率を高くすることが可能である。

蛍光体３４から出射された緑色光Ｇは、レンズ３３で集光され、ダイクロイックミラー３２で反射され、さらにレンズ３５で集光されてダイクロイックミラー３６に至る。そして、この緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー３６で反射され、レンズ３７で集光されてライトトンネル３８に入射する。

また、投影処理部１３は、入力された画像データの緑色成分の階調に応じて、マイクロミラー素子１４の各微小ミラーのオンオフを制御する。これにより、時間平均としては、所定の階調の緑色の画像が投影される。

Ｂフィールドにおいて、投影処理部１３は、第２の青色光源３９を発光させる。第２の青色光源３９から出射された青色光Ｂ２は、拡散板４１で拡散され、レンズ４２で集光されてダイクロイックミラー３６に至る。上述したように、ダイクロイックミラー３６は、緑色波長帯の光以外の光を透過させるように構成されているので、青色光Ｂ２は、ダイクロイックミラー３６を透過し、レンズ３７で集光されてライトトンネル３８に入射する。そして、この青色光Ｂ２は、ライトトンネル３８の内面で反射され、面均一光としてライトトンネル３８から出射され、マイクロミラー素子１４に至る。

また、投影処理部１３は、入力された画像データの青色成分の階調に応じて、マイクロミラー素子１４の各微小ミラーのオンオフを制御する。これにより、時間平均としては、所定の階調の青色の画像が投影される。ここで、青色光Ｂ２は、青色表示に適した波長帯の光である。このため、本実施形態では、色再現性の良い青色表示を行うことが可能である。

以上で示した１フレームの動作によって、時間平均としては、投影面上の任意の画素位置に任意の色の投影画像を表示することが可能である。ここで、図２は、１フレーム目においては、Ｒフィールド、Ｇフィールド、Ｂフィールドでそれぞれ光源を発光させている。したがって、時間平均としては、白色の投影画像が投影されたのと等価となる。また、２フレーム目においては、Ｒフィールド、Ｇフィールドでそれぞれ光源を発光させている。したがって、時間平均としては、黄色の投影画像が投影されたのと等価となる。

なお、１つのフィールド内で複数の光源を同時に発光させるようなフィールドを追加しても良い。例えば、赤色光源４０、第１の青色光源３１、第２の青色光源３９を同時発光させたＷ（白）フィールドを１フレーム内に追加すれば、投影画像の輝度をコントロールすることも可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、蛍光体３４の励起用の青色光源と青色の投影画像用の青色光源とをそれぞれ専用に持たせることにより、緑色波長帯の光の発光効率の向上と青色波長帯の光による色再現性の向上とを両立させることが可能である。

［第２の実施形態］
次に本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第２の青色光源を蛍光体の励起用にも用いるものである。ここで、データプロジェクタ装置１０の概略機能構成は図１で示したものが適用可能であるので説明を省略する。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る光源部１５の構成の一例を示す図である。ここで、図２と同一の又は対応する構成については図２と同一の参照符号を付している。

第１の青色光源３１は、図１で説明したものと同一のものであり、好ましくは、４４５ｎｍの波長を有する青色光Ｂ１を出射するように構成されている。また、第２の青色光源３９は、ｓＲＧＢ（Standard RGB）等の色空間で規定される「標準の青色」の色度に対応した波長帯であり、具体的には例えば４６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長帯の青色光Ｂ２を出射するように構成されている。ここで、第２の実施形態では、図４に示すように、第１の青色光源３１と第２の青色光源３９とが９０°の角度を持って配置され、各光源から出射される光が所定の位置において交差するようになっている。

光路切替部４３は、第１の青色光源３１の出射光路と第２の青色光源３９の出射光路との交点上に配置されている。この光路切替部４３は、第１の青色光源３１からの青色光Ｂ１をダイクロイックミラー３２へ導くとともに、第２の青色光源３９からの青色光Ｂ２をダイクロイックミラー３２又はダイクロイックミラー４５へ導く。詳細は後述するが、光路切替部４３は、Ｇフィールドにおいては、第１の動作として青色光Ｂ２をダイクロイックミラー３２へ導き、Ｂフィールドにおいては、第２の動作として青色光Ｂ２をダイクロイックミラー４５へ導く。
光路切替制御部４４は、光路切替部４３による光路の切り替えを時分割制御する。この光路切替制御部４４の制御は、ＣＰＵ１８の制御の下に投影処理部１３が実行するものである。

ダイクロイックミラー３２は、図１で説明したものと同一のものであり、緑色波長帯の光を反射させ、それ以外の波長帯の光を透過させるように構成されたミラーである。このダイクロイックミラー３２は、レンズ３３の光軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。

レンズ３３は、図１で説明したものと同一のものであり、第１の青色光源３１の光軸上に配置され、ダイクロイックミラー３２を透過した青色光Ｂ１と青色光Ｂ２の混合光及び蛍光体３４から出射された緑色光Ｇを集光する。

蛍光体３４は、所定の励起波長、例えば４４５ｎｍの波長の光によって励起されて緑色波長帯の光を出射する蛍光体がその表面に塗布されて構成されている。この蛍光体３４は、レンズ３３を透過した青色光Ｂ１を受けて緑色光Ｇをレンズ３３に向けて出射する。

レンズ３５は、図１で説明したものと同一のものであり、ダイクロイックミラー３２の反射光軸上に配置され、蛍光体３４から出射され、ダイクロイックミラー３２を透過した緑色光Ｇを集光する。

ダイクロイックミラー３６は、図１で説明したものと同一のものであり、ダイクロイックミラー３２と同様、緑色波長帯の光を反射させ、それ以外の波長帯の光を透過させるように構成されたミラーである。このダイクロイックミラー３６は、レンズ３５の光軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。

レンズ３７は、図１で説明したものと同一のものであり、ダイクロイックミラー３６の反射光軸上に配置され、入射光を集光する。

ライトトンネル３８は、図１で説明したものと同一のものであり、レンズ３７からの入射光を、内部で全反射させながら進行させて面均一光として出射する。

赤色光源４０は、図１で説明したものと同一のものであり、赤色波長帯の光Ｒを発する半導体発光素子であって、例えば発光ダイオード又はレーザダイオードによって構成されている。

ダイクロイックミラー４５は、青色波長帯の光を反射させ、それ以外の波長帯の光を透過させるように構成されたミラーである。このダイクロイックミラー４５は、赤色光源４０の光軸及び光路切替部４３からの青色光Ｂ２の出射光軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。

拡散板４１は、図１で説明したものと対応しており、ダイクロイックミラー４５からの光を拡散させつつ透過させる。

レンズ４２は、図１で説明したものと同一のものであり、拡散板４１からの拡散光を集光するよう配置される。

図４で示した光源部１５において、ダイクロイックミラー４５と、拡散板４１と、レンズ４２と、ダイクロイックミラー３６と、レンズ３７とが、第１の導光光学系及び第４の導光光学系として機能する。また、ダイクロイックミラー３２とレンズ３３とが、第２の導光光学系として機能する。また、レンズ３３と、ダイクロイックミラー３２と、レンズ３５と、ダイクロイックミラー３６と、レンズ３７とが、第３の導光光学系として機能する。ここで、図４で示した導光光学系の構成は、一例であって適宜変更可能である。

図５は、光路切替部４３及び光路切替制御部４４の第１の構成の例を示す図である。図５の例は、光路切替部４３を偏光ビームスプリッタ４３１で構成し、光路切替制御部４４を偏光素子４４１ａと偏光制御部４４１ｂとで構成した例である。

偏光ビームスプリッタ４３１は、青色光Ｂ１と同一の偏光方向を有する光を透過させ、青色光Ｂ１に対して直交する偏光方向を有する光を反射させるように構成され、第１の青色光源３１の出射光路及び第２の青色光源３９の出射光路のそれぞれに対して４５°の角度をなすように配置されている。なお、偏光ビームスプリッタ４３１の構成は一例であって変更可能である。例えば、青色光Ｂ１と同一の偏光方向を有する光を反射させ、青色光Ｂ１に対して直交する偏光方向を有する光を透過させるように構成しても良い。この場合には、ダイクロイックミラー３２やダイクロイックミラー４５等の配置の関係を、図４で示したものと逆転させる。
偏光素子４４１ａは、入射された光の偏光方向を変化させる素子である。この偏光素子４４１ａは、液晶素子等の、電圧の印加によって入射光の偏光方向を変化させる素子が考えられる。この他、ファラデー効果を応用し、素子中に磁界を発生させることによって、入射した光の偏光方向を変化させるように構成された素子を偏光素子として用いることもできる。偏光制御部４４１ｂは、偏光素子４４１ａにおける入射光の偏光状態を制御する。例えば、偏光素子４４１ａを液晶素子で構成した場合には、偏光制御部４４１ｂは、偏光素子４４１ａへの印加電圧を制御する。

図５に示す構成において、偏光制御部４４１ｂが、偏光素子４４１ａから出射される青色光Ｂ２の偏光方向を青色光Ｂ１の偏光方向と異ならせるように偏光素子４４１ａを制御した場合、青色光Ｂ１は、偏光ビームスプリッタ４３１を透過してダイクロイックミラー３２に導かれるとともに、青色光Ｂ２は、偏光ビームスプリッタ４３１で反射されてダイクロイックミラー３２に導かれる。一方、偏光制御部４４１ｂが、偏光素子４４１ａから出射される青色光Ｂ２の偏光方向を青色光Ｂ１の偏光方向と同じくするように偏光素子４４１ａを制御した場合、青色光Ｂ１は、偏光ビームスプリッタ４３１を透過してダイクロイックミラー３２に導かれるとともに、青色光Ｂ２も、偏光ビームスプリッタ４３１を透過してダイクロイックミラー４５に導かれる。

図６は、光路切替部４３及び光路切替制御部４４の第２の構成の例を示す図である。図６（ａ）の例は、光路切替部４３をダイクロイックホイール４３２で構成し、光路切替制御部４４を回転制御部４４２で構成した例である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡの方向からダイクロイックホイール４３２を見たダイクロイックホイール４３２の正面図である。

ダイクロイックホイール４３２は、回転軸Ｏを中心に回転自在に構成され、第１の青色光源３１の出射光路及び第２の青色光源３９の出射光路のそれぞれに対して４５°の角度をなすように配置されている。そして、ダイクロイックホイール４３２は、図６（ｂ）に示すように、周面に第１の領域４３２ａと第２の領域４３２ｂとが形成されている。第１の領域４３２ａは、第１の青色波長帯を有する光を透過させ、それ以外の波長帯の光を反射させるように構成されたダイクロイックフィルタの領域である。一方、第２の領域４３２ｂは、第１の青色波長帯を有する光と第２の青色波長帯を有する光の両方を透過する例えばガラスの領域である。
回転制御部４４２は、モータとその駆動回路によって構成されている。モータは、ダイクロイックホイール４３２をその回転軸Ｏを中心に回転させる。駆動回路は、モータを駆動させる。

図６に示す構成において、回転制御部４４２が、青色光Ｂ１と青色光Ｂ２の両方を第１の領域４３２ａに入射させるようにダイクロイックホイール４３２を回転させた場合（即ち、青色光Ｂ１の光路と青色光Ｂ２の光路の交点上に第１の領域４３２ａを位置させた場合）、青色光Ｂ１は、ダイクロイックホイール４３２を透過してダイクロイックミラー３２に導かれるとともに、青色光Ｂ２は、ダイクロイックホイール４３２で反射されてダイクロイックミラー３２に導かれる。一方、回転制御部４４２が、青色光Ｂ１と青色光Ｂ２の両方を第２の領域４３２ｂに入射させるようにダイクロイックホイール４３２を回転させた場合（即ち、青色光Ｂ１の光路と青色光Ｂ２の光路の交点上に第２の領域４３２ｂを位置させた場合）、青色光Ｂ１は、ダイクロイックホイール４３２を透過してダイクロイックミラー３２に導かれるとともに、青色光Ｂ２も、ダイクロイックホイール４３２を透過してダイクロイックミラー４５に導かれる。

図７は、光路切替部４３及び光路切替制御部４４の第３の構成の例を示す図である。図５の例は、光路切替部４３をホログラム光学素子４３３で構成し、光路切替制御部４４を電圧制御部４４３とで構成した例である。

ホログラム光学素子４３３は、電圧の印加状態によって入射光の出射光路を変化させるように構成された素子である。この素子の詳細は、例えば特表２００２−５２５６４６号公報に開示されている。本実施形態におけるホログラム光学素子４３３は、第１の電圧が印加されたときに、青色光Ｂ１と同一の偏光方向の光を透過させるとともに青色光Ｂ２と同一の偏光方向を有する光を反射させ、第１の電圧と異なる第２の電圧が印加されたときに、青色光Ｂ１と同一の偏光方向の光と青色光Ｂ２と同一の偏光方向を有する光の両方を透過させるように構成され、第１の青色光源３１の出射光路及び第２の青色光源３９の出射光路のそれぞれに対して４５°の角度をなすように配置されている。

電圧制御部４４３は、ホログラム光学素子４３３に対して電圧を第１の電圧又は第２の電圧を印加する。

図７に示す構成において、電圧制御部４４３が、ホログラム光学素子４３３に第１の電圧を印加した場合、青色光Ｂ１は、ホログラム光学素子４３３を透過してダイクロイックミラー３２に導かれるとともに、青色光Ｂ２は、ホログラム光学素子４３３で反射されてダイクロイックミラー３２に導かれる。一方、電圧制御部４４３が、ホログラム光学素子４３３に第２の電圧を印加した場合、青色光Ｂ１は、ホログラム光学素子４３３を透過してダイクロイックミラー３２に導かれるとともに、青色光Ｂ２も、ホログラム光学素子４３３を透過してダイクロイックミラー４５に導かれる。

図５〜図７で示した構成により、青色光Ｂ２の出射光路を時分割で切り替えることが可能である。

図４で示した光源部１５の動作について説明する。図２で示した光源部１５の動作と同様、図４で示した光源部１５の動作も、ＣＰＵ１８の制御の下に投影処理部１３が実行するものである。投影処理部１３は、画像データによって表される画像が投影面に投影されるよう、光源部１５における第１の青色光源３１、第２の青色光源３９、赤色光源４０の発光タイミングを制御する。

図８は、光源部１５の動作を示すタイミングチャートである。Ｒフィールドにおいて、投影処理部１３は、赤色光源４０を発光させる。ここで、Ｒフィールドにおいては、第１の青色光源３１と第２の青色光源３９の何れも発光させないので、投影処理部１３は、光路切替制御部４４の制御は行わない。赤色光源４０から出射された赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー４５に至る。上述したように、ダイクロイックミラー４５は、青色波長帯の光以外の光を透過させるように構成されているので、赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー４５を透過し、拡散板４１で拡散され、レンズ４２で集光されてダイクロイックミラー３６に至る。そして、この赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー３６を透過し、レンズ３７で集光されてライトトンネル３８に入射する。そして、この赤色光Ｒは、ライトトンネル３８の内面で反射され、面均一光としてライトトンネル３８から出射され、マイクロミラー素子１４に至る。

また、投影処理部１３は、入力された画像データの赤色成分の階調に応じて、マイクロミラー素子１４の各微小ミラーのオンオフを制御する。これにより、時間平均としては、所定の階調の赤色の画像が投影される。

Ｇフィールドにおいて、投影処理部１３は、第１の青色光源３１と第２の青色光源３９とを発光させる。また、投影処理部１３は、光路切替制御部４４を制御して光路切替部４３に第１の動作（青色光Ｂ１を透過、青色光Ｂ２を反射）をさせる。第１の青色光源３１から出射された青色光Ｂ１と第２の青色光源３９から出射された青色光Ｂ２とは、光路切替部４３に至る。そして、青色光Ｂ１と青色光Ｂ２とは、ダイクロイックミラー３２に導かれる。上述したように、ダイクロイックミラー３２は、緑色波長帯の光以外の光を透過させるように構成されているので、青色光Ｂ１及び青色光Ｂ２は、ダイクロイックミラー３２を透過し、レンズ３３で集光されて蛍光体３４に入射する。そして、青色光Ｂ１及び青色光Ｂ２を受けて蛍光体３４からは、緑色光Ｇが出射される。青色光Ｂ１と青色光Ｂ２の両方を用いて蛍光体３４を励起させることにより、第１の実施形態よりもさらに緑色光Ｇの発光効率を高くすることが可能である。

蛍光体３４から出射された緑色光Ｇは、レンズ３３で集光され、ダイクロイックミラー３２で反射され、さらにレンズ３５で集光されてダイクロイックミラー３６に至る。そして、この緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー３６で反射され、レンズ３７で集光されてライトトンネル３８に入射する。

また、投影処理部１３は、入力された画像データの緑色成分の階調に応じて、マイクロミラー素子１４の各微小ミラーのオンオフを制御する。これにより、時間平均としては、所定の階調の緑色の画像が投影される。

Ｂフィールドにおいて、投影処理部１３は、第２の青色光源３９を発光させる。また、投影処理部１３は、光路切替制御部４４を制御して光路切替部４３に第２の動作（青色光Ｂ１を透過、青色光Ｂ２も透過）をさせる。第２の青色光源３９から出射された青色光Ｂ２は、第１の青色光源３１から出射された青色光Ｂ１と第２の青色光源３９から出射された青色光Ｂ２とは、光路切替部４３に至る。そして、青色光Ｂ２は、ダイクロイックミラー４５に導かれる。上述したように、ダイクロイックミラー４５は、青色波長帯の光を反射させるように構成されているので、青色光Ｂ２は、ダイクロイックミラー４５で反射され、拡散板４１で拡散され、レンズ４２で集光されてダイクロイックミラー３６に至る。上述したように、ダイクロイックミラー３６は、緑色波長帯の光以外の光を透過させるように構成されているので、青色光Ｂ２は、ダイクロイックミラー３６を透過し、レンズ３７で集光されてライトトンネル３８に入射する。そして、この青色光Ｂ２は、ライトトンネル３８の内面で反射され、面均一光としてライトトンネル３８から出射され、マイクロミラー素子１４に至る。

また、投影処理部１３は、入力された画像データの青色成分の階調に応じて、マイクロミラー素子１４の各微小ミラーのオンオフを制御する。これにより、時間平均としては、所定の階調の青色の画像が投影される。

以上で示した１フレームの動作によって、時間平均としては、投影面上の任意の画素位置に任意の色の投影画像を表示することが可能である。図２と同様、図８においても、１フレーム目においては、Ｒフィールド、Ｇフィールド、Ｂフィールドでそれぞれ光源を発光させている。したがって、時間平均としては、白色の投影画像が投影されたのと等価となる。また、２フレーム目においては、Ｒフィールド、Ｇフィールドでそれぞれ光源を発光させている。したがって、時間平均としては、黄色の投影画像が投影されたのと等価となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、蛍光体３４の励起用の青色光源と青色の投影画像用の青色光源とをそれぞれ持たせつつ、青色の投影画像用の青色光源を時分割で蛍光体３４の励起用にも用いることにより、青色波長帯の光による色再現性を向上させつつ、緑色波長帯の光の発光効率のさらなる向上を図ることが可能である。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 赤色波長帯の光を出射する赤色光源と、
第１の青色波長帯の光を出射する第１の青色光源と、
前記第１の青色波長帯の光を受けて緑色波長帯の光を出射する蛍光体と、
前記第１の青色波長帯よりも長波長の第２の青色波長帯の光を出射する第２の青色光源と、
前記赤色光源、前記第２の青色光源、前記蛍光体から出射された各々の光を同一光路上に導く光学系と、
を具備することを特徴とする光源装置。
［２］ 前記光学系は、前記赤色光源から出射された光を光出射部に導く第１の導光光学系と、前記第１の青色光源から出射された光を前記蛍光体に導く第２の導光光学系と、前記蛍光体から出射された光を前記光出射部に導く第３の導光光学系と、前記第２の青色光源から出射された光を前記光出射部に導く第４の導光光学系と、を備え、
前記第１の青色波長帯の光の光路と前記第２の青色波長帯の光の光路との交点上に配置された光路切替部と、
前記第１の青色波長帯の光と前記第２の青色波長帯の光とを前記第２の導光光学系に導く第１の動作と、前記第１の青色波長帯の光を前記第２の導光光学系に導くとともに前記第２の青色波長帯の光を前記第４の導光光学系に導く第２の動作と、を時分割で実行する光路切替制御部と、
をさらに具備することを特徴とする［１］に記載の光源装置。
［３］ 前記光路切替部は、前記第１の青色波長帯の光を前記第２の導光光学系に導くとともに、前記第１の青色波長帯の光と異なる偏光方向の光を前記第２の導光光学系に導き、前記第１の青色波長帯の光と同じ偏光方向の光を前記第４の導光光学系に導くように構成され、
前記光路切替制御部は、前記第１の動作として、前記光路切替部に入射する前記第１の青色波長帯の光と前記第２の青色波長帯の光との偏光方向を異ならせ、前記第２の動作として、前記光路切替部に入射する前記第１の青色波長帯の光と前記第２の青色波長帯の光との偏光方向を同じくすることを特徴とする［２］に記載の光源装置。
［４］ 前記光路切替部は、前記第１の青色波長帯の光と前記第２の青色波長帯の光とを前記第２の導光光学系に導く第１の領域と、前記第１の青色波長帯の光を前記第２の導光光学系に導くとともに前記第２の青色波長帯の光を前記第４の導光光学系に導く第２の領域を有して回転自在に構成されており、
前記光路切替制御部は、前記第１の動作として、前記第１の青色波長帯と前記第２の青色波長帯の光とが前記第１の領域に入射するように前記光路切替部を回転させ、前記第２の動作として、前記第１の青色波長帯と前記第２の青色波長帯の光とが前記第２の領域に入射するように前記光路切替部を回転させることを特徴とする［２］に記載の光源装置。
［５］ 前記光路切替部は、第１の電圧が印加されたときに、前記第１の青色波長帯の光と前記第２の青色波長帯の光とを前記第２の導光光学系に導き、第２の電圧が印加されたときに、前記第１の青色波長帯の光を前記第２の導光光学系に導くとともに前記第２の青色波長帯の光を前記第４の導光光学系に導くように構成され、
前記光路切替制御部は、前記第１の動作として、前記光路切替部に前記第１の電圧を印加し、前記第２の動作として、前記光路切替部に前記第２の電圧を印加することを特徴とする［２］に記載の光源装置。
［６］ 前記第１の青色波長帯は、前記蛍光体を励起させるのに適した波長帯であり、前記第２の青色波長帯は、青色表示に適した波長帯であることを特徴とする［１］乃至［５］の何れか１項に記載の光源装置。
［７］ 前記蛍光体を励起させるのに適した波長帯は、４４０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長帯であり、前記青色表示に適した波長帯は、４６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長帯であることを特徴とする［６］に記載の光源装置。
［８］ 前記赤色光源と、前記第１の青色光源と、前記第２の青色光源とは、半導体発光素子を含むことを特徴とする［１］乃至［７］の何れか１項に記載の光源装置。
［９］ ［１］乃至［８］の何れか１項に記載の光源装置から出射された光を、所定の投影面に投影することを特徴とするプロジェクタ装置。

１０…データプロジェクタ装置、１１…入力部、１２…画像変換部、１３…投影処理部、１４…マイクロミラー素子、１５…光源部、１６…ミラー、１７…投影レンズ部、１８…ＣＰＵ、１９…メインメモリ、２０…プログラムメモリ、２１…操作部、２２…音声処理部、２３…スピーカ部、３１…第１の青色光源、３２，３６，４５…ダイクロイックミラー、３３，３５，３７，４２…レンズ、３４…蛍光体、３８…ライトトンネル、３９…第２の青色光源、４０…赤色光源、４１…拡散板、４３…光路切替部、４４…光路切替制御部、４３１…偏光ビームスプリッタ、４３２…ダイクロイックホイール、４３３…ホログラム光学素子、４４１ａ…偏光素子、４４１ｂ…偏光制御部、４４２…回転制御部、４４３…電圧制御部

Claims (9)

1. 赤色波長帯の光を出射する赤色光源と、
   第１の青色波長帯の光を出射する第１の青色光源と、
   前記第１の青色波長帯の光を受けて緑色波長帯の光を出射する蛍光体と、
   前記第１の青色波長帯よりも長波長の第２の青色波長帯の光を出射する第２の青色光源と、
   前記赤色光源、前記第２の青色光源、前記蛍光体から出射された各々の光を同一光路上に導く光学系と、
   を具備することを特徴とする光源装置。
2. 前記光学系は、前記赤色光源から出射された光を光出射部に導く第１の導光光学系と、前記第１の青色光源から出射された光を前記蛍光体に導く第２の導光光学系と、前記蛍光体から出射された光を前記光出射部に導く第３の導光光学系と、前記第２の青色光源から出射された光を前記光出射部に導く第４の導光光学系と、を備え、
   前記第１の青色波長帯の光の光路と前記第２の青色波長帯の光の光路との交点上に配置された光路切替部と、
   前記第１の青色波長帯の光と前記第２の青色波長帯の光とを前記第２の導光光学系に導く第１の動作と、前記第１の青色波長帯の光を前記第２の導光光学系に導くとともに前記第２の青色波長帯の光を前記第４の導光光学系に導く第２の動作と、を時分割で実行する光路切替制御部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光路切替部は、前記第１の青色波長帯の光を前記第２の導光光学系に導くとともに、前記第１の青色波長帯の光と異なる偏光方向の光を前記第２の導光光学系に導き、前記第１の青色波長帯の光と同じ偏光方向の光を前記第４の導光光学系に導くように構成され、
   前記光路切替制御部は、前記第１の動作として、前記光路切替部に入射する前記第１の青色波長帯の光と前記第２の青色波長帯の光との偏光方向を異ならせ、前記第２の動作として、前記光路切替部に入射する前記第１の青色波長帯の光と前記第２の青色波長帯の光との偏光方向を同じくすることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記光路切替部は、前記第１の青色波長帯の光と前記第２の青色波長帯の光とを前記第２の導光光学系に導く第１の領域と、前記第１の青色波長帯の光を前記第２の導光光学系に導くとともに前記第２の青色波長帯の光を前記第４の導光光学系に導く第２の領域を有して回転自在に構成されており、
   前記光路切替制御部は、前記第１の動作として、前記第１の青色波長帯と前記第２の青色波長帯の光とが前記第１の領域に入射するように前記光路切替部を回転させ、前記第２の動作として、前記第１の青色波長帯と前記第２の青色波長帯の光とが前記第２の領域に入射するように前記光路切替部を回転させることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
5. 前記光路切替部は、第１の電圧が印加されたときに、前記第１の青色波長帯の光と前記第２の青色波長帯の光とを前記第２の導光光学系に導き、第２の電圧が印加されたときに、前記第１の青色波長帯の光を前記第２の導光光学系に導くとともに前記第２の青色波長帯の光を前記第４の導光光学系に導くように構成され、
   前記光路切替制御部は、前記第１の動作として、前記光路切替部に前記第１の電圧を印加し、前記第２の動作として、前記光路切替部に前記第２の電圧を印加することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
6. 前記第１の青色波長帯は、前記蛍光体を励起させるのに適した波長帯であり、前記第２の青色波長帯は、青色表示に適した波長帯であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光源装置。
7. 前記蛍光体を励起させるのに適した波長帯は、４４０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長帯であり、前記青色表示に適した波長帯は、４６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長帯であることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
8. 前記赤色光源と、前記第１の青色光源と、前記第２の青色光源とは、半導体発光素子を含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光源装置。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の光源装置から出射された光を、所定の投影面に投影することを特徴とするプロジェクタ装置。

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