JP2016148745A - 光源装置及び投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色再現性に優れ、全体の大きさが比較的小さな光源装置及び投影装置を提供する。
【解決手段】第一波長帯域光を出射する第一光源装置７０と、第一波長帯域光の光軸上に配置され、第一波長帯域光を受けて第二波長帯域光を出射する蛍光発光領域を有する第二光源装置１００と、第一波長帯域光の光軸上に第一光源装置７０と対向するように配置される第三光源装置４００と、を有する光源装置６０とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、三原色光を出射する光源装置及びこの光源装置を備える投影装置に関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、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。この投影装置は、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する。

このような投影装置において、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、光源として発光ダイオードやレーザダイオード、或いは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いる開発や提案が多々なされている。

例えば、本件出願人が提案している特許文献１の投影装置では、励起光照射装置と蛍光発光装置とによる緑色光源装置と、発光ダイオードを用いた赤色光源装置及び青色光源装置とを有する光源装置を用いている。

この光源装置では、励起光照射装置と蛍光発光装置との間に第１のダイクロイックミラーを設けて励起光を透過させると共に赤色光源からの赤色波長帯域光を透過させ、且つ、蛍光発光装置からの緑色波長帯域光を反射させることにより、第１のダイクロイックミラーを透過した赤色波長帯域光と反射した緑色波長帯域光の光軸を合わせ、更に、光軸を一致させた緑色波長帯域光と赤色波長帯域光とを第２のダイクロイックミラーで反射すると共に、この第２のダイクロイックミラーは青色光源装置からの青色波長帯域光を透過させて緑色波長帯域光や赤色波長帯域光と青色波長帯域光との光軸を一致させて光源装置から出射するものである。

また、本件出願人が提案している特許文献２の投影装置では、青色光源装置を兼ねた励起光照射装置と、拡散透過部を備えた蛍光体ホイールを有する蛍光発光装置と、発光ダイオードを用いた赤色光源装置とを有する光源装置を用いている。

この光源装置では、励起光照射装置と蛍光発光装置との間に第１のダイクロイックミラーを設けて励起光を透過させると共に赤色光源からの赤色波長帯域光を透過させ、且つ、蛍光発光装置からの緑色波長帯域光を反射させ、第１のダイクロイックミラーを透過した赤色波長帯域光と反射した緑色波長帯域光との光軸を合わせるようにし、蛍光発光装置の蛍光体ホイールにおける拡散透過部を透過して励起光照射装置と逆側に蛍光体ホイールから出射された励起光である青色波長帯域光を２枚の反射ミラーで蛍光光の光軸と平行な光軸とし、この青色波長帯域光を第２のダイクロイックミラーに入射して透過させ、第１のダイクロイックミラーで光軸を合わせた赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を第２のダイクロイックミラーで反射させて第２のダイクロイックミラーを透過した青色波長帯域光と光軸を一致させて光源装置から出射するものである。

そして、例えば特許文献３に開示されるように、励起光として紫外線を用いると共に、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体を塗布した回転ホイールを用いる光源装置も提案されている。

この光源装置では、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体を周方向に沿って配置した回転ホイールに励起光として紫外線を照射することにより、励起光照射位置に位置した蛍光体を発光させ、順次、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光、及び、青色波長帯域光を回転ホイールから出射させるものである。

特開２０１４−０５３８４４号公報 特開２０１３−０９７２３３号公報 特開２０１４−１３４８０６号公報

上述の様に、緑色波長帯域光を蛍光体から出射させ、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光を夫々発光ダイオード素子による赤色光源装置及び青色光源装置から出射させて三原色光源とする光源装置では、単色光源装置の数及び各単色光源装置からの単色光の光軸を合わせるように光路を一致させるための光学部品等の数が多く、小型の三原色光源装置とすることが困難であり、ひいては投影装置の小型化も困難となっていた。

また、励起光源装置と青色光源装置とを共用する三原色光源は、単色光源装置の数を減少させているも、蛍光体ホイールから出射される蛍光光と蛍光体ホイールを拡散透過した青色波長帯域光との光路光軸を一致させるための光学部品数が増加し、やはり小型の三原色光源装置とすることが困難であり、ひいては投影装置の小型化も困難となっていた。

そして、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光、青色波長帯域光を回転ホイールに塗布した蛍光体から出射する光源装置は、光学部品点数を少なくし、三原色光源装置を小型化することは比較的容易であるも、蛍光体から発せられる蛍光光は、光の三原色に対して僅かに色相がずれた赤色光、緑色光、青色光となり、特に赤色の蛍光体は、輝度、色純度、発光効率がＬＥＤと比較して劣り、色再現性に優れた明るい投影画像を形成することが困難という問題があった。

本発明は、色再現性に優れ、全体の大きさが比較的小さな光源装置及び投影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の一実施形態は、第一波長帯域光を出射する第一光源装置と、前記第一波長帯域光の光軸上に配置され、前記第一波長帯域光を受けて第二波長帯域光を出射する蛍光発光領域を有する第二光源装置と、前記第一波長帯域光の光軸上に前記第一光源装置と対向するように配置される第三光源装置と、を有することを特徴とする。

本発明に係る投影装置の一実施形態は、光源装置と、画像光を生成する表示素子と、前記表示素子から出射された画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置や前記表示素子を制御する投影装置制御手段と、を備え、前記光源装置が、上述の本発明に係る光源装置であることを特徴とする。

本発明によれば、高輝度にして、色再現性が良好であり、全体の大きさが比較的小さな光源装置及び投影装置を提供することができる。

本発明の第一の実施形態に係る投影装置を示す外観斜視図である。 本発明の第一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。 本発明の第一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。 本発明の第一の実施形態に係る蛍光体ホイール及び第三光源装置を正面から見た図である。 本発明の第一の実施形態に係る第三光源装置とした赤色発光ダイオードの要部拡大断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る蛍光体ホイール及び第三光源装置を正面から見た図である。

（第一の実施形態）
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳説する。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、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面板１２の側方に投影部を有するとともに、この正面板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、筐体の上ケース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。また、上ケース１１は、投影装置１０の筐体の上面と左側面の一部までを覆っており、故障時等には上ケース１１を下ケース１６から取り外せる構成とされている。

さらに、筐体の背面には、図示されない背面板に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が設けられている。また、背面板には、複数の吸気孔が形成されている。

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（画像光）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、筐体の上ケース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。ここで、投影装置１０の光源装置６０は、第一光源装置７０、第二光源装置１００、第三光源装置４００が備えられている。また、投影装置１０は、光源側光学系として、集光レンズ２５５、１１３、１１５、ライトトンネル１１４、光軸変換ミラー１７３及びコンデンサレンズ１７４が配置される。さらに、投影装置１０は、投影側光学系１６８が備えられている。

図３に示すように、投影装置１０は、中央部分に光源装置６０を備え、左側方にはレンズ鏡筒２２５が設けられた投影側光学系１６８を備えている。また、投影装置１０は、レンズ鏡筒２２５と背面板１３との間にＤＭＤ等の表示素子５１を備えている。さらに、投影装置１０は、図示しない主制御回路基板を備えている。

光源装置６０は、投影装置１０の筐体の左右方向における略中央部分に配置される第一光源装置７０を備える。さらに、この第一光源装置７０から出射される光線束の光軸上には、正面板１２の近傍に配置される第二光源装置１００としての蛍光体ホイール装置と、正面板１２の近傍に配置された第三光源装置４００としての赤色光源装置１２０と、第一光源装置７０と第二光源装置１００の間に設置された偏光ダイクロイックミラー１４１と、偏光ダイクロイックミラー１４１と第三光源装置４００との間に配置されたλ／４波長板１１１と、を備える。

また、投影装置１０は、表示素子５１と背面板１３との間に、表示素子５１を冷却させるヒートシンク１９１を備えている。

この第一光源装置７０は、背面板１３と光軸が垂直になるよう配置された固体発光素子による青色光源７１と、第一光源である青色光源７１からの出射光を所定範囲の光に集光して出射するコリメータレンズ７３と、を備える。この第一光源装置７０は、青色光源装置３００であると共に、緑色光源装置８０の励起光源装置としも使用される。

第一光源装置７０には、青色の波長帯域光を発する固体発光素子である青色レーザダイオードが２個並列に配置されており、各青色光源７１である青色レーザダイオードの光軸上には、コリメータレンズ７３が夫々配置されている。

そして、光源装置６０は、第一光源装置７０と背面板１３との間にヒートシンク８１を備える。ヒートシンク８１と背面板１３との間には、冷却媒体として外気をヒートシンク８１側に送風する送風ファンである冷却ファン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とによって第一光源装置７０が冷却される。

緑色光源装置８０は、蛍光体ホイール装置である第二光源装置１００と、励起光源装置としての第一光源装置７０と、により形成される。第二光源装置１００は、正面板１２と平行となるように、つまり、第一光源装置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体ホイール１０１と、この蛍光体ホイール１０１を回転駆動するホイールモータ１１０と、蛍光体ホイール１０１から背面板１３方向に出射される光線束を集光する集光レンズ１１２と、を備える。

蛍光体ホイール１０１は、円板状の金属基材であって、青色光源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蛍光発光領域１０２が凹部として環状形状に形成され、励起光を受けて蛍光発光する第二光源として機能する。また、蛍光発光領域１０２を含む蛍光体ホイール１０１の第一光源装置７０側の表面には、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層が敷設されている。

そして、蛍光体ホイール１０１の緑色蛍光体層に照射された第一光源装置７０からの出射光は、蛍光発光領域１０２に敷設された緑色蛍光体を励起する。緑色蛍光体から全方位に出射される蛍光発光光は、直接、第一光源装置７０側へ、あるいは、蛍光体ホイール１０１の反射面で反射した後に第一光源装置７０側へ出射される。そして、ホイールモータ１１０と正面板１２との間にはヒートシンク１３０、冷却ファン１３５等が配置されており、これらによって蛍光体ホイール１０１が冷却される。

赤色光源装置１２０により形成される第三光源装置４００は、その出射光の光軸が第一光源装置７０からの光の光軸と略一致するように設置されている。また、赤色光源装置１２０は、赤色光源１２１を備え、赤色光源１２１からの出射光を所定範囲の光に集光して出射する集光レンズ１１２を第二光源装置１００と共有するようにして第一光源装置７０と対向するように配置されている。

このように、第一光源装置７０である青色光源装置３００、第二光源装置１００である緑色光源装置８０、第三光源装置４００である赤色光源装置１２０は、第一光源装置７０の青色光源７１からの青色波長帯域光及び蛍光体ホイール１０１から出射される緑色波長帯域光及び赤色光源１２１から出射される赤色波長帯域光の光軸が略一致するように配置されている。また、第三光源とする赤色光源１２１は、赤色の波長帯域光を発する固体発光素子である赤色発光ダイオードを用いている。

そして、光源装置６０には、第一光源装置７０と第二光源装置１００との間に、偏光ダイクロイックミラー１４１が第一光源装置７０や第二光源装置１００からの出射光と４５度の角度で交わるように配置されている。偏光ダイクロイックミラー１４１は、第二光源装置１００からの第二波長帯域光である緑色波長帯域光及び第三光源装置４００からの第三波長帯域光である赤色波長帯域光に関してはすべて反射し、第一光源装置７０からの第一波長帯域光である青色波長帯域光に関しては、偏光方向により透過又は反射を生じさせる特性を持つ。

また、本実施形態では、第一光源装置７０から出射されたＰ偏光の光は透過し、Ｐ偏光と偏光方向が９０°異なるＳ偏光の光は反射するように、偏光ダイクロイックミラー１４１及び第一光源装置７０を配置している。

そして、光源装置６０には、偏光ダイクロイックミラー１４１と第二光源装置１００との間に、λ／４波長板１１１を配置している。λ／４波長板１１１は、透過する光の偏光方向を、直線偏光から円偏光へ又は円偏光から直線偏光へ変化させる。

図４は、蛍光体ホイール１０１及び第三光源装置４００とする赤色発光ダイオードを正面から見た図である。蛍光体ホイール１０１は、第一光源装置７０側に蛍光発光領域１０２を有し、蛍光発光領域１０２の円周方向に並べた切欠き部により形成される透過領域１０４を環状に有する。尚、透過領域１０４は切欠き部ではなく、蛍光発光領域１０２の円周方向に形成された透過材料から成るものであっても良い。また、赤色光源１２１は、図５に示すように、赤色波長帯域光を出射する発光面１２２及びカバーガラス１２３を有し、第一光源装置７０に対して蛍光体ホイール１０１の裏面側に配置される。

蛍光発光領域１０２は、青色光源７１からの青色波長帯域光を照射することにより励起された緑色波長帯域光を青色光源７１方向に出射する領域である。また、透過領域１０４は、青色光源７１から出射される青色波長帯域光及び赤色光源１２１から出射される赤色波長帯域光を通過させる領域である。

図５は、赤色発光ダイオードの要部拡大断面図である。赤色光源１２１の構造として、一般的に、発光面１２２とその発光面１２２を覆うカバーガラス１２３がある。本実施形態では、発光面１２２を青色波長帯域光の反射面として用いる。

この光源装置６０の青色光源装置３００と励起光源装置とを兼ねる第一光源装置７０が発する青色波長帯域光の光路について詳細に説明する。青色光源７１から正面板１２側へ出射される第一波長帯域光としての青色波長帯域光は、偏光ダイクロイックミラー１４１を透過する。即ち、レーザダイオードによる青色光源７１からの青色波長帯域光の偏光面が偏光ダイクロイックミラー１４１のＰ偏光方向の青色波長帯域光となるように、青色光源７１を投影装置１０の筐体に取り付けている。

偏光ダイクロイックミラー１４１を透過したＰ偏光の青色波長帯域光は、λ／４波長板１１１を透過してＰ偏光の直線偏光から円偏光へ変化する。λ／４波長板１１１を透過した青色波長帯域光は、集光レンズ１１２により集光され、蛍光体ホイール１０１の透過領域１０４を通過する。

そして、透過領域１０４を通過した青色波長帯域光は、赤色光源１２１の発光面１２２で青色光源７１方向へ反射し、再度蛍光体ホイール１０１の透過領域１０４を通過した後、集光レンズ１１２により集光される。そして、第一光源装置７０方向へ反射した青色波長帯域光は、再度λ／４波長板１１１を透過して、円偏光から直線偏光へ変化し、Ｓ偏光方向の青色波長帯域光となる。Ｓ偏光方向の青色波長帯域光は、偏光ダイクロイックミラー１４１で反射され、左側パネル１４側へ出射される。

尚、発光面１２２で反射された青色光源７１からのレーザ光は、発光面１２２で反射されることにより、非コヒーレント光とされる。

また、青色波長帯域光は、赤色波長帯域光よりも波長が短く、光エネルギーは青色波長帯域光の方が高い。よって、発光面１２２に青色波長帯域光を照射して反射させる場合、発光原理と逆の現象が生じ、青色波長帯域光を赤色光源１２１の発光面１２２に当てた際に、微弱でも電流が流れるため、赤色光源１２１に別途回路を設けて上記電流を検知することにより、蛍光体ホイールの回転検知や、青色波長帯域光の出力検出に用いるものである。

緑色光源装置８０が発する緑色波長帯域光について詳細に説明する。第一光源装置７０から正面板１２側へ出射される青色波長帯域光は、偏光ダイクロイックミラー１４１を透過する。このとき、偏光ダイクロイックミラー１４１は、Ｐ偏光方向の青色波長帯域光を透過させる。偏光ダイクロイックミラー１４１を透過した青色波長帯域光は、λ／４波長板１１１を透過して円偏光に変化する。λ／４波長板１１１を透過した青色波長帯域光は、集光レンズ１１２により集光され、蛍光体ホイール１０１の蛍光発光領域１０２に照射される。

蛍光発光領域１０２に照射された青色波長帯域光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、緑色波長帯域光が蛍光体ホイール１０１から青色光源７１側へ出射される。出射された緑色波長帯域光は、集光レンズ１１２により集光される。そして、青色光源７１方向へ反射した緑色波長帯域光は、λ／４波長板１１１を透過して偏光された後、偏光ダイクロイックミラー１４１で反射され、左側パネル１４側へ出射される。

赤色光源装置１２０が発する光の光路について詳細に説明する。赤色光源１２１から背面板１３側へ出射される赤色波長帯域光は、蛍光体ホイール１０１の透過領域１０４を通過した後、集光レンズ１１２により集光される。そして、集光された赤色波長帯域光は、λ／４波長板１１１を透過して偏光された後、偏光ダイクロイックミラー１４１で反射され、左側パネル１４側へ出射される。

そして、偏光ダイクロイックミラー１４１の左側パネル１４側には、各光源からの出射光を集光させる集光レンズ２５５、１１３、光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル１１４と、ライトトンネル１１４から出射された光を集光する集光レンズ１１５が配置される。

尚、ライトトンネル１１４に換えて導光ロッドとされる中実の光学ガラスロッド又はマイクロレンズアレイにより光源光の均一化を図ることもある。

また、コンデンサレンズ１７４は、光軸変換ミラー１７３で反射された光源光を表示素子５１に効果的に照射する。そして、この表示素子５１と背面板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１９１等が配置されている。

そして、投影側光学系１６８のレンズ鏡筒２２５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レンズ群を有している。この投影側光学系１６８としては、レンズ鏡筒２２５に内蔵する固定レンズ群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を移動させてズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

（第二の実施形態）
第一の実施形態では、赤色光源装置１２０とする赤色光源１２１の発光面１２２を青色帯域波長光の反射面としたが、青色帯域波長光の反射面として、赤色光源１２１の発光面１２２ではなく、赤色光源１２１のカバーガラス１２３を用いることもある。

即ち、赤色光源１２１の発光面１２２を覆うカバーガラス１２３の表面に青色波長帯域光を反射し、赤色波長帯域光は透過するように、ダイクロイックコーティング処理等を施して反射面を形成する。なお、反射面には、透過する光又は反射する光を拡散させる拡散層も設ける。

この場合は、赤色光源１２１として、赤色発光ダイオード（Ｒ−ＬＥＤ）に限ることなく、赤色レーザダイオードを用いることもできる。

この実施形態においても、青色光源７１から正面板１２側へ出射される青色波長帯域光は、偏光ダイクロイックミラー１４１を透過し、更にλ／４波長板１１１を透過してＰ偏光の直線偏光から円偏光に変化して集光レンズ１１２により集光され、蛍光体ホイール１０１の透過領域１０４を通過することは第一の実施形態と同様である。

そして、透過領域１０４を通過した青色波長帯域光は、赤色光源１２１のカバーガラス１２３の表面で青色光源７１方向へ反射し、再度蛍光体ホイール１０１の透過領域１０４を通過した後、集光レンズ１１２により集光され、再度λ／４波長板１１１を透過して、円偏光から直線偏光へ変化し、Ｓ偏光方向の青色波長帯域光となる。そして、Ｓ偏光方向の青色波長帯域光は、偏光ダイクロイックミラー１４１で反射され、左側パネル１４側へ出射される。

尚、カバーガラス１２３の表面で反射される際、カバーガラス１２３の表面に形成した拡散層により、青色光源７１からのレーザ光は非コヒーレント光とされる。

（第三の実施形態）
第一及び第二の実施形態では、青色波長帯域光が、蛍光体ホイール１０１の裏面側にある赤色光源１２１の発光面１２２、又は、赤色光源１２１の表面に設けられるカバーガラス１２３で反射される構成としたが、第三の実施形態として、蛍光体ホイール１０１に反射領域１０３を設け、この反射領域１０３により青色波長帯域光が反射される構成とするものである。

即ち、図６に示すように、蛍光体ホイール１０５の青色光源７１側に、蛍光発光領域１０２と反射領域１０３を形成すると共に、透過領域１０４も蛍光発光領域１０２及び反射領域１０３と並べて環状に有するものである。

この蛍光発光領域１０２は、第一の実施形態及び第二の実施形態と同様に青色光源７１からの青色波長帯域光を受けて緑色波長帯域の蛍光光を青色光源７１側に出射するものである。そして、反射領域１０３は、照射された青色波長帯域光を青色光源７１側に反射する領域であって、反射領域１０３の反射面には、反射する光を拡散させる拡散層を設けている。

そして、透過領域１０４は、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に、赤色光源１２１から出射される赤色波長帯域光を通過させる領域であり、この赤色光源１２１は、第一の実施形態と同様に赤色発光ダイオードを用いるものである。

この第三の実施形態においても、青色光源７１から正面板１２側へ出射される青色波長帯域光は、偏光ダイクロイックミラー１４１を透過し、λ／４波長板１１１を透過して集光レンズ１１２により集光され、蛍光体ホイール１０５の反射領域１０３で青色光源７１方向へ反射され、再度集光レンズ１１２により集光される。そして、青色光源７１方向へ反射した青色波長帯域光は、再度λ／４波長板１１１を透過して円偏光から直線偏光へ変化し、Ｓ偏光方向の青色波長帯域光となり、Ｓ偏光方向の青色波長帯域光は、偏光ダイクロイックミラー１４１で反射され、左側パネル１４側へ出射される。

緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光については、第一の実施形態及び第二の実施形態と同様に、λ／４波長板１１１で反射され、左側パネル１４側へ出射される。

尚、偏光ダイクロイックミラー１４１は、Ｐ偏光の光を反射し、Ｓ偏光の光を透過する特性とすることもある。

即ち、第三光源装置４００からの第三波長帯域光である赤色波長帯域光の光軸をライトトンネル１１４の光軸と一致させ、蛍光体ホイール１０１の表面をライトトンネル１１４の方向に向け、第一光源装置７０を正面板１２又は背面板１３の近傍として偏光ダイクロイックミラー１４１の位置で赤色波長帯域光の光軸と第一波長帯域光である青色波長帯域光の光軸とを直交させ、第一光源装置７０からのＰ偏光特性の第一波長帯域光を偏光ダイクロイックミラー１４１で反射させて第二光源装置１００や第三光源装置４００に照射するものである。

この場合、偏光ダイクロイックミラー１４１は、第二光源装置１００や第三光源装置４００からの第二波長帯域光や第三波長帯域光を透過させるダイクロイック特性を備える偏光ダイクロイックミラー１４１とするものである。

以上の通り、本発明の実施形態においては、第一光源装置７０の青色波長帯域光を発する青色光源７１と、青色光源７１からの青色波長帯域光を受けて緑色波長帯域光を発する蛍光発光領域１０２を有する第二光源装置１００の蛍光体ホイール１０１、１０５と、第三光源装置４００としての赤色波長帯域光を発する赤色光源１２１を、出射光の光軸が同一線上となるように配置した。これにより、各波長帯域光の光軸をそろえ、光路を簡素にすることができる。また、第三光源装置４００として、ＬＥＤ等の固体発光素子を用いているため、輝度、色純度、発光効率が赤の蛍光体と比較して優れ、色再現性に優れた明るい投影画像を形成することのできる光源装置６０及び投影装置１０とすることができる。

そして第二光源装置１００は、ホイールモータ１１０を備えた蛍光体ホイール１０５とされて緑色波長帯域光を出射する蛍光発光領域１０２と光を透過させる透過領域１０４とを円周方向に並設するように有するものとした。このため、第二光源装置１００を簡素な構成としつつ緑色波長帯域光と、赤色波長帯域光や青色波長帯域光を同一光軸として同一方向に出射させることが容易にできる。

そして、第一光源装置７０の青色光源７１を青色レーザダイオードとし、第三光源装置４００の赤色光源１２１を赤色発光ダイオードとして、第二光源装置１００における蛍光体ホイール１０５の蛍光発光領域１０２を緑色蛍光体層により形成した。このため、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光として、赤色波長帯域光と共に高強度の光を容易に出射して効率の良い光源光を得ることができる。

また、第三光源装置４００としての赤色光源１２１には、発光面１２２に照射された青色波長帯域光源の光により励起された電流を検出する検出回路を設けた。これにより、モータ回転検出用のセンサ等をなくして青色光源７１の点灯や蛍光体ホイール１０５の回転位置を検出することができ、光源装置６０の小型化、軽量化、低コスト化が可能になる。

そして、第三光源装置４００としては、赤色光源１２１の表面に前記第一波長帯域光を反射させるダイクロイックミラー層と拡散層とを有することとした。これにより、第三光源装置４００の表面で、容易且つ効率的に青色波長帯域光を反射させることができる。

更に、図６に示すように、蛍光体ホイール１０５に、青色波長帯域光を反射する反射領域１０３と、赤色波長帯域光を通過させる透過領域１０４と、を設けることがある。これにより、蛍光発光領域１０２からの緑色波長帯域光の出射位置に合わせて青色波長帯域光を反射し、且つ、赤色波長帯域光の出射位置も緑色波長帯域光の出射位置と同一位置とすることができる。

また、青色波長帯域光のＰ偏光又はＳ偏光方向の光を透過してＳ偏光又はＰ偏光方向の光を反射し、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光を反射する偏光ダイクロイックミラー１４１とした。これにより、光軸を揃えた第一光源装置７０、第二光源装置１００、第三光源装置４００の光軸と異なる方向に三原色光を容易に出射し、又は、第一光源装置７０の位置を変更して第二光源装置１００及び第三光源装置４００の光軸と一致した方向に三原色光を容易に出射することができるようにし、光源装置６０の投影装置１０への組み込みを容易とすることができる。

そして、この光源装置６０では、偏光ダイクロイックミラー１４１を第一光源装置７０、第二光源装置１００、第三光源装置４００の光軸と４５度の角度で交わるように配置した。これにより、偏光ダイクロイックミラー１４１を透過する光と反射される光の光軸を９０度異ならせ、光源装置６０内での光軸合せと光源装置６０から出射する光の光軸合せを容易として小型の光源装置６０とすることができる。

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とに含まれる。

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］ 第一波長帯域光を出射する第一光源装置と、
前記第一波長帯域光の光軸上に配置され、前記第一波長帯域光を受けて第二波長帯域光を出射する蛍光発光領域を有する第二光源装置と、
前記第一波長帯域光の光軸上に前記第一光源装置と対向するように配置される第三光源装置と、
を有することを特徴とする光源装置。
［２］ 前記第一光源装置と前記第二光源装置との間に配置され、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光を反射すると共に前記第一波長帯域光は偏光方向により透過又は反射する偏光ダイクロイックミラーと、
前記偏光ダイクロイックミラーと前記第二光源装置との間に配置されるλ／４波長板と、
を有することを特徴とする前記［１］に記載した光源装置。
［３］ 前記第二光源装置は、前記第一光源装置と前記第三光源装置との間に配置され、ホイールモータを備えた蛍光体ホイールとされて前記蛍光発光領域と光を透過させる透過領域とを当該蛍光体ホイールの円周方向に並設するように有す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］ 前記第一光源装置は青色レーザダイオードであり、前記第三光源装置は赤色発光ダイオードであって、前記第二光源装置の蛍光発光領域は、緑色蛍光体層により形成されていることを特徴とする前記［１］乃至前記［３］の何れかに記載した光源装置。
［５］ 前記第三光源装置は、その発光面に照射された前記第一波長帯域の光により励起された電流を検出する検出回路を備えることを特徴とする前記［１］乃至前記［４］の何れかに記載した光学装置。
［６］ 前記第三光源装置は、その表面に前記第一波長帯域光を反射させるダイクロイックミラー層と拡散層とを有することを特徴とする前記［１］乃至前記［４］の何れかに記載した光学装置。
［７］ 前記第二光源装置は、前記蛍光発光領域と前記透過領域と共に、拡散層を備えた反射領域を有し、前記蛍光発光領域、前記透過領域、前記反射領域を、前記蛍光体ホイールの円周方向に並設するように有することを特徴とする前記［３］又は前記［４］に記載した光源装置。
［８］ 前記偏光ダイクロイックミラーは、前記第一波長帯域光のＰ波又はＳ波を反射し、Ｓ波又はＰ波を透過させる偏光特性を有することを特徴とする前記［１］乃至前記［７］の何れかに記載した光源装置。
［９］ 前記偏光ダイクロイックミラーは、前記第一波長帯域光、前記第二波長帯域光、前記第三波長帯域光の光軸と４５度の角度で交わるように配置されていることを特徴とする前記［１］乃至前記［８］の何れかに記載した光源装置。
［１０］ 光源装置と、
画像光を生成する表示素子と、
前記表示素子から出射された画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置や前記表示素子を制御する投影装置制御手段と、
を備え、
前記光源装置が、前記［１］乃至前記［９］の何れかに記載の光源装置であることを特徴とする投影装置。

１０ 投影装置
１１ 上ケース １２ 正面板
１３ 背面板 １４ 左側パネル
１５ 右側パネル １６ 下ケース
１７ 排気孔 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
５１ 表示素子
６０ 光源装置
７０ 第一光源装置 ７１ 青色光源
７３ コリメータレンズ
８０ 緑色光源装置
８１ ヒートシンク
１００ 第二光源装置
１０１ 蛍光体ホイール １０２ 蛍光発光領域
１０３ 反射領域 １０４ 透過領域
１０５ 蛍光体ホイール １１０ ホイールモータ
１１１ λ／４波長板
１１２ 集光レンズ １１３ 集光レンズ
１１４ ライトトンネル １１５ 集光レンズ
１２０ 赤色光源装置
１２１ 赤色光源
１２２ 発光面 １２３ カバーガラス
１３０ ヒートシンク １３５ 冷却ファン
１４１ 偏光ダイクロイックミラー
１６８ 投影側光学系 １７３ 光軸変換ミラー
１７４ コンデンサレンズ １９１ ヒートシンク
２２５ レンズ鏡筒 ２３５ 可動レンズ群
２５５ 集光レンズ
３００ 青色光源装置 ４００ 第三光源装置

Claims (10)

1. 第一波長帯域光を出射する第一光源装置と、
   前記第一波長帯域光の光軸上に配置され、前記第一波長帯域光を受けて第二波長帯域光を出射する蛍光発光領域を有する第二光源装置と、
   前記第一波長帯域光の光軸上に前記第一光源装置と対向するように配置される第三光源装置と、
   を有することを特徴とする光源装置。
2. 前記第一光源装置と前記第二光源装置との間に配置され、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光を反射すると共に前記第一波長帯域光は偏光方向により透過又は反射する偏光ダイクロイックミラーと、
   前記偏光ダイクロイックミラーと前記第三光源装置との間に配置されるλ／４波長板と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載した光源装置。
3. 前記第二光源装置は、前記第一光源装置と前記第三光源装置との間に配置され、ホイールモータを備えた蛍光体ホイールとされて前記蛍光発光領域と光を透過させる透過領域とを当該蛍光体ホイールの円周方向に並設するように有す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。
4. 前記第一光源装置は青色レーザダイオードであり、前記第三光源装置は赤色発光ダイオードであって、前記第二光源装置の蛍光発光領域は、緑色蛍光体層により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載した光源装置。
5. 前記第三光源装置は、その発光面に照射された前記第一波長帯域の光により励起された電流を検出する検出回路を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載した光学装置。
6. 前記第三光源装置は、その表面に前記第一波長帯域光を反射させるダイクロイックミラー層と拡散層とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載した光学装置。
7. 前記第二光源装置は、前記蛍光発光領域と前記透過領域と共に、拡散層を備えた反射領域を有し、前記蛍光発光領域、前記透過領域、前記反射領域を、前記回転ホイールの円周方向に並設するように有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載した光源装置。
8. 前記偏光ダイクロイックミラーは、前記第一波長帯域光のＰ波又はＳ波を反射し、Ｓ波又はＰ波を透過させる偏光特性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載した光源装置。
9. 前記偏光ダイクロイックミラーは、前記第一波長帯域光、前記第二波長帯域光、前記第三波長帯域光の光軸と４５度の角度で交わるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載した光源装置。
10. 光源装置と、
    画像光を生成する表示素子と、
    前記表示素子から出射された画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
    前記光源装置や前記表示素子を制御する投影装置制御手段と、
    を備え、
    前記光源装置が、請求項１乃至請求項９の何れかに記載の光源装置であることを特徴とする投影装置。

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