JP2016061945A - 光源装置及び投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーン上における照射強度の分布を均一にして、色ムラの発生を低減させた光源装置及び投影装置を提供する。【解決手段】光源装置６０は、励起光を出射する励起光源とされる励起光照射装置７０と、回転板１０１と、を備える。回転板１０１は、入射された励起光を出射側に反射するように形成された励起光反射部１０３と、励起光反射部１０３と対向して配置され、励起光の一部を反射して他の一部を出射側に透過するように形成された一部反射部１０６と、一部反射部１０６の出射側に設けられ、一部反射部１０６を透過した励起光により励起されて蛍光光を発光する蛍光体を有する蛍光発光領域１０７と、が設けられる。【選択図】 図４

Description

本発明は、光源装置と投影装置に関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、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ダイオード等の半導体発光素子を用いるとともに、この半導体発光素子を励起光源とする蛍光ホイールを備える投影装置が種々開発されている。

特許文献１に開示される投影装置は、赤色発光ダイオードからなる赤色光源装置と、青色レーザダイオードからなる励起光照射装置からの出射光が励起光として照射されて緑色波長帯域の蛍光光を発する蛍光体層及び励起光照射装置からの出射光を拡散透過させる拡散透過領域を有する蛍光ホイールを備える蛍光ホイール装置と、が配置されている。励起光照射装置は、出射光が蛍光ホイールの拡散透過領域を拡散透過されることにより、青色光源ともされている。そして、赤色、緑色、青色の各波長帯域光は、導光光学系により同一光路上に合成されてライトトンネルの入射面に集光される。

特開２０１３−１９６９４６号公報

特許文献１の投影装置における青色波長帯域光は、青色レーザダイオードからなる励起光照射装置からの出射光が蛍光ホイールに設けられた拡散板を透過されたものである。そして、緑色波長帯域光は、励起光照射装置からの出射光を励起光として緑色蛍光体に直接照射され発せられた蛍光光である。従って、光強度が強く指向性の高いレーザダイオードからの出射光が十分に拡散されていない場合には、スクリーン上で青色と緑色の波長帯域光の照射強度の分布が異なり、色ムラが発生する。

そして、青色波長帯域光と緑色波長帯域光は、別々の経路を辿ってライトトンネルの入口で集光され、表示素子に照射される。従って、青色及び緑色波長帯域光は、ライトトンネルの入口における照射強度の分布等に差異が生じる。そのため、スクリーン上の照射強度の分布にも差異が生じてしまう場合がある。

よって、本発明の目的は、スクリーン上における照射強度の分布を均一にして、色ムラの発生を低減させた光源装置及び投影装置を提供する。

本発明に係る光源装置は、励起光を出射する励起光源と、回転板と、を有し、前記回転板は、入射された前記励起光を出射側に反射するように形成された励起光反射部と、前記励起光反射部と対向して配置され、前記励起光の一部を反射し他の一部を前記出射側に透過するように形成された一部反射部と、前記一部反射部の前記出射側に設けられ、前記一部反射部を透過した前記励起光により励起されて蛍光光を発光する蛍光体を有する蛍光発光領域と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る投影装置は、上述の本発明に係る光源装置と、前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、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装置制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、均一な光強度とされる光源光が出射される光源装置と、この光源装置を備えて色ムラの発生を低減させた投影装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る投影装置を示す外観斜視図である。 本発明の第１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。 本発明の第１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。 本発明の第１の実施形態に係る回転板を模式的に示す図であり、（ａ）は正面を示す模式図であり、（ｂ）は断面を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る回転板の背面を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る投影装置における一部反射部の透過スペクトルと、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光の光分布スペクトルを示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る回転板に励起光が入射される様子を模式的に示す図であり、（ａ）は蛍光発光領域における回転板の要部拡大断面を示す模式図であり、（ｂ）は拡散透過領域における回転板の要部拡大断面を示す模式図である。 本発明の第２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。 本発明の第２の実施形態に係る回転板を模式的に示す図であり、（ａ）は正面を示す模式図であり、（ｂ）は断面を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る回転板の背面を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る回転板に励起光が入射される様子を模式的に示す図であり、（ａ）は蛍光発光領域における回転板の要部拡大断面を示す模式図であり、（ｂ）は拡散透過領域における回転板の要部拡大断面を示す模式図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図７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る。

そして、この投影装置１０は、光源装置６０から出射された光線束を、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スクリーンに画像を投影表示する。尚、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、励起光源や赤色光源装置から所定のタイミングで赤色、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１０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１０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１０筐体の略中央前方部分に光源装置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、光源側光学系１７０や投影側光学系２２０が配置されている。

光源装置６０は、赤色波長帯域光の光源とされる赤色光源装置１２０と、緑色波長帯域光の光源とされる緑色光源装置８０と、青色波長帯域光の光源とされる青色光源装置であると共に励起光源ともされる励起光照射装置７０と、を備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と、回転板装置１００とにより構成される。そして、光源装置６０には、緑色及び青色波長帯域光の光線束に赤色波長帯域光の光線束を合わせて各色波長帯域の光束を同一光路上に導光して同一方向に向かわせる導光光学系１４０が配置されている。

励起光照射装置７０は、投影装置１０筐体の左右方向における略中央前方部分であって正面パネル１２近傍に配置される。そして、励起光照射装置７０は、正面パネル１２と光軸が直交するよう配置された複数の半導体発光素子からなる。本実施の形態においては、半導体発光素子は、青色波長帯域光を発する青色レーザダイオード７１とされ、４個の青色レーザダイオード７１が正面パネル１２と平行な横一列に配置されている。さらに、励起光照射装置７０は、各青色レーザダイオード７１からの出射光の光軸を左側パネル１５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、青色レーザダイオード７１と背面パネル１３との間に配置されたヒートシンク８１等を備える。

また、各青色レーザダイオード７１からの光軸上には、各青色レーザダイオード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、各青色レーザダイオード７１から出射される各光線束の間隔を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ダイオード７１が冷却される。さらに、反射ミラー群７５と右側パネル１４及び正面パネル１２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。

赤色光源装置１２０には、青色レーザダイオード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、が備えられる。この赤色光源１２１は、赤色波長帯域の光を発する半導体発光素子である赤色発光ダイオードである。そして、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、回転板１０１から出射される緑色及び青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の正面パネル１２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。

緑色光源装置８０を構成する回転板装置１００は、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蛍光ホイールとされる回転板１０１と、この回転板１０１を回転駆動するモータ１１０と、励起光照射装置７０から出射される励起光の光線束を回転板１０１に集光する集光レンズ群１１７と、回転板１０１から左側パネル１５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、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によって回転板装置１００等が冷却される。

蛍光ホイールとされる回転板１０１からは、回転板１０１に入射された励起光により発光される緑色波長帯域光である蛍光光と、入射された励起光が拡散透過される青色波長帯域光と、が左側パネル１５側に向けて出射される。これらについては、詳細を後述する。

そして、導光光学系１４０は、集光レンズ１４７，ダイクロイックミラー１４８からなる。集光レンズ１４７は、回転板１０１からの出射光の光軸上であって、回転板装置１００の左側パネル１５側に配置される。ダイクロイックミラー１４８は、集光レンズ１４７を介して出射される回転板１０１からの出射光の光軸と、赤色光源装置１２０の赤色光源１２１からの出射光の光軸が交差する位置に配置される。

ダイクロイックミラー１４８は、赤色波長帯域光を透過し、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射する。従って、集光レンズ１４７から出射された青色波長帯域光及び緑色波長帯域光は、ダイクロイックミラー１４８により背面パネル１３側に反射される。赤色光源装置１２０から出射された赤色波長帯域光は、ダイクロイックミラー１４８を透過する。このようにして、赤色、緑色、青色の各色波長帯域光は、導光光学系１４０により同一光路上に導光され、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。ライトトンネル１７５に入射される各色波長帯域光は、ライトトンネル１７５により均一な強度分布の光線束とされる。

光源側光学系１７０は、集光レンズ１７３，ライトトンネル１７５，集光レンズ１７８，光軸変換ミラー１８１，集光レンズ１８３，照射ミラー１８５，コンデンサレンズ１９５により構成されている。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の背面パネル１３側に配置される表示素子５１から出射された画像光を投影側光学系２２０に向けて出射するので、投影側光学系２２０の一部ともされている。

ライトトンネル１７５の背面パネル１３側の光軸上には、集光レンズ１７８を介して、光軸変換ミラー１８１が配置されている。ライトトンネル１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に光軸を変換される。

光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介して表示素子５１に所定の角度で照射される。なお、ＤＭＤとされる表示素子５１は、背面パネル１３側にヒートシンク１９０が設けられ、このヒートシンク１９０により表示素子５１は冷却される。

光源側光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された光源光である光線束は、表示素子５１の画像形成面で反射され、投影光として投影側光学系２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影側光学系２２０は、コンデンサレンズ１９５，可動レンズ群２３５，固定レンズ群２２５により構成されている。固定レンズ群２２５は、固定鏡筒に内蔵される。可動レンズ群２３５は、可動鏡筒に内蔵され、レンズモータにより移動可能とされることにより、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、回転板１０１を回転させるとともに励起光照射装置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投影することができる。

次に、図４〜図６に基づいて、回転板１０１の構成について詳細を説明する。図４（ａ）は、回転板１０１の正面図であり、図４（ｂ）は回転板１０１の断面図であり、図５は回転板１０１の背面図である。回転板１０１は、円盤状に形成される。この回転板１０１には、モータ１１０の軸１１２に固定され、円板状に形成される支持円板１０２が設けられている。支持円板１０２の外周には、円環状の基材１０４が設けられている。基材１０４は、ガラス材等の透明材料により形成されている。基材１０４は、背面側の円周縁が傾斜して形成されている。この基材１０４が傾斜して形成される円周縁の傾斜面には、基材１０４側（換言すれば回転板装置１００の出射側）の面を全反射ミラーとして形成される入射光反射部１０５が設けられている。従って、入射光反射部１０５は、円環状に形成されている。

基材１０４の一方面である正面側の面には、外径が基材１０４よりも小さく形成される円環状の励起光反射部１０３が設けられている。励起光反射部１０３は、基材１０４側の面を全反射ミラーとして形成されている。一方、基材１０４の内縁には、基材１０４の内縁と支持円板１０２の外周とで挟持されるようにして円環状に形成される内縁反射部１０３ａが設けられている。内縁反射部１０３ａは、基材１０４側の面を全反射ミラーとして形成されている。そして、励起光反射部１０３の内縁端と内縁反射部１０３ａの正面側の端部は接続される。従って、励起光反射部１０３と内縁反射部１０３ａは、断面視Ｌ字状にして一体的に形成されている。

一方、入射光反射部１０５と対向する基材１０４の正面側の面には、基材１０４の外周に位置する円周縁に沿って入射面１０９が形成される。入射面１０９は、励起光反射部１０３の外周に円環状に露出される面とされる。入射面１０９は、励起光照射装置７０からの励起光が入射される。そして、入射面１０９とする正面側の面には、反射防止コート（ＡＲコート）が施されている。これにより、入射面１０９に入射される励起光は、ほぼすべての光束が入射光とされ、入射面１０９により反射されてしまうことが防止される。

基材１０４の他方面である背面側の面には、励起光反射部１０３と対向して、円環状に形成される一部反射部１０６が配置される。一部反射部１０６は、図６の実線１０６ａに示す透過スペクトルを有する。すなわち、一部反射部１０６は、励起光とされる青色レーザダイオード７１から出射される青色波長帯域光ＢＬＤの一部を反射して一部を透過する。本実施形態においては、一部反射部１０６が青色波長帯域光ＢＬＤを透過する透過率は約５０％とされている。すなわち、一部反射部１０６は、青色波長帯域光ＢＬＤに対してハーフミラーとされている。一方、一部反射部１０６は、後述の緑色蛍光体層からの発光光である緑色波長帯域光ＧＦＬに対しては、緑色波長帯域光ＧＦＬについてほぼ全ての波長帯域の蛍光光を全反射するよう形成されている。

一部反射部１０６の背面側（換言すれば回転板装置１００の出射側）の面には、円弧状に形成される蛍光発光領域１０７が形成されている。蛍光発光領域１０７は、緑色蛍光体の層が敷設されてなる。蛍光発光領域１０７における緑色蛍光体層に励起光照射装置７０からの青色波長帯域光が励起光として照射されると、緑色蛍光体が励起される。そして、この緑色蛍光体から全方位に緑色波長帯域の蛍光光が発せられる。

さらに、一部反射部１０６の背面側（換言すれば回転板装置１００の出射側）の面には、蛍光発光領域１０７と連設して、円弧状に形成される拡散透過領域１０８が設けられている。拡散透過領域１０８は、背面側の面をサンドブラスト等で微細凹凸を形成した透明基材等により形成されている。

このように形成される回転板１０１は、モータ１１０により回転駆動される。そして、図４（ａ）に示すように、回転板１０１は、入射面１０９上の照射スポットＳに、励起光照射装置７０からの出射光である励起光が回転板１０１に対して垂直に照射される。

次に、回転板１０１に励起光が入射される様子を図７（ａ），（ｂ）に示す。入射面１０９上の照射スポットＳから入射された青色波長帯域光ＢＬＤは、入射光反射部１０５により、基材１０４の径方向内方に向けて全反射される。ここで、入射光反射部１０５が、青色波長帯域光ＢＬＤの光軸に対して４５度の傾斜であると、入射光反射部１０５で反射された青色波長帯域光ＢＬＤは、励起光反射部１０３や一部反射部１０６で繰り返し反射されずに、内縁反射部１０３ａに直接当たってしまう。それ故、入射光反射部１０５は、青色波長帯域光ＢＬＤの光軸に対して４５度以外の角度で設けることができる。従って、入射光反射部１０５により反射された青色波長帯域光ＢＬＤは、励起光反射部１０３又は一部反射部１０６に照射されることとなる。

本実施形態においては、入射光反射部１０５により反射された青色波長帯域光ＢＬＤは、励起光反射部１０３により反射される。そして、励起光反射部１０３により反射された青色波長帯域光ＢＬＤは、一部反射部１０６により、一部は基材１０４側に反射され、他の一部は回転板１０１の背面側（換言すれば回転板装置１００の出射側）に透過される。一部反射部１０６により基材１０４側に反射された青色波長帯域光ＢＬＤは、励起光反射部１０３により再び反射される。

再び励起光反射部１０３により反射された青色波長帯域光ＢＬＤは、一部反射部１０６により、一部は基材１０４側に反射され、他の一部は回転板１０１の背面側に透過される。基材１０４の内縁部分においては、内縁反射部１０３ａにより、青色波長帯域光ＢＬＤは基材１０４側に反射され、励起光反射部１０３により反射されたり、一部反射部１０６により一部反射されたり一部透過されたりする。このように、励起光反射部１０３、内縁反射部１０３ａ及び一部反射部１０６により、励起光である青色波長帯域光ＢＬＤは、一部反射部１０６により一部の光束が透過されながら基材１０４内で複数回反射される。

一部反射部１０６を透過した励起光である青色波長帯域光ＢＬＤは、図７（ａ）に示すように、照射スポットＳの位置が蛍光発光領域１０７に対応する領域に位置する場合には、蛍光発光領域１０７の緑色蛍光体を励起する。そして、励起光である青色波長帯域光ＢＬＤは、一部反射部１０６の径方向の範囲に広がって緑色蛍光体に照射されることとなる。

また、緑色蛍光体が励起されて発せられる蛍光光は、全方位に発せられる。回転板１０１の背面側に向けて発せられた蛍光光は、そのまま回転板１０１の背面側に出射される。回転板１０１の正面側に発せられた蛍光光は、一部反射部１０６により反射され、回転板１０１の背面側に出射される。このようにして、蛍光発光領域１０７から発せられる緑色波長帯域光ＧＦＬは、無駄なく回転板１０１の背面側から出射される。

一方、図７（ｂ）に示すように、照射スポットＳの位置が拡散透過領域１０８に対応する領域に位置する場合には、一部反射部１０６を透過した青色波長帯域光ＢＬＤは、拡散透過領域１０８を介して回転板１０１の背面側から出射される。すなわち、入射面１０９に入射された青色波長帯域光ＢＬＤは、基材１０４内を複数回反射されるので、一部反射部１０６の径方向の範囲に広がって透過され、拡散透過領域１０８を介して拡散された青色波長帯域光ＢＬＤとして回転板１０１の背面側から出射される。

このようにして、回転板１０１の背面側の面を起点として、緑色波長帯域光ＧＦＬ及び青色波長帯域光ＢＬＤが出射される。そして、図３に示すように、同一の起点とされる回転板１０１の背面から出射された緑色波長帯域光ＧＦＬ及び青色波長帯域光ＢＬＤは、集光レンズ１１５及び１４７を介して、ダイクロイックミラー１４８により背面パネル１３側に反射される。従って、緑色及び青色波長帯域光の光路長やレンズ等による光学特性を共通化して赤色波長帯域光を加えることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図８〜図１１に基づいて説明する。図８は本実施形態に係る投影装置５０の平面模式図である。本実施形態においては、第１の実施形態における光源装置６０の回転板装置１００に換えて、励起光の入射面が回転板３０１の円周縁に傾斜して形成された光源装置６５の回転板装置３００を配置した。そして、これに合わせて、励起光照射装置７０からの励起光が回転板３０１に対して斜めに照射されるよう励起光照射装置７０の配置を変更したものである。従って、第１の実施形態に係る投影装置１０と同じ部材等については同じ符号を付して、その説明は簡略化するか又は省略する。

本実施形態に係る回転板３０１を図９（ａ），（ｂ）及び図１０に示す。本実施形態における回転板３０１は、第１の実施形態における基材１０４の形状を変更し、正面側の円周縁に傾斜面を形成した基材３０４を有する。そして、第１の実施形態における入射光反射部１０５を廃して、この基材３０４の外周に位置する円周縁の傾斜面を、励起光が入射される入射面３０９とした。なお、第１の実施形態と同様に、入射面３０９には反射防止コート（ＡＲコート）が施されている。

この基材３０４以外の構成は、第１の実施形態と同様である。すなわち、励起光反射部１０３は、回転板装置１００の出射側に励起光を反射するよう基材３０４の正面側の面に設けられ、基材３０４の内縁には内縁反射部１０３ａが設けられる。そして、励起光反射部１０３と内縁反射部１０３ａは断面視Ｌ字状として一体に形成される。基材３０４の背面側の面には、図６に示す透過スペクトルを有する一部反射部１０６が励起光反射部１０３と対向して配置される。そして、一部反射部１０６の背面側の面には、蛍光発光領域１０７と、蛍光発光領域１０７と連設される拡散透過領域１０８が設けられている。

図１１（ａ），（ｂ）に示すように、励起光である青色波長帯域光ＢＬＤは、入射面３０９上の照射スポットＳ（図９（ａ）参照）から入射される。入射面３０９から基材３０４内に入射された青色波長帯域光ＢＬＤは、励起光反射部１０３や内縁反射部１０３ａ及び一部反射部１０６により複数回反射されながら、一部反射部１０６により一部が反射され、他の一部が透過される。そして、図１１（ａ）に示すように、照射スポットＳが蛍光発光領域１０７の領域に位置する場合には、一部反射部１０６を透過される青色波長帯域光ＢＬＤにより緑色蛍光体が励起され、緑色波長帯域光ＧＦＬが回転板３０１の背面側に出射される。また、図１１（ｂ）に示すように、照射スポットＳが拡散透過領域１０８の領域に位置する場合には、一部反射部１０６を透過される青色波長帯域光ＢＬＤが拡散透過領域１０８を介して拡散透過され、回転板３０１の背面側から出射される。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は第１の実施形態及び第２の実施形態に限定されることはなく、種々変更して実施することができる。例えば、一部反射部１０６は、青色波長帯域光ＢＬＤの透過率を一定の５０％としたが、これに限られず、透過率は適宜調整することができる。また、一部反射部１０６の青色波長帯域光ＢＬＤに対する透過率は、入射面１０９，３０９から基材１０４，３０４の内径方向に向かうに従って、高くなるように形成することもできる。入射面１０９，３０９から離れた位置では複数回の反射及び透過により青色波長帯域光ＢＬＤの光束が少なくなっているので、径方向の透過率を内径方向に向けて高くなるよう形成することにより、一部反射部１０６から透過される青色波長帯域光ＢＬＤの光束を均一にすることができる。

また、以上の実施形態においては、励起光照射装置７０は４個の青色レーザダイオード７１が配置される構成としたが、青色レーザダイオード７１の個数は４個に限られない。また、励起光照射装置７０は反射ミラー群７５を備えるよう構成したが、このような構成に限られることはなく、例えば青色レーザダイオード７１の出射光を直接又は拡散板を介して回転板１０１，３０１の入射面１０９，３０９に照射させることもできる。

さらにまた、一部反射部１０６は、緑色波長帯域光を反射するようダイクロイック特性を有するものとしたが、このようなダイクロイック特性を備えない構成とすることもできる。この場合には、蛍光発光領域１０７の蛍光体層から回転板１０１，３０１の正面側に発せられた蛍光光は、励起光反射部１０３により反射されて回転板１０１，３０１の背面側に出射される。

以上、本発明の実施形態によれば、光源装置６０，６５は、入射された励起光を回転板装置１００の出射側に反射するように形成された励起光反射部１０３と、励起光反射部１０３と対向して配置され、励起光の一部を反射し他の一部を回転板装置１００の出射側に透過するように形成された一部反射部１０６と、一部反射部１０６の出射側に設けられた蛍光発光領域１０７とを含む回転板１０１，３０１が備えられる。

これにより、励起光は励起光反射部１０３と一部反射部１０６との間を複数回反射されるとともに、励起光の一部ずつが一部反射部１０６を透過して蛍光体を励起するので、蛍光体の励起飽和による変換効率の低下を低減させることができる。従って、明るい蛍光光を得ることができる。そして、複数回反射された励起光は広がって出射されるので、励起光として利用される高強度の光を効率よく拡散させて均一な励起光とすることができる。

また、回転板１０１，３０１は、蛍光発光領域１０７と連設して設けられ、励起光が透過される透過領域と、入射面１０９，３０９が形成される基材１０４，３０４と、を有し、基材１０４，３０４の一方面である正面側の面に励起光反射部１０３を設け、他方面である背面側の面に一部反射部１０６を設けた。

これにより、蛍光光である緑色波長帯域光と、励起光照射装置７０の青色レーザダイオード７１からの出射光である青色波長帯域光が、共に回転板１０１，３０１の背面側の面から出射されることとなる。従って、出射の起点を同じとされた緑色波長帯域光と青色波長帯域光は、同じ経路を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。ゆえに、緑色波長帯域光と青色波長帯域光において、導光経路が異なることに起因する光強度の分布差を低減させることができる。

また、拡散透過領域１０８は、励起光が拡散され透過されるよう形成されている。従って、基材１０４，３０４内で複数回反射されて広がって透過されて拡散透過領域１０８を透過する励起光である青色波長帯域光は、より均一な拡散光とすることができる。

また、一部反射部１０６は、蛍光発光領域１０７から発せられた緑色波長帯域の蛍光光を全反射するよう形成した。これにより、全方位に発せられる蛍光体からの蛍光光について、回転板１０１，３０１の背面側に効率よく出射することができる。

また、一部反射部１０６は、入射面１０９，３０９からの距離に応じて、基材１０４，３０４の内径方向に向けて青色波長帯域光の透過率が高くなるように形成することもできる。これにより、一部反射部１０６を透過する青色波長帯域光の強度が均一化されるので、蛍光発光領域１０７の蛍光体を励起する場合には均一な蛍光光を得ることができ、拡散透過領域１０８を介して出射される青色波長帯域光は光強度をさらに均一化させることができる。

また、入射面１０９，３０９は、反射防止コート（ＡＲコート）が施されている。これにより、励起光照射装置７０から出射される励起光が入射面１０９，３０９で一部反射されてしまうことが防止されるので、励起光照射装置７０からの出射光の利用効率を向上させることができる。

また、入射面１０９，３０９は、基材１０４，３０４の円周縁に形成した。これにより、基材１０４，３０４の径方向の長さを有効に活用して、入射面１０９，３０９から入射される励起光の基材１０４，３０４内における反射回数を多くすることができる。

また、基材１０４の背面側の円周縁に傾斜面を形成し、この傾斜面に入射光反射部１０５を設けた。そして、入射光反射部１０５と対向する基材１０４の正面側の面を入射面１０９とした。これにより、回転板１０１に対して垂直に励起光を照射させることができるので、励起光照射装置７０と回転板装置１００をバランスよく配置することができる。

また、基材３０４の正面側の円周縁に傾斜面を形成し、この傾斜面を入射面３０９として回転板３０１を形成した。これにより、基材３０４内に励起光を導光させるための入射光反射部１０５を設ける必要がないので、回転板３０１の構造を簡単なものとすることができる。

また、基材１０４，３０４の内縁には、内縁反射部１０３ａを設けた。これにより、励起光が基材１０４，３０４内で反射を繰り返して内径方向の端部まで到達した場合においても、この励起光を再度反射させることができるので、励起光をより多く反射させることができる。

また、励起光照射装置７０の青色レーザダイオード７１は４個設けられるとともに、横一列となるよう配置されている。これにより、励起光照射装置７０の照射スポットＳを回転板１０１，３０１に対して横向きとすることができるので、蛍光発光領域１０７と拡散透過領域１０８との境目であるスポーク領域を小さくしても励起光が両領域を跨る時間帯を少なくすることができる。従って、スポーク領域を多く取る必要がないので、回転板１０１，３０１の有効面積を効率よく利用することができる。

また、光源装置６０，６５は、青色波長帯域光とされる励起光が出射される励起光照射装置７０と、緑色波長帯域光である蛍光光が出射される蛍光発光領域１０７を備える緑色光源装置８０と、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置１２０とを備える。これにより、光強度の分布が均一な緑色及び青色波長帯域光を出射することができ、三原色を備える光源装置を提供することができる。

また、投影装置１０，５０は、回転板装置１００，３００を備える光源装置６０，６５を有する。そして、投影装置１０，５０は、表示素子５１と、投影側光学系２２０及び投影装置制御手段を備える。これにより、スクリーン上における緑色及び青色波長帯域光の照射強度の分布が均一な画像光を投影することができるので、色ムラを低減して鮮明な投影を行うことができる投影装置を提供することができる。

なお、上記実施形態においては、一部反射部１０６の出射側に、蛍光発光領域１０７と、蛍光発光領域１０７と連設した拡散透過領域１０８と、が設けられるとしたが、これに限らない。一部反射部１０６の出射側には、蛍光発光領域１０７のみが３６０°に亘って設けられていても良い。

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］励起光を出射する励起光源と、
回転板と、
を有し、
前記回転板は、
入射された前記励起光を出射側に反射するように形成された励起光反射部と、
前記励起光反射部と対向して配置され、前記励起光の一部を反射し他の一部を前記出射側に透過するように形成された一部反射部と、
前記一部反射部の前記出射側に設けられ、前記一部反射部を透過した前記励起光により励起されて蛍光光を発光する蛍光体を有する蛍光発光領域と、
を含むことを特徴とする光源装置。
［２］前記一部反射部の前記出射側に前記蛍光発光領域と連設して設けられ、前記一部反射部を透過した前記励起光が透過される透過領域と、
前記回転板を回転駆動するモータと、
を有し、
前記回転板は、円板状に形成され、前記励起光源からの励起光が入射される入射面が形成され、環状に形成された基材を有しており、
前記励起光反射部は、前記基材の一方面に設けられ、
前記一部反射部は、前記基材の他方面に設けられていることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［３］前記透過領域は、前記励起光が拡散透過される拡散透過領域であ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］前記一部反射部は、前記蛍光発光領域から発せられた前記蛍光光を反射するよう形成されることを特徴とする前記［１］乃至前記［３］の何れか記載の光源装置。
［５］前記一部反射部は、前記入射面からの距離に応じて前記励起光の一部が透過される透過率が高くなることを特徴とする前記［２］乃至前記［４］の何れか記載の光源装置。
［６］前記入射面は、反射防止コートが施されることを特徴とする前記［２］乃至前記［５］の何れか記載の光源装置。
［７］前記入射面は、前記基材の円周縁に形成されることを特徴とする前記［２］乃至前記［６］の何れか記載の光源装置。
［８］前記基材の他方面側の円周縁に傾斜面が形成され、前記傾斜面に、前記励起光を全反射するよう形成される入射光反射部が設けられ、前記入射光反射部と対向する前記基材の一方面に前記入射面が形成されることを特徴とする前記［７］に記載の光源装置。
［９］前記基材の一方面側の円周縁に傾斜面が形成され、前記傾斜面に前記入射面が形成されることを特徴とする前記［７］に記載の光源装置。
［１０］前記基材の内縁に設けられ、前記励起光が全反射されるよう形成される内縁反射部を有することを特徴とする前記［２］乃至前記［９］の何れか記載の光源装置。
［１１］前記励起光源は、複数のレーザダイオードからなるとともに横一列となるよう配置されることを特徴とする前記［１］乃至前記［１０］の何れか記載の光源装置。
［１２］前記励起光源は、青色波長帯域光を発し、
前記蛍光発光領域の前記蛍光体は、緑色波長帯域光を発し、
赤色波長帯域光を発する赤色光源装置をさらに有することを特徴とする前記［１］乃至前記［１１］の何れか記載の光源装置。
［１３］前記［１］乃至前記［１２］の何れか記載の光源装置と、
前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
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装置制御手段と、
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 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 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
５０ 投影装置
５１ 表示素子 ６０ 光源装置
６５ 光源装置 ７０ 励起光照射装置
７１ 青色レーザダイオード 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 回転板装置 １０１ 回転板
１０２ 支持円板 １０３ 励起光反射部
１０３ａ 内縁反射部 １０４ 基材
１０５ 入射光反射部 １０６ 一部反射部
１０７ 蛍光発光領域 １０８ 拡散透過領域
１０９ 入射面 １１０ モータ
１１２ 軸 １１５ 集光レンズ
１１７ 集光レンズ群 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
１４７ 集光レンズ １４８ 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 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 ３００ 回転板装置
３０１ 回転板 ３０４ 基材
３０９ 入射面

Claims (13)

1. 励起光を出射する励起光源と、
   回転板と、
   を有し、
   前記回転板は、
   入射された前記励起光を出射側に反射するように形成された励起光反射部と、
   前記励起光反射部と対向して配置され、前記励起光の一部を反射し他の一部を前記出射側に透過するように形成された一部反射部と、
   前記一部反射部の前記出射側に設けられ、前記一部反射部を透過した前記励起光により励起されて蛍光光を発光する蛍光体を有する蛍光発光領域と、
   を含むことを特徴とする光源装置。
2. 前記一部反射部の前記出射側に前記蛍光発光領域と連設して設けられ、前記一部反射部を透過した前記励起光が透過される透過領域と、
   前記回転板を回転駆動するモータと、
   を有し、
   前記回転板は、円板状に形成され、前記励起光源からの励起光が入射される入射面が形成され、環状に形成された基材を有しており、
   前記励起光反射部は、前記基材の一方面に設けられ、
   前記一部反射部は、前記基材の他方面に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. 前記透過領域は、前記励起光が拡散透過される拡散透過領域であることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記一部反射部は、前記蛍光発光領域から発せられた前記蛍光光を反射するよう形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の光源装置。
5. 前記一部反射部は、前記入射面からの距離に応じて前記励起光の一部が透過される透過率が高くなることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか記載の光源装置。
6. 前記入射面は、反射防止コートが施されることを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れか記載の光源装置。
7. 前記入射面は、前記基材の円周縁に形成されることを特徴とする請求項２乃至請求項６の何れか記載の光源装置。
8. 前記基材の他方面側の円周縁に傾斜面が形成され、前記傾斜面に、前記励起光を全反射するよう形成される入射光反射部が設けられ、前記入射光反射部と対向する前記基材の一方面に前記入射面が形成されることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
9. 前記基材の一方面側の円周縁に傾斜面が形成され、前記傾斜面に前記入射面が形成されることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
10. 前記基材の内縁に設けられ、前記励起光が全反射されるよう形成される内縁反射部を有することを特徴とする請求項２乃至請求項９の何れか記載の光源装置。
11. 前記励起光源は、複数のレーザダイオードからなるとともに横一列となるよう配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか記載の光源装置。
12. 前記励起光源は、青色波長帯域光を発し、
    前記蛍光発光領域の前記蛍光体は、緑色波長帯域光を発し、
    赤色波長帯域光を発する赤色光源装置をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか記載の光源装置。
13. 請求項１乃至請求項１２の何れか記載の光源装置と、
    前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
    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装置制御手段と、
    を有することを特徴とする投影装置。

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