JP2015034999A - 光源装置及びこれを用いたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】1個の光源部を用いかつ緑色成分の蛍光を発生する蛍光領域と赤色成分の蛍光を発生する蛍光領域とに蛍光体の蛍光領域を分割しなくともカラー画像を生成可能な光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、画像形成素子１３に少なくとも青色成分の光と赤色成分の光と緑色成分とを時間的に分割して照射し、画像形成素子１３によりカラー画像をスクリーンＳに形成するもので、青色成分の光を発生する光源部１と、青色成分の光が照射されて緑色成分の光と赤色成分の光とを含む蛍光を発生する蛍光体５と、光源部１と蛍光体５との間の光路に設けられて光源部１から発せられた青色成分の光を蛍光体５に照射する光路と光源部から発せられた青色成分の光を画像形成素子１３に照射する光路との間で光路を定期的に切り替える光路切り替え部３と、蛍光体５から発せられた緑色成分の蛍光と赤色成分の蛍光とを定期的に切り替えて画像形成素子１３に照射する色成分切り替え部１０とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成素子に青色成分の光と赤色成分の光と緑色成分の光とを時間的に分割して照射し、画像形成素子によりカラー画像をスクリーンに形成する光源装置及びこれを用いたプロジェクタの改良に関する。

従来から、画像形成素子に青色成分の光と赤色成分の光と緑色成分の光とを時間的に分割して照射し、画像形成素子によりカラー画像をスクリーンに形成するプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示のプロジェクタは、1個の光源部として青色レーザダイオードと、蛍光体と、ダイクロイックミラーとを備えている。その蛍光体は回転円盤から構成されている。その蛍光体には、励起光としての青色成分のレーザ光の照射により緑色成分の蛍光を発生する蛍光体領域と、励起光の照射により赤色成分の蛍光を発生する蛍光体領域と、青色レーザ光を透過する透過領域とが所定角度毎に分割して形成されている。

青色成分のレーザ光と、緑色成分の蛍光と、赤色成分の蛍光とは、ダイクロイックミラーによりその光路が合成されて、画像形成素子に時間的に分割されて照射される。これにより、スクリーンにカラー画像が形成される。

しかしながら、この従来のプロジェクタでは、蛍光体に所定角度毎に各蛍光領域と透過領域とを形成しなければならず、蛍光体の製作が煩雑である。
また、蛍光体に形成すべき蛍光領域、透過領域の角度サイズは、プロジェクタの種類によって異なるため、プロジェクタの種類ごとに蛍光領域の角度が異なる蛍光体を製造しなければならず、蛍光体の管理も煩雑であるという不都合がある。

本発明は、1個の光源部を用いかつ緑色成分の蛍光を発生する蛍光領域と赤色成分の蛍光を発生する蛍光領域とに蛍光体の蛍光領域を分割しなくとも、カラー画像を生成可能とすることにより、蛍光体の製作の簡略化を図ることができ、ひいては、光学系の構成の簡単化、レイアウトの自由度の向上を図ることのできる光源装置及びこれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明に係る光源装置は、少なくとも画像形成素子に青色成分の光と赤色成分の光と緑色成分とを時間的に分割して照射し、画像形成素子によりカラー画像をスクリーンに形成するものにおいて、
前記青色成分の光と前記赤色成分の光と前記緑色成分との光のうちのいずれかの色成分の光を発生する光源部と、
該光源部から発せられた色成分の光が照射されて該色成分の光とは異なる二色の色成分を含む蛍光を発生する蛍光体と、
前記蛍光体から発せられた前記二色の色成分の蛍光のうちの一方の色成分の蛍光と他方の色成分の蛍光とを定期的に切り替えて前記画像形成素子に照射する色成分切り替え部と、
前記光源部から発せられた色成分の光が進行する光路に設けられて、前記光源部から発せられた色成分の光が進行する光路を、前記光源部から発せられた色成分の光により励起された蛍光を進行させる光路と、前記光源部から発せられた色成分の光を前記画像形成素子に向かって進行させる光路との間で定期的に切り替える光路切り替え部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、1個の光源部を用いかつ緑色成分の蛍光を発生する蛍光領域と赤色成分の蛍光を発生する蛍光領域とに蛍光体の蛍光領域を分割しなくとも、カラー画像を生成可能なため、蛍光体の製造の簡略化を図ることができ、ひいては、光学系の構成の簡単化、レイアウトの自由度の向上を図ることができる。

図１は本発明のプロジェクタの実施例１に係る光学系の要部構成を示す光学図である。 図２は図１に示す光路切り替え盤の平面図である。 図３は図２に示す光路切り替え盤の側面図である。 図４は図１に示す色成分切り替え盤の平面図である。 図５は図２に示す光路切り替え盤の透過領域の角度と反射領域の角度との関係を示す説明図である。 図６は色成分切り替え盤の青色成分の反射領域と赤色成分の反射領域との角度の関係を示す説明図である。 図７は図５に示す光路切り替え盤と図６に示す色成分切り替え盤とを用いて画像形成素子に照射される青色成分の光と緑色成分の光と赤色成分の光の時間配分の比率の一例を示す説明図である。 図８は本発明のプロジェクタの実施例１に係る光学系の変形例を示す光学図である。 図９は図８に示す光路切り替え盤の平面図である。 図１０は図９に示す光路切り替え盤の側面図である。 図１１は図８に示す色成分切り替え盤の平面図である。 図１２は本発明のプロジェクタの実施例２に係る光学系の要部構成を示す光学図である。 図１３は図１２に示す光路切り替え盤の平面図である。 図１４は図１３に示す光路切り替え盤の側面図である。 図１５は図１２に示す色成分切り替え盤の平面図である。 図１６は図１、図８、図１２に示す光源部から射出されたレーザ光を集束させる光源部の他の例を示す光学図である。 図１７は本発明のプロジェクタの実施例３に係る光学系の要部構成を示す光学図である。 図１８は実施例３に係る光路切り替え盤とビームスポットとの関係を模式的に示す説明図である。 図１９は実施例３に係る色成分切り替え盤とビームスポットの関係を模式的に示す説明図である。 図２０は色成分切り替え盤の別の例を示す説明図である。 図２１は実施例３に係るビームスポットが領域の境界を跨った場合に生じる混色を模式的に示すタイミングチャートである。 図２２は実施例３に係るビームスポットが領域の境界を跨った場合に生じる混色防止の一例を模式的に示すタイミングチャートである。 図２３は実施例３に係る蛍光体の別の例を示す説明図である。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係る光源装置を有するプロジェクタの光学系の要部構成を示す光学図である。この図１において、符号１は光源部を示す。光源部１はレーザ光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）１ａとカップリングレンズ１ｂと集光レンズ１ｃとから概略構成されている。

レーザダイオード１ａは、駆動回路基板２に複数個設けられ、この各レーザダイオード１ａに対してそれぞれカップリングレンズ１ｂが設けられている。そのレーザダイオード１ａからのレーザ光はそのカップリングレンズ１ｂにより集光され、平行光束として集光レンズ１ｃに導かれる。

集光レンズ１ｃは、各カップリングレンズ１ｂにより平行光束とされたレーザ光を集光する役割を果たす。ここでは、レーザダイオード１ａは青色成分の光と赤色（Ｒ）成分の光と緑色（Ｇ）成分との光のうちの青色（Ｂ）成分のレーザ光ＢＰを発生するものとして説明する。しかしながら、緑色成分のレーザ光、赤色成分のレーザ光を発生するレーザダイオードを用いることもできる。また、レーザダイオード（ＬＤ）の代わりに発光ダイオードＬＥＤを用いることもできる。

その光源部１から発せられた青色成分のレーザ光ＢＰが進行する光路には、光路切り替え部としての光路切り替え盤３が設けられている。その光路切り替え盤３にはレーザ光ＢＰがスポット状に形成される。そのレーザ光ＢＰのスポットのサイズは、混色防止等のため適宜の大きさに定める。

この光路切り替え盤３は、図２に示すように回転方向に分割された反射領域３ａと透過領域３ｂとを有する光路時分割用回転円盤から構成されている。その光路切り替え盤３は集光レンズ１ｃの光軸に対して斜め（ここでは、その光軸に対して４５度）に配設されている。

その光路切り替え盤３は、例えば、図１に示すように、駆動源としてのステッピングモータ４により回転駆動される。なお、その図２において、符号４ａは駆動軸を示す。
その光路切り替え盤３の反射領域３ａには、図３に示すように、その青色成分のレーザ光ＢＰが当たる面の側に反射膜３ｄが設けられている。

その光路切り替え盤３の透過領域３ｂには、その青色成分のレーザ光ＢＰが当たる面の側に反射防止膜３eが形成され、その反射防止膜３ｅと反対側の面には拡散面３ｆが形成されている。その拡散面３ｆはレーザ光ＢＰのスペックルを除去するのに用いられる。
なお、拡散面３ｆを光路切り替え盤３に設ける代わりに、回転拡散板を設ける構成としても良い。

その反射領域３ａにより反射された青色成分のレーザ光ＢＰが進行する光路は、光源部１から発せられた青色成分のレーザ光ＢＰを蛍光体５に照射する光路とされている。
蛍光体５は、ここでは、回転円盤から構成され、図１において、符号６は、その駆動源としてのステッピングモータを示している。

その蛍光体５には、光源部１から発せられた青色成分のレーザ光ＢＰが照射されて、この青色成分のレーザ光とは異なる緑色の色成分を含む蛍光と赤色成分の蛍光とを含む蛍光を発生する蛍光膜５ａが塗布されている。
その蛍光体５の回転により同一箇所に長時間集中してレーザ光が照射されるのが防止され、蛍光膜５ａの劣化が防止される。その蛍光膜５ａの蛍光材料には、例えば、青色成分のレーザ光ＢＰの照射により励起されて、緑色成分の蛍光を発生する蛍光材料と赤色成分の蛍光を発生する蛍光材料（黄色Ｙの蛍光を発生する蛍光材料）との混合物が用いられる。しかしながら、これに限られるものではない。
例えば、緑色成分の波長域から赤色成分の波長域にまたがる蛍光分布特性を有する蛍光材料を用いることができる。

その青色成分のレーザ光ＢＰが反射されて蛍光体５に向かって進行する光路には、集光レンズ７とダイクロイックミラー８と集光レンズ９とが設けられている。集光レンズ７は、反射領域３ａにより反射された青色成分のレーザ光ＢＰを集光して平行光束ＢＰ"に変換する役割を有する。

ダイクロイックミラー８は、青色成分のレーザ光ＢＰを透過して蛍光体５に導く機能と青色成分以外のレーザ光の色成分の蛍光を反射して色成分切り替え部として色成分切り替え盤１０に導く機能とを有する。
この実施例１では、その色成分切り替え盤１０は緑色成分の蛍光ＧＰと赤色成分の蛍光ＲＰとを切り替える役割を果たす。集光レンズ９は、平行光束ＢＰ"を蛍光体５にスポット状に集束させる機能と蛍光体５からの蛍光を集光して平行光束ＬＰ'に変換する機能とを有する。
この実施例１では、集光レンズ９とダイクロイックミラー８と集光レンズ１１とにより光源部１から発せられた色成分の光により励起された蛍光ＹＰを色成分切り替え盤１０に向かって進行させる光路が形成されている。

ダイクロイックミラー８と色成分切り替え盤１０との間には集光レンズ１１が設けられている。ダイクロイックミラー８により反射された蛍光は集光レンズ１１により集光されて色成分切り替え盤１０に照射される。なお、色成分切り替え盤１０は、集光レンズ１１の光軸に対して斜めに配設されている。

色成分切り替え盤１０には、図４に示すように、回転方向に緑色成分の蛍光ＧＰを反射しかつ赤色成分の蛍光ＲＰを吸収又は透過する反射領域1０ａと赤色成分の蛍光ＲＰを反射しかつ緑色成分の蛍光ＧＰを吸収又は透過する反射領域１０ｂとが角度方向に分割されて形成された色成分時分割用回転円盤から構成される。その色成分切り替え盤１０も、駆動源としての例えばステッピングモータ１２により回転駆動される。この実施例１では、その色成分切り替え盤１０は、蛍光ＧＰ、ＲＰの双方を反射する構成として説明したが、これに限るものではなく、蛍光ＧＰ、ＲＰの一方を反射させ、他方を透過させる構成とす
ることもできる。なお、図４において、符号１２ａは駆動軸を示す。

その透過領域３ｂを透過した青色成分のレーザ光ＢＰが進行する光路は、光源部１から発せられた青色成分のレーザ光ＢＰを公知の画像形成素子（例えば、デジタルミラーマイクロデバイスＤＭＤ）としての画像形成パネル１３に照射する光路、すなわち、光源部１から発せられた色成分の光を画像形成素子に向かって進行させる光路とされている。

その光路には、集光レンズ１４が設けられ、この集光レンズ１４は光路切り替え盤３を透過した青色成分のレーザ光ＢＰを平行光束ＢＰ"に変換してダイクロイックミラー１５に導く機能を有する。

色成分切り替え盤１０により反射された緑色成分の蛍光ＧＰと赤色成分の蛍光ＲＰとの進行方向前方には、集光レンズ１６が設けられている。この集光レンズ１６は緑色成分の蛍光ＧＰと赤色成分の蛍光ＲＰとを集光して平行光束ＬＰ"に変換してダイクロイックミラー１５に導く機能を有する。なお、そのダイクロイックミラー１５は、集光レンズ１４、１６の光軸に対して斜めに配設されている。

そのダイクロイックミラー１５は、画像形成パネル１３と色成分切り替え盤１０の間の光路に位置して、青色成分の光としての平行光束ＢＰ"の光路と緑色成分の光（又は赤色成分の光）としての平行光束ＬＰ"の光路とを合成して画像形成パネル１３に導く光路合成用のミラーとしての役割を果たす。

そのダイクロイックミラー１５により光路合成された平行光束ＢＰ"、ＬＰ"は集光レンズ１７により集光されて公知のライトトンネル１８に導かれる。そのライトトンネル１８は光量むらを低減する光量むら防止用光学部材としての役割を果たす。なお、ライトトンネル１８の代わりにフライアイレンズを用いてもよい。

そのライトトンネル１８を通過した光は、集光レンズ１９により平行光束とされ、反射ミラー２０により反射されて、画像形成パネル１３に導かれる。その画像形成パネル１３は、例えば、公知の画像生成部ＧＥによって制御される。各色成分の光はその画像形成パネル１３によって反射され、投射レンズ２１を介してスクリーンＳに照射される。これにより、スクリーンＳにカラー画像が拡大形成される。

次に、光路切り替え盤３と色成分切り替え盤１０の時間的対応関係の詳細を図５ないし図７を参照しつつ説明する。
その光路切り替え盤３と色成分切り替え盤１０とは、同一回転速度でかつ同期して回転される。図５に示すように、青色成分のレーザ光ＢＰを透過する透過領域３ｂに対応する時間ｔＢ（図７参照）が確保されるように透過領域３ｂの角度φＢが設定される。反射領域３ａの角度φＧＢはその残りの角度（３６０-φＢ）である。

青色成分のレーザ光ＢＰがその光路切り替え盤３の透過領域３ｂを通過している間、蛍光体５にレーザ光ＢＰは照射されず、蛍光体５は蛍光を発しない。
青色成分のレーザ光ＢＰが反射領域３ａにより反射されている間、蛍光体５にレーザ光ＢＰが照射されるので、蛍光体５は蛍光を発する。

蛍光体５にレーザ光が照射される時間ｔＧＢは反射領域３ａの角度φＧＢに対応している。ここで、図６に示すように、色成分切り替え盤１０の緑色成分の蛍光ＧＰを反射する反射領域１０ａと赤色成分の蛍光ＲＰを反射する反射領域１０ｂとの境界ｑ１、ｑ２の一方を光路切り替え盤３の透過領域３ｂ内に位置するように設定する。

ついで、境界ｑ１、ｑ２のうちの他方の境界を、蛍光ＧＰと蛍光ＲＰとの照射に必要な時間ｔＧ、ｔＲ（図７参照）の比率になるように設定する。このように、境界ｑ１、ｑ２を設定すると、境界ｑ１の設定範囲に設計的余裕を持たせることができるので、色分割切り替え盤１０の反射領域１０ａ、１０ｂの角度を厳密に設定しなくとも、プロジェクタの組み立て時の光路切り替え盤３に対する回転タイミングの調整を行うことにより、図７に示すように、青色の光Ｂ、緑色の光Ｇ、赤色の光Ｇの生成に必要な時間配分を得ることができる。

この実施例１では、光路切り替え盤３を回転駆動する構成として定期的に光路を切り替え、かつ、色成分切り替え盤１０を回転駆動する構成として色成分を定期的に切り替えることにした。しかしながら、これに限るものではなく、例えば光路切り替え盤３、色成分切り替え盤１０を定期的に往復動させる構成とすることもできる。

図８は実施例１の光学系の変形例を示す説明図であって、光路切り替え盤３の透過領域３ｂを透過した青色成分のレーザ光ＢＰが進行する透過光路に蛍光体５が設けられている。また、光路切り替え盤３の反射領域３ａにより反射された青色成分レーザ光ＢＰが進行する反射光路に、光路合成用のダイクロイックミラー１５が設けられている。すなわち、集光レンズ１４とダイクロイックミラー１５と集光レンズ１７とにより、光源部１から発せられた光を画像形成素子に向かって進行させる光路が形成されている。また、集光レンズ９とダイクロイックミラー８と集光レンズ１１とにより光源部１から発せられた色成分
の光により励起された蛍光を色成分切り替え盤１０に向かって進行させる光路が形成されている。

この変形例では、図９に示すように、反射領域３ａは図２に示す透過領域３ｂの角度と同一の角度とされ、透過領域３ｂは図２に示す反射領域３ａの角度と同一の角度とされている。その透過領域３ｂには、図１０に示すように、その光路切り替え盤３の両面に反射防止膜３ｅが形成されている。

また、その反射領域３ａには、図１０に示すように、レーザ光ＢＰが当たる面の側に拡散面３ｆが形成され、その反対側の面に反射膜３ｄが形成されている。
その色成分切り替え盤１０は、ここでは、緑色成分の蛍光ＧＰを透過しかつ赤色成分の蛍光ＲＰの透過を阻止する透過領域１０ａ'と赤色成分の蛍光ＲＰを透過しかつ緑色成分の蛍光ＧＰの透過を阻止する透過領域１０ｂ'とが形成されている。

その透過領域１０ａ'の角度は図４に示す反射領域１０ａの角度と同一であり、その透過領域１０ｂ'の角度は図４に示す反射領域１０ｂの角度と同一である。その色成分切り替え盤１０は集光レンズ１１、１６の光軸に対して直交する方向に配設され、その集光レンズ１６とダイクロイックミラー１５との間には、光路折り曲げ用の反射ミラー２２が設けられ、集光レンズ１９と反射ミラー２０との間には光路折り曲げ用の反射ミラー２３が設けられている。

こ図８に示すプロジェクタの光学系の作用は、図１に示すプロジェクタの光学系の作用と同一であるので、その作用については、その説明を省略する。このように、この発明によれば、光路切り替え盤３に対して、そのレーザ光ＢＰの透過光路と反射光路とのいずれの光路に蛍光体５を設けてもよく、その分、各光学素子のレイアウトの自由度の向上を図ることができる。

図１２は本発明の実施例２に係るプロジェクタの光学系を示す光学図である。ここでは、青色成分のレーザ光ＢＰを透過して光路切り替え盤３に導きかつ青色成分以外の色成分の光を反射して色成分切り替え盤１０に導くダイクロイックミラー８が光路切り替え盤３と集光レンズ１ｃとの間に設けられている。

集光レンズ１ｃとダイクロイックミラー８との間には、レーザ光ＢＰを平行光束に変換する凹レンズ１ｃ'が設けられている。光路切り替え盤３は、図１３、図１４に示すように、蛍光膜５ａが塗布された反射領域3ａと、蛍光膜５ａが塗布されていない透過領域３ｂとを有する。

その透過領域３ｂには、実施例１と同様に、レーザ光ＢＰが当たる面の側に反射防止膜３ｅが形成され、その他方の側の面に拡散面３ｆが形成されている。そのダイクロイックミラー８と光路切り替え盤３との間には、集光レンズ９が設けられている。

集光レンズ９はレーザ光ＢＰとしての平行光束を光路切り替え盤３にスポット状に集束させる機能と、その光路切り替え盤３の反射領域３ａにより生成された蛍光を集光して平行光束に変換する機能を有する。

その光路切り替え盤３の透過領域３ｂを透過したレーザ光ＢＰは集光レンズ９'により平行光束とされ、光路折り曲げ用の反射ミラー２２'、２２により光路合成用のダイクロイックミラー１５に導かれるものとされている。

その光路切り替え盤３の反射領域３ａにより生成された緑色成分の蛍光ＧＰと赤色成分の蛍光とを含む蛍光ＲＰは、ダイクロイックミラー８により色成分切り替え盤１０に導かれる。
その色成分切り替え盤１０は、図１５に示すように、回転方向に緑色成分の蛍光ＧＰを透過しかつ赤色成分の蛍光ＲＰを吸収又は反射する透過領域1０ａ'と赤色成分の蛍光ＲＰを透過しかつ緑色成分の蛍光ＧＰを吸収又は反射する透過領域１０ｂ'とが角度方向に分割されて形成された色成分時分割用回転円盤から構成される。

そのダイクロイックミラー８とダイクロイックミラー１５との間には、集光レンズ１１、集光レンズ１６が設けられ、色成分切り替え盤１０はその集光レンズ１１、１６の間に配置されて、その集光レンズ１１、１６の光軸に対して直交する平面内で回転される。
この実施例２では、集光レンズ９'と反射ミラー２２'と反射ミラー２２とダイクロイックミラー１５と集光レンズ１７'とにより光源部１から発せられた色成分の光を画像形成素子に向かって進行する光路が形成されている。
また、集光素子９、ダイクロイックミラー８、集光レンズ１１により光源部１から発せられた色成分の光により励起された蛍光を色成分切り替え盤１０に向かって進行させる光路が形成されている。

この実施例２によれば、蛍光体５と光路切り替え盤３とを一体的に構成できるので、実施例１、その実施例１の変形例に較べて回転駆動要素としての駆動源の個数を減少でき、その分光学系の光学要素の簡略化を図ることができる。

なお、実施例１、実施例２では、光源部１に集光レンズ１ｃを設けて、光路切り替え盤３にレーザ光ＢＰを集束させる構成とした。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、集光レンズ１ｃをその光源部１に設けなくとも、図１６（ａ）に示すように、カップリングレンズ１ｂに入射するレーザ光ＢＰの入射位置をカップリングレンズ１ｂの光軸中心から偏心した位置に設けて、光路切り替え盤３に集束させる構成とすることもできる。

また、図１６（ｂ）に示すように、レーザダイオード１ａ、カップリングレンズ１ｂを同心円状に配置して光路切り替え盤３に集束させる構成としても良く、そのレーザダイオード１ａ、カップリングレンズ１ｂ、集光レンズ１ｃを用いての集束させる光学系には多様の構成が考えられる。
その他、ダイクロイックミラー８、１５の透過反射の関係は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、光学系の構成に対応させて自由に設定できる。

以上、実施例１、実施例２で説明したように、この実施例１、実施例２によれば、光源部１を１種類とすることができるので光源部１の冷却構造の簡素化を図ることができる。

また、蛍光体５の種類も１種類であり、蛍光体５の蛍光領域を2種以上に分割することも不要になるので、蛍光体５の製作が容易となる。ひいては、光学系の構成要素のレイアウトの自由度が増大し、プロジェクタの小型化にも資することができる。

（実施例３）
図１７は本発明の実施例３に係る光源装置を有するプロジェクタの光学系の要部構成を示す光学図である。
その図１７において、実施例１と同一構成要素に同一符号を付して説明することとする。

光源部１は、レーザダイオード（ＬＤ）１ａとカップリングレンズ1ｂと集光レンズ１ｃとから構成されている。
レーザダイオード１ａは、駆動回路基板２に複数個設けられ、各レーザダイオード１ａに対してそれぞれカップリングレンズ１ｂが設けられている。

そのレーザダイオード１ａからのレーザ光はカップリングレンズ１ｂにより集光され、平行光束として集光レンズ１ｃに導かれる。レーザダイオード１ａは青色成分のレーザ光ＢＰを発生する。

光源部１から発せられた青色成分のレーザ光ＢＰが進行する光路には、光源部１から発せられた色成分の光が進行する光路を、光源部１から発せられた青色成分の光により励起された蛍光を進行させる光路と、光源部１から発せられた青色成分の光を画像形成素子としての画像形成パネル１３に向かって進行させる光路との間で定期的に切り替える光路切り替え盤３が設けられている。

光路切り替え盤３には、図１８に示すように、レーザ光ＢＰによりビームスポットＢＳＰが仮想的に形成される。その光路切り替え盤３は回転方向に分割された反射領域３ａと透過領域３ｂとを有する光路時分割用回転円盤から構成されている。

その光路切り替え盤３は集光レンズ１ｃの光軸に対して斜めに配設されている。その光路切り替え盤３はステッピングモータ４により回転駆動される。
その光路切り替え盤３の反射領域３ａにより反射された青色成分のレーザ光ＢＰが進行する光路は、光源部１から発せられた青色成分のレーザ光ＢＰをライトトンネル１８に向かって進行させる光路とされている。

その光路切り替え盤３の透過領域３ｂを透過した青色成分のレーザ光ＢＰが進行する光路は、光源部１から発せられた青色成分のレーザ光ＢＰを蛍光体５に照射する光路とされている。

その光源部１から発せられた青色成分のレーザ光ＢＰをライトトンネル１８に導く光路には、集光レンズ１６'と光路合成用のダイクロイックミラー１５'と集光レンズ１７'とが設けられている。

ライトトンネル１８と集光レンズ１７'との間には、色成分切り替え盤１０が設けられている。色成分切り替え盤１０は、ここでは、４セグメントに等分割されている。

ダイクロイックミラー１５'は、青色成分のレーザ光ＢＰを透過し、蛍光体５により生成された蛍光ＲＰ、ＧＰを反射する機能を有する。この集光レンズ１６'とダイクロイックミラー１５'と集光レンズ１７'とにより光源部１から発せられた色成分のレーザ光ＢＰを画像形成素子に向かって進行させる光路が形成されている。
その光路切り替え盤３の透過領域３ｂを透過した青色成分のレーザ光ＢＰが進行する光路には、集光レンズ７'とダイクロイックミラー８'と集光レンズ９'とが設けられている。

ダイクロイックミラー８'は、青色成分のレーザ光ＢＰを透過し、蛍光ＲＰ、ＧＰを反射する特性を有する。そのダイクロイックミラー８'により反射された蛍光ＲＰ、ＧＰは反射ミラー２２'により反射されてダイクロイックミラー１５'に導かれる。

この実施り例３では、集光レンズ９'、ダイクロイックミラー８'、反射ミラー２２'、ダイクロイックミラー１５'、集光レンズ１７'により形成される光路が、光源部１から発せられた色成分のレーザ光ＢＰにより励起された蛍光ＲＰ、ＧＰを、色成分切り替え盤１０に向かって進行させる光路となっている。

色成分切り替え盤１０には、図１９に示すように、レーザ光ＢＰを透過させかつ蛍光ＧＰと蛍光ＲＰの両方の透過を阻止する透過領域１０ｃ、黄色成分の蛍光ＹＰ（蛍光ＧＰと蛍光ＲＰの両方）を透過させかつレーザ光ＢＰの透過を阻止する透過領域１０ｄ、蛍光ＧＰを透過させかつレーザ光ＢＰと蛍光ＲＰとの透過を阻止する透過領域１０ｅ、蛍光ＲＰを透過させかつレーザ光ＢＰと蛍光ＧＰとの透過を阻止する透過領域１０ｆとが形成されている。

透過領域１０ｃ〜１０ｆは、円弧状領域から構成されている。その円弧状領域１０ｃの中心Ｏ"に対して円弧の為す角度は、例えば、７５度とされている。また、円弧状領域１０ｄ〜１０ｆは等角度に形成され、その中心Ｏ"に対して為す角度は、例えば、９５度である。

レーザ光ＢＰは、光路切り替え盤３の反射領域３ａがレーザ光ＢＰの光路を横切る時に反射されて、集光レンズ１６'、ダイクロイックミラー１５'、集光レンズ１７'を経由して、色成分切り替え盤１０の透過領域１０ｃに導かれる。

レーザ光ＢＰは、光路切り替え盤３の透過領域３ｂがレーザ光ＢＰの光路を横切る時に透過されて、集光レンズ７'、ダイクロイックミラー８'、集光レンズ９'を経由して蛍光体５に導かれる。

蛍光体５はレーザ光ＢＰにより励起されて、蛍光ＲＰ、ＧＰが生成される。レーザ光ＢＰ、蛍光ＲＰ、ＧＰはダイクロイックミラー８'に導かれ、蛍光ＲＰ、ＧＰはそのダイクロイックミラー８'によって反射される。その反射された蛍光ＲＰ、ＧＰは、反射ミラー２２'により更に反射されてダイクロイックミラー１５'に導かれる。

レーザ光ＢＰ、蛍光ＲＰ、ＧＰはそのダイクロイックミラー１５'によりその光路が合成される。蛍光ＲＰ、ＧＰは、集光レンズ１７'を経由して、色成分切り替え盤１０の透過領域１０ｄ、１０ｅ、１０ｆに導かれる。

その色成分切り替え盤１０の各透過領域１０ｃないし１０ｆを透過した各色成分の光は、ライトトンネル１８に入射される。
その各色成分の光は、ライトトンネル１８の進行中に光量分布が均一化される。そのライトトンネル１８から出射された各色成分の光は、集光レンズ１９により平行光束とされ、反射ミラー２２により反射されて、画像形成パネル１３に導かれる。

その画像形成パネル１３は、画像生成部ＧＥによって制御され、各色成分の光はその画像形成パネル１３によって反射され、投射レンズ２１を介してスクリーンＳに照射される。これにより、図１９に示すように、各色Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｙ成分の光が色成分切り替え盤１０の一回転中に形成され、カラー画像がスクリーンＳに拡大形成される。

この実施例３では、色成分切り替え盤１０をライトトンネル１８と集光レンズ１７'との間に設けたので、集光レンズ１７'を色成分切り替え盤１０に用いる集光レンズ１１（図１、図８参照）に兼用させることができる。すなわち、図１に示す光学系、図８に示す光学系にもともと設けられている集光レンズ１７を集光レンズ１１に兼用させることができるので、光学系の簡素化を図ることができる。

（色成分切り替え盤１０の変形例）
図１９においては、色成分切り替え盤１０を、透明領域１０ｃ〜１０ｆの４セグメントにより構成している。しかしながら、色成分切り替え盤１０は、本来、蛍光ＹＰから蛍光ＲＰと蛍光ＧＰとを生成するために設けられているものである。

蛍光ＹＰとレーザ光ＢＰとの切り替えは、もともと、光路切り替え盤３で行うことができるので、殊更、蛍光ＹＰ、レーザ光ＢＰを色成分切り替え盤１０により切り替える必要はない。

ところで、蛍光ＹＰとレーザ光ＢＰとを互いに切り離して生成することにすると、色成分切り替え盤１０により蛍光ＹＰとレーザ光ＧＰとの間に蛍光ＲＰと蛍光ＧＰとが存在することになる。このため、色成分切り替え盤１０のセグメント数が４個となる。

しかしながら、レーザ光ＢＰによる青色Ｂと蛍光ＹＰによる黄色Ｙとを互いに隣接させて生成することにすると、色成分切り替え盤１０のセグメント数を４セグメントから３セグメントに減らすことができる。その結果、色成分切り替え盤１０の製作工数の削減、ひいては、コスト低減を図ることができる。

図２０はその３セグメントの色成分切り替え盤１０の一例を示している。ここでは、図２０に示すように、色成分切り替え盤１０は、切り欠き又は透明領域から構成された円弧状領域１０Ｗと、蛍光ＧＰを透過させかつレーザ光ＢＰと蛍光ＲＰとの透過を阻止する円弧状領域１０ｅ、蛍光ＲＰを透過させかつレーザ光ＢＰと蛍光ＧＰとの透過を阻止する円弧状領域１０ｆとにより構成されている。
この図２０に示す色成分切り替え盤１０を用いれば、上述したように、レーザ光ＢＰと蛍光ＹＰとの切り替えを光路切り替え盤３のみによって行うことができる。

（画像形成部ＧＥによる混色防止制御）
光路切り替え盤３、色成分切り替え盤１０には、図１８、図１９に示すように、ビームスポットＢＳＰ、ＢＳＰ'が仮想的に形成される。このビームスポットＢＳＰ、ＢＳＰ'は一定の大きさを有する。

図１８に示すように、光路切り替え盤３の反射領域３ａと透過領域３ｂとの境界ｒ１、ｒ２の近傍領域では、ビームスポットＢＳＰが反射領域３ａと透過領域３ｂとに跨る。

また、図１９に示すように、色成分切り替え盤１０の透過領域１０ｃないし１０ｆの境界ｒ３ないしｒ６の近傍領域では、ビームスポットＢＳＰ'が互いに隣接する透過領域に跨る。

そのビームスポットＢＳＰ、ＢＳＰ'が跨った境界ｒ１ないし境界ｒ６では、色成分の互いに異なる光が同時にライトトンネル１８に入射することになり、混色が生じる。図２１は、その混色と光路切り替え盤３、色成分切り替え盤１０との関係を模式的に示すタイミングチャートである。

その混色が生じる時間は、光路切り替え盤３、色成分切り替え盤１０の回転数が同一であり、かつ、単位時間当たりの回転数を一定とすると、ビームスポットＢＳＰ、ＢＳＰ'の直径によって決まる。

（光路切り替え盤３による混色の説明）
光路切り替え盤３の回転中心Ｏを通り、かつ、ビームスポットＢＳＰの円に接する二つの半径方向接線ｒ１'、ｒ１”の為す角度をθｓとする。また、境界ｒ１が半径方向接線ｒ１'に一致しているとき、光路切り替え盤３の回転角度θを０度とする。

この状態で、矢印Ｚ１方向に光路切り替え盤３が回転すると、図２１に示すように、蛍光ＹＰとレーザ光ＢＰとの光の混じり合いが始まる。光路切り替え盤３の回転角度θが大きくなるに伴って、蛍光ＹＰの光量が減少し、レーザ光ＢＰの光量が増加する。

光路切り替え盤３が更に同方向に回転して、光路切り替え盤３の回転角度θが角度θｓに達し、境界ｒ１が半径方向接線ｒ１”に一致すると、色成分切り替え盤１０に導かれる蛍光ＹＰの光量が「０」となり、色成分切り替え盤１０に導かれるレーザ光ＢＰの光量が一定「１」となる。この境界ｒ１がビームスポットＢＳＰを横切る間に混色が生じ、これを便宜的に混色１とする。

更に、光路切り替え盤３が回転し、境界ｒ２が半径方向接線ｒ１'に一致するまでの間は、光路切り替え盤３の反射領域３ａにのみビームスポットＢＳＰが当たるため、色成分切り替え盤１０に導かれるレーザ光ＢＰの光量が一定「１」のままである。

更に、光路切り替え盤３が回転し、境界ｒ２が半径方向接線ｒ１'に一致すると、光路切り替え盤３の透過領域３ｂにビームスポットＢＳＰの一部が当たり始める。

このため、色成分切り替え盤１０に導かれるレーザ光ＢＰの光量が減少し、色成分切り替え盤１０に導かれる蛍光ＹＰの光量が増加する。この境界ｒ２がビームスポットＢＳＰを横切る間にも混色が生じる。これを便宜的に混色２とする。

そして、光路切り替え盤３の境界ｒ２が半径方向接線ｒ１”に一致すると、光路切り替え盤３の反射領域３ａにビームスポットＢＳＰが当たらなくなる。このため、色成分切り替え盤１０に導かれるレーザ光ＢＰの光量は「０」となる。これに対して、色成分切り替え盤１０に導かれる蛍光ＹＰの光量は一定「１」となる。光路切り替え盤３の一回転中には、上述した混色１、混色２が生じる。

（色成分切り替え盤１０による混色の説明）
色成分切り替え盤１０に当たるレーザ光ＢＰのビームスポットＢＳＰ'のスポット径を便宜的にΦ'＝Φとする。すなわち、ビームスポットＢＳＰ'に接する半径方向接線ｒ３'、ｒ３”の為す角度をθｓとする。

また、光路切り替え盤３と色成分切り替え盤１０とは、境界ｒ１（境界ｒ２）と境界ｒ３との回転位相が一致した状態で同期回転するものとする。すなわち、色成分切り替え盤１０の領域の境界ｒ３と光路切り替え盤の領域の境界ｒ１とが一対一に対応づけられて、互いに位相が同期して回転されているものとして説明する。

ここでは、境界ｒ３が半径方向接線ｒ３'に一致しているときを、角度θ＝０度として、色成分切り替え盤１０が矢印Ｚ２方向に回転すると、蛍光ＹＰとレーザ光ＢＰとの光の混じり合いが始まり、色成分切り替え盤１０が角度θ＝０度から角度θｓまでの間では、混色１が継続する。

すなわち、色成分切り替え盤１０による蛍光ＹＰの投射期間の後半部分では蛍光ＹＰにレーザ光ＢＰが混じることによる混色１ａが生じ、色成分切り替え盤１０による蛍光ＢＰの投射期間の前半部分ではレーザ光ＢＰに蛍光ＹＰが混じることによる混色１ｂが生じる。

更に、色成分切り替え盤１０が矢印Ｚ２方向に回転して境界ｒ４が半径方向接線ｒ３'に一致するまでの間は、レーザ光ＢＰのみがライトトンネル１８に導かれる。この期間は、レーザ光ＢＰのみがライトトンネル１８に導かれるため、色成分切り替え盤１０による混色は生じない。

更に、色成分切り替え盤１０が回転して、境界ｒ４が半径方向接線ｒ３'に一致してから半径方向接線ｒ３”に一致するまでの間は、光路切り替え盤３による混色２が継続する。

すなわち、色成分切り替え盤１０によるレーザ光ＢＰの投射期間の後半部分ではレーザ光ＢＰに蛍光ＲＰが混じることによる混色１ｃが生じ、色成分切り替え盤１０による蛍光ＲＰの投射期間の前半部分では蛍光ＲＰにレーザ光ＢＰが混じることによる混色１ｄが生じる。

色成分切り替え盤３が更に回転し、境界ｒ４が半径方向接線ｒ３”に一致してから境界ｒ５が半径方向接線ｒ３'に一致するまでの間は、レーザ光ＢＰが色成分切り替え盤１０の透過領域１０ｆにのみ当たるため、蛍光ＲＰのみがライトトンネル１８に導かれ、混色は生じない。

更に、色成分切り替え盤１０が回転し、境界ｒ５が半径方向接線ｒ３'に一致してから境界ｒ５が半径方向接線ｒ３”に一致するまでの間は、蛍光ＲＰと蛍光ＧＰとによる混色が生じ、これを便宜的に混色３とする。

すなわち、色成分切り替え盤１０による蛍光ＲＰの投射期間の後半部分では蛍光ＲＰに蛍光ＧＰが混じることによる混色１ｅが生じ、色成分切り替え盤１０による蛍光ＧＰの投射期間の前半部分では、蛍光ＧＰに蛍光ＲＰが混じることによる混色１ｆが生じる。

更に、色成分切り替え盤１０が回転し、境界ｒ５が半径方向接線ｒ３”に一致してから境界ｒ６が半径方向接線ｒ３'に接するまでの間は、蛍光ＧＰのみが色成分切り替え盤１０の透過領域１０ｅに当たるため、蛍光ＧＰのみがライトトンネル１８に導かれ、混色は生じない。

更に、色成分切り替え盤１０が回転し、境界ｒ６が半径方向接線ｒ３'に一致してから境界ｒ６が半径方向接線ｒ３”に一致するまでの間は、蛍光ＧＰと蛍光ＹＰとによる混色が生じ、これを便宜的に混色４とする。

すなわち、色成分切り替え盤１０による蛍光ＧＰの投射期間の後半部分では、蛍光ＧＰに蛍光ＹＰが混じることによる混色１ｇが生じ、色成分切り替え盤１０による蛍光ＹＰの投射期間の前半部分では、蛍光ＹＰに蛍光ＧＰが混じることによる混色１ｈが生じる。

色成分切り替え盤１０が更に回転し、境界ｒ６が半径方向接線ｒ３"に一致してから境界ｒ３が半径方向接線ｒ３'に一致するまでの間は、蛍光ＹＰのみがライトトンネル１８に導かれるため、混色は生じない。
このような混色１ないし混色４が生じると、色純度が低下し、色再現範囲が狭くなる。

そこで、この混色１ないし混色４が生じる投射期間の間に、レーザダイオード（ＬＤ）１ａ又は画像形成パネル１３をオフすることが考えられる。
しかしながら、この混色１ないし混色４が生じる投射期間にレーザダイオード（ＬＤ）１ａ又は画像形成パネル１３をオフする構成とすると、その分、画像が暗くなる。

そこで、この実施例３では、画像が暗くなるのを極力防止しつつ色再現範囲を確保するため、以下に説明する工夫を行っている。
スクリーンＳに対する照明効率の観点から考えると、レーザ光ＢＰは光源部１から射出されるため、その照明効率が最も大きい。

蛍光ＹＰはレーザ光ＢＰの照射により生成される。蛍光ＹＰの照明効率は、レーザ光ＢＰによる蛍光体５の励起効率により決まる。蛍光体３では、光量変換損失が生じるため、蛍光ＹＰの照明光率は、レーザ光ＢＰの照明効率よりも小さい。

レーザ光ＢＰにはダイクロイックミラー１５'を通過する際に生じる光量損失等があり、蛍光ＹＰ、蛍光ＲＰ、蛍光ＧＰには、ダイクロイックミラー８'、反射ミラー２２'、ダイクロイックミラー８'により反射される際に生じる光量損失等がある。

これらの光量損失は、ここでは無視することにする。これらの光量損失を無視したとしても、蛍光ＲＰ、蛍光ＧＰには無視できない光量損失がある。
つまり、本質的に、レーザ光ＢＰ、蛍光ＹＰは本質的に色成分切り替え盤１０を素通りさせることができる。これに対して、蛍光ＲＰ、蛍光ＧＰには色成分切り替え盤１０を通過する際に生じる損失が発生する。このため、その蛍光ＲＰ、蛍光ＧＰの照明効率はレーザ光ＹＰの照明効率よりも更に小さい。

ここで、蛍光ＹＰに含まれる蛍光ＧＰの光量と蛍光ＲＰの光量との割合について、蛍光ＧＰの光量が蛍光ＲＰの光量よりも多いと仮定すると、スクリーンＳに対する照明光率は、レーザ光ＢＰ＞蛍光ＹＰ＞蛍光ＧＰ＞蛍光ＲＰとなる。

この場合、蛍光ＲＰの光量は他のレーザ光ＢＰ、蛍光ＹＰ、蛍光ＧＰの光量よりも少ないので、蛍光ＲＰに混色が生じることに起因する色再現性の低下の影響が最も大きい。

そこで、この実施例３では、図２２に破線で示すように、混色１ｄ、混色１ｅが生じる期間のみ、レーザダイオード１ａとデジタルミラーマイクロデバイスＤＭＤとの少なくとも一方をオフする構成とする。これにより、色純度が低下し、色再現範囲が狭くなることを極力防止しつつ、明るいプロジェクタを提供できる。

ここでは、蛍光ＲＰの照明光率が最も低い場合について説明したが、蛍光ＧＰの照明効率が最も低い場合には、混色１ｆ、１ｇが生じる期間のみ、レーザダイオード１ａとデジタルミラーマイクロデバイスＤＭＤとの少なくとも一方をオフする構成とすれば良い。

すなわち、照明光率の最も低い蛍光又はレーザ光ＢＰについて、混色が生じる期間にレーザダイオード１ａ又はデジタルミラーマイクロデバイスＤＭＤをオフする構成とすれば良い。

また、互いに異なる色の投射の際の混色が生じる期間中にもレーザダイオード１ａ又はデジタルミラーマイクロデバイスＤＭＤをオフする構成とすることもできる。

また、この実施例３では、光路切り替え盤３の境界ｒ１の位相と色成分切り替え盤１０の境界ｒ３の位相とを同期させて回転させている。
その結果、混色が生じる回数を減少させることができる。
また、ビームスポットＢＳＰの径ΦとビームスポットＢＳＰ'の径Φ'との大きさを異ならせ、光路切り替え盤３のビームスポットＢＳＰの径Φと色成分切り替え盤１０のビームスポットＢＳＰ'の径Φ'のうちのいずれか一方の径の大きな方のタイミングに合わせて、レーザダイオード１ａとデジタルミラーマイクロデバイスＤＭＤとの少なくとも一方をオフする構成とする。これにより、オンオフ制御の簡素化を図ることができる。

（実施例４）
この実施例４では、この青色成分のレーザ光ＢＰとは異なる緑色の色成分を含む蛍光ＧＰと赤色成分の蛍光ＲＰとを含む黄色の蛍光ＹＰを発生する蛍光膜５ａを蛍光体５に設ける構成として説明した。

しかしながら、図２３に示すように、レーザ光ＢＰにより励起されて緑色成分の蛍光ＧＰを発生する蛍光膜５ａ'又はレーザ光ＢＰにより励起されて赤色成分の蛍光ＲＰを発生する蛍光膜５ａ"を蛍光体５に設ける構成とすることもできる。

このような構成とすれば、緑色成分の蛍光ＧＰを投射する期間又は赤色成分の蛍光ＲＰを投射する期間には、蛍光膜５ａ'、５ａ”を利用することができる。

このため、蛍光膜５ａから緑色成分の蛍光ＧＰ又は赤色成分の蛍光ＲＰを色成分切り替え盤１０により取り出す必要がなくなり、緑色成分の蛍光ＧＰ又は赤色成分の蛍光ＲＰの照明光率を向上させることができる。

なお、この場合、色成分切り替え盤１０により特定の波長の光をカットする構成とすることもできる。
例えば、緑色成分の蛍光ＧＰを発生する蛍光膜５ａ'を用いる場合、蛍光ＧＰのスペクトルのうちの特定波長の蛍光をカットすることにより、蛍光ＧＰの色度を調整することができる。

具体的には、蛍光ＧＰの長波長領域の光をカットすることにより、緑色の純度をあげることができる。

１…光源部
３…光路切り替え盤（光路切り替え部）
５…蛍光体
１０…色成分切り替え盤（色成分切り替え部）
１３…画像形成パネル（画像形成素子）
Ｓ…スクリーン

特許第４７１１１５４号

本発明は、１個の光源部を用いかつ一方の色成分の蛍光である第１蛍光を発生する蛍光領域と他方の色成分の蛍光である第２蛍光を発生する蛍光領域とに蛍光領域を分割しなくとも、カラー画像を生成可能とすることにより、蛍光体の製作の簡略化を図ることができ、ひいては、光学系の構成の簡単化、レイアウトの自由度の向上を図ることのできる光源装置及びこれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明に係るプロジェクタは、光源装置と、画像形成素子と、投射光学部とを備え、前記光源装置によって生じる複数の色の夫々を前記画像形成素子に順次照射することで形成された画像を前記投射光学部で投射するプロジェクタにおいて、
前記光源装置は、
所定の色成分の光を発生する光源部と、
前記光源部から発せられた色成分の光が照射されて該色成分の光とは異なる二色の色成分を含む蛍光を発生する蛍光体と、
前記光源部から発せられた色成分の光と、前記蛍光体から発せられた前記二色の色成分の蛍光のうちの一方の色成分の蛍光である第１蛍光と、他方の色成分の蛍光である第２蛍光とを所定の周期で切り替えて前記画像形成素子に向かって出射する色成分切り替え部と、
前記光源部から発せられた色成分の光が進行する光路に設けられて、前記光源部から発せられた色成分の光が進行する光路を、前記蛍光体を経て前記色成分切り替え部に向かって進行させる第１光路と、前記蛍光体を経ずに前記色成分切り替え部に向かって進行させる第２光路とに所定の周期で切り替える光路切り替え部とを有し、
前記色成分切り替え部が前記画像形成素子に照射される光を前記光源部から発せられた色成分の光から前記第１蛍光か前記第２蛍光のいずれかに切り替える所定のタイミングと、前記光路切り替え部が前記第２光路から前記第１光路に切り替えるタイミングとが、同期されており、
前記所定のタイミングで、前記光源部と前記画像形成素子との少なくとも一方の輝度が低下することを特徴とする。

本発明によれば、１個の光源部を用いかつ一方の色成分の蛍光である第１蛍光を発生する蛍光領域と他方の色成分の蛍光である第２蛍光を発生する蛍光領域とに蛍光領域を分割しなくとも、カラー画像を生成可能とすることにより、蛍光体の製作の簡略化を図ることができ、ひいては、光学系の構成の簡単化、レイアウトの自由度の向上を図ることができる。

集光レンズ１ｃは、各カップリングレンズ１ｂにより平行光束とされたレーザ光を集光する役割を果たす。ここでは、レーザダイオード１ａは青色（Ｂ）成分の光と赤色（Ｒ）成分の光と緑色（Ｇ）成分との光のうちの所定の色成分としての青色（Ｂ）成分のレーザ光ＢＰを発生するものとして説明する。しかしながら、緑色成分のレーザ光、赤色成分のレーザ光を発生するレーザダイオードを用いることもできる。また、レーザダイオード（ＬＤ）の代わりに発光ダイオードＬＥＤを用いることもできる。

その蛍光体５には、光源部１から発せられた青色成分のレーザ光ＢＰが照射されて、この青色成分のレーザ光とは異なる二色の色成分としての緑色の色成分を含む蛍光ＧＰと赤色成分の蛍光とを含む蛍光ＲＰを発生する蛍光膜５ａが塗布されている。
すなわち、蛍光膜５ａは、二色の色成分の蛍光のうちの一方の色成分の蛍光である第１蛍光（例えば、蛍光ＧＰ）と他方の色成分の蛍光である第２蛍光（例えば、蛍光ＲＰ）を含む蛍光を光源部から発せされた所定の色成分の光によって発生する。
その蛍光体５の回転により同一箇所に長時間集中してレーザ光が照射されるのが防止され、蛍光膜５ａの劣化が防止される。その蛍光膜５ａの蛍光材料には、例えば、青色成分のレーザ光ＢＰの照射により励起されて、緑色成分の蛍光ＧＰを発生する蛍光材料と赤色成分の蛍光ＲＰを発生する蛍光材料（黄色Ｙの蛍光を発生する蛍光材料）との混合物が用いられる。しかしながら、これに限られるものではない。
例えば緑色成分の波長域から赤色成分の波長域にまたがる蛍光分布特性を有する蛍光材料を用いることができる。

そのライトトンネルを通過した夫々の光は、集光レンズ１９により平行光束とされ、反射ミラー２０により反射されて、画像形成パネル１３に順次照射される。その画像形成パネル１３は、例えば、公知の画像生成部ＧＥによって制御される。各色成分の光はその画像形成パネル１３によって反射され、投射光学部としての投射レンズ２１を介してスクリーンＳに照射される。これによりスクリーンＳにカラー画像が拡大形成される。

光源部１から発せられた青色成分のレーザ光ＢＰが進行する光路には、光源部１から発せられた色成分の光が進行する光路を、蛍光体５を経由して色成分切り替え盤１０に向かって進行させる第１光路と、蛍光体５を経由せずに色成分切り替え盤１０に向かって進行させる第２光路とに所定周期で切り替える光路切り替え盤３が設けられている。

その色成分切り替え盤１０の各透過領域１０ｃないし１０ｆを透過した各色成分の光は、ライトトンネル１８に入射される。
その各色成分の光は、ライトトンネル１８の進行中に光量分布が均一化される。そのライトトンネル１８から出射された各色成分の光は、集光レンズ１９により平行光束とされ、反射ミラー２２により反射されて、画像形成パネル１３に導かれる。
すなわち、色成分切り替え盤１０は、光源部１から発せられた色成分の光（ＢＰ）と、蛍光体５から発せられた二色の色成分の蛍光のうちの一方の色成分の蛍光である第１蛍光（例えば、蛍光ＧＰ）と、他方の色成分の蛍光である第２蛍光（例えば、蛍光ＲＰ）とを所定周期で切り替えて画像形成素子としての画像形成パネル１３に向かって出射する色成分切り替え部として機能する。

また、この実施例３では、光路切り替え盤３の境界ｒ１の位相と色成分切り替え盤１０の境界ｒ３の位相とを同期させて回転させている。
すなわち、色成分切り替え盤１０が画像形成パネル１３に照射される光を光源部１から発せられた色成分の光から第１蛍光か第２蛍光のいずれかに切り替えるタイミングと、光路切り替え盤３が第２光路から第１光路に切り替えるタイミングとが同期されている。
その結果、混色が生じる回数を減少させることができる。
また、ビームスポットＢＳＰの径ΦとビームスポットＢＳＰ’の径Φ’との大きさを異ならせ、光路切り替え盤３のビームスポットＢＳＰの径Φと色成分切り替え盤１０のビームスポットＢＳＰ’の径Φ’のうちのいずれか一方の径の大きな方のタイミングに合わせて、レーザダイオード１ａとデジタルミラーマイクロデバイスＤＭＤとの少なくとも一方をオフする構成とする。これにより、オンオフ制御の簡素化を図ることができる。

Claims (20)

1. 画像形成素子に少なくとも青色成分の光と赤色成分の光と緑色成分とを時間的に分割して照射し、前記画像形成素子によりカラー画像をスクリーンに形成するプロジェクタにおいて、
   前記青色成分の光と前記赤色成分の光と前記緑色成分との光のうちのいずれかの色成分の光を発生する光源部と、
   該光源部から発せられた色成分の光が照射されて該色成分の光とは異なる二色の色成分を含む蛍光を発生する蛍光体と、
   前記蛍光体から発せられた前記二色の色成分の蛍光のうちの一方の色成分の蛍光と他方の色成分の蛍光とを定期的に切り替えて前記画像形成素子に照射する色成分切り替え部と、
   前記光源部から発せられた色成分の光が進行する光路に設けられて、前記光源部から発せられた色成分の光が進行する光路を、前記光源部から発せられた色成分の光により励起された蛍光を前記色成分切り替え部に向かって進行させる光路と、前記光源部から発せられた色成分の光を前記画像形成素子に向かって進行させる光路との間で定期的に切り替える光路切り替え部と、を有することを特徴とする光源装置。
2. 前記光源部から発せられた色成分の光を前記画像形成素子に向かって進行させる光路に前記色成分切り替え部が設けら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. 前記色成分切り替え部は、二色の色成分を含む蛍光を前記画像形成素子に照射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. 前記蛍光体には前記光源から発せられた色成分の光とは異なる二色の色成分を含む蛍光領域と、前記光源から発せられた色成分の光により励起されて前記二色の色成分のうちの一色の色成分の蛍光を発生する蛍光領域とが形成されている請求項２に記載の光源装置。
5. 前記光源から発せられた色成分の光が青色成分の光であり、前記二色の色成分を含む蛍光領域が前記青色成分の光により黄色の色成分の蛍光を発生し、該二色の色成分のうちの一色の色成分の蛍光を発生する蛍光領域が前記青色成分の光により赤色成分の蛍光か又は緑色成分の蛍光を発生することを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記光路切り替え部は回転する光路切り替え盤から構成され、前記色成分切り替え部は回転する色成分切り替え盤から構成され、前記光路切り替え盤には、前記青色成分の光を前記画像形成素子に向かって進行させる円弧状領域と前記蛍光体に向かって進行させる円弧状領域とが形成され、前記色成分切り替え盤は、青色成分の光を通過させる領域と、黄色成分の光を通過させる領域と、緑色成分の光を通過させる領域と、赤色成分の光を通過させる領域とを有し、前記青色成分の光を通過させる領域と前記黄色成分の光を通過させる領域とが隣接していることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記色成分切り替え盤は、赤色成分の光を通過させる円弧状領域と、緑色成分の光を通過させる円弧状領域と、黄色成分の光と青色成分の光とを通過させる円弧状領域との三セグメントにより構成されていることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
8. 前記光路切り替え盤の円弧状領域の境界と前記色成分切り替え盤の領域の境界とのいずれか一方で前記光源と前記画像形成素子との少なくとも一方をオフすることにより境界での混色を防止することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光源装置。
9. 前記色成分切り替え盤を通過する各色成分の光量の割合のうち光量の割合が最も小さい色成分が生成される領域の前後の境界において前記光源と前記画像形成素子との少なくとも一方をオフすることを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
10. 前記色成分切り替え盤の領域の境界と前記光路切り替え盤の領域の境界とが一対一に対応付けられ、前記色成分切り替え盤の境界と前記光路切り替え盤の境界とが位相が同期して回転されることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
11. 前記色成分切り替え部が、前記光源部から発せられた色成分の光により励起された蛍光を進行させる光路の途中に設けられ、前記光路切り替え部は、前記光源部から発せられた色成分の光を前記画像形成素子に向かって進行させる光路と前記蛍光体から発せられた蛍光を前記色成分切り替え部に向かう光路との間で切り替えることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
12. 前記光源部が青色成分の光を発生するレーザ光源であり、前記蛍光体が緑色成分の波長域から赤色成分の波長域にまたがる蛍光分布特性を有することを特徴とする請求項１１に記載の光源装置。
13. 前記光路切り替え部が青色成分の光を反射する反射領域と該青色成分の光を透過する透過領域とを有する光路切り替え盤からなり、前記色成分切り替え部は前記緑色成分の光と前記赤色成分の光とを切り替える色成分切り替え盤からなることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
14. 前記光路切り替え盤が回転方向に分割された反射領域と透過領域とを有する光路時分割用回転円盤であり、前記色成分切り替え盤が回転方向に緑色成分の光を反射する領域と赤色成分の光を反射する領域とに分割された色成分時分割用回転円盤であることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置。
15. 前記蛍光体が前記光路時分割用回転円盤の反射領域により反射された青色成分の反射光路に設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の光源装置。
16. 前記蛍光体が前記光路時分割用回転円盤の透過領域を透過した青色成分の透過光路に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の光源装置。
17. 前記光路時分割用回転円盤と前記蛍光体との間の光路に前記青色成分の光を透過して該蛍光体に導きかつ前記青色成分以外の色成分の光を反射して前記色成分時分割用回転円盤に導くダイクロイックミラーが設けられ、前記色成分時分割用回転円盤と前記画像形成素子との間の光路に前記青色成分の光と前記緑色成分の光と前記赤色成分の光との光路を合成して前記画像形成素子に導くダイクロイックミラーが設けられていることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の光源装置。
18. 前記蛍光体が定期的に可動されることを特徴とする請求項１３ないし請求項１７のいずれか1項に記載の光源装置。
19. 前記光路切り替え盤が回転方向に分割された反射領域と透過領域とを有する光路時分割用回転円盤であり、前記色成分切り替え盤が回転方向に緑色成分の光を透過する領域と赤色成分の光を透過する領域とに分割された色成分時分割用回転円盤であり、前記蛍光体が前記光路切り替え盤の反射領域に一体に形成され、該色成分時分割用回転円盤が前記光路時分割用回転円盤の反射領域により反射された蛍光成分の反射光路に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
20. 請求項１ないし請求項１９のいずれか1項に記載の光源装置を有するプロジェクタ。