JP2016161738A - 光源装置、プロジェクター、及び色バランス調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照明光のホワイトバランスを容易に調整することができる光源装置を提供する。また、この種の光源装置を備えたプロジェクターを提供する。また、照明光のホワイトバランスを容易に調整することができる色バランス調整方法を提供する。
【解決手段】発光素子と、発光素子から射出された光が入射するコリメート光学系と、コリメート光学系から射出された光が入射する集光光学系と、集光光学系から入射した光の一部と、蛍光と、を照明光として射出する蛍光体層と、照明光の色バランスを測定する色バランス検出装置と、色バランス検出装置によって得られた測定結果に基づいて、集光光学系と蛍光体層との間の距離を調整する距離調整装置と、を備える光源装置に関する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置、プロジェクター、及び色バランス調整方法に関するものである。

近年、プロジェクターにおいて、蛍光体を利用した光源装置が用いられている。このような光源装置として、蛍光体層に励起光を照射して蛍光を生成し、該蛍光と励起光とを合成することで白色の照明光を生成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−３９２３号公報

しかしながら、上記従来技術においては、例えば、励起光源の経時劣化等の何らかの原因により変化した照明光のホワイトバランスを簡単に調整することが難しかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、照明光のホワイトバランスを容易に調整することができる光源装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、この種の光源装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、照明光のホワイトバランスを容易に調整することができる色バランス調整方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の第１態様に従えば、発光素子と、前記発光素子から射出された光が入射するコリメート光学系と、前記コリメート光学系から射出された光が入射する集光光学系と、前記集光光学系から入射した光の一部と、蛍光と、を照明光として射出する蛍光体層と、前記照明光の色バランスを測定する色バランス検出装置と、前記色バランス検出装置によって得られた測定結果に基づいて、前記集光光学系と前記蛍光体層との間の距離を調整する距離調整装置と、を備える光源装置が提供される。

第１態様に係る光源装置によれば、何らかの原因によって照明光のホワイトバランスが変化した場合に、集光光学系と蛍光体層との間の距離を調整することで、蛍光体層上に形成される光スポットの単位面積あたりの光量を変えることができる。これにより、照明光における集光光学系から入射した光の一部と蛍光との光量バランスが変化する。よって、照明光の色バランス（ホワイトバランス）を容易に調整することができる。

上記光源装置においては、初期状態において、前記距離調整装置は、前記集光光学系がデフォーカス状態となるように前記距離を調整しているのが好ましい。
この構成によれば、初期状態において集光光学系がデフォーカス状態とされているので、蛍光体層上に形成される光の大きさを大きくしたり、小さくしたりすることができる。よって、照明光の色バランスの調整幅を拡げることができる。

本発明の第２態様に従えば、上記第１態様に係る光源装置と、前記光源装置からの照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えるプロジェクターが提供される。

第２態様に係るプロジェクターによれば、上記第１態様に係る光源装置を備えるので、本プロジェクターは明るく画像品質に優れた表示を行うことができる。

本発明の第３態様に従えば、発光素子と、前記発光素子から射出された光が入射するコリメート光学系と、前記コリメート光学系から射出された光が入射する集光光学系と、前記集光光学系から入射した光の一部と、蛍光と、を照明光として射出する蛍光体層と、を備えた光源装置の色バランス調整方法であって、前記照明光の色バランスを測定する色バランス測定工程と、前記色バランス測定工程によって得られた測定結果に基づいて、前記集光光学系と前記蛍光体層との間の距離を調整する調整工程と、を備える色バランス調整方法が提供される。

第３態様に係る色バランス調整方法によれば、何らかの原因によって照明光のホワイトバランスが変化した場合に、集光光学系と蛍光体層との間の距離を調整することで、蛍光体層上に形成される光スポットの単位面積あたりの光量を変えることができる。これにより、照明光における集光光学系から入射した光の一部と蛍光との光量バランスが変化する。よって、照明光の色バランス（ホワイトバランス）を容易に調整することができる。

上記色バランス調整方法においては、色バランス調整を開始する前の初期状態においては、前記集光光学系をデフォーカス状態とするように前記距離を調整しているのが好ましい。
この構成によれば、初期状態において集光光学系がデフォーカス状態とされているので、蛍光体層上に形成される光の大きさを大きくしたり、小さくしたりすることができる。よって、照明光の色バランスの調整幅を拡げることができる。

プロジェクターの概略構成を示す図。 光源装置の概略構成を示す図。 （ａ）、（ｂ）は蛍光体ホイールの一例を示す構成図。 ホワイトバランスのずれを調整するフローチャート図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は本実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。プロジェクター１は、光源装置２の光源として、高輝度・高出力の光が得られる半導体レーザーを用いている。

プロジェクター１は、光源装置２と、色分離光学系３と、赤色光用光変調装置４Ｒと、緑色光用光変調装置４Ｇと、青色光用光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６と、を概略備えている。

光源装置２は、白色の照明光ＷＬを色分離光学系３に向けて射出する。光源装置２には、後述する本発明の一つの実施形態である光源装置が用いられる。

色分離光学系３は、光源装置２から射出された白色の照明光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａと、第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の反射ミラー８ａと、第２の反射ミラー８ｂと、第３の反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａと、第２のリレーレンズ９ｂと、を備えている。

第１のダイクロイックミラー７ａは、光源装置２から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢと、に分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、第１のダイクロイックミラー７ａで反射した光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。

第１の反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されている。第１の反射ミラー８ａは、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを赤色光用光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２の反射ミラー８ｂと第３の反射ミラー８ｃとは、青色光ＬＢの光路中に配置されている。第２の反射ミラー８ｂと第３の反射ミラー８ｃとは、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを青色光用光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂで反射し、緑色光用光変調装置４Ｇに向けて進む。

第１のリレーレンズ９ａと第２のリレーレンズ９ｂとは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの光射出側に配置されている。第１のリレーレンズ９ａと第２のリレーレンズ９ｂとは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長いことに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する機能を有している。

赤色光用光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。緑色光用光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。青色光用光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。

赤色光用光変調装置４Ｒ、緑色光用光変調装置４Ｇ、および青色光用光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。また、液晶パネルの入射側および射出側にはそれぞれ、図示しない偏光板が配置されている。偏光板は、特定の方向の直線偏光光を透過させる。

赤色光用光変調装置４Ｒの入射側には、フィールドレンズ１０Ｒが配置されている。緑色光用光変調装置４Ｇの入射側には、フィールドレンズ１０Ｇが配置されている。青色光用光変調装置４Ｂの入射側には、フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒは、赤色光用光変調装置４Ｒに入射する赤色光ＬＲを平行化する。フィールドレンズ１０Ｇは、緑色光用光変調装置４Ｇに入射する緑色光ＬＧを平行化する。フィールドレンズ１０Ｂは、青色光用光変調装置４Ｂに入射する青色光ＬＢを平行化する。

合成光学系５は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢのそれぞれに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。

投射光学系６は、複数の投射レンズを含む投射レンズ群から構成されている。投射光学系６は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー画像が表示される。

続いて、光源装置２について説明する。図２は光源装置２の概略構成を示す図である。
図２に示すように、光源装置２は、アレイ光源２１と、コリメート光学系２２と、集光光学系２３と、蛍光体ホイール１０と、ピックアップ光学系４０と、インテグレータ光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３と、距離調整装置６０とを備えている。

アレイ光源２１と、コリメート光学系２２と、集光光学系２３と、ピックアップ光学系４０と、インテグレータ光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３とは、光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。

アレイ光源２１は、複数の半導体レーザー（励起光源）２１ａを備える。複数の半導体レーザー２１ａは、光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状に並んで配置されている。半導体レーザー２１ａの個数は特に限定されない。

半導体レーザー２１ａは、例えば青色の励起光を射出する。励起光ＢＬは、アレイ光源２１からコリメート光学系２２に向けて射出される。本実施形態における励起光ＢＬは、特許請求の範囲における第１の波長帯の励起光に対応する。

アレイ光源２１から射出された励起光ＢＬは、コリメート光学系２２に入射する。コリメート光学系２２は、アレイ光源２１から射出された励起光ＢＬを平行光束に変換する。コリメート光学系２２は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ２２ａで構成されている。複数のコリメーターレンズ２２ａは、複数の半導体レーザー（発光素子）２１ａにそれぞれ対応して配置されている。

コリメート光学系２２を透過することにより平行光束に変換された励起光ＢＬは、集光光学系２３に入射する。集光光学系２３は、励起光ＢＬを集光した状態で蛍光体ホイール１０の所定位置に入射させる。

図３は、蛍光体ホイール１０の一例を示す構成図であり、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は断面図である。
蛍光体ホイール１０は透過型の回転蛍光板である。蛍光体ホイール１０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、モーター１２により回転駆動される円盤状の回転基板（基材）１０ａと、回転基板１０ａの一方の面において周方向（回転方向）に沿って形成された誘電体多層膜１６と、誘電体多層膜１６上に形成されたリング状の蛍光体層１１とを有する。

回転基板１０ａは、プロジェクター１の使用時において回転軸Ｏの周りに所定の回転数で回転する。これにより、蛍光体層１１の特定の領域に対して励起光ＢＬが連続的に入射することが抑制されるので、蛍光体層１１の長寿命化が図られる。

回転基板１０ａは、励起光ＢＬを透過する材料からなる。回転基板１０ａの材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。本実施形態では、回転基板１０ａとして、円盤状のガラス基板を使用する。

蛍光体層１１は、蛍光を発する蛍光体粒子を有しており、励起光ＢＬ（青色光）を吸収し、黄色の蛍光ＹＬに変換する機能を有する。

蛍光体粒子は、励起光ＢＬを吸収し、蛍光を発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子には、波長が約４５０ｎｍの青色光によって励起されて蛍光を発する物質が含まれており、励起光ＢＬを黄色の蛍光ＹＬに変換して射出する。

蛍光体粒子としては、通常知られたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であっても良く、２種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いることとしても良い。

誘電体多層膜１６はダイクロイックミラーとして機能し、励起光ＢＬを透過させ、蛍光体層１１から射出される蛍光ＹＬを反射させる特性を有する。

蛍光体層１１に入射した励起光ＢＬの一部は、蛍光体粒子に吸収されることで蛍光ＹＬに変換される。蛍光ＹＬは直接あるいは誘電体多層膜１６に反射されることで蛍光体層１１から外部に射出される。一方、励起光ＢＬのうち蛍光体粒子に吸収されなかった成分（励起光ＢＬのうちの一部の成分）は蛍光体層１１から外部に射出される。

図２に戻り、蛍光体ホイール１０の蛍光体層１１から射出された蛍光ＹＬと励起光ＢＬの一部の成分である青色光ＢＬ１とは白色の照明光ＷＬを構成する。照明光ＷＬは、ピックアップ光学系４０を介してインテグレータ光学系３１に入射する。ピックアップ光学系４０は、第１レンズ４０ａおよび第２レンズ４０ｂを含む。

インテグレータ光学系３１は、照明光ＷＬを複数の小光束に分割する。インテグレータ光学系３１は、例えば、第１レンズアレイ３１ａおよび第２レンズアレイ３１ｂから構成されている。第１レンズアレイ３１ａおよび第２レンズアレイ３１ｂは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。

インテグレータ光学系３１から射出された照明光ＷＬ（複数の小光束）は、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、照明光ＷＬを直線偏光に変換する。偏光変換素子３２は、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。

偏光変換素子３２から射出された照明光ＷＬは、重畳レンズ３３ａに入射する。重畳レンズ３３ａは、偏光変換素子３２から射出された複数の小光束を照明対象物上で互いに重畳させる。これにより、照明対象物を均一に照明することができる。本実施形態の重畳光学系３３は、第１レンズアレイ３１ａおよび第２レンズアレイ３１ｂからなるインテグレータ光学系３１と重畳レンズ３３ａとにより構成される。

ところで、光源装置２においては、故障や経時劣化等といった何らかの原因によって、アレイ光源２１の半導体レーザー２１ａから射出される励起光ＢＬの強度が経時的に低下すると、照明光ＷＬのホワイトバランスがずれてしまう。

これに対して、本実施形態の光源装置２は、照明光ＷＬのホワイトバランスを測定する検出装置（色バランス検出装置）４５と、検出装置４５によって得られた測定結果に基づいて、集光光学系２３と蛍光体層１１との間の距離Ｄを調整する距離調整装置６０と、を備えている。

検出装置４５は、光量モニター用ミラー４２と、センサーユニット４３と、を含む。光量モニター用ミラー４２は、センサーユニット４３に照明光ＷＬの一部を導くためのものである。センサーユニット４３は、照明光ＷＬの色バランス（ホワイトバランス）を計測するためのものである。

距離調整装置６０は、集光光学系２３を蛍光体ホイール１０に対して移動させる移動機構５０と、センサーユニット４３の検出結果に基づき移動機構５０を制御する制御装置ＣＯＮＴと、を含む。この構成に基づき、距離調整装置６０は、照明光ＷＬのホワイトバランスに応じて、蛍光体層１１と集光光学系２３との間の距離を調整する。

本実施形態においては、ピックアップ光学系４０とインテグレータ光学系３１との間の光路上に、光量モニター用ミラー４２が設けられている。光量モニター用ミラー４２は、光軸ａｘ１に対して４５°の角度をなすように配置されている。光量モニター用ミラー４２は、入射した光の一部を透過し、残りを反射する。光量モニター用ミラー４２を透過した光はインテグレータ光学系３１に入射し、光量モニター用ミラー４２で反射した光はセンサーユニット４３に入射する。

センサーユニット４３は、例えば、ＲＧＢカラーセンサーを含む。センサーユニット４３は、光量モニター用ミラー４２により導かれた白色光を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青（Ｂ）色の光に分離し、各色の光量を検出可能である。すなわち、センサーユニット４３は、青色光（励起光ＢＬ）と、赤色光および緑色光を含む黄色光（蛍光ＹＬ）との光量（強度）を測定可能である。

センサーユニット４３は、青色光ＢＬ１の光量（強度）と黄色の蛍光ＹＬの光量（強度）とを示す検出信号を制御装置ＣＯＮＴへと出力する。制御装置ＣＯＮＴは、センサーユニット４３からの出力結果に基づいて移動機構５０を制御し、後述のように蛍光体ホイール１０を移動させて上記距離Ｄを調整する。

移動機構５０は、例えば、アクチュエーター等から構成され、集光光学系２３を光軸ａｘ１方向に沿って移動させることが可能である。集光光学系２３が光軸ａｘ１方向に沿って移動すると、該集光光学系２３と蛍光体ホイール１０上の蛍光体層１１との距離Ｄが変化する。移動機構５０は、後述のように集光光学系２３により蛍光体層１１上に形成される励起光ＢＬのスポット径が所定の大きさとなるように前記距離Ｄを調整する。

上記距離Ｄが変化すると、集光光学系２３がデフォーカス状態又はフォーカス状態のいずれかとなる。

ここで、集光光学系２３がデフォーカス状態の場合、励起光ＢＬは蛍光体層１１上でピンボケした状態となる。そのため、蛍光体層１１上に形成される励起光ＢＬのスポット径が相対的に大きくなる。

一方、集光光学系２３がフォーカス状態の場合、励起光ＢＬは蛍光体層１１上でピントがあった状態となる。そのため、蛍光体層１１上に形成される励起光ＢＬのスポット径が最も小さくなる。

本実施形態では、初期状態において、集光光学系２３がデフォーカス状態となるように前記距離Ｄが調整されている。そのため、本実施形態では、初期状態において、蛍光体層１１上に形成される励起光ＢＬのスポット径がフォーカス状態の最小サイズよりも大きくなっている。ここで、初期状態とは、プロジェクター１の動作が開始するタイミングを意味する。

本実施形態では、初期状態において、励起光ＢＬのスポット径を最小サイズよりも大きくしているため、上記距離Ｄを調整することでスポット径を大きくするだけでなく、小さくしたりすることが可能である。これにより、蛍光体層１１に集光する励起光ＢＬの単位面積あたりの光量を調整することができる。

ここで、プロジェクター使用時の経時変化により半導体レーザー２１ａから射出される励起光ＢＬの光量が低下した場合を想定する。この場合に生じるホワイトバランスのずれに対する本実施形態の色バランス調整方法の考え方を、図４のフローチャートに基づいて説明する。

半導体レーザー（固体光源）２１ａの出力が低下すると（図４のステップＳ１）、それに伴って蛍光体層１１を励起させる励起光ＢＬの光量が低下する。励起光ＢＬの光量が低下することは、励起光ＢＬの光密度（単位面積あたりの光量）が低下することと等価である（図４のステップＳ２）。

蛍光体層１１は、一般的に、励起光ＢＬの光密度が低下すると、励起光ＢＬを蛍光光に変換する際の変換効率が上昇する、という特性を有している。したがって、励起光ＢＬの光量が低下したとしても、変換効率の上昇による蛍光ＹＬの増加量が励起光ＢＬの光量低下による蛍光ＹＬの減少量を上回ったとき、蛍光体層１１から射出される蛍光ＹＬの光量は増加する（図４のステップＳ３）。ここでは、蛍光ＹＬの光量が増加する場合を例にとって説明するが、蛍光ＹＬの光量は減少する場合もある。しかしながら、いずれの場合もホワイトバランスが崩れる。

ここで、半導体レーザー２１ａの出力の低下に伴って、励起光ＢＬ，青色光ＢＬ１の光量はともに低下している。しかしながら、蛍光体層１１の変換効率が上昇しているため、青色光ＢＬ１に対する蛍光ＹＬの比が増加する。つまり、相対的に蛍光ＹＬの光量が増加する（図４のステップＳ４）。その結果、経時変化前に対して、青色光ＢＬ１と黄色の蛍光ＹＬとの合成光である白色の照明光ＷＬのホワイトバランスが崩れる（図４のステップＳ５）。具体的には、合成光である照明光ＷＬは黄色味を帯びた白色光に変化する。

本実施形態において、検出装置４５は、光量モニター用ミラー４２によって取り出された光に含まれる青色光ＢＬ１の光量（強度）と黄色の蛍光ＹＬの光量（強度）とを、センサーユニット４３により測定する（図４のステップＳ６）。センサーユニット４３の測定結果は、制御装置ＣＯＮＴに送信される。本ステップは、特許請求の範囲に記載の「色バランス測定工程」に相当する。

制御装置ＣＯＮＴは、プロジェクター１の使用開始時点の初期の強度値に基づいて決定された、青色光強度と黄色光強度との比（強度比）を基準値として予め記憶している。制御装置ＣＯＮＴは、センサーユニット４３が検出した現在の強度比と基準値とを比較する。現在の強度比と基準値との差が許容範囲を超えている場合、移動機構５０により集光光学系２３を光軸ａｘ１に沿って蛍光体ホイール１０に対して移動させることで、強度比が基準値に近づくように、蛍光体層１１と集光光学系２３との間の距離Ｄを調整する（図４のステップＳ７）。本ステップは、特許請求の範囲に記載の「調整工程」に相当する。具体的には、距離調整装置６０は、集光光学系２３をフォーカス状態に近づけるように移動させる。これにより、蛍光体層１１上の励起光ＢＬのスポット径が小さくなる。

蛍光体層１１上の励起光ＢＬのスポット径が小さくなると、蛍光体層１１に照射される励起光ＢＬの光密度が増大する。励起光ＢＬの光密度が増大すると、蛍光体層１１における励起光ＢＬを蛍光ＹＬに変換する際の変換効率が低下する。

すると、蛍光体層１１から射出された光における青色光ＢＬ１の蛍光ＹＬに対する比が増加する。これにより、白色光のホワイトバランスが崩れたときと比べて、合成光である照明光ＷＬはより白色に近い光となり、ホワイトバランスを改善することができる（図４のステップＳ８）。

一方、青色光ＢＬ１の光量を減らし、黄色光である蛍光ＹＬの光量を増やすためには、蛍光体層１１における励起光ＢＬを蛍光光に変換する際の変換効率を向上させればよい。すなわち、距離調整装置６０は、蛍光体層１１に照射される励起光ＢＬの光密度を低下させるべく、蛍光体層１１上の励起光ＢＬのスポット径を大きくするように集光光学系２３を移動させる。

すると、励起光ＢＬは、蛍光ＹＬに効率良く変換されることとなるので、蛍光体層１１から射出された光における青色光ＢＬ１の蛍光ＹＬに対する比が低下する。これにより、白色光のホワイトバランスが崩れたときと比べて、合成光である照明光ＷＬはより白色に近い光となり、ホワイトバランスを改善することができる（図４のステップＳ８）。

以上説明したように、本実施形態の光源装置２によれば、センサーユニット４３が検出した青色光強度と黄色光強度とに基づいて、蛍光体層１１に照射される励起光ＢＬのスポット径の大きさを制御することで、蛍光ＹＬおよび青色光ＢＬ１の光量バランスを調整することができる。
したがって、故障や経時劣化等の原因によって照明光ＷＬに生じたホワイトバランスのずれを補正して、ホワイトバランスを良好に調整することができる。

また、本実施形態のプロジェクター１は光源装置２を備えたるため、ホワイトバランスに優れた画像を表示することができる。

なお、ホワイトバランスの調整は、例えばプロジェクター１の主電源投入直後に行うことが望ましい。
この理由としては、プロジェクター１の主電源投入直後にホワイトバランスを調整すれば、使用者に画像の色味の変化が認識されにくいからである。ただし、ホワイトバランスの調整をプロジェクター１の主電源投入直後だけに行ったのでは、プロジェクター１の使用中にホワイトバランスがずれた場合に対応できない。したがって、プロジェクター１の使用中であっても所定の時間間隔でホワイトバランスの調整を行う構成としてもよい。

（変形例）
続いて、本発明の変形例について説明する。
上記実施形態では、光源装置２において故障や経時劣化等の原因によって、アレイ光源２１の半導体レーザー２１ａから射出される励起光ＢＬの強度が低下することで照明光ＷＬのホワイトバランスがずれた場合を例に挙げたが、本変形例では、別の原因によるホワイトバランスのズレを調整する場合について説明する。

なお、本変形例と第１実施形態との違いは、ホワイトバランスの調整であり、基本的な装置構成は共通である。そのため、以下では、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。

ホワイトバランスがずれる原因として、上記故障や経時劣化の他に、蛍光体層１１における製造時の厚さのバラツキが考えられる。このような蛍光体層１１の厚さのバラツキを完全になくすことは困難である。

蛍光体層１１の厚さにバラツキがあると、蛍光体層１１から射出される蛍光ＹＬの光量がばらついてしまう。すると、黄色の蛍光ＹＬと青色光ＢＬ１とが合成されてなる照明光ＷＬのホワイトバランスがばらついてしまう。

本発明は、このような蛍光体層１１の厚さのバラツキによるホワイトバランスのズレを調整する場合にも適用可能である。

蛍光体層１１の厚さが基準値よりも大きい場合、青色光ＢＬ１の光量に対する蛍光ＹＬの光量の比が基準値よりも大きい。つまり、青色光ＢＬ１と黄色の蛍光ＹＬとの合成光である照明光ＷＬのホワイトバランスが基準値から外れている。具体的には、照明光ＷＬは黄色味を帯びた白色光である。

検出装置４５は、照明光ＷＬにおける青色光ＢＬ１の光量（強度）と黄色の蛍光ＹＬの光量（強度）とを測定し、制御装置ＣＯＮＴに送信する。制御装置ＣＯＮＴは、センサーユニット４３から送信された結果に基づき、ホワイトバランスを基準値に近づけるように、蛍光体層１１と集光光学系２３との間の距離Ｄを調整する（図４のステップＳ７参照）。

距離調整装置６０は、集光光学系２３をフォーカス状態に近づけるように移動させて、蛍光体層１１上の励起光ＢＬのスポット径を小さくする。これにより、上記実施形態で説明したように、ホワイトバランスを改善することができる（図４のステップＳ８参照）。

一方、蛍光体層１１の厚さが基準値よりも小さい場合、青色光ＢＬ１の光量に対する蛍光ＹＬの光量の比が基準値よりも小さい。つまり、照明光ＷＬのホワイトバランスが基準値からはずれている。具体的には、照明光ＷＬは青色味を帯びた白色光である。

この場合は、距離調整装置６０は、蛍光体層１１上の励起光ＢＬのスポット径が大きくなるように集光光学系２３を移動させる。これにより、上記実施形態で説明したように、ホワイトバランスを改善することができる（図４のステップＳ８参照）。

以上説明したように、本変形例によれば、センサーユニット４３が検出した青色光強度と黄色光強度とに基づいて、蛍光体層１１に照射される励起光ＢＬのスポット径の大きさを制御することで、蛍光ＹＬおよび青色光ＢＬ１の光量バランスを調整することができる。
したがって、蛍光体層１１の厚さのバラツキによって照明光ＷＬに生じるホワイトバランスのずれを補正して、ホワイトバランスを良好に調整することができる。また、蛍光体層１１の厚さの公差に対する要求を緩くすることができるので、歩留まり向上により生産コストを抑えることもできる。

なお、本発明は、上記形態に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

上記実施形態では、光量モニター用ミラー４２を、ピックアップ光学系４０とインテグレータ光学系３１との間に設置する場合を例に挙げたが、ミラーの設置場所はこれに限定されない。
光量モニター用ミラー４２は、例えば、インテグレータ光学系３１と偏光変換素子３２との間の光路上に配置されていても良いし、偏光変換素子３２と重畳レンズ３３ａとの間の光路上に配置されていてもよい。

また、上記実施形態では、蛍光体ホイール１０として励起光ＢＬが入射した面と反対側の面に照明光ＷＬを射出する透過方式のものを例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、蛍光体ホイールとして励起光ＢＬが入射した面と同じ側の面に照明光ＷＬを射出する反射方式のものを採用しても良い。
このような反射型蛍光体ホイールは、放熱性に優れた金属製からなる回転基板と、該回転基板と蛍光体層との間に形成された反射膜とを有している。このような反射型蛍光体ホイールを用いた光源装置に本発明を適用する場合、蛍光体層に対向配置されるピックアップ光学系と蛍光体層との距離を調整すればよい。ピックアップ光学系は、蛍光体層に対して励起光を集光させる集光光学系として機能する。

また、上記実施形態では、光源装置として蛍光体ホイール１０上に形成された蛍光体層に対して励起光を入射させて照明光を生成するものを例示したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、蛍光体ホイールの代わりに、基板上に固定配置された蛍光体層に対して励起光を照射して照明光を生成する光源装置に対しても本発明は適用可能である。

また、上記実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの液晶光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。

また、上記実施形態では本発明による光源装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。

１…プロジェクター、２…光源装置、４Ｒ…赤色光用光変調装置、４Ｇ…緑色光用光変調装置、４Ｂ…青色光用光変調装置、１１…蛍光体層、２１ａ…半導体レーザー（発光素子）、２２…コリメート光学系、２３…集光光学系、４５…検出装置、６０…距離調整装置、ＹＬ…蛍光、ＢＬ１…青色光（光の一部）。

Claims (5)

1. 発光素子と、
   前記発光素子から射出された光が入射するコリメート光学系と、
   前記コリメート光学系から射出された光が入射する集光光学系と、
   前記集光光学系から入射した光の一部と、蛍光と、を照明光として射出する蛍光体層と、
   前記照明光の色バランスを測定する色バランス検出装置と、
   前記色バランス検出装置によって得られた測定結果に基づいて、前記集光光学系と前記蛍光体層との間の距離を調整する距離調整装置と、を備える
   光源装置。
2. 初期状態において、前記距離調整装置は、前記集光光学系がデフォーカス状態となるように前記距離を調整している
   請求項１に記載の光源装置。
3. 請求項１又は２に記載の光源装置と、
   前記光源装置からの照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
   前記画像光を投射する投射光学系と、を備える
   プロジェクター。
4. 発光素子と、
   前記発光素子から射出された光が入射するコリメート光学系と、
   前記コリメート光学系から射出された光が入射する集光光学系と、
   前記集光光学系から入射した光の一部と、蛍光と、を照明光として射出する蛍光体層と、を備えた光源装置の色バランス調整方法であって、
   前記照明光の色バランスを測定する色バランス測定工程と、
   前記色バランス測定工程によって得られた測定結果に基づいて、前記集光光学系と前記蛍光体層との間の距離を調整する調整工程と、を備える
   色バランス調整方法。
5. 色バランス調整を開始する前の初期状態においては、前記集光光学系をデフォーカス状態とするように前記距離を調整している
   請求項４に記載の色バランス調整方法。

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