JP2015161801A - 光源装置、および、投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光等の光が光路外に進行することがなく、該光を所望の光路に導いて被照射部照射することができ、光利用効率に優れた光源装置等を提供する。【解決手段】プロジェクタ１に用いる光源装置２を、光源（励起光源）１０と、反射・透過ホイール１１と、第１拡散板１２と、レンズ１３と、第１ダイクロイックミラー１４と、レンズ１５と、蛍光体ホイール１６と、第２拡散板１７と、レンズ１８と、反射ミラー群１９と、レンズ２０と、第２ダイクロイックミラー２１と、レンズ２２と、色成分切替え盤２３とで構成する。反射ミラー群１９は、第１反射ミラー１９ａと、第２反射ミラー１９ｂとで構成する。第１反射ミラー１９ａの反射面１９１ａと第２反射ミラー１９ｂの反射面１９１ｂとを向かい合わせて配置し、第１反射ミラー１９ａの反射位置と第２反射ミラー１９ｂの反射位置とを同じ位置にする。【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置、および、この光源装置を備えた投射装置に関する。

従来から、例えば、会議等において、パーソナルコンピュータ（以後、「ＰＣ」と呼ぶ）等の画面情報を投射する投射装置（以後、「プロジェクタ」と呼ぶ）の照明光源装置として、高輝度の放電ランプ（例えば、超高圧水銀ランプ）を光源とするものが知られている。この放電ランプは、高輝度を低コストで実現できる一方で、点灯開始後、安定して発光するまでに所要の時間を要する。

そこで、放電ランプに対する代替光源として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ素子等の固体発光素子を用いることが提案されて実用化されている。この固体発光素子をプロジェクタの照明光源として用いることにより、プロジェクタの高速起動を可能にすると共に、環境に対する配慮も実現可能である。

このような固体発光素子を照明光源として用いるプロジェクタの中で、レーザダイオード（ＬＤ）を使用した照明光学系を構築する目的で、照明光のうちの一色としてレーザ光を投射する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このような照明光学系では、反射ミラーやダイクロイックミラー等を用いてレーザ光を光路に導き、被照射部に向けて出射させている。

しかしながら、特許文献１に記載の照明光学系では、光学部材が破損したとき、レーザ光が光路外に進行することがあり、レーザ光の照射光としての光利用効率が低下し、プロジェクタの性能に影響することがあった。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、光学部材が破損した場合でも、レーザ光等の光が光路外に進行することがなく、該光を所望の光路に導いて被照射部に照射することができ、光利用効率に優れた光源装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光源装置は、光源と、光源からの光線束の光路を変更する光路変更手段と、を有し、前記光路変更手段は、複数の光路変更部材で構成されることを特徴とする。

本発明によれば、レーザ光等の光が光路外に進行することがなく、該光を所望の光路に導いて被照射部に照射することができ、光利用効率に優れたものとすることができる。

本願の実施例１に係る光源装置を備えたプロジェクタの要部構成を示す光学図である。 図１に示す反射・透過ホイールを説明するための説明図である。 図１に示す反射ミラー群を説明するための説明図であり、（ａ）は第１反射ミラーの破損前の反射ミラー群の側面図を示し、（ｂ）は第１反射ミラーの破損後の反射ミラー群の側面図を示す。 図１に示す色成分切替え盤を説明するための説明図である。 実施例１の光源装置により生成される色を説明するための説明図である。 本願の実施例２の光源装置を備えたプロジェクタの要部構成を示す光学図である。 図６に示す反射拡散板群を説明するための説明図であり、（ａ）は第１反射拡散板の破損前の反射拡散板群の側面図を示し、（ｂ）は第１反射拡散板の破損後の反射拡散板群の側面図を示す。 本願の実施例３の光源装置で用いる反射拡散板群を説明するための説明図であり、（ａ）は第１反射拡散板の破損前の反射拡散板群の側面図を示し、（ｂ）は第１反射拡散板の破損後の反射拡散板群の側面図を示す。 図８の第１反射拡散板の拡散角および第２反射拡散板の拡散角の拡散特性の関係を示すグラフである。 本願の実施例４の光源装置を備えたプロジェクタの要部構成を示す光学図である。 図１０に示す反射・色成分切替え盤を説明するための説明図である。 本願の実施例５の光源装置を備えたプロジェクタの要部構成を示す光学図である。

以下に、本願の実施例１を、図面を参照しながら説明する。図１は本願の実施例１における光源装置およびこの光源装置を備えた投射装置としてのプロジェクタの要部構成を示す光学図である。図１に示すように、実施例１のプロジェクタ１は、光源装置２、導光光学系３、画像生成部４、投影光学系５およびプロジェクタ１全体を制御する制御部（図示せず）等を備えている。このプロジェクタ１は、投影面であるスクリーンＳｃに画像を投影して拡大表示する装置である。

［導光光学系３］
導光光学系３は、光源装置２から出射された光を、画像生成部４に導く。導光光学系３は、ライトトンネル３ａと、集光レンズ３ｂと、を有している。ライトトンネル３ａは、光源装置２から出射された光が入射するものであり、内部を中空とする筒状を呈し、その内側面にミラーが設けられた構成を有している。ライトトンネル３ａは、その内部で光の反射を繰り返すことにより、入射された光の輝度分布を均一化する機能、すなわち、入射された光の光量ムラをなくす機能を有している。集光レンズ３ｂは、ライトトンネル３ａを経て輝度分布が均一化された光（光束）を適宜集光して、画像生成部４の反射ミラー（被照射部、照射対象）４ａへと導く。

［画像生成部４］
画像生成部４は、導光光学系３により導かれた光を用いて、フルカラーの画像を形成する。画像生成部４は、反射ミラー４ａと、光変調素子としての画像形成パネル４ｂと、画像形成部４ｃと、を有している。

反射ミラー４ａは、導光光学系３により導かれた光を画像形成パネル４ｂへ向けて反射し、当該画像形成パネル４ｂへと進行させる。画像形成パネル４ｂは、反射ミラー４ａにより導かれた各色の光を、画素毎に諧調制御することでカラー投影画像を形成する。この画像形成パネル４ｂとしては、具体的には、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス；Digital Micromirror Device）、液晶等が好適に挙げられる。また、画像形成部４ｃは外部情報機器から取り込んだ画像データに適宜の画像処理を施して画像生成データを生成し、この画像生成データに基づいて画像形成パネル４ｂを制御し、投影画像を生成させる。

［投影光学系５］
投影光学系５は、画像生成部４により生成された投影画像をスクリーンＳｃに投影する。この投影光学系５は、固定鏡筒に設けられた固定レンズ群や可動鏡筒に設けられた可動レンズ群を備えている。この可動レンズ群を移動させることにより、フォーカス調整やズーム調整を行うことが可能となっている。

［光源装置２］
次に、本願の実施例１に係る光源装置２の構成について、図１〜図５を用いて説明する。実施例１に係る光源装置２は、光源として赤（Ｒ）の波長領域の光（以下、「赤色光Ｒ」と呼ぶ。緑色（Ｇ）の波長領域の光（以下、「緑色光Ｇ」と呼ぶ）と、黄色（Ｙ）の波長領域の光（以下、「黄色光Ｙ」と呼ぶ）と、青色（Ｂ）の波長領域の光（以下、「青色光Ｂ」と呼ぶ）とを、単一の出射光路Ｐｉからライトトンネル３ａに向けて、時分割で順次に出射する。

光源装置２は、図１に示すように、光源（励起光源）１０と、光路切替え部材としての反射・透過ホイール１１と、第１拡散板１２と、レンズ１３と、第１ダイクロイックミラー１４と、レンズ１５と、蛍光体ホイール１６と、第２拡散板１７と、レンズ１８と、光路変更手段（光路反射変更手段）としての反射ミラー群１９と、レンズ２０と、第２ダイクロイックミラー２１と、レンズ２２と、色成分切替え部材としての色成分切替え盤２３と、を備えている。なお、本明細書では、反射、屈折、回折、偏光等で光線束が進行する光路を変更する手段を光路変更手段と呼び、その中で、反射により光路を変更する手段を光路反射変更手段と呼ぶ。

以下、主な構成部品の詳細について説明する。光源１０は、可視光の青色レーザ光を発生する青色レーザダイオード（半導体レーザ、ＬＤともいう。以下、「ＬＤ光源」と呼ぶ）１０ａと、カップリングレンズ１０ｂと、集光レンズ１０ｃと、を有して構成されている。なお、レーザ光が青色レーザ光に限定されることはなく、使用目的に応じて他の色のレーザ光を用いてもよい。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。

ＬＤ光源１０ａは、例えば、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの青色レーザ光（光束）を発光する。この青色レーザ光は、青色の照射光（以下、「照明光」と呼ぶ）として、均一化されてスクリーンＳｃに投射される。ＬＤ光源１０ａからの青色レーザ光は、直進性が高い。そのため、青色レーザ光の光路中に第１、第２拡散板１２，１７と、導光光学系３のライトトンネル３ａとを配置して、青色レーザ光を照明光としてスクリーンＳｃに投射した際のムラを取り除いている。

ＬＤ光源１０ａは、駆動回路基板１０ｄに複数個設けられており、各ＬＤ光源１０ａに対して、それぞれカップリングレンズ１０ｂが設けられている。各ＬＤ光源１０ａからの青色レーザ光は、対応するカップリングレンズ１０ｂにより集光され、平行光束として集光レンズ１０ｃに導かれる。集光レンズ１０ｃは、各カップリングレンズ１０ｂにより平行光束とされたレーザ光を集光するものであり、該レーザ光を反射・透過ホイール１１上で略一点に集光する。

反射・透過ホイール１１の構成を、図２に示す。この図２に示すように、反射・透過ホイール１１は、円盤状の回転板１１ｎからなり、光源１０から出射して光路Ｐ１を通過してきた青色レーザ光を、第２拡散板１７に向けて反射させ、青色レーザ光を照明光（青色光Ｂ）として用いる照射光路（以下、「照明光路」と呼ぶ）Ｐ２に導く反射領域１１ａと、第１拡散板１２に向けて透過させ、青色レーザ光を励起光として用いる励起光路Ｐ３に導く透過領域１１ｂと、を有して構成される。この透過領域１１ｂは、例えば、回転板１１ｎに切り欠きを設けることや、ＡＲコート（反射防止膜：Anti Reflection）を設けることにより容易に形成することができる。

このように、回転板１１ｎに反射領域１１ａおよび透過領域１１ｂを設けて、これを電動モータ等の駆動部１１ｍで回転することで、青色レーザ光（青色光Ｂ）の光路Ｐ１中で反射および透過を順次切り替える。本実施例では、回転板１１ｎからなる反射・透過ホイール１１で光路切替え部材を形成しているが、本願がこれに限定されることはない。例えば、平板に反射領域および透過領域を設け、この平板を振動（往復移動）させることで、光路Ｐ１中で反射および透過を切り替えることもできる。

蛍光体ホイール１６は、円盤状の回転板１６ｎの表面に、蛍光体（図示せず）が配置されて構成されている。回転板１６ｎは、少なくとも蛍光体を設けた領域の全部が、蛍光体から生じる蛍光を全反射する光学特性を有する反射部材で構成することが好ましい。この構成により、蛍光体から３６０度方向に生じる蛍光を、第１ダイクロイックミラー１４の方向に向かって、効率よく出射させることができる。

蛍光体ホイール１６に設けられた蛍光体は、光源（励起光源）１０から出射した青色レーザ光を励起光として励起されて、少なくとも２色の色成分（波長領域）を含む蛍光を発生する材料（蛍光材料）で構成されている。この蛍光材料としては、特に限定されないが、緑色光Ｇおよび赤色光Ｒを含む蛍光、例えば、黄色光Ｙを発光するＹＡＧ系の黄色の蛍光材料が好適である。この黄色の蛍光材料は、例えば、波長域５８０ｎｍ〜７５０ｎｍの赤色光Ｒおよび波長域４５０ｎｍ〜６００ｎｍの緑色光Ｇを含む波長域４５０ｎｍ〜７５０ｎｍの黄色蛍光（黄色光Ｙ）を生じさせる蛍光材料を用いている。

このような蛍光体ホイール１６は、図１に示す電動モータ等の駆動部１６ｍにより回転駆動される。蛍光体ホイール１６を回転させることで、レンズ１５により小さな点状（スポット状）に集光された光の照射位置が時間的に変化し、蛍光体の同一箇所に光が集中して照射されるのを防ぐことができる。これにより、蛍光体における蛍光の生成効率の低下や、蛍光体の発光特性の劣化を抑制することができる。

なお、実施例１および以降の実施例では、波長変換部材として蛍光体ホイール１６を用いているが、本願がこれに限定されることはなく、光の照射位置を時間的に変化させることができる構成であればよい。例えば、円盤状の回転板１６ｎに替えて長尺な平板を用い、この平板に、長尺方向に延びる蛍光体を設けてもよい。この平板からなる波長変換部材を、その長尺方向に往復移動させることにより、青色レーザ光（励起光）の照射位置を時間的に変化させ、蛍光体の蛍光の生成効率の低下の防止や、発光特性の劣化の防止が可能となる。または、所望の発光特性を常時得ることができ、耐熱性の高い蛍光体であれば、蛍光体を回転移動や往復移動しなくてもよく、蛍光体を静止したまま用いることもできる。

反射ミラー群１９は、入射した青色光Ｂを反射して、その照明光路Ｐ２をレンズ２０の方向（光軸に対して斜め４５度方向）に折り返す光路反射変更手段として機能する。反射ミラー群１９は、図３（ａ）に示すように、反射部材としての第１反射ミラー１９ａと、第２反射ミラー１９ｂとを重ねて配置して構成されている。この構成により、プロジェクタ１が強い衝撃を受けることや、長時間使用による劣化で、第１反射ミラー１９ａが破損した場合にも、青色レーザ光の光線束が第２反射ミラー１９ｂで反射される。そのため、青色レーザ光が直進して光路外に進行し、結果としてユーザ側に光が出射することや、プロジェクタ１の部品を照射して劣化させるのを防ぐことができる。なお、本実施例では第１反射ミラー１９ａの反射面１９１ａと第２反射ミラー１９ｂの反射面１９１ｂとを向かい合わせて配置している。これにより、第１反射ミラー１９ａの反射位置と第２反射ミラー１９ｂの反射位置とが同じ位置になる。そのため、第１反射ミラー１９ａが破損した場合にも、反射位置が変わることなく、青色レーザ光の光線束が第２反射ミラー１９ｂを反射して、光利用効率を維持することができる。

色成分切替え盤２３の構成を、図４に示す。この図４に示すように、色成分切替え盤２３は、円盤状の回転板２３ｎに、第１〜第４分割ライン２３Ｌ１〜２３Ｌ４を介して、青色光Ｂの透過領域（以下、「Ｂ透過領域」と呼ぶ）２３ａと、赤色光Ｒの透過領域（以下、「Ｒ透過領域」と呼ぶ）２３ｂと、緑色光Ｇの透過領域（以下、「Ｇ透過領域」と呼ぶ）２３ｃと、黄色光Ｙの透過領域（以下、「Ｙ透過領域」と呼ぶ）２３ｄと、が設けられて構成される。このような構成の色成分切替え盤２３は、電動モータ等の駆動部２３ｍの制御により回転することで、照明光の出射光路Ｐｉ上に位置するＢ透過領域２３ａ、Ｒ透過領域２３ｂ、Ｇ透過領域２３ｃ、および、Ｙ透過領域２３ｄを順次切り替える。

Ｂ透過領域２３ａは、例えば、透明なガラス板等の透過板、または、切り欠きにより形成することができる。この構成により、青色光Ｂは、Ｂ透過領域２３ａを通過し、出射光路Ｐｉから出射してスクリーンＳｃに投射される。なお、Ｂ透過領域２３ａが、透過板や切り欠きに限定されることはなく、例えば、Ｂ透過領域２３ａを、透過板等の代わりに、青色光Ｂの波長の中の特定の波長を反射する透過フィルタとすることで、青色光Ｂの色味を変え、色再現範囲を調整することができる。

また、Ｒ透過領域２３ｂ、例えば波長域５８０ｎｍ〜７５０ｎｍを透過し、他の波長を反射する赤色透過フィルタを用いている。このＲ透過領域２３ｂに対して、蛍光体から生じた黄色蛍光（黄色光Ｙ）が照射されることで、上記波長域の光、すなわち、赤色光Ｒが取り出される。取り出された赤色光Ｒは、その後青色光Ｂと同じ出射光路ＰｉでスクリーンＳｃに投射される。なお、Ｒ透過領域２３ｂで透過する波長域は、上記波長域に限定されるものではない。Ｒ透過領域２３ｂを透過する波長域を適宜変えることで、赤色光Ｒの色味を変え、色再現範囲を調整することができる。

Ｇ透過領域２３ｃは、例えば波長域４５０ｎｍ〜６００ｎｍを透過し、他の波長を反射する緑色透過フィルタを用いている。Ｇ透過領域２３ｃに対して、蛍光体から生じた黄色蛍光（黄色光Ｙ）が照射されることで、上記波長域の光、すなわち、緑色光Ｇが取り出される。取り出された緑色光Ｇは、その後青色光Ｂと同じ出射光路ＰｉでスクリーンＳｃに投射される。なお、Ｇ透過領域２３ｃの透過波長域も、上記波長域に限定されるものではない。Ｇ透過領域２３ｃを透過する波長域を適宜変えることで、緑色光Ｇの色味を変え、色再現範囲を調整することができる。

Ｙ透過領域２３ｄは、例えば、透明なガラス板等の透過板、または、切り欠きにより形成することができる。この構成により、蛍光体から生じた波長域４５０ｎｍ〜７５０ｎｍの黄色蛍光（黄色光Ｙ）は、そのままＹ透過領域２３ｄを通過し、その後青色光Ｂと同じ出射光路ＰｉでスクリーンＳｃに投射される。なお、Ｙ透過領域２３ｄが、透過板や切り欠きに限定されることはなく、例えば、Ｙ透過領域２３ｄを、透過板の変わりに、黄色光Ｙの波長中の特定の波長を反射する透過フィルタとすることで、黄色光Ｙの色味を変え、色再現範囲を調整することができる。

なお、図４では、Ｂ透過領域２３ａの角度を９０度よりも小さく形成し、残りの回転板２３ｎの領域を３つに等分割してＲ透過領域２３ｂ、Ｇ透過領域２３ｃおよびＹ透過領域２３ｄを９０度よりも大きく形成している。しかし、本願がこれに限定されるものではない。プロジェクタ１のシステムでの色設計に対応して、各領域２３ａ〜２３ｄについて最適な角度を選択することができる。

なお、実施例１では、図４に示すように、円盤状の回転板２３ｎにＢ，Ｒ，Ｇ，Ｙの各透過領域２３ａ〜２３ｄを設けているが、本願がこれに限定されることはない。例えば、平板にＢ，Ｒ，Ｇ，Ｙの各透過領域を設け、この平板を振動させることで、Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｙの各透過領域を切り替えることもできる。

色成分切替え盤２３は、反射・透過ホイール１１と同期して回転する。出射光路Ｐｉ中で色成分切替え盤２３の各領域２３ａ〜２３ｄが順次切替わって位置することで、各色の照明光が生成される。図５に、色成分切替え盤２３の各領域２３ａ〜２３ｄにより生成される各色の照明光のイメージを示す。青色レーザ光の光路Ｐ１上に反射・透過ホイール１１の反射領域１１ａが位置している時間には、図１に示す照明光の出射光路Ｐｉ上に、図４に示す色成分切替え盤２３のＢ透過領域２３ａが位置する。このような位置関係にある時間を、青色光Ｂを有効にする時間（青色光Ｂを照射する時間）と呼び、この時間には、光源装置２では、図５に示すように青色光Ｂが生成される。なお、この時間では、青色レーザ光が反射・透過ホイール１１で反射されることから、該青色レーザ光が蛍光体ホイール１６に照射されない時間でもある。

また、青色レーザ光の光路Ｐ１上に反射・透過ホイール１１の透過領域１１ｂが位置している時間には、Ｒ透過領域２３ｂ、Ｇ透過領域２３ｃ、および、Ｙ透過領域２３ｄが、出射光路Ｐｉ上に順次切替わって位置する。透過領域１１ｂに対して、出射光路Ｐｉ上にＲ透過領域２３ｂが位置する時間を、赤色光Ｒを有効にする時間（赤色光Ｒを照射する時間）と呼び、この時間には、光源装置２では、赤色光Ｒが生成される（図５参照）。同様に、Ｇ透過領域２３ｃが位置する時間を、緑色光Ｇを有効にする時間（緑色光Ｇを照射する時間）と呼び、この時間には、光源装置２では、緑色光Ｇが生成される（図５参照）。Ｙ透過領域２３ｄが位置する時間を、黄色光Ｙを有効にする時間（黄色光Ｙを照射する時間）と呼び、この時間には、光源装置２では、黄色光Ｙが生成される（図５参照）。各時間のイメージを、図４にＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で表す。

反射・透過ホイール１１、第１ダイクロイックミラー１４および反射ミラー群１９、第２ダイクロイックミラー２１は、各光の光軸に対して斜め（４５度）に傾斜して配置されている。また、第１ダイクロイックミラー１４は、青色光Ｂを透過させ、赤色光Ｒおよび緑色光Ｇ（すなわち黄色光Ｙ）を反射させてその光路を斜め４５度方向に折り返す。第２ダイクロイックミラー２１は、青色光Ｂを反射させその光路を斜め４５度方向に折り返し、緑色光Ｇおよび緑色光Ｇ（すなわち黄色光Ｙ）を透過させる。

以上のような構成の光源装置２を備えたプロジェクタ１の動作、光源装置２での各色の照明光の光路および該光路上に配置された各光学部材の作用効果について説明する。

（青色光Ｂの光路）
まず、青色光Ｂの光路について説明する。この場合、光源１０から出射する青色レーザ光は、青色の照明光（青色光Ｂ）として使用される。青色光Ｂを照明光として照射する時間、すなわち、青色光Ｂを有効にする時間には、青色レーザ光の光路Ｐ１には、反射・透過ホイール１１の反射領域１１ａが位置する。また、出射光路Ｐｉ中には、色成分切替え盤２３のＢ透過領域２３ａが位置する。

光源１０のＬＤ光源１０ａから出射する青色レーザ光（青色光Ｂ）は、カップリングレンズ１０ｂでカップリングされ、集光レンズ１０ｃで集光された後、反射・透過ホイール１１上で略１点に集光される。反射・透過ホイール１１に入射した青色レーザ光は、反射領域１１ａを反射し、照明光の青色光Ｂとして、照明光路Ｐ２に導かれ、該照明光路Ｐ２上を第２拡散板１７の方向に進行する。

反射領域１１ａを反射した青色光Ｂは、第２拡散板１７により拡散され、レンズ１８を通過した後、反射ミラー群１９を反射し、レンズ２０の方向に進行する。この反射の際、青色光Ｂは、図３（ａ）に示すように、反射ミラー群１９の第１反射ミラー１９ａの反射面１９１ａを反射する。ここで、反射ミラー群１９は、第１反射ミラー１９ａと第２反射ミラー１９ｂとを重ねて構成している。そのため、プロジェクタ１への衝撃や長期使用による劣化等で、第１反射ミラー１９ａが破損等を生じた場合でも、青色光Ｂは、図３（ａ）に示すように、第２反射ミラー１９ｂの反射面１９１ｂを反射する。よって、反射位置が変わることなく、青色光Ｂをレンズ２０に確実に導くことができる。

反射ミラー群１９を反射した青色光Ｂは、レンズ２０を通過して、第２ダイクロイックミラー２１を反射し、レンズ２２の方向に折返される。その後、青色光Ｂは、レンズ２２で集光されて色成分切替え盤２３に入射する。青色光Ｂを照射する時間には、前述のとおり、照明光の出射光路Ｐｉ上に、色成分切替え盤２３のＢ透過領域２３ａが位置する。そのため、色成分切替え盤２３に入射した青色光Ｂは、Ｂ透過領域２３ａを通過して、出射光路Ｐｉから出射し、導光光学系３のライトトンネル３ａに入射して均一な光となった後、集光レンズ３ｂによって集光され、画像生成部４の反射ミラー４ａを反射して、画像形成パネル４ｂに入射する。青色光Ｂが画像形成パネル４ｂで反射することにより生成された青色の投影画像が、投影光学系５により、スクリーンＳｃに投射される。

（赤色光Ｒの光路）
次に、赤色光Ｒの光路について説明する。この場合、光源１０から出射する青色レーザ光は、励起光として機能する。赤色光Ｒを照明光として照射する時間、すなわち、赤色光Ｒを有効にする時間には、青色レーザ光の光路Ｐ１には、反射・透過ホイール１１の透過領域１１ｂが位置する。また、出射光路Ｐｉ中には、色成分切替え盤２３のＲ透過領域２３ｂが位置する。

光源１０のＬＤ光源１０ａから出射する励起光（青色レーザ光）は、カップリングレンズ１０ｂでカップリングされて略平行光となり、集光レンズ１０ｃで集光された後、反射・透過ホイール１１上で略１点に集光される。反射・透過ホイール１１に入射した励起光は、透過領域１１ｂを透過し、励起光路Ｐ３に導かれ、第１拡散板１２を通過して拡散され、レンズ１３、第１ダイクロイックミラー１４を通過する。その後、励起光はレンズ１５で集光されて、蛍光体ホイール１６上に略１点に入射する。

ここで、光源１０からの励起光は、第１拡散板１２を通過して拡散されるため、励起光が１点に集光するのを抑制することができ、温度上昇によるレンズ１３，１５や蛍光体の劣化を防ぐことができる。また、励起光が照射される蛍光体は、蛍光体ホイール１６に形成されており、回転している。これにより、励起光が時間経過と共に蛍光体での異なる点に照射されるので、１点に集中して照射され続けて蛍光体の温度が上昇するのを抑制することができ、蛍光の生成効率の低下や、蛍光体の発光特性の劣化を抑制することができる。

蛍光体ホイール１６の蛍光体では、励起光（青色レーザ光）が照射されることにより、波長域４５０ｎｍ〜７５０ｎｍの黄色蛍光（黄色光Ｙ）を発する。この黄色光Ｙは、照明光路Ｐ４をたどり、レンズ１５により略コリメートされて、第１ダイクロイックミラー１４を反射して、第２ダイクロイックミラー２１の方向に折返される。その後、黄色光Ｙは、第２ダイクロイックミラー２１を透過してレンズ２２で集光され、色成分切替え盤２３に入射し、この色成分切替え盤２３を透過する。この透過の際に、Ｒ透過領域２３ｂの特性により、波長域５８０ｎｍ〜７５０ｎｍの赤色光Ｒが取り出される。その後、この赤色光Ｒは、出射光路Ｐｉから出射し、その後は青色光Ｂと同じ光路でスクリーンＳｃに投射される。

（緑色光Ｇの光路）
次に、緑色光Ｇの光路について説明する。この場合も、光源１０から出射する青色レーザ光は、励起光として機能する。緑色光Ｇを照明光として照射する時間、すなわち、緑色光Ｇを有効にする時間には、青色レーザ光の光路Ｐ１には、反射・透過ホイール１１の透過領域１１ｂが位置する。また、出射光路Ｐｉ中には、色成分切替え盤２３のＧ透過領域２３ｃが位置する。

緑色光Ｇの光路は、色成分切替え盤２３に黄色光Ｙが入射するところまでは、赤色光Ｒの光路と同じであるため、それまでの説明を省略する。色成分切替え盤２３に入射した黄色光Ｙは、Ｇ透過領域２３ｃを通過し、このＧ透過領域２３ｃの特性により、波長域４５０ｎｍ〜６００ｎｍの緑色光Ｇが取り出される。その後、この緑色光Ｇは、出射光路Ｐｉから出射し、その後は青色光Ｂと同じ光路でスクリーンＳｃに投射される。

（黄色光Ｙの光路）
次に、黄色光Ｙの光路について説明する。この場合も、光源１０から出射する青色レーザ光は、励起光として機能する。黄色光Ｙを照明光として照射する時間、すなわち、黄色光Ｙを有効にする時間には、青色レーザ光の光路Ｐ１には、反射・透過ホイール１１の透過領域１１ｂが位置する。また、出射光路Ｐｉ中には、色成分切替え盤２３のＹ透過領域２３ｄが位置する。

黄色光Ｙの光路についても、色成分切替え盤２３に黄色光Ｙが入射するところまでは、赤色光Ｒや緑色光Ｇの光路と同じであるため、それまでの説明を省略する。色成分切替え盤２３に入射した波長域４５０ｎｍ〜７５０ｎｍの黄色光Ｙは、Ｙ透過領域２３ｄをそのまま通過して、出射光路Ｐｉから出射し、その後は青色光Ｂと同じ光路でスクリーンＳｃに投射される。

以上のように、実施例１の光源装置２では、ＲＧＢＹの照明光（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ、黄色光Ｙ）を得ることができる。実施例１のプロジェクタ１では、これらの照明光を、順次スクリーンＳｃに投射することで、残像現象を利用して、画像生成データに基づくフルカラーの画像をスクリーンＳｃに生成することができる。実施例１のように、青色光Ｂ、赤色光Ｒおよび緑色光Ｇに加えて、黄色光Ｙを照明光として用いることにより、より明るいプロジェクタ１を得ることができる。また、実施例１では、反射ミラー群１９を、第１反射ミラー１９ａと、第２反射ミラー１９ｂとを重ねて配置して構成している。そのため、プロジェクタ１への衝撃や長時間使用による劣化で、第１反射ミラー１９ａが破損した場合にも、青色光Ｂを、反射位置を変えることなく、第２反射ミラー１９ｂで反射させることができる。そのため、レーザ光である青色光Ｂを所望の照明光路Ｐ２に導いて、出射光路Ｐｉから出射させることができ、レーザ光が直進して光路外に進行し、結果としてユーザ側に光が出射することや、プロジェクタ１の部品を照射して劣化させるのを防ぐことができる。以上により、光利用効率に優れた光源装置２を実現することができるとともに、プロジェクタ１で生成される画像品質の向上を図ることができる。また、光源装置２の光源１０として、ＬＤ光源１０ａのみを使用しているので、このＬＤ光源１０ａの個数を増やすだけで、容易に明るい光源装置２、さらにはプロジェクタ１を実現することができる。

また、本実施例では、第１、第２反射ミラー１９ａ，１９ｂを重ね合わせて反射ミラー群１９を構成しているが、群を構成する形態は重ね合わせに限定されるものではない。例えば、第１反射ミラー１９ａが破損しても、青色光Ｂの照明光路Ｐ２が大きく変化しない範囲で、第２反射ミラー１９ｂを第１反射ミラー１９ａの近傍に配置することもできる。

なお、本実施例では反射ミラー群１９を２枚の反射ミラー（第１、第２反射ミラー１９ａ，１９ｂ）で構成したが、勿論、３枚以上の反射ミラーで構成することもできる。これにより、反射ミラーの破損時の代替となる反射ミラーの枚数が増えるので、光源装置２およびプロジェクタ１の優れた機能をより効果的に維持することができる。

また、本実施例では第１反射ミラー１９ａと第２反射ミラー１９ｂとの反射面１９１ａ，１９１ｂを向かい合わせて反射ミラー群１９を構成していたが、群の構成方法はこれに限定するものではない。青色光Ｂの照明光路Ｐ２が大きく変化しない範囲で、第１、第２反射ミラー１９ａ，１９ｂの反射面１９１ａ，１９１ｂは、方向を限定することなく重ね合わせて群を構成することもできる。

なお、本実施例では、青色光Ｂの照明光路Ｐ２中に２枚合わせの反射ミラー１９ａ，１９ｂを配置して、反射ミラーを群構成（反射ミラー群１９）としている。同様にして、光路反射変更手段の一つである第１ダイクロイックミラー１４や第２ダイクロイックミラー２１を、それぞれ２枚重ね合わせて、群構成としてもよい。このような構成によっても、照明光を良好に出射させて、光利用効率に優れた光源装置２を実現することができるとともに、画像品質に優れたプロジェクタ１を実現することができる。

このように第１ダイクロイックミラー１４を群構成とすることで、一方のダイクロイックミラーが破損した場合にも、もう一方のダイクロイックミラーが機能する。そのため、第１ダイクロイックミラー１４の破損により、蛍光体から生じた蛍光が光源１０に戻るのを抑制し、蛍光を第２ダイクロイックミラー２１の方向に良好に導くことができる。

また、第２ダイクロイックミラー２１を群構成とすることで、一方のダイクロイックミラーが破損した場合にももう一方のダイクロイックミラーが機能する。そのため、第２ダイクロイックミラー２１の破損により、青色レーザ光が直進することなく、第２ダイクロイックミラー２１で確実に反射する。その結果、青色レーザ光が直進して光路外に進行し、結果としてユーザ側への光の出射や、プロジェクタ１の部品を照射することによる破損を防ぐことができる。

また、光路反射変更手段の一つである反射・透過ホイール１１の反射面（反射領域１１ａ）を群で構成してもよい。これにより、一方の反射面（反射領域）が破損した場合にも、他方の反射面（反射領域）が機能する。そのため、本来は反射する青色レーザ光が、反射・透過ホイール１１を透過して直進するのを防ぐことができ、蛍光体への青色レーザ光の照射光量の増大による蛍光体の劣化を抑制することができる。さらに、照明光としての青色光Ｂが生成されないことによって光源装置２やプロジェクタ１としての機能が低下するのを抑制することができる。

次に、本願の実施例２の光源装置およびプロジェクタについて、図面に基づいて説明する。図６に、実施例２に係る光源装置２Ａおよびこの光源装置２Ａを備えたプロジェクタ１Ａの光学図を示す。実施例２に係る光源装置２Ａおよびプロジェクタ１Ａは、実施例１の反射ミラー群１９を反射拡散板群２４に代えたこと以外は、実施例１と同様の基本構成を有している。そのため、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。以降の実施例でも同様である。

実施例２で用いる反射拡散板群２４は、図７に示すように、第１反射拡散板２４ａと第２反射拡散板２４ｂとが重なって構成されている。第１反射拡散板２４ａは、青色光Ｂの拡散面（第１反射拡散板拡散面２４１ａ）と反射面（第１反射拡散板反射面２４２ａ）とを有している。第２反射拡散板２４ｂは、青色光Ｂの拡散面（第２反射拡散板拡散面２４１ｂ）と反射面（第２反射拡散板反射面２４２ｂ）とを有している。第１反射拡散板２４ａの第１反射拡散板反射面２４２ａと、第２反射拡散板２４ｂの第２反射拡散板拡散面２４１ｂとが向かい合っている。

以上のような構成の反射拡散板群２４を、照明光としての青色光Ｂの照明光路Ｐ２に配置したときの、実施例２の青色光Ｂの光路について、以下に説明する。なお、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、および、黄色光Ｙの光路は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。

（青色光Ｂの光路）
光源１０のＬＤ光源１０ａから出射する青色レーザ光（青色光Ｂ）は、カップリングレンズ１０ｂでカップリングされて略平行光となり、集光レンズ１０ｃで集光された後、反射・透過ホイール１１上で略１点に集光される。その後、青色光Ｂは反射・透過ホイール１１の反射領域１１ａを反射し、レンズ１８を通過した後、反射拡散板群２４で拡散されながら反射する。

以下、反射拡散板群２４での青色光Ｂの拡散および反射の作用について図７（ａ）を参照して説明する。レンズ１８を通過し、反射拡散板群２４に入射する光線束を光束ａとする。光束ａは、反射拡散板２４の第１反射拡散板拡散面２４１ａを通過し、拡散光束ａ１，ａ２となる。この拡散光束ａ１，ａ２は第１反射拡散板反射面２４２ａで反射し、再び第１反射拡散板拡散面２４１ａを通過する。この際、拡散光束ａ１，ａ２は再び拡散され、拡散光束ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２となる。以上より、光束ａは拡散光となる。なお、図７（ａ）では、数本の光束（ａ１，ａ２，ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２）を用いて説明したが、実際は無数の光束が存在し、それぞれが拡散されることで均一な光束となる。

図７で示した本実施例の反射拡散板群２４は、第１反射拡散板２４ａ、第２反射拡散板２４ｂとも、光線の入射側の面を拡散面（２４１ａ，２４１ｂ）とし、反対側の面を反射面（２４２ａ，２４２ｂ）としている。反射面（２４２ａ，２４２ｂ）は平面（反射平面）なので、反射コーティングが容易であり、高反射率を得ることができる。この反射コーティングとして、例えば、誘電体多層膜や金属膜をコートすることができる。

また、本実施例では、青色光Ｂの光束は反射面（２４２ａ，２４２ｂ）への入射前と反射後とで２回拡散面（２４１ａ，２４１ｂ）を通過する。そのため、例えば、反射拡散板群２４に代えて透過拡散板を配置して、１回のみ拡散させた場合よりも、拡散度合いを高めることができ、結果としてより均一な照明光（青色光Ｂ）を得ることができる。

また、本実施例では第１反射拡散板２４ａが破損した場合にも、第２反射拡散板２４ｂが機能する。つまり、図７（ｂ）に示すように、反射拡散板群２４に入射する光束ａは、第２反射拡散板２４ｂの第２反射拡散板拡散面２４１ｂを通過し、拡散光束ａ１’，ａ２’となる。この拡散光束ａ１’，ａ２’は第２反射拡散板反射面２４２ｂで反射し、再び第２反射拡散板拡散面２４１ｂを通過する。この際、拡散光束ａ１’，ａ２’は再び拡散され、拡散光束ａ１１’，ａ１２’，ａ２１’，ａ２２’となる。

反射拡散板群２４を反射した青色光Ｂは、レンズ２０を通過し、第２ダイクロイックミラー２１を反射した後、レンズ２２で集光されて色成分切替え盤２３に入射する。その後、青色光Ｂは、色成分切替え盤２３のＢ透過領域２３ａを通過する。色成分切替え盤２３を通過した青色光Ｂは、出射光路Ｐｉから出射してライトトンネル３ａに入射し、均一な光となった後に集光レンズ３ｂによって集光され、反射ミラー４ａを反射して画像形成パネル４ｂに入射し、投影光学系５により、スクリーンＳｃに投射される。

以上、実施例２においても、青色レーザ光を所望の照明光路Ｐ２に導いて、出射光路Ｐｉから出射させることができる。また、第１反射拡散板２４ａが破損した場合にも、第２反射拡散板２４ｂが機能する。その結果、青色レーザ光が直進して光路外に進行し、結果としてユーザ側への光の出射や、プロジェクタ１の部品を照射することによる破損を抑制することができる。また、青色レーザ光が拡散されず、青色レーザ光が直進性を保ったままユーザにとって不測の方向に投射されるのを防ぐことができる。したがって、照明光を良好に出射させて、光利用効率に優れた光源装置２Ａを実現することができるとともに、画像品質に優れたプロジェクタ１Ａを実現することができる。

また、実施例２によれば、青色光Ｂの照明光路Ｐ２中に、透過拡散板を設ける必要がないため、部品コストを低減することができる。また、照明光路Ｐ２中の部材が減るため、光源装置２Ａやプロジェクタ１Ａのサイズを小さくすることができる。

また、本実施例では第１、第２反射拡散板２４ａ，２４ｂを重ね合わせて反射拡散板群２４を構成したが、群を構成する形態は重ね合わせに限定されるものではない。例えば、第１反射拡散板２４ａが破損しても照明光路Ｐ２が大きく変化しない範囲で、第２反射拡散板２４ｂを第１反射拡散板２４ａの近傍に配置することもできる。

また、本実施例では反射拡散板群２４を２枚の反射拡散板（第１、第２反射拡散板２４ａ，２４ｂ）で構成したが、勿論、３枚以上の反射拡散板で構成することもできる。これにより、反射拡散板の破損時の代替となる反射拡散板の枚数が増えるので、光源装置２Ａおよびプロジェクタ１Ａの優れた機能をより効果的に維持することができる。

また、反射拡散板群２４の構成方法は、実施例２の構成方法に限定されるものではない。照明光路Ｐ２が大きく変化しない範囲で、第１、第２反射拡散板２４ａ，２４ｂは、方向を限定することなく重ね合わせて群を構成することもできる。

また、本実施例では青色光Ｂの照明光路Ｐ２中の反射部材（光路反射変更手段）を反射拡散板群２４としたが、光路反射変更手段の一つである反射・透過ホイール１１の反射面（反射領域１１ａ）を反射拡散板群としてもよい。これにより、反射面の一方の反射拡散面（反射拡散領域）が破損した場合にも、他方の反射拡散面（反射拡散領域）が機能する。そのため、本来は反射する青色レーザ光が、反射・透過ホイール１１を透過して直進することを防ぐことができ、蛍光体への青色レーザ光の照射光量の増大による蛍光体の劣化を抑制することができる。さらに、照明光としての青色光Ｂが生成されないことによって、光源装置２やプロジェクタ１としての機能が低下するのを抑制することができる。

更に、反射・透過ホイール１１に反射拡散面を設けて回転することにより、青色光Ｂの光束が時間的に拡散面の異なる位置を通過するため、拡散状態が時間的に異なり、スクリーンＳｃでの照度分布も時間によって異なることになる。結果として、投射画像のムラは時間的に平均化され、均一な画像となる。以上より、反射・透過ホイール１１に反射拡散面を設けて回転することで、静止した拡散板を設けた場合に比べて、照度均一効果をより高めることができる。

次に、本願の実施例３の光源装置およびプロジェクタについて、図面に基づいて説明する。実施例３では、図６に示す光源装置２Ａおよびプロジェクタ１Ａを用いている。そのため、青色光Ｂの光路、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび黄色光Ｙの光路は、実施例２と同様であるため、説明は省略する。

実施例３では、実施例２の反射拡散板群２４を、図８に示す反射拡散板群２５に代えている。実施例３の反射拡散板群２５は、第１反射拡散板２５ａと第２反射拡散板２５ｂとを備えている点では実施例２の反射拡散板群２４と同様であるが、第１、第２反射拡散板２５ａ，２５ｂの重ね合わせ方法と、第２反射拡散板２５ｂの構成とが実施例２の反射拡散板２４と相違している。実施例３の第１反射拡散板２５ａは、実施例２と同様に、光線の入射側を拡散面（第１拡散板拡散面２５１ａ）とし、反対側を反射面（第１拡散板反射面２５２ａ）としている。そのため、第１反射拡散板２５ａの破損前は、反射拡散板２５に入射した光束は、図８（ａ）に矢印で示すように、実施例２と同様にして第１反射拡散板２５ａによって拡散および反射されて拡散光となる。

実施例２との相違点として、実施例３では、第２拡散板２５ｂの拡散面および反射面を、同一の面としている（第２拡散板反射拡散面２５３ｂ）。更に、第１反射拡散板２５ａの反射面（第１拡散板反射面２５２ａ）と第２反射拡散板２５ｂの反射拡散面（第２拡散板反射拡散面２５３ｂ）とを、向かい合わせで配置している。この構成により、実施例３では、第１反射拡散板２５ａが破損した場合にも、反射面を変えることなく第２反射拡散板２５ｂが機能するので光線の反射が同じ位置で保たれ、結果として光利用効率を維持することができる（図８（ｂ）参照）。

また、実施例３では、さらに、第２反射拡散板２５ｂの拡散角θ２と、第１反射拡散板２５ａの拡散角θ１とが、下記式を満足するような構成としている。

θ２ ＝ √２×θ１

上記式を満足することで、第１反射拡散板２５ａを光線束が２回通過したときの拡散角と、第２反射拡散板２５ｂを１回通過したときの拡散角とを一致させることができる。そのため、第１反射拡散板２５ａが破損した場合にも、拡散角および反射位置を維持して第２反射拡散板２５ｂが機能することとなり、照明光としての青色光Ｂの均一性および光利用効率を維持することができる。図９は、上記式を満足する場合の拡散角θ１および拡散角θ２の拡散特性の関係を示したグラフである。この図９に示すグラフは、第１反射拡散板２５ａおよび第２反射拡散板２５ｂから出射する光線束の出射角（拡散角）に対する強度を表しており、「０°」とは正反射方向を意味する。

なお、第２反射拡散板２５ｂの拡散角θ２と第１反射拡散板２５ａの拡散角θ１との関係は、上記式を満足するものに限定されることはない。例えば、第２反射拡散板２５ｂの拡散角θ２を、第１反射拡散板２５ａの拡散角θ１よりも大きな拡散角にする、具体的には下記式を満足することで、第２反射拡散板２５ｂでも、第１反射拡散板２５ａに近い拡散効果を得ることができる。

θ２ ＞ θ１

光線入射側の第１反射拡散板２５ａでは、光線（光束）が拡散面（第１拡散板拡散面２５１ａ）を２回通過するのに対して、もう一方の第２反射拡散板２５ｂでは、光線（光束）が拡散面（第２拡散板反射拡散面２５３ｂ）を１回通過する。そのため、上記式を満足することで、第２反射拡散板２５ｂの拡散効果を、第１反射拡散板２５ａの拡散効果に近づけることができる。その結果、光線入射側の第１反射拡散板が破損した際にも、第２反射拡散板２４ｂの機能により、照度の均一性の低下を抑制することができる。

また、本実施例では、青色光Ｂの照明光路Ｐ２中の反射部材（光路反射変更手段）を反射拡散群２５としたが、同様にして、反射・透過ホイール１１の反射面（反射領域１１ａ）を反射拡散群とすることもできる。よって、一方の反射面（反射領域）が破損した場合にも、他方の反射面（反射領域）が機能して、青色レーザ光を所望の光路に導くことができる。

次に、本願の実施例４の光源装置およびプロジェクタについて、図面に基づいて説明する。図１０に、実施例４に係る光源装置２Ｂおよびこの光源装置２Ｂを備えたプロジェクタ１Ｂの光学図に示す。実施例４の構成部材において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。上記実施例１〜実施例３では、反射・透過ホイール１１と色成分切替え盤２３とを、別に設けているが、実施例４では、反射・透過ホイールと色成分切替え盤とを一体に形成した反射・色成分切替え盤２６（図１１参照）を用いている。また、実施例４では、青色光Ｂの照明光路Ｐ２に、第１反射ミラー群１９と第２反射ミラー群２７とを配置している。

図１１に示すように、実施例４で用いる反射・色成分切替え盤２６は、円盤状の回転板２６ｎに、第１〜第４分割ライン２６Ｌ１〜２６Ｌ４を介して、青色光Ｂを透過する領域（以下、「Ｂ透過領域」と呼ぶ）２６ａと、青色光Ｂを反射し赤色光Ｒを透過する領域（以下、「Ｂ反射Ｒ透過領域」と呼ぶ）２６ｂと、青色光Ｂを反射し緑色光Ｇを透過する領域（以下、「Ｂ反射Ｇ透過領域」と呼ぶ）２６ｃと、青色光Ｂを反射し黄色光Ｙを透過する領域（以下、「Ｂ反射Ｙ透過領域」と呼ぶ）２６ｄと、が設けられて構成される。反射・色成分切替え盤２６も、駆動部２６ｍにより回転可能となっている。

Ｂ透過領域２６ａは、例えば、透明なガラス板等の透過板、または、切り欠きにより形成することができる。Ｂ反射Ｒ透過領域２６ｂ、Ｂ反射Ｇ透過領域２６ｃおよびＢ反射Ｙ透過領域２６ｄは、青色光Ｂを反射し、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、黄色光Ｙをそれぞれ透過するダイクロイックミラーにより形成することができる。なお、図１１では、各領域（セグメント）２６ａ〜２６ｄの角度を９０度として、回転板２６ｎを４つに等分割しているが、本願がこれに限定されるものではない。プロジェクタ１Ｂのシステムでの色設計に対応して、各領域２６ａ〜２６ｄについて最適な角度を選択することができる。

第１反射ミラー群１９および第２反射ミラー群２７は、実施例１の反射ミラー群１９と同様に、第１反射ミラー１９ａと第２反射ミラー１９ｂとを重ねて配置し、第２反射ミラー２７ａと第２反射ミラー２７ｂとを重ねて配置して構成されている。この構成により、衝撃や経時劣化等で、第１反射ミラー１９ａ，２７ａが破損した場合にも、青色レーザ光を第２反射ミラー１９ｂ，２７ｂで反射して折り返すことで、レーザ光は照明光路Ｐ２を外れることがなく、出射光路Ｐｉに導かれる。

以下、実施例４の光源装置２Ｂを用いたプロジェクタ１Ｂの動作、光源装置２Ｂでの各色の照明光の光路および該光路上に配置された各光学部材の作用効果について説明する。

（青色光Ｂの光路）
まず、青色光Ｂの光路について説明する。青色光Ｂを照明光として照射する時間、すなわち、青色光Ｂを有効にする時間には、青色レーザ光の光路Ｐ１には、反射・色成分切替え盤２６のＢ透過領域２６ｂが位置する。

光源１０のＬＤ光源１０ａから出射する青色光Ｂ（青色レーザ光）は、カップリングレンズ１０ｂでカップリングされて略平行光となり、集光レンズ１０ｃで集光された後、反射・色成分切替え盤２６上で略１点に集光される。反射・色成分切替え盤２６に入射した青色光Ｂは、Ｂ透過領域２６ａを透過し、照明光路Ｐ２に導かれ、レンズ１８の方向に進行する。

青色光Ｂは、レンズ１８を通過し、第１反射ミラー群１９、第２反射ミラー群２７およびダイクロイックミラー２１を反射してレンズ２９で集光され、出射光路Ｐｉから出射して導光光学系３のライトトンネル３ａに入射する。青色光Ｂは、ライトトンネル３ａに入射して均一な光となった後、集光レンズ３ｂによって、集光され、画像生成部４の反射ミラー４ａを反射して、画像形成パネル４ｂに入射する。青色光Ｂが画像形成パネル４ｂで反射することにより生成された青色の投影画像が、投影光学系５により、スクリーンＳｃに投射される。

（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、黄色光Ｙの光路）
次に、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび黄色光Ｙの光路について説明する。この場合、光源１０から出射する青色レーザ光は、励起光として機能する。赤色光Ｒ、緑色光Ｇまたは黄色光Ｙを照明光として照射する時間、すなわち、赤色光Ｒ、緑色光Ｇまたは黄色光Ｙを有効にする時間には、青色レーザ光の光路Ｐ１には、反射・色成分切替え盤２６のＢ反射Ｒ透過領域２６ｂ、Ｂ反射Ｇ透過領域２６ｃおよびＢ反射Ｙ透過領域２６ｄが順次切替わって位置する。

光源１０のＬＤ光源１０ａから出射する励起光（青色レーザ光）は、カップリングレンズ１０ｂでカップリングされて略平行光となり、集光レンズ１０ｃで集光された後、反射・色成分切替え盤２６上で略１点に集光される。反射・色成分切替え盤２６に入射した励起光は、Ｂ反射Ｒ透過領域２６ｂ、Ｂ反射Ｇ透過領域２６ｃまたはＢ反射Ｙ透過領域２６ｄを反射し、励起光路Ｐ３に導かれ、レンズ１３の方向に進行する。

励起光は、レンズ１３を通過し、拡散板１２を通過して拡散され、レンズ１５で集光されて蛍光体ホイール１６上に略１点に入射する。蛍光体ホイール１６では、青色レーザ光を励起光として黄色蛍光（黄色光Ｙ）を発する。黄色光Ｙは、レンズ１５および拡散板１２を通過して、レンズ１３により再度反射・色成分切替え盤２６上に略１点に集光される。ここで、黄色光Ｙは、照明光路Ｐ４において、それぞれ反射・色成分切替え盤２６のＢ反射Ｒ透過領域２６ｂ、Ｂ反射Ｇ透過領域２６ｃまたはＢ反射Ｙ透過領域２６ｄを通過する。この通過により生成された赤色光Ｒ、緑色光Ｇまたは黄色光Ｙは、レンズ２２、ダイクロイックミラー２１を通過して、レンズ２９で集光され、ライトトンネル３ａに入射する。赤色光Ｒ、緑色光Ｇまたは黄色光Ｙは、ライトトンネル３ａに入射して均一な光となった後、集光レンズ３ｂによって、集光され、画像生成部４の反射ミラー４ａを反射して、画像形成パネル４ｂに入射する。各色成分の光が画像形成パネル４ｂで反射することにより生成された各色の投影画像が、投影光学系５により、スクリーンＳｃに投射される。

以上、実施例４では、実施例１等と同様の効果が得られるとともに、反射・透過ホイールと色成分切替え盤とを一体化した反射・色成分切替え盤２６を用いている。そのため、それぞれ別に設けた場合に比べて、回転板（ホイール）数を減らすことができ、コスト低減が可能となる。更に、実施例１では、反射・透過ホイール１１と色成分切替え盤２３とを同期制御している。これに対して、実施例４のように反射・透過ホイールと色成分切り替え盤とを一体化した反射・色成分切替え盤２６では、反射・透過ホイールと色成分切替え盤との同期制御が不要になり、制御を比較的簡単にすることができる。

なお、本実施例で照明光としての青色光Ｂを拡散するには、第１反射ミラー群１９、第２反射ミラー群２７およびダイクロイックミラー２１の少なくとも一つを反射拡散面とすればよく、十分な拡散効果が得られる。また、第１反射ミラー群１９や第２反射ミラー群２７を反射拡散板群としてもよく、その場合は、実施例２、３と同様の構成とすることができる。ダイクロイックミラー２１で拡散する場合、光線の入射側の面をダイクロイック面とし、反対側の面を拡散面とすればよい。この構成により、青色光Ｂは１つの面につき２回拡散面を通過するので、拡散効果を高めることができ、照度均一性の高い光源装置２Ｂとすることができる。

また、例えば、第１反射ミラー群１９、第２反射ミラー群２７およびダイクロイックミラー２１をすべて反射拡散面とすれば、拡散面効果を更に高めることができる。また、反射拡散板に加えて、反射・色成分切替え盤２６の透過面（青色光Ｂの透過面：Ｂ透過領域２６ａ）を拡散面としてもよい。この構成により、各色成分の光拡散効果を更に高めることができる。

また、反射・色成分切り替え盤の反射面（青色光Ｂの反射面：Ｂ反射Ｒ透過領域２６ｂ、Ｂ反射Ｇ透過領域２６ｃ、Ｂ反射Ｙ透過領域２６ｄ）を反射拡散板群としてもよい。この構成により、拡散板１２は不要となるので、部品点数が減り、光源装置２Ｂやプロジェクタ１Ｂのコストやサイズを低減することができる。更に、一方の拡散板が破損しても他方の拡散板が機能するため、青色レーザ光が拡散されずに照射されるのを抑制し、蛍光体の劣化等を良好に抑制することができる。また、青色レーザ光（励起光）を蛍光体に良好に導いて、黄色光Ｙを効率よく生成することが可能となり、画像品質と耐久性に優れたプロジェクタ１Ｂを実現することができる。

次に、本願の実施例５の光源装置およびプロジェクタについて、図面に基づいて説明する。図１２に、実施例５に係る光源装置２Ｃおよびこの光源装置２Ｃを備えたプロジェクタ１Ｃの光学図に示す。実施例５の構成部材において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。上記実施例１〜実施例４では、光源１０からの青色レーザ光（青色光Ｂ）の光路を変更して、照明光路Ｐ２または励起光路Ｐ３に切替えて導く光路変更手段として、反射・透過ホイール１１または反射・色成分切替え盤２６を用いている。これに対して、実施例５では、光路変更手段として、偏光ビームスプリッタを用い、この偏光ビームスプリッタを、群構成としている。具体的には、図１２に示すように、偏光ビームスプリッタ群３１を、第１、第２偏光ビームスプリッタ３１ａ，３１ｂの２枚で構成し、この偏光ビームスプリッタ群３１を、青色レーザ光の光路Ｐ１中に配置している。この偏光ビームスプリッタ群３１は、ｓ偏光を反射してｐ偏光を透過する光学特性を有している。

また、光源１０と偏光ビームスプリッタ群３１との間には、偏光変換スイッチ３０を配置している。ｐ偏光の光線は、偏光変換スイッチ３０を通過する際に、該偏光変換スイッチ３０がＯＮならばｓ偏光に変換されて出力され、ＯＦＦならばｐ偏光のまま出力される。同様に、偏光変換スイッチ３０に入射した光線の偏光がｓ偏光の場合には、該偏光変換スイッチ３０がＯＮならばｐ偏光に変換されて出力され、ＯＦＦならばｓ偏光のまま出力される。この偏光変換スイッチ３０は、制御手段等の外部からの制御信号に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。

以下、偏光ビームスプリッタ群３１による青色レーザ光（青色光Ｂ）の光路変更の作用を説明する。なお、青色レーザ光が照明光路Ｐ２、励起光路Ｐ３に導かれた後の、青色光Ｂ、赤色光Ｒ、緑色光Ｒ、黄色光Ｙの光路は、実施例１等と同様であるため、説明は省略する。まず、光源１０からの青色レーザ光を照明光路Ｐ２に導き、照明光（青色光Ｂ）として出射させる場合は、偏光変換スイッチ３０をＯＮとする。この場合、光源１０から出射したｐ偏光の青色レーザ光は、偏光変換スイッチ３０を通過する際に、ｓ偏光に変換されて出力される。ｓ偏光となった青色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ群３１に入射し、この偏光ビームスプリッタ群３１に反射されて、照明光路Ｐ２に導かれる。一方、青色レーザ光を励起光として励起光路Ｐ３に導く場合は、偏光変換スイッチ３０をＯＦＦとする。この場合、光源１０から出射したｐ偏光の青色レーザ光は、偏光変換スイッチ３０をそのまま通過して、ｐ偏光のまま出力される。このｐ偏光の青色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ群３１を透過して励起光路Ｐ３に導かれ、励起光として蛍光体ホイール１６の蛍光体に照射される。

以上のようにして青色レーザ光の光路を変更する偏光ビームスプリッタ群３１を群構成とすることで、第１偏光ビームスプリッタ３１ａが破損した場合にも、第２偏光ビームスプリッタ３１ｂが機能する。そのため、破損により青色レーザ光を所望の光路に導くことができず、青色光Ｂや他の照明光がスクリーンＳｃに投射されなくなるようなことを抑制することができる。その結果、光路変更手段としての機能を維持して、光を所望の光路に導いて、各色の照明光を投射することができ、光利用効率に優れた光源装置２Ｃと画像品質と耐久性に優れたプロジェクタ１Ｃとを実現することができる。また、実施例５でも、反射ミラー群１９、第１ダイクロイックミラー１４、ダイクロイックミラー２１等をさらに群構成としてもよく、同様の効果を得ることができる。

なお、本願の光路変更手段が、上記実施例１〜４のような反射によって光路を変更する手段、実施例５のように偏光によって光路を変更する手段に限定されることはなく、プリズム、回折格子等のように、屈折、回折等により光路を変更する手段を用いることもできる。このような光路変更手段を、青色レーザ光の光路中に配置し、これらを複数の光路変更部材を用いて群構成とすることも可能である。これにより、一方の部材が破損等しても、他方の部材が機能することで、光路変更手段としての機能を維持して、光を所望の光路に導くことができる。

また、上記各実施例では、蛍光体ホイール１６に設ける蛍光体として、赤色光Ｒおよび緑色光Ｇを含む黄色光Ｙを発するＹＡＧ系の蛍光材料を用いた蛍光体を１種類のみ使用している。そして、色成分切替え盤２３等により、黄色光Ｙから赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび黄色光Ｙを順次取り出して出射している。しかし、本願がこれに限定されることはなく、例えば、赤色光Ｒ（第１の色成分）を含む赤色蛍光を発する蛍光材料からなる赤色蛍光体と、緑色光Ｇ（第２の色成分）を含む黄色蛍光を発する蛍光材料からなる黄色蛍光体といった２つの蛍光体を、蛍光体ホイール１６にセグメント分けして設けてもよい。これにより、赤色蛍光体から発した赤色蛍光が、色成分切替え盤２３のＲ透過領域２３ｂを透過することで、赤色光Ｒが取り出される。また、黄色蛍光体から発した黄色蛍光が、Ｇ透過領域２３ｃを透過することで、緑色光Ｇが取り出され、黄色蛍光が、Ｙ透過領域２３ｄを透過することで、黄色光Ｙが取り出される。または、赤色光Ｒ（第１の色成分）を含む赤色蛍光を発する蛍光材料からなる赤色蛍光体、緑色光Ｇ（第２の色成分）を含む緑色蛍光を発する蛍光材料からなる緑色蛍光体、さらには、黄色光Ｙ（第３の色成分）を含む黄色蛍光を発する蛍光材料からなる黄色蛍光体を、セグメント分けして蛍光体ホイール１６に設けてもよい。各色の蛍光体から発した赤色、緑色、黄色の蛍光が、色成分切替え盤２３Ｒ，Ｇ，Ｙ透過領域２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを透過することで、色味が調整された赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、黄色光Ｙが取り出される。このように、２種類以上の蛍光体を用いることで、より明るい照明光を得ることが可能となる。

以上、本願の光源装置および投射装置を各実施例に基づき説明してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本願の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。また、前記構成部材の数、位置、形状等は各実施例に限定されることはなく、本願を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。また、上記各実施例では、投射装置として、スクリーン等の投影面に画像を投影して拡大表示する投影装置（プロジェクタ）に適用した例を説明したが、本願がこれらの実施例に限定されることもない。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ プロジェクタ（投射装置）
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 光源装置
３ 導光光学系 ４ 画像生成部 ４ｂ 画像形成パネル（被照射部）
５ 投影光学系 １０ 光源（レーザ光源）
１１ 反射・透過ホイール（光路切替え部材） １１ａ 反射領域
１１ｂ 透過領域 １４ 第１ダイクロイックミラー（光路反射変更手段）
１６ 蛍光体ホイール（蛍光体）
１９ 反射ミラー群、第１反射ミラー群（光路反射変更手段）
１９ａ 第１反射ミラー（反射部材） １９ｂ 第２反射ミラー（反射部材）
２１ ダイクロイックミラー、第２ダイクロイックミラー（光路反射変更手段）
２３ 色成分切替え盤（色成分切替え部材）
２４ 反射拡散板群（光路反射変更手段） ２４ａ 第１反射拡散板（反射部材）
２４ｂ 第２反射拡散板（反射部材） ２４１ａ 第１反射拡散板拡散面
２４２ａ 第１反射拡散板反射面 ２４１ｂ 第２反射拡散板拡散面
２４２ｂ 第２反射拡散板反射面 ２５ 反射拡散板群（光路反射変更手段）
２５ａ 第１反射拡散板（反射部材） ２５ｂ 第２反射拡散板（反射部材）
２５１ａ 第１拡散板拡散面 ２５２ａ 第１拡散板反射面
２５３ｂ 第２拡散板反射拡散面
２６ 反射・色成分切替え盤（光路切替え部材、色成分切替え部材）
２７ 第２反射ミラー群（光路反射変更手段）
２７ａ 第１反射ミラー（反射部材） ２７ｂ 第２反射ミラー（反射部材）
３０ 偏光ビームスプリッタ群（光路変更手段）
３１ａ 第１偏光ビームスプリッタ（光路変更部材）
３１ｂ 第２偏光ビームスプリッタ（光路変更部材）

特許第４７１１１５６号（特開２０１１−１３３２０号）公報

Claims (15)

1. 光源と、
   前記光源からの光線束の光路を変更する光路変更手段と、を有し、
   前記光路変更手段は、複数の光路変更部材で構成されることを特徴とする光源装置。
2. 前記光路変更手段は、前記光源からの前記光線束の少なくとも一部を反射して前記光路を折り返す光路反射変更手段であり、前記光路反射変更手段は、複数の反射部材で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光路反射変更手段は、反射面を向い合せて配置した２枚の反射ミラーにより構成されることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記光路反射変更手段は、２枚の反射拡散板により構成されることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
5. 前記２枚の反射拡散板は、それぞれ、光線の入射側の面が拡散面であり、反対側の面が反射平面であることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記２枚の反射拡散板のうち、光線の入射側に配置された一方の前記反射拡散板は、光線の入射側の面が拡散面であり、反対側の面が反射平面であり、他方の前記反射拡散板は、光線の入射側の面が反射拡散面であることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
7. 光線の入射側に配置された一方の前記反射拡散板の拡散角θ１と、他方の前記反射拡散板の拡散角θ２とが、次式
   θ２ ＞ θ１
   を満足することを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
8. 光線の入射側に配置された一方の前記反射拡散板の拡散角θ１と、他方の前記反射拡散板の拡散角θ２とが、次式
   θ２ ＞ √２×θ１
   を満足することを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
9. 前記光源が、所定の色成分の光を被照射部へ照射する照射光として出射し、
   前記光源からの前記光を励起光として、該光とは異なる少なくとも２色の色成分を含む蛍光を発する蛍光体と、
   前記光源からの前記光を励起光として前記蛍光体に導く励起光路および前記光源からの前記光を照射光として被照射部に導く照射光路の間で光路を切り替える光路切替え部材と、
   前記蛍光から特定の波長の光を順次切り替えて前記被照射部に導く色成分切り替え部材と、を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光源装置。
10. 前記光路切替え部材は、前記光源からの前記光を反射して前記照明光路に導く反射領域を有し、該反射領域が複数の反射部材で構成されることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
11. 前記光路切替え部材は、前記光源からの前記光を反射し拡散して前記照明光路に導く反射拡散領域を有し、該反射拡散領域が複数の反射拡散板で構成されることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
12. 前記光路切替え部材と前記色成分切替え部材とは一体に形成されており、前記光源からの前記光を前記蛍光体に導くとともに、前記蛍光体から発する前記蛍光から、特定の波長の光を順次切り替えて前記被照射部に導く領域と、前記光源からの前記光を前記照射光として前記被照射部に導く領域と、を有することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の光源装置。
13. 前記蛍光体が、前記光源からの光とは異なる少なくとも２色の色成分を含む蛍光材料から形成されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
14. 前記蛍光体が、前記光源からの前記光とは異なる第１の色成分を少なくとも含む蛍光材料と、前記光源からの前記光および前記第１の色成分とは異なる第２の色成分を少なくとも含む蛍光材料と、から形成されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
15. 請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の光源装置と、前記光源装置から出射された光を照射対象に向けて導く導光光学系と、前記導光光学系から出射された光が照射される画像生成部と、該画像生成部で変調された画像を投射する投影光学系と、を備えたことを特徴とする投射装置。