JP2014062952A

JP2014062952A - 光源装置と光源装置の点灯方法及びプロジェクタ

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Publication number: JP2014062952A
Application number: JP2012206668A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Masuda; 弘樹増田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: US9255692B2; JP6270012B2; US20140078476A1

Abstract

【課題】蛍光体に励起光を照射し、蛍光体発光光を光源光とする光源装置において励起光に面均一性のむらがあるとき、光源光として光源装置から出射する蛍光体から発せられた蛍光光において、出射光の光束における面均一性に輝度むらが生じる欠点が生じることもあった。
【解決手段】励起光を出射する励起光源71と、前記励起光源71からの励起光を受けて蛍光光を出射する蛍光体と、前記蛍光光が入射する拡散板と集光レンズと、前記拡散板の光入射面における前記蛍光光の入射位置が変動するように当該拡散板を可動させる駆動部と、を備えた光源装置とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、光源装置と、この光源装置の点灯方法と、この光源装置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、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、光源から出射された光を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。

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、近年では光源として発光ダイオードやレーザーダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いるプロジェクタの開発が多々なされている。

そして、励起光源としての発光ダイオードと、この励起光源から出射する励起光としての紫外光等を可視光に変換する蛍光体層を透明基材に形成させた蛍光ホイールと、を有する光源ユニット等についても、近年、種々の提案がなされている（例えば特許文献１）。

このようなプロジェクタの光源として、緑色波長帯域光の高輝度発光が可能な小型光源とする発光ダイオードの製造が困難な現状では、小型で高出力のレーザーダイオードなどを励起光源とし、緑色発光蛍光体を用いて高輝度の緑色波長帯域光を出力させる光源装置を用い、室内が明るくても明るい画像投影が可能なプロジェクタとしているものがある。

特開２０１１−５３３２３号公報

レーザー発光器等を励起光源として蛍光体に励起光を照射し、蛍光体発光光を光源光とする光源装置は、高輝度光源とすることが容易にできるも、励起光に面均一性のむらがあるとき、蛍光体が発する蛍光光にも光束における面均一性において輝度むらが生じることがあった。

本発明は、この様な欠点を排し、より面均一性の高い光束を発する高輝度の光源を提供し、ひいては輝度むらの少ない画像投影を可能とするプロジェクタを提供するものである。

本発明の光源装置は、励起光を出射する励起光源と、前記励起光源からの励起光を受けて蛍光光を出射する蛍光体と、前記蛍光光の光路上に配置される拡散板と集光レンズとを備えたことを特徴とする。

そして、本発明のプロジェクタは、光源装置と、表示素子と、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、前記表示素子から出射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、上記本発明の光源装置であることを特徴とする。

更に、本発明に係る光源装置の点灯方法は、励起光源からの励起光を蛍光体に照射し、前記蛍光体から射出される蛍光光を拡散板及び集光レンズに入射し、前記拡散板を可動させて前記拡散板に入射する前記蛍光光の入射位置を変動させつつ前記蛍光光を拡散板で拡散させた後、前記拡散板で拡散させた蛍光光を集光レンズにより集光して光源装置から出射することを特徴とする。

本発明によれば、蛍光体から発せられた光の面均一性を高めることのできる光源装置及び面均一性の高い光を出射する光源装置の点灯法であり、単色画像における輝度むらひいては画像の僅かな部分的色ずれが少ない画像の投影が可能なプロジェクタを提供することができるものである。

本発明の実施形態に係るプロジェクタの一例を示す外観斜視図である。本発明の実施形態に係るプロジェクタの機能回路ブロックの一例を示す図である。本発明の実施形態に係るプロジェクタの内部構造の一例を示す平面模式図である。本発明の実施形態に係る光源装置の構造例を示す図である。本発明の実施形態に係る蛍光ホイールの一例を示す正面図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。プロジェクタ10は、光源装置としての光源ユニット60と、表示素子51と、光源ユニット60からの光を表示素子51に導光する光源側光学系170と、表示素子51から出射された画像をスクリーンに投影する投影側光学系220と、光源ユニット60や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えている。

そして、この光源ユニット60は、励起光照射装置70及び蛍光発光装置100により構成した緑色光源装置と、赤色光源装置120と、青色光源装置130と、導光光学系140と、を備える。

緑色光源装置における励起光照射装置70は、回転体とした蛍光ホイール101に青色波長帯域の励起光を照射する励起光源71を備える。また、緑色光源装置における蛍光発光装置100の蛍光ホイール101は、円板状の金属基材に緑色蛍光体による蛍光体層102が形成される半円環状の蛍光発光領域と、光を拡散して透過する拡散透過部104とを有する。

更に、この蛍光発光装置100は、蛍光ホイール101の拡散透過部104を透過した励起光を蛍光ホイール101の蛍光体層102に向けて照射し、蛍光体層102からの蛍光光が拡散透過部104を透過するようにさせるためのミラー108,109や集光レンズ105,106,107による誘導光学系を有し、蛍光ホイール101回転させつつ励起光照射装置70を点灯させるものである。

したがって、励起光照射装置70からの青色波長帯域光が、蛍光ホイール101の拡散透過部104を透過して蛍光発光領域に照射されると、青色光を励起光として吸収した緑色蛍光体の蛍光体層102から緑色波長帯域の光が出射され、この緑色波長帯域の蛍光光は、誘導光学系により蛍光ホイール101の拡散透過部104に入射され、拡散透過部104を透過して蛍光発光装置100から出射されることとなり、蛍光ホイール101の回転により蛍光体層102からの蛍光光を移動する拡散透過部104を透過させるため、面均一性の高い光を蛍光発光装置100から出射することができるものである。

更に、赤色光源装置120は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子である赤色発光ダイオードを赤色光源121として有する。青色光源装置130は、青色の波長帯域光を発する半導体発光素子である青色発光ダイオードを青色光源131として有する。導光光学系140は、蛍光ホイール101及び赤色光源装置120、青色光源装置130から発せられる各色光の光軸を変換して、各色の光線束をライトトンネル175の入射口に集光する構成とされ、複数のダイクロイックミラーや集光レンズ等を有するものである。

そして、光源ユニット60は、プロジェクタ制御手段における光源制御手段が、励起光照射装置70、赤色光源装置120及び青色光源装置130の発光を個別に制御することで、当該光源ユニット60から合成光又は単色光を出射することができるものである。

以下、本発明の実施形態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、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る。

そして、このプロジェクタ10は、光源装置としての光源ユニット60から出射された光線束を、後述する光源側光学系170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220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220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が光源ユニット60から出射されるように、光源ユニット60の励起光照射装置70、赤色光源装置120及び青色光源装置130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、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としての図４に示す如き光源ユニット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との間に光源側光学系170及び投影側光学系220を備え、投影側光学系220を左側パネル15に沿って配置し、投影側光学系220の後方の背面パネル13近傍にＤＭＤである表示素子51を有し、光源ユニット60の出射光を光源側光学系170により表示素子51に導くものである。

光源ユニット60は、図３及び図４に示すようにプロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分に配置され、緑色光源装置としての励起光照射装置70と蛍光発光装置100とを有し、励起光照射装置70を背面パネル13近傍に配置し、蛍光発光装置100を正面パネル12の近傍に配置し、正面パネル12の近傍に配置されて蛍光発光装置100から出射される光線束と平行となるように光を出射する青色光源装置130と、励起光照射装置70と蛍光発光装置100との間に配置されて蛍光発光装置100から出射される光線束と交わるように光を出射する赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの出射光や赤色光源装置120からの出射光、青色光源装置130からの出射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ライトトンネル175の入射口に集光する導光光学系140と、を備える。

そして、緑色光源装置における励起光照射装置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からの出射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からの出射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ダイオードがマトリクス状に配列されてなり、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出射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から出射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に出射する。

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、励起光の光軸と平行な回転軸を有して励起光照射装置70からの出射光の光軸と直交するように配置された回転体としての蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するための駆動部であるホイールモータとしての回転モータ110と、蛍光ホイール101を透過して蛍光ホイール101から出射する光を当該蛍光ホイール101の他の部分に照射する誘導光学系として第１ミラー108や第２ミラー109、及び、第１集光レンズ105、第２集光レンズ106、中間集光レンズ107を有する。そして、後に詳述するが、蛍光ホイール101には、拡散透過部104と、この拡散透過部104に並設し且つこの該蛍光ホイール101の正面パネル12側の面に設置された蛍光体層102とを有す。

この誘導光学系の第１ミラー108は、励起光照射装置70からの出射光の光軸上であって、蛍光ホイール101よりも正面パネル12側に配置され、蛍光ホイール101の拡散透過部104を透過した励起光を正面パネル12と略平行な光軸に変換するように反射するものであり、第１集光レンズ105は蛍光ホイール101を透過した励起光を集光して第１ミラー108に照射し、中間集光レンズ107により第１ミラー108で反射された励起光を集光して第２ミラー109に照射し、第２ミラー109で励起光を反射し、この反射光を第２集光レンズ106により集光して蛍光ホイール101の蛍光体層102に照射するものである。

また、蛍光体層102から出射される蛍光光は、第２集光レンズ106で集光されて第２ミラー109により反射され、中間集光レンズ107により集光されて第１ミラー108で反射されて第１集光レンズ105を介して蛍光ホイール101の拡散透過部104に入射されるように、誘導光学系により蛍光ホイール101の一面から出射して蛍光ホイール101の他の個所に入射される。尚、レンズの組み合わせにより誘導光学系としては中間集光レンズ107を省略することもある。

このように、誘導光学系により蛍光ホイール101の蛍光体層102から出射された蛍光光が蛍光ホイール101の拡散透過部104を透過して拡散された後、この蛍光ホイール101から背面パネル13方向に出射される光線束を集光する集光レンズ群111を蛍光発光装置100は更に備えるものである。

この蛍光ホイール101は、図５に示すように、円板状の金属基材であって、励起光源71からの出射光を励起光として緑色波長帯域の蛍光発光光を出射する半円環状の蛍光発光領域が凹部として形成され、この凹部に蛍光体層102を形成するように緑色蛍光体が塗布されている。尚、この蛍光体層102は、蛍光ホイール101をプロジェクタ10に設置した際に、蛍光ホイール101の面のうちプロジェクタ10の正面パネル12側となる面に形成される。そして、この蛍光発光領域とした蛍光体層102と並設するように光を拡散させて透過させる拡散透過部104が半円環状に形成されるものである。この拡散透過領域における基材は、透光性を有する透明基材であって、この基材の表面にはサンドブラスト等によって微細凹凸がランダムに形成され、拡散板とされるものである。

この拡散透過部104は、光を拡散させつつ光を透過させる拡散板を半円形状として蛍光ホイール101に組み込むようにして固定するものであり、蛍光発光領域とする蛍光ホイール101の正面パネル12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蛍光体層102が敷設される。

そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層102に照射された励起光照射装置70からの出射光は、拡散透過部104及び誘導光学系を介して緑色蛍光体層102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、正面パネル12側へ、あるいは、蛍光ホイール101の反射面で反射した後に正面パネル12側へ出射される。また、蛍光体の層102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102に入射し、蛍光体層102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から出射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。

更に、蛍光体層102から出射された光は、誘導光学系の第２集光レンズ106により集光されて第２ミラー109で反射され、中間集光レンズ107を透過した後第１ミラー108で反射されて蛍光ホイール101の拡散透過部104に照射される。そして、拡散透過部104に照射される際、第１集光レンズ105により集光されて、拡散透過部104を透過し、拡散透過部104を透過した拡散光を集光レンズ群111で集光している。

このように、蛍光体層102から出射された光を集光拡散させた後更に集光させて蛍光発光装置100から出射するため、緑色光源装置としての蛍光発光装置100から出射される光線束は、蛍光光の面均一性が高められた光となる。

ところで、照度分布が不均一な励起光を蛍光体層102に入射させて蛍光光を発生させると、この蛍光光の照度分布も均一にならず、結果、投影画像において、輝度むらひいては画像の僅かな部分的色ずれが生じてしまう。

このような蛍光光の照度分布を均一にするために、該蛍光光を一旦拡散板に透過させ、蛍光光を拡散させれば良いが、固定され動かない拡散板に蛍光光を通しても、依然として蛍光光の照度分布は不均一のまま保存されてしまう。

本発明では、蛍光体層102から出射された蛍光光を回転中の蛍光ホイール101の拡散透過部104に通し、蛍光光の拡散透過部104を通る位置が時間経過と共に変化する、即ち拡散板の光入射面における前記蛍光光の入射位置が変動するように拡散板を可動させている。拡散透過部104はランダムに配置された凹凸が形成されており、光が入射する位置によって拡散具合はわずかに変化する。よって、蛍光光を回転中の蛍光ホイール101の拡散透過部104に通すことで、様々な拡散具合の光の合成光として蛍光光を得ることができ、結果、蛍光光の照度分布を均一化させることができる。

尚、蛍光体層102に入射される励起光も、拡散透過部104を透過した後、誘導光学系の集光レンズ等を介して蛍光体層102に入射されるため、蛍光体層102に入射される励起光自体の面均一性も高められ、蛍光体層102の蛍光体から発せられる蛍光光自体の面均一性も高められているものである。

また、回転中の蛍光ホイール101の拡散透過部104に励起光が入射するので、その拡散透過部104に入射した励起光の光スポットが不規則に微小に動き、結果動かない拡散板に入れて照射するよりも蛍光体層に入射する光のスポット経を大きくでき、蛍光体の利用効率を上げることができる。

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からの出射光を集光する集光レンズ群123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からの出射光及び蛍光ホイール101から出射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125を備える。そして、ヒートシンク125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130は、蛍光発光装置100からの出射光の光軸と平行となるように配置された青色光源131と、青色光源131からの出射光を集光する集光レンズ群133と、を備える。そして、この青色光源装置130は、赤色光源装置120からの出射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131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130は、青色光源131の正面パネル12側に配置されるヒートシンク135を備える。そして、ヒートシンク135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131が冷却される。

そして、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から出射される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から出射される緑色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から出射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130から出射される青色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から出射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。

光源側光学系170としては、光源ユニット60から出射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、このライトトンネル175の入射面に光源光を集光する集光レンズ173、ライトトンネル175から出射された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から出射された光線束の光軸を左側パネル15方向に変換する光軸変換ミラー181、及び、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。

従って、光源側光学系170の照射ミラー185により表示素子51とするＤＭＤに光源光を照射し、表示素子51を表示駆動部26で駆動制御してオン光を投影側光学系220に入射することができる。

尚、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。また、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。

そして、このプロジェクタ10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のレンズ群を左側パネル15に沿って有している。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。

従って、光源制御手段により、励起光照射装置70、赤色光源装置120及び青色光源装置130の点滅動作を個別に時分割制御することより光源ユニット60から合成光又は単色光を出射することができ、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の光を時分割表示することにより、スクリーンに輝度の高いカラー画像を生成することができる。

そして、本実施の形態に係る光源装置は、蛍光体層102からの緑色の波長帯域光を半円形状の拡散板による拡散透過部104を介して緑色光源装置の蛍光発光装置100から出射するため、出射光の面均一性が高い蛍光光線束として緑色光源装置から出射することができ、光源装置としての光源ユニット60から表示素子51に各波長帯域の光を照射して色むらの無い投影画像を形成するプロジェクタ10とすることができる。

更に、拡散透過部104を移動させることにより、蛍光光による投影画像の色むらを一層確実に減少させることができる。

そして、拡散透過部104を蛍光ホイールに形成し、回転モータで蛍光ホイールを回転させるようにすれば、小型軽量の光源装置として容易に拡散透過部104の移動を継続制御することができる。

また、蛍光体による蛍光体層102と拡散透過部104とする拡散板とを蛍光ホイールの周縁に並設して形成すれば、蛍光光が入射する拡散透過部としての拡散板を別個に用意する必要がなく、蛍光発光装置100をより一層小型軽量とすることが容易に可能となる。

そして、蛍光ホイールの回転軸を励起光の光軸と平行とし、拡散透過部104を励起光が透過するようにすれば、蛍光体からの蛍光光のみでなく、蛍光体に照射される励起光の面均一性も高め、光源装置から出射される傾向の面均一性を一層高めることができる。

そして、誘導光学系をミラーと集光レンズにより形成すれば、蛍光ホイール101の蛍光体層102から出射された蛍光光を蛍光ホイール101の拡散透過部104に効果的に入射することが容易にできる。

更に、励起光源をレーザー発光器とすることにより高輝度の光源装置とすることが容易に可能となる。

尚、誘導光学系は、ミラーを用いることなく、ミラーと中間集光レンズに換えて反射プリズムを用いることもできる。

そして、蛍光体による蛍光体層102は、正面パネル12と略平行とした蛍光ホイール101の正面パネル12側の面に形成する場合に限ることなく、誘導光学系を省略し、蛍光ホイール101の背面パネル側、即ち励起光照射装置70側の面において、蛍光発光領域を蛍光ホイール101の周囲全周に環状形状として形成し、蛍光ホイール101と平行に蛍光ホイール101よりも背面パネル側に拡散板を設けることもある。

そして、この拡散板も円板形状とし、駆動装置としたモータにより回転させるようにすることもある。

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。これらの新規な実施形態は、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。これらの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] 励起光を出射する励起光源と、
前記励起光源からの励起光を受けて蛍光光を出射する蛍光体と、
前記蛍光光が入射する拡散板と集光レンズと、
前記拡散板の光入射面における前記蛍光光の入射位置が変動するように当該拡散板を可動させる駆動部と
を備えたことを特徴とする光源装置。
[２] 前記拡散板は、前記励起光が当該拡散板を通過するように配置され、
前記拡散板を通過した励起光が前記蛍光体層に入射されることを特徴とする前記[１]に記載した光源装置。
[３] 前記駆動部を回転モータとし、
前記回転モータの回転軸に回転体が設置され、前記拡散板が前記回転体に設けられて前記蛍光光を透過させることを特徴とする前記[１]又は前記[２]に記載した光源装置。
[４] 前記蛍光体は円弧形状の層とした蛍光体層から成り、前記拡散板は円弧形状とされ、前記蛍光体層と前記拡散板とが前記回転体の周縁に沿って並設され、前記蛍光体層から出射された蛍光光を拡散板に入射する誘導光学系を有することを特徴とする前記[３]に記載した光源装置。
[５] 前記誘導光学系は、ミラーと集光レンズとを有することを特徴とする前記[４]に記載した光源装置。
[６] 前記励起光源は、レーザー発光器であることを特徴とする前記[１]乃至前記[５]の何れかに記載した光源装置。
[７] 光源装置と、
前記光源装置からの光を表示素子に導く光源側光学系と、
照射される光により光学像を形成する表示素子と、
表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え
前記光源装置は、前記[１]乃至前記[６]の何れかに記載した光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
[８] 励起光源からの励起光を蛍光体に照射し、
前記蛍光体から射出される蛍光光を拡散板及び集光レンズに入射し、
前記拡散板を可動させて前記拡散板に入射する前記蛍光光の入射位置を変動させつつ前記蛍光光を拡散板で拡散させた後、
前記拡散板で拡散させた蛍光光を集光レンズにより集光して光源装置から出射することを特徴とする光源装置の点灯方法。

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３５Ｉｒ受信部
３６Ｉｒ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蛍光体層１０４拡散部
１０５第１集光レンズ１０６第２集光レンズ
１０７中間集光レンズ１０８第１ミラー
１０９第２ミラー１１０回転モータ
１１１集光レンズ群
１２０赤色光源装置１２１赤色光源
１２３集光レンズ群１２３ヒートシンク
１３０青色光源装置１３１青色光源
１３３集光レンズ群１３５ヒートシンク
１４０導光側光学系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
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

Claims

励起光を出射する励起光源と、
前記励起光源からの励起光を受けて蛍光光を出射する蛍光体と、
前記蛍光光が入射する拡散板と集光レンズと、
前記拡散板の光入射面における前記蛍光光の入射位置が変動するように当該拡散板を可動させる駆動部と
を備えたことを特徴とする光源装置。
前記拡散板は、前記励起光が当該拡散板を通過するように配置され、
前記拡散板を通過した励起光が前記蛍光体層に入射されることを特徴とする請求項１に記載した光源装置。
前記駆動部を回転モータとし、
前記回転モータの回転軸に回転体が設置され、前記拡散板が前記回転体に設けられて前記蛍光光を透過させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した光源装置。
前記蛍光体は円弧形状の層とした蛍光体層から成り、前記拡散板は円弧形状とされ、前記蛍光体層と前記拡散板とが前記回転体の周縁に沿って並設され、前記蛍光体層から出射された蛍光光を拡散板に入射する誘導光学系を有することを特徴とする請求項３に記載した光源装置。
前記誘導光学系は、ミラーと集光レンズとを有することを特徴とする請求項４に記載した光源装置。
前記励起光源は、レーザー発光器であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載した光源装置。
光源装置と、
前記光源装置からの光を表示素子に導く光源側光学系と、
照射される光により光学像を形成する表示素子と、
表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え
前記光源装置は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載した光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
励起光源からの励起光を蛍光体に照射し、
前記蛍光体から射出される蛍光光を拡散板及び集光レンズに入射し、
前記拡散板を可動させて前記拡散板に入射する前記蛍光光の入射位置を変動させつつ前記蛍光光を拡散板で拡散させた後、
前記拡散板で拡散させた蛍光光を集光レンズにより集光して光源装置から出射することを特徴とする光源装置の点灯方法。