JP2015166787A - 光源装置及び投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】やや紫色に見える青色レーザーダイオードから出射される青色波長帯域光の色味調整を確実に行う。【解決手段】励起光源である青色レーザーダイオード７１は青色波長帯域光（第１の波長帯域光）を出射する。波長変換部材１４７は、第１の波長帯域光の波長のピークよりも長波長側に波長のピークがある緑色波長帯域光（第２の波長帯域光）を発光する蛍光体が混入される。そして、波長変換部材１４７は、出射側に設けられた第１の光学フィルタにより、第２の波長帯域光の波長範囲内に位置する第３の波長より短波長側である第１の波長帯域光及び第２の波長帯域光の一部を透過する。【選択図】 図３

Description

本発明は、光源装置と、この光源装置を備えた投影装置に関するものである。

今日、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ものである。

そして、この投影装置であるプロジェクタは、パーソナルコンピュータやＤＶＤプレーヤーなどの映像機器の普及に伴って、業務用プレゼンテーションから家庭用に至るまで、用途が拡大している。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、光源として複数のレーザーダイオード等の半導体発光素子を用い、それに伴い複数のレンズやミラー等の光学部品により構成される光源装置の開発や提案が多々なされている。

例えば、特許文献１に開示されるプロジェクタの光源装置は、青色波長帯域光の光源としての青色レーザー発振器と、赤色波長帯域光の光源としての赤色発光ダイオードと、青色波長帯域光の光源である青色レーザー発振器からの出射光を励起光として緑色波長帯域光を発する蛍光体層を蛍光ホイールに備える蛍光ホイール装置と、を有する。蛍光ホイールには、青色レーザー発振器からの出射光を拡散透過する拡散透過領域が備えられる。この拡散透過領域を透過した青色波長帯域光が光源として、赤色及び緑色波長帯域光とともに表示素子に照射され、投影光がスクリーンに投影される。

特開２０１１−１３３２０号公報

特許文献１におけるプロジェクタで利用される青色レーザー発振器（青色レーザーダイオード）は、高い光出力を得られると共に緑色蛍光体を効率的に発光させるものとしてプロジェクタに適するよう構成されたものである。そして、この青色レーザー発振器から出射される光の波長は、約４５０ｎｍ付近とされている。約４５０ｎｍ付近の波長を有する光を光源としてスクリーンに投影した場合には、青色であるべき投影光が、やや紫色に見えてしまうなど、投影画像の色味が不自然となることがあった。

よって、本発明では、光源として青色レーザーダイオードを用いた場合に、適正な色味でスクリーンに投影できる光源装置及びこの光源装置を用いた投影装置を提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、第１の波長帯域光を出射する励起光源と、前記第１の波長帯域光の波長のピークよりも長波長側に波長のピークがある第２の波長帯域光を発光する蛍光体が混入されて形成された波長変換部材と、前記波長変換部材を通過した前記第１の波長帯域光及び前記第２の波長帯域光の出射側に設けられ、前記第２の波長帯域光の波長範囲内に位置する第３の波長より短波長側である、前記第１の波長帯域光及び前記第２の波長帯域光の一部を透過させる第１の光学フィルタと、を有することを特徴とする。

本発明の投影装置は、上述の光源装置と、画像光を形成する表示素子と、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前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記表示素子と前記光源装置を制御する投影制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、やや紫色側にシフトした青色レーザーダイオードからの出射光を調整して、所望の青色の色味を持つ光源装置と、自然な色合いの画像投影が可能な投影装置とを得ることができる。

本発明の実施形態に係る投影装置を示す外観斜視図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の機能ブロックを示す図である。 本発明の実施形態に係る投影装置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投影装置の蛍光ホイールの正面図である。 本発明の他の実施形態に係る投影装置における波長変換部材等を示す断面模式図で、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は横断面図である。 本発明の他の実施形態に係る投影装置における波長変換部材に光が入射された様子を示す縦断面模式図である。 本発明の他の実施形態に係る投影装置における第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタの透過スペクトルと、青色波長帯域光及び色味調整のための緑色波長帯域光の光分布スペクトルを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る投影装置における波長変換部材等を示す模式図で、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は横断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図１は、投影装置１０の外観斜視図である。なお、本実施形態において、投影装置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、前後とは投影装置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、投影装置１０は、図１に示すように、略直方体形状であって、投影装置１０の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には複数の排気孔１７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。

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子やアナログＲＧＢ映像信号が入力される映像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、音声出力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（群）２０が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。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や正面パネル１２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や背面パネル１３には、吸気孔１８も形成されている。

次に、投影装置１０の投影装置制御手段について図２の機能ブロック図を用いて述べる。投影装置制御手段は、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、投影装置１０内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵ、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。

そして、この投影装置制御手段により、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あと、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り、光源装置６０から出射された光線束を後述の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う。

そして、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装置６０から出射されるように、光源装置６０の赤色、緑色及び青色の波長帯域光を発光させる個別の制御を行う。

さらに、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。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投影装置本体の電源オフ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投影装置本体の電源をオフにする等の制御も行う。

次に、この投影装置１０の内部構造について図３に基づいて述べる。図３は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。投影装置１０は、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、投影装置１０は、制御回路基板２４１の側方、つまり、投影装置筐体の略中央部分に光源装置６０を備えている。さらに、投影装置１０は、光源装置６０と左側パネル１５との間に、照明側ブロック１６１や投影側ブロック１６８等で形成される光学系ユニット１６０を備えている。

光源装置６０は、投影装置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近傍に配置される青色光源装置７０と、この青色光源装置７０から出射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蛍光ホイール装置１００と、青色光源装置７０と蛍光ホイール装置１００との間に配置される赤色光源装置１２０と、蛍光ホイール装置１００からの出射光や赤色光源装置１２０からの出射光の光軸が同一の光軸となるように変換して、各色光を所定の一面であるライトトンネル１７５の入射口に集光する導光光学系１４０と、を備える。

青色光源装置７０は、背面パネル１３と光軸が平行になるよう配置された複数の青色レーザーダイオード７１から成る光源群、各青色レーザーダイオード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、反射ミラー群７５で反射した各青色レーザーダイオード７１からの出射光を集光する集光レンズ７８、及び、青色レーザーダイオード７１と右側パネル１４との間に配置されたヒートシンク８１等を備える。

光源群は、複数の青色レーザーダイオード７１がマトリクス状に配列されて成る。また、各青色レーザーダイオード７１の光軸上には、各青色レーザーダイオード７１からの各出射光の指向性を高めるように各々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ミラー基板７６と一体化されて位置調整を行って生成され、青色レーザーダイオード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とによって青色レーザーダイオード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。

蛍光ホイール装置１００は、正面パネル１２と平行となるように、つまり、青色光源装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール１０１と、この蛍光ホイール１０１を回転駆動するホイールモータ１１０と、青色光源装置７０から出射される光線束を蛍光ホイール１０１に集光するとともに蛍光ホイール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１０７と、蛍光ホイール１０１から正面パネル１２方向に出射される光線束を集光する集光レンズ１１５と、を備える。なお、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によって蛍光ホイール装置１００等が冷却される。

図４に示す通り、蛍光ホイール１０１は、青色光源装置７０から集光レンズ群１０７を介した出射光を励起光として受けて緑色波長帯域の蛍光光を出射する蛍光発光領域１０３と、青色光源装置７０からの出射光を拡散透過する拡散透過領域１０４と、が周方向に連続して設けられている。

蛍光ホイール１０１の基材１０２は銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材１０２の青色光源装置７０側の表面には、環状の溝を形成し、この溝の底部が銀蒸着等によってミラー加工されており、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の層が敷設されている。さらに、拡散透過領域１０４は、基材１０２の切抜き透孔部に透光性を有する透明基材が嵌入され、この透明基材の表面にサンドブラスト等による微細凹凸が形成されているものである。なお、蛍光ホイール１０１は、ホイールモータ１１０の回転軸１１１に固設されたハブ１１６と嵌合し、固定されている。

図３において、緑色光源装置８０は、蛍光ホイール装置１００と、励起光源としての青色光源装置７０とにより構成される。緑色光源装置８０は、青色光源装置７０からの青色波長帯域光が蛍光ホイール１０１の緑色蛍光体層に照射されると、緑色蛍光体層における緑色蛍光体が励起され、緑色蛍光体から全方位に緑色波長帯域光を出射する。蛍光発光された光線束は、背面パネル１３側へ出射され、集光レンズ群１０７に入射する。一方、蛍光ホイール１０１における入射光を拡散透過する領域に入射された青色光源装置７０からの青色波長帯域光は、蛍光ホイール１０１を透過し、集光レンズ１１５に入射する。

赤色光源装置１２０は、青色レーザーダイオード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１２５と、を備える単色発光装置である。この赤色光源１２１は、赤色波長帯域の光を発する赤色発光ダイオードである。そして、この赤色光源装置１２０は、赤色光源装置１２０が出射する赤色波長帯域光の光軸が青色光源装置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交差するように配置されている。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及びヒートシンク１３０によって赤色光源１２１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、青色光源装置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と、赤色光源装置１２０から出射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波長帯域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、蛍光ホイール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。第一反射ミラー１４３における左側パネル１５側には、集光レンズ１４６が配置され、さらに左側パネル１５側には、第二ダイクロイックミラー１４５が配置されている。第二ダイクロイックミラー１４５の背面パネル１３側には、第１の光学フィルタ３４８及び第２の光学フィルタ３４５、第１の光学フィルタ３４８と第２の光学フィルタ３４５との間に波長変換部材１４７が配置されている。

第二ダイクロイックミラー１４５は、第一反射ミラー１４３により反射され、集光レンズ１４６を介して入射される青色波長帯域光の光軸を背面パネル１３側に９０度変換する。また、第二ダイクロイックミラー１４５は、波長変換部材１４７の第２の光学フィルタ３４５から出射される特定の波長帯域の戻り光を透過させる。第二ダイクロイックミラー１４５により反射された青色波長帯域光は、青色波長帯域光の色味を調整する波長変換部材１４７に入射される。なお、この波長変換部材１４７及び第二ダイクロイックミラー１４５、第三ダイクロイックミラー１４８については、詳細を後述する。

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、波長変換部材１４７の第１の光学フィルタ３４８から出射され、集光レンズ１４９を透過した色味調整後の青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、第三ダイクロイックミラー１４８が配置されている。この第三ダイクロイックミラー１４８により、第１の光学フィルタ３４８から出射された光束は透過される。また、第三ダイクロイックミラー１４８により、赤色光源装置１２０及び緑色光源装置８０からの光束は反射されて、これら赤色及び緑色の光束の光軸は背面パネル１３方向に９０度変換される。

また、ライトトンネル１７５の近傍には、ライトトンネル１７５の入射口に光源光を集光する集光レンズ１７３が配置されている。よって、第三ダイクロイックミラー１４８で反射される赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び第三ダイクロイックミラー１４８を透過する色味調整後の青色波長帯域光は、集光レンズ１７３により集光され、ライトトンネル１７５に入射される。

光学系ユニット１６０は、青色光源装置７０の左側方に位置する照明側ブロック１６１と、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位置する画像生成ブロック１６５と、導光光学系１４０と左側パネル１５との間に位置する投影側ブロック１６８と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。

この照明側ブロック１６１は、光源装置６０から出射された光源光を画像生成ブロック１６５が備える表示素子５１に導光する光源側光学系１７０の一部を備えている。この照明側ブロック１６１が有する光源側光学系１７０としては、光源装置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、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画像生成ブロック１６５方向に変換する光軸変換ミラー１８１等がある。

画像生成ブロック１６５は、光源側光学系１７０として、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。さらに、画像生成ブロック１６５は、表示素子５１とするＤＭＤを備え、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。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。

投影側ブロック１６８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。

このように投影装置１０を構成することで、蛍光ホイール１０１を回転させるとともに青色光源装置７０及び赤色光源装置１２０から異なるタイミングで光を出射すると、赤色、緑色及び色味調整後の青色の各波長帯域光が導光光学系１４０を介してライトトンネル１７５に順次入射され、さらに光源側光学系１７０を介して表示素子５１に入射されるため、投影装置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、スクリーンにカラー画像を生成することができる。

ここで、図５（ａ）、（ｂ）及び図６により、波長変換部材１４７について説明する。図５（ａ）は波長変換部材１４７の縦断面図である。図５（ｂ）は波長変換部材１４７の横断面図である。図６は、青色波長帯域光が波長変換部材１４７を透過する様子を示す縦断面の模式図である。

図５（ａ）、（ｂ）に示す波長変換部材１４７は、入射される青色波長帯域光の色味を調整する。具体的には、波長変換部材１４７は、青色レーザーダイオード７１から出射される青色波長帯域光よりも波長が長い緑色波長帯域に属する蛍光光を発光可能なパウダー状の蛍光体を粉末ガラスに分散混入し、このガラスと蛍光体の複合材料によるガラスロッドとして形成することにより光学ガラス中に蛍光体を分散含有させている。波長変換部材１４７は、図５（ａ）に示すように、外形を長手方向に伸びる直方体形状に形成され、図５（ｂ）に示すように、横断面を矩形に形成される。波長変換部材１４７に混入された蛍光体は、波長変換部材１４７に入射された青色波長帯域光により励起され、蛍光光が発光される。

波長変換部材１４７の四方の側面には、反射面が対向するようにしてミラー部３５３の処理を施している。ここで、本実施の形態においては、ミラー部３５３はミラーコート層として塗布により形成されたものである。そして、波長変換部材１４７の入射側の端面には、所定波長光を透過させ、所定波長以外の光を反射するダイクロイックフィルタである第２の光学フィルタ３４５が設けられている。波長変換部材１４７の出射側の端面には、同様のダイクロイックフィルタである第１の光学フィルタ３４８が設けられている。両光学フィルタは、青色波長帯域光と、波長変換部材１４７に混入された蛍光体からの蛍光光のうち、所定の波長帯域の蛍光光を透過する。

次に、図６により、青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光が波長変換部材１４７に入射されたときの状態を説明する。ここで、波長変換部材１４７に入射された青色波長帯域光３５５を矢印で示す。また、波長変換部材１４７であるガラスロッドに混入された蛍光体を３５６として示し、蛍光体３５６が発光する蛍光光３５７を矢印として示す。

波長変換部材１４７に入射された青色波長帯域光３５５は、四方の側面に設けられたミラー部３５３により、波長変換部材１４７内で反射されて入射側の端面から出射側の端面に向けて透過する。そして、この青色波長帯域光３５５の一部により、蛍光体３５６が励起され、蛍光光３５７が発せられる。なお、この蛍光光は蛍光体の周囲全方に向けて発せられ、波長変換部材１４７の出射側端面や入射側端面に向かう光、波長変換部材１４７の側面のミラー部３５３により反射されて入射側や出射側へ向かう光等がある。

本実施の形態においては、青色波長帯域光は、青色レーザーダイオード７１を光源としている。青色レーザーダイオード７１からの出射光は、ピーク波長が約４５０ｎｍとされている。このような波長を有する青色レーザーダイオード７１を光源として表示素子５１から出射される投影光の投影画像においては、青色がやや紫色に寄った色味となる。よって、波長変換部材１４７により、青色波長帯域光とともに所定の波長帯域の緑色波長帯域光を出射して、青色レーザーダイオード７１から出射された青色波長帯域光を長波長側へシフトして、見た目の色味を調整する。

ここで、図７の波長と透過率及び光強度の関係を示す図により、青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光（第１の波長帯域光）の色味調整について説明する。ここで、第２の光学フィルタ３４５の透過スペクトル３４５ａを実線で示す。第１の光学フィルタ３４８の透過スペクトル３４８ａを二点鎖線で示す。また、青色レーザーダイオード７１の光強度を示す曲線を実線ＢＬＤで示す。そして、波長変換部材１４７に混入された蛍光体からの蛍光光である緑色波長帯域光（第２の波長帯域光）の光強度を破線ＧＦＬで示す。

実線ＢＬＤで示される青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光の波長帯域は、第２の光学フィルタ３４５の透過スペクトル３４５ａの波長帯域の範囲内であるため、すべて波長変換部材１４７に入射される。青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光が波長変換部材１４７に入射されると、波長変換部材１４７に混入された蛍光体が励起され、破線ＧＦＬで示される蛍光光が発光される。

ここで、青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光の色味調整に必要とされる緑色波長帯域光である破線ＧＦＬの波長帯域は、波長Ｒ（第４の波長）から、波長Ｓ（第３の波長）の範囲である。波長Ｒ（第４の波長）は、青色波長帯域光（第１の波長帯域光）の波長のピークと緑色波長帯域光（第２の波長帯域光）のピークとの間に位置する。また、波長Ｓ（第３の波長）は、緑色波長帯域光（第２の波長帯域光）の波長範囲内に位置し、波長Ｒ（第４の波長）より長波長側に位置する。よって、波長変換部材１４７の蛍光光である破線ＧＦＬのうち、蛍光光の波長範囲の最小値である波長Ｑから波長Ｒまでの波長帯域と、波長Ｓより長い波長帯域は、色味調整には不要な波長帯域である。ここでは、破線ＧＦＬのうち、波長Ｑから波長Ｒまでの波長帯域光を、「色味調整に不要な低波長側の蛍光光」という。また、破線ＧＦＬのうち、波長Ｓより長い波長帯域光を、「色味調整に不要な高波長側の蛍光光」という。

第１の光学フィルタ３４８における透過スペクトル３４８ａで示す通り、第１の光学フィルタ３４８は、波長Ｓより長い波長帯域は透過させず、波長Ｓ以下の波長については透過させる。よって、第１の光学フィルタ３４８は、青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光（第１の波長帯域光）と共に、波長変換部材１４７の蛍光体からの蛍光光（第２の波長帯域光）のうち、色味調整に不要な高波長側の蛍光光を除いた蛍光光（換言すれば波長Ｓより短い波長の蛍光光）を透過させる。

そして、第１の光学フィルタ３４８から出射された光束は、第三ダイクロイックミラー１４８を透過する。なお、第１の光学フィルタ３４８を透過した蛍光光は緑色波長帯域に属するが、蛍光ホイール装置１００から出射された緑色波長帯域光とは波長が異なる。従って、第１の光学フィルタ３４８から出射された蛍光光である緑色波長帯域光は第三ダイクロイックミラー１４８を透過するが、蛍光ホイール装置１００から出射された緑色波長帯域光は第三ダイクロイックミラー１４８により反射される。

一方、波長変換部材１４７はガラスロッドとして形成されている。よって、波長変換部材１４７の内部では、光が側面で反射されている。また、第１の光学フィルタ３４８では、青色波長帯域光の色味調整に不要な波長Ｑから波長Ｒの範囲の蛍光光（すなわち、色味調整に不要な低波長側の蛍光光）が、青色波長帯域光とともに透過されてしまう。よって、この色味調整に不要な低波長側の蛍光光の光量をできるだけ削減する必要がある。よって、第２の光学フィルタ３４５により、色味調整に不要な低波長側の蛍光光を戻り光として透過させ、波長変換部材１４７の内部から外部へ出射するようにした。

第２の光学フィルタ３４５から出射された色味調整に不要な低波長側の蛍光光は、図３に示す第二ダイクロイックミラー１４５を透過して、正面パネル１２の内面により吸収される。よって、投影装置１０の内部で迷光となることが防止される。このようにして、第２の光学フィルタ３４５は、第１の光学フィルタ３４８よりも短い波長の光を透過させる。

次に、図８（ａ）、（ｂ）により、他の実施の形態について説明する。本実施の形態では、前述の実施の形態における波長変換部材１４７に換えて、ライトトンネルにて形成される波長変換部材４４７とした。ここで、図８（ａ）は波長変換部材４４７の縦断面図であり、（ｂ）は波長変換部材４４７等の横断面図である。

波長変換部材４４７は、前述の実施の形態における波長変換部材１４７と同様の複合材料で形成されている。すなわち、青色レーザーダイオード７１から出射される青色波長帯域光よりも波長が長い緑色波長帯域に属する蛍光光を発光可能なパウダー状の蛍光体を粉末ガラスに分散混入し、蛍光体含有ガラスにより平面鏡板として形成し、このガラスミラー板を組み合わせて、外形を長手方向に伸びる直方体形状とした四角筒状のライトトンネルとしたものである。

波長変換部材４４７の四方の側面には、ミラー部３５３が設けられている。本実施の形態におけるミラー部３５３も、前述の実施の形態と同様に、ミラーコート層が塗布されて形成されたものである。第２の光学フィルタ３４５及び第１の光学フィルタ３４８においても、前述の実施の形態と同様に、波長変換部材４４７の入射側に第２の光学フィルタ３４５が設けられ、波長変換部材４４７の出射側に第１の光学フィルタ３４８が設けられる。

このように構成される波長変換部材４４７においても、前述の実施の形態と同様に、青色レーザーダイオード７１から出射された青色波長帯域光の色味が調整される。すなわち、本実施の形態においては、ライトトンネルとして形成された波長変換部材４４７に青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光が入射される。そして、波長変換部材４４７では、入射された青色波長帯域光により、波長変換部材４４７に混入された蛍光体から蛍光光が発光される。

そして、波長変換部材４４７は、第１の光学フィルタ３４８を介して、青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光とともに、波長変換部材４４７に混入された蛍光体からの蛍光光のうち、色味調整に不要な高波長側の蛍光光を除いた蛍光光が出射される。第２の光学フィルタ３４５からは、波長変換部材４４７に混入された蛍光体からの蛍光光のうち、色味調整に不要な低波長側の蛍光光が戻り光として出射される。結果として、波長変換部材４４７により、青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光は色味調整がなされる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、適宜変更を加えて実施することができる。例えば、本実施の形態においては、波長変換部材を蛍光体が混入されたガラスパウダーにより形成したガラスロッドやライトトンネルとしたが、透明又は透光性を有する樹脂材料に同様の波長帯域を有する蛍光体を混入して波長変換部材を形成することもできる。また、本実施の形態においては、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタをダイクロイックフィルタとしたが、吸収型や他の形式の光学フィルタを用いて実施することができる。

さらにまた、本実施の形態において波長変換部材に混入させる蛍光体は、緑色波長帯域の蛍光光を発する蛍光体としたが、本発明はこれに限定されず、青色レーザーダイオード７１の色味調整の態様により、適切な波長帯域の蛍光光を発する蛍光体を選択することができる。

以上の通り、本実施の形態における光源装置６０では、励起光源である青色光源装置７０として青色レーザーダイオード７１が備えられる。青色レーザーダイオード７１からの出射光は、波長変換部材１４７に入射される。波長変換部材１４７は、青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光（第１の波長帯域光）の色味を調整する波長帯域の蛍光光である緑色波長帯域光（第２の波長帯域光）を発光する蛍光体が混入されて形成される。そして、波長変換部材１４７の出射側には、第１の光学フィルタ３４８が設けられている。第１の光学フィルタ３４８からは、波長変換部材１４７に混入された蛍光体からの蛍光光のうち、色味調整に不要な蛍光光（第３の波長より短波長側の波長帯域光）を除いた蛍光光及び青色波長帯域光が出射される。

このようにして、波長変換部材１４７により、青色波長帯域光の色味を調整する蛍光光が発光される。そして、第１の光学フィルタ３４８により、色味調整に不要な高波長側の蛍光光（第３の波長よりも高波長側の波長帯域光）を除いた蛍光光とともに青色波長帯域光（第１の波長帯域光）が出射される。このようにして、青色レーザーダイオード７１を採用した場合においても、青色レーザーダイオード７１から出射された青色波長帯域光の色味を適切に調整することができる。従って、やや紫色波長帯域に近い光である青色レーザーダイオード７１から出射される青色波長帯域光を、ｓＲＧＢの青色度に近い波長帯域光として投影画像の色再現性を高めることができる。

このため、青色レーザーダイオード７１からの青色波長帯域光に蛍光光を加えて青色画像を形成し、赤色光源装置１２０及び緑色光源装置８０からの光線束によりそれぞれ赤色画像及び緑色画像を形成して投影画像を形成するため、この光源装置６０を用いたプロジェクタは、ｓＲＧＢの三原色に近い原色画像を用いた、明るく色再現性の高い高画質の画像投影を可能とすることができる。

また、波長変換部材１４７は、入射側に、第２の光学フィルタ３４５が設けられている。そして、第２の光学フィルタ３４５により、波長変換部材１４７における蛍光体からの蛍光光のうち、第１の光学フィルタ３４８よりも短い波長の光（すなわち、第４の波長よりも短い波長帯域光）を透過させて蛍光光の戻り光が波長変換部材１４７の外部へ出射される。これにより、蛍光体からの蛍光光のうち、色味調整に不要な低波長側の蛍光光が第１の光学フィルタ３４８から出射される光量を削減することができ、より確実に青色波長帯域光の色味調整を行うことができる。

また、波長変換部材１４７は、青色波長帯域光の色味を調整する波長帯域光を発する蛍光体を分散させ混入した光学ガラスにより形成した。これにより、ガラスにより形成される光学素子と同様の製造方法にて、波長変換部材１４７を製造することができる。

また、波長変換部材１４７に混入させた蛍光体は、緑色波長帯域の蛍光光を発する蛍光体とした。これにより、約４５０ｎｍのピーク波長である青色レーザーダイオード７１の青色波長帯域光を長波長側へシフトさせて、ｓＲＧＢで規定される青色へと近づけて、自然な青色画像の投影光を得ることができる。

また、波長変換部材１４７は、外形を長手方向に伸びる直方体形状として形成されるとともに、四方の側面に、反射面を対向させたミラー部３５３を設けた。これにより、波長変換部材の側面からの光の漏れを防止することができる。さらに、波長変換部材１４７への入射光がミラー部３５３により反射され、波長変換部材１４７に混入された蛍光体を励起するので、全方向へ蛍光発光する光を効率よく反射させて、光の利用効率を向上させることができる。ゆえに、色味調整のための蛍光体の蛍光光の輝度を向上させ、青色波長帯域光の色味調整をさらに確実に行うことができる。

また、波長変換部材１４７は、ガラスロッドとして形成した。これにより、波長変換部材１４７に入射される青色波長帯域光を拡散して均一な光束を得ることができるので、光源側光学系１７０におけるライトトンネル１７５で青色波長帯域光の拡散が十分ではない場合に、補助的に青色波長帯域光を拡散して、より確実に拡散均一光を得ることができる。

また、波長変換部材４４７は、ライトトンネルとして形成した。これにより、入射される青色波長帯域光を拡散して均一な光束を得ながら、比較的取り扱いが容易なライトトンネルを波長変換部材として用いることができるので、製造コストを低減しつつ、照度分布を均一化して色ムラを改善することができる。

また、光源装置６０は、青色波長帯域光を出射する青色光源装置７０と、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置１２０と、緑色波長帯域光を出射する緑色光源装置８０とを備える。これにより、赤色、緑色及び青色の各波長帯域光を出射可能な光源装置について、青色の色味が調整し、自然な色味の投影光を得ることができる。

また、投影装置１０は、波長変換部材１４７を備える光源装置６０と、画像光を形成する表示素子５１と、この表示素子５１に光源光を導光する光源側光学系１７０や、表示素子５１により形成された画像光をスクリーンに投影する投影側光学系２２０及び表示素子５１や光源装置６０を制御する制御手段をそなえる。これにより、青色の色味が調整され、自然な色味をスクリーンに投影することができる投影装置を得ることができる。

また、以上説明した実施形態は、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、発明の趣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］第１の波長帯域光を出射する励起光源と、前記第１の波長帯域光の波長のピークよりも長波長側に波長のピークがある第２の波長帯域光を発光する蛍光体が混入されて形成された波長変換部材と、前記波長変換部材を通過した前記第１の波長帯域光及び前記第２の波長帯域光の出射側に設けられ、前記第２の波長帯域光の波長範囲内に位置する第３の波長より短波長側である、前記第１の波長帯域光及び前記第２の波長帯域光の一部を透過させる第１の光学フィルタと、を有することを特徴とする光源装置。
［２］前記励起光源は青色レーザーダイオードを含み、前記第１の波長帯域光は青色波長帯域光を含み、前記第２の波長帯域光は前記蛍光体からの蛍光光を含み、前記波長変換部材は、前記第１の波長帯域光が入射される入射側に、前記第３の波長と比較して短い波長である第４の波長よりも短い波長の光を透過させる第２の光学フィルタを有することを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［３］前記波長変換部材は、前記第１の波長帯域光の色味を調整する波長帯域光を発する前記蛍光体を分散させて混入した光学ガラスにより形成されていることを特徴とする前記［１又は前記［２］に記載の光源装置。
［４］前記波長変換部材に混入される前記蛍光体は、緑色波長帯域の蛍光光を発する前記［１］乃至前記［３］の何れか記載の光源装置。
［５］前記波長変換部材は、外形を長手方向に伸びる直方体形状として形成されるとともに、四方の側面に、反射面を対向させて有することを特徴とする前記［１］乃至前記［４］の何れか記載の光源装置。
［６］前記波長変換部材は、ガラスロッドとして形成されたことを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れか記載の光源装置。
［７］前記波長変換部材は、ライトトンネルとして形成されたことを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れか記載の光源装置。
［８］赤色光源装置及び緑色光源装置をさらに備えることを特徴とする前記［１］乃至前記［７］の何れか記載の光源装置。
［９］前記［１］乃至前記［８］の何れか記載の光源装置と、画像光を形成する表示素子と、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前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記表示素子と前記光源装置を制御する投影制御手段と、を有することを特徴とする投影装置。

１０ 投影装置
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
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 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 青色光源装置
７１ 青色レーザーダイオード ７３ コリメータレンズ
７５ 反射ミラー群 ７６ ミラー基板
７８ 集光レンズ
８０ 緑色光源装置
８１ ヒートシンク
１００ 蛍光ホイール装置
１０１ 蛍光ホイール １０２ 基材
１０３ 蛍光発光領域 １０４ 拡散透過領域
１０７ 集光レンズ １１０ ホイールモータ
１１１ 回転軸 １１５ 集光レンズ
１１６ ハブ
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 第二ダイクロイックミラー １４６ 集光レンズ
１４７ 波長変換部材 １４８ 第三ダイクロイックミラー
１４９ 集光レンズ
１６０ 光学系ユニット
１６１ 照明側ブロック １６５ 画像生成ブロック
１６８ 投影側ブロック
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 ヒートシンク
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
３４５ 第２の光学フィルタ ３４８ 第１の光学フィルタ
３５３ ミラー部 ３５５ 青色波長帯域光（第１の波長帯域光）
３５６ 蛍光体 ３５７ 蛍光光（第２の波長帯域光）
４４７ 波長変換部材

Claims (9)

1. 第１の波長帯域光を出射する励起光源と、
   前記第１の波長帯域光の波長のピークよりも長波長側に波長のピークがある第２の波長帯域光を発光する蛍光体が混入されて形成された波長変換部材と、
   前記波長変換部材を通過した前記第１の波長帯域光及び前記第２の波長帯域光の出射側に設けられ、前記第２の波長帯域光の波長範囲内に位置する第３の波長より短波長側である、前記第１の波長帯域光及び前記第２の波長帯域光の一部を透過させる第１の光学フィルタと、
   を有することを特徴とする光源装置。
2. 前記励起光源は青色レーザーダイオードを含み、
   前記第１の波長帯域光は青色波長帯域光を含み、
   前記第２の波長帯域光は前記蛍光体からの蛍光光を含み、
   前記波長変換部材は、前記第１の波長帯域光が入射される入射側に、前記第３の波長と比較して短い波長である第４の波長よりも短い波長の光を透過させる第２の光学フィルタを有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記波長変換部材は、前記第１の波長帯域光の色味を調整する波長帯域光を発する前記蛍光体を分散させて混入した光学ガラスにより形成されてい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. 前記波長変換部材に混入される前記蛍光体は、緑色波長帯域の蛍光光を発する請求項１乃至請求項３の何れか記載の光源装置。
5. 前記波長変換部材は、外形を長手方向に伸びる直方体形状として形成されるとともに、四方の側面に、反射面を対向させて有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか記載の光源装置。
6. 前記波長変換部材は、ガラスロッドとして形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか記載の光源装置。
7. 前記波長変換部材は、ライトトンネルとして形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか記載の光源装置。
8. 赤色光源装置及び緑色光源装置をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか記載の光源装置。
9. 請求項１乃至請求項８の何れか記載の光源装置と、
   画像光を形成する表示素子と、
   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前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
   前記表示素子と前記光源装置を制御する投影制御手段と、
   を有することを特徴とする投影装置。

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