JP2017146526A - 蛍光ホイール、光源装置およびプロジェクタ - Google Patents
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【課題】単板型および3板型のプロジェクタの両方で使用することができる蛍光ホイールを提供する。【解決手段】蛍光ホイール108は、回転可能な基板201と、基板201上に同心円状に形成された蛍光体を含む色光発生部200a、200bと、を有する。基板201が回転した状態で励起光が色光発生部200aまたは色光発生部200bに照射される。色光発生部200aは、複数の色光を同時に射出する。色光発生部200bは、複数の色光を順次射出する。【選択図】図1A
Description
本発明は、蛍光ホイール、光源装置およびプロジェクタに関する。
回転機構を備えた円板上に蛍光体層を設けた蛍光ホイールを2次光源として用いたプロジェクタが知られている。
単板型のプロジェクタにおいては、複数の色光を順次射出する蛍光ホイールが用いられ、蛍光ホイールからの各色光が単一の表示パネルに順次照射される。
単板型のプロジェクタに適用可能な蛍光ホイールとして、例えば、特許文献1に記載された蛍光ホイールがある。この蛍光ホイールは、蛍光体形成領域が周方向に複数のセグメントに区画され、各セグメントの蛍光波長が異なる。円板を回転させて青色レーザー光を各セグメントに照射することで、赤、緑、青の色光、あるいはそれ以上の色光を順次発生することができる。
単板型のプロジェクタにおいては、複数の色光を順次射出する蛍光ホイールが用いられ、蛍光ホイールからの各色光が単一の表示パネルに順次照射される。
単板型のプロジェクタに適用可能な蛍光ホイールとして、例えば、特許文献1に記載された蛍光ホイールがある。この蛍光ホイールは、蛍光体形成領域が周方向に複数のセグメントに区画され、各セグメントの蛍光波長が異なる。円板を回転させて青色レーザー光を各セグメントに照射することで、赤、緑、青の色光、あるいはそれ以上の色光を順次発生することができる。
一方、3板型のプロジェクタにおいては、複数の色光を混合した複合光(白色光)を射出する蛍光ホイールが用いられる。蛍光ホイールからの白色光を赤、緑、青の色光に分割し、赤色光を赤用表示パネルに照射し、緑色光を緑用表示パネルに照射し、青色光を青用表示パネルに照射する。
3板型のプロジェクタに適用可能な蛍光ホイールとして、例えば、特許文献2に記載の蛍光ホイールがある。この蛍光ホイールでは、励起光を2以上の色光に分離可能な蛍光(例えば、黄色蛍光)に変換する単一の蛍光層が、円板上に周方向に沿って形成されている。青色レーザー光を蛍光層に照射すると、蛍光体より黄色蛍光が放出される。青色レーザー光の一部は、蛍光体の励起には寄与せず、そのまま、蛍光層を通過する。このため、蛍光層からは、常時、黄色蛍光と青色とを混合した白色光を得ることができる。
上述したように、単板型の蛍光体ホイールは、複数の色光を順に射出するのに対して、3板型用の蛍光体ホイールは、複数の色光を混合した複合光を射出するように構成されており、これら蛍光体ホイールには互換性はない。このため、通常は、単板型のプロジェクタと3板型のプロジェクタとでそれぞれ専用の蛍光ホイールが用いられている。
3板型のプロジェクタに適用可能な蛍光ホイールとして、例えば、特許文献2に記載の蛍光ホイールがある。この蛍光ホイールでは、励起光を2以上の色光に分離可能な蛍光(例えば、黄色蛍光)に変換する単一の蛍光層が、円板上に周方向に沿って形成されている。青色レーザー光を蛍光層に照射すると、蛍光体より黄色蛍光が放出される。青色レーザー光の一部は、蛍光体の励起には寄与せず、そのまま、蛍光層を通過する。このため、蛍光層からは、常時、黄色蛍光と青色とを混合した白色光を得ることができる。
上述したように、単板型の蛍光体ホイールは、複数の色光を順に射出するのに対して、3板型用の蛍光体ホイールは、複数の色光を混合した複合光を射出するように構成されており、これら蛍光体ホイールには互換性はない。このため、通常は、単板型のプロジェクタと3板型のプロジェクタとでそれぞれ専用の蛍光ホイールが用いられている。
しかし、単板型のプロジェクタと3板型のプロジェクタとで蛍光ホイールを併用できれば、コスト削減等の観点からも有利である。このことから、単板型のプロジェクタと3板型のプロジェクタとで併用が可能な蛍光ホイールの実現が求められていた。
特許文献3には、複数の色の蛍光を任意のタイミングで射出することができる照明光学系が記載されている。この照明光学系は、カラーホイールと、複数の光源と、を有する。カラーホイールは、回転可能な基板と、この基板の一面に同心円状に形成された、励起光によりそれぞれ異なる波長の蛍光を発する複数の蛍光体層と、を有する。複数の光源は蛍光体層に対応して設けられ、各光源は、対応する蛍光体層に励起光を照射する。
上記の照明光学系によれば、各光源を連続点灯させることで、カラーホイールから複数の色光が同時に射出される。これら色光を3板型のプロジェクタ用の照明光として用いることができる。また、各光源を個別に時分割で点灯させることで、カラーホイールから複数の色光が順次射出される。これら色光(時分割光)を単板型のプロジェクタ用の照明光として用いることができる。
特許文献3には、複数の色の蛍光を任意のタイミングで射出することができる照明光学系が記載されている。この照明光学系は、カラーホイールと、複数の光源と、を有する。カラーホイールは、回転可能な基板と、この基板の一面に同心円状に形成された、励起光によりそれぞれ異なる波長の蛍光を発する複数の蛍光体層と、を有する。複数の光源は蛍光体層に対応して設けられ、各光源は、対応する蛍光体層に励起光を照射する。
上記の照明光学系によれば、各光源を連続点灯させることで、カラーホイールから複数の色光が同時に射出される。これら色光を3板型のプロジェクタ用の照明光として用いることができる。また、各光源を個別に時分割で点灯させることで、カラーホイールから複数の色光が順次射出される。これら色光(時分割光)を単板型のプロジェクタ用の照明光として用いることができる。
特許文献1および特許文献2に記載の蛍光ホイールはいずれも、単板型のプロジェクタと3板型のプロジェクタとの間で併用することは困難である。
特許文献3に記載の照明光学系は、単板型のプロジェクタおよび3板型のプロジェクタの双方で利用可能であるものの、以下のような問題がある。
蛍光体層毎に励起用の光源を設ける必要があるため、コストが増大し、光学系も複雑で大型なものになる。
照明光学系を単板型のプロジェクタ用として用いる場合は、各光源を個別に時分割で点灯させる必要があるため、光源の動作制御が複雑になる。
特許文献3に記載の照明光学系は、単板型のプロジェクタおよび3板型のプロジェクタの双方で利用可能であるものの、以下のような問題がある。
蛍光体層毎に励起用の光源を設ける必要があるため、コストが増大し、光学系も複雑で大型なものになる。
照明光学系を単板型のプロジェクタ用として用いる場合は、各光源を個別に時分割で点灯させる必要があるため、光源の動作制御が複雑になる。
本発明の目的は、上記のコスト増、光学系の複雑化および大型化、光源の動作制御の複雑化などの問題を解決し、単板型および3板型のプロジェクタの両方で使用することができる蛍光ホイール、その蛍光ホイールを用いた光源装置およびプロジェクタを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、回転可能な基板と、前記基板上に同心円状に形成された、それぞれが蛍光体を含む第1および第2の色光発生部と、を有し、前記第1の色光発生部は、全周に亘って第1の蛍光体が形成され、前記第2の色光発生部は、周方向に第1および第2のセグメントに区画され、第2の蛍光体が前記第1のセグメントに形成され、前記第2のセグメントには前記第2の蛍光体が形成されていない、蛍光ホイールが提供される。
本発明の別の態様によれば、上記蛍光ホイールと、励起光を出力する励起光源と、前記蛍光ホイールを前記基板の半径方向に移動可能に支持する可動部と、を有し、前記可動部は、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第1の色光発生部に照射される第1の状態と、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第2の色光発生部に照射される第2の状態との切り替えが可能に構成され、前記蛍光ホイールは回転した状態で用いられ、前記第1の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を常時射出し、前記第2の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を順次射出する、光源装置が提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、上記光源装置と、前記可動部が前記第1の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、前記青色光に基づく青色画像を形成する第1の画像形成部と、前記緑色光に基づく緑色画像を形成する第2の画像形成部と、前記赤色光に基づく赤色画像を形成する第3の画像形成部と、前記青色画像、緑色画像および赤色画像を重ねてスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタが提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、上記光源装置と、前記可動部が前記第2の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、前記青色光に基づく青色画像と前記緑色光に基づく緑色画像と前記赤色光に基づく赤色画像とを順次形成する画像形成部と、前記青色画像、緑色画像および赤色画像をスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタが提供される。
本発明によれば、蛍光ホイールを単板型のプロジェクタと3板型のプロジェクタとで併用できるので、コスト低下を図ることができ、低価格のプロジェクタを提供することができる。
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1Aおよび図1Bは、本発明の第1の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図1Aは蛍光ホイールの正面図、図1Bは蛍光ホイールの側面図である。
図1Aおよび図1Bを参照すると、蛍光ホイール108は、円形基板201と、円形基板201上に同心円状に形成された色光発生部200a、200bと、円形基板201の中心部を支持し、中心部を回転中心として円形基板201を回転する回転モータ202とを有する。
(第1の実施形態)
図1Aおよび図1Bは、本発明の第1の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図1Aは蛍光ホイールの正面図、図1Bは蛍光ホイールの側面図である。
図1Aおよび図1Bを参照すると、蛍光ホイール108は、円形基板201と、円形基板201上に同心円状に形成された色光発生部200a、200bと、円形基板201の中心部を支持し、中心部を回転中心として円形基板201を回転する回転モータ202とを有する。
円形基板201は、少なくとも青色波長域の光を透過する透過特性を有する材料(例えばサファイヤやガラス素材など)より構成される。色光発生部200aは、色光発生部200bの外側に隣接して設けられている。
色光発生部200aには、2以上の色光に分離可能な蛍光を発する蛍光体を含む蛍光層203が全周に亘って形成されている。すなわち、蛍光層203は円環状に形成されている。ここでは、蛍光層203として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層(以下、黄色蛍光層203と称す。)が形成されている。
色光発生部200aには、2以上の色光に分離可能な蛍光を発する蛍光体を含む蛍光層203が全周に亘って形成されている。すなわち、蛍光層203は円環状に形成されている。ここでは、蛍光層203として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層(以下、黄色蛍光層203と称す。)が形成されている。
色光発生部200bは、周方向に3つのセグメントに分割されている。第1のセグメントに蛍光層204が形成され、第2のセグメントに蛍光層205が形成されている。第3のセグメントには、蛍光層は形成されておらず、円形基板201の基板面が露出している。すなわち、色光発生部200bにおいて、蛍光層204および蛍光層205からなる蛍光体形成領域は、円環の一部が扇型に欠けた形状となっている。ここでは、蛍光層204として、緑色の蛍光を発する蛍光体を含む緑色蛍光層(以下、緑色蛍光層204と称す。)が形成され、蛍光層205として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層(以下、黄色蛍光層205と称す。)が形成されている。
図1Bに示すように、励起光1は、蛍光ホイール108の色光発生部200a、200bが形成された側から照射される。ここで、励起光1は、青色レーザー光である。
図1Bに示すように、励起光1は、蛍光ホイール108の色光発生部200a、200bが形成された側から照射される。ここで、励起光1は、青色レーザー光である。
蛍光ホイール108を3板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板201を回転した状態で励起光1を色光発生部200aに照射する。この場合、励起光1により黄色蛍光層203の蛍光体が励起され、その蛍光体より放出された黄色蛍光が黄色蛍光層203より射出される。
黄色蛍光層203において、全ての励起光1が黄色蛍光に変換されるわけではなく、励起光1の一部は、黄色蛍光に変換されず、そのまま黄色蛍光層203を通過する。すなわち、黄色蛍光層203は、励起光1の一部を色光(青色光)として利用できるように構成されている。励起光1のうちの青色光とし利用する割合は、塗布厚や粒子形状などの蛍光材料諸元を調整することで適宜に設定することができる。
励起光1のうち黄色蛍光層203を通過した青色光は円形基板201を透過する。この円形基板201を透過した青色光と黄色蛍光層203より射出した黄色蛍光とを混合した複合光(白色光)が、3板型のプロジェクタ用の照明光として用いられる。
黄色蛍光層203において、全ての励起光1が黄色蛍光に変換されるわけではなく、励起光1の一部は、黄色蛍光に変換されず、そのまま黄色蛍光層203を通過する。すなわち、黄色蛍光層203は、励起光1の一部を色光(青色光)として利用できるように構成されている。励起光1のうちの青色光とし利用する割合は、塗布厚や粒子形状などの蛍光材料諸元を調整することで適宜に設定することができる。
励起光1のうち黄色蛍光層203を通過した青色光は円形基板201を透過する。この円形基板201を透過した青色光と黄色蛍光層203より射出した黄色蛍光とを混合した複合光(白色光)が、3板型のプロジェクタ用の照明光として用いられる。
一方、蛍光ホイール108を単板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板201を回転した状態で励起光1を色光発生部200bに照射する。この場合は、励起光1が、色光発生部200bの各セグメントに順次照射される。第1のセグメントでは、励起光1により緑色蛍光層204の蛍光体が励起され、その蛍光体より放出された緑色蛍光が緑色蛍光層204射出される。第2のセグメントでは、励起光1により黄色蛍光層205の蛍光体が励起され、その蛍光体より放出された黄色蛍光が黄色蛍光層205より射出される。第3のセグメントでは、励起光1が円形基板201を透過する。蛍光ホイール108からは、緑色蛍光層204より射出した緑色蛍光と、黄色蛍光層205より射出した黄色蛍光と、円形基板201を透過した光(青色光)とが順次射出される。これら時分割で射出された緑色蛍光、黄色蛍光および青色光が、単板型のプロジェクタ用の照明光として用いられる。
上記の蛍光ホイール108において、円形基板201の蛍光体が形成されない側の面に、蛍光を反射し、励起光の波長の光を透過するような透過特性を有するダイクロイックミラーを形成してもよい。例えば、このダイクロイックミラーの透過特性は、可視光のうち、青色波長域以下の光を透過し、それ以外の光を反射するような透過特性であってもよい。
上記の蛍光ホイール108において、円形基板201の蛍光体が形成されない側の面に、蛍光を反射し、励起光の波長の光を透過するような透過特性を有するダイクロイックミラーを形成してもよい。例えば、このダイクロイックミラーの透過特性は、可視光のうち、青色波長域以下の光を透過し、それ以外の光を反射するような透過特性であってもよい。
上記のダイクロイックミラーは、円形基板201の蛍光体が形成された面の、黄色蛍光層203、205および緑色蛍光層204が形成された部分に設けられてもよい。
また、円形基板201の蛍光体が形成された面の、緑色蛍光層204および黄色蛍光層205が形成された部分に、黄色蛍光および緑色蛍光を反射するミラーを設けてもよい。
さらに、色光発生部200bにおいて、第1乃至第3のセグメントからなる部分が複数設けられてもよい。
さらに、黄色蛍光層205に代えて、赤色蛍光を発する蛍光体を含む赤色蛍光層を用いてもよい。
また、円形基板201の蛍光体が形成された面の、緑色蛍光層204および黄色蛍光層205が形成された部分に、黄色蛍光および緑色蛍光を反射するミラーを設けてもよい。
さらに、色光発生部200bにおいて、第1乃至第3のセグメントからなる部分が複数設けられてもよい。
さらに、黄色蛍光層205に代えて、赤色蛍光を発する蛍光体を含む赤色蛍光層を用いてもよい。
(光源装置)
次に、本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源装置について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による光源ユニットの構成を示す模式図である。
図2に示す光源ユニットは、単板型のプロジェクタと3板型のプロジェクタの両方で利用可能なものである。この光源ユニットは、光源部11、蛍光ホイール108、可動部108a、レンズ103、104、106、107、109、110、112、114、116、117、ダイクロイックミラー105および反射ミラー111、113、115を有する。蛍光ホイール108は、図1Aおよび図1Bを用いて説明したものである。
次に、本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源装置について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による光源ユニットの構成を示す模式図である。
図2に示す光源ユニットは、単板型のプロジェクタと3板型のプロジェクタの両方で利用可能なものである。この光源ユニットは、光源部11、蛍光ホイール108、可動部108a、レンズ103、104、106、107、109、110、112、114、116、117、ダイクロイックミラー105および反射ミラー111、113、115を有する。蛍光ホイール108は、図1Aおよび図1Bを用いて説明したものである。
光源部11は、複数のレーザー光源101と複数のコリメートレンズ102を備える。コリメートレンズ102は、レーザー光源101毎に設けられている。レーザー光源101は、例えば、青色レーザー光を出力する半導体レーザーである。この半導体レーザーの波長は、例えば440nm〜460nmの範囲である。レーザー光源101は、蛍光体を励起するための励起光源としての役割と、表示パネルに照明光(青色光)を供給する照明用光源としての役割を兼ねている。レーザー光源101の波長は、プロジェクタの輝度や色再現性の目標に応じて適宜に変更可能である。
レーザー光源101からの青色レーザー光は、広がりを持った発散光である。コリメータレンズ102は、レーザー光源101からの青色レーザー光を平行光束に変換する。コリメータレンズ102には、光学ガラスの他、光学樹脂などを使用することができる。コリメータレンズ102は、複数のレンズよりなるが、その枚数は適宜に変更可能である。なお、レーザー光源101からの青色レーザー光の広がり角が十分に小さい場合は、コリメータレンズ102を取り除いてもよい。
レーザー光源101からの青色レーザー光は、広がりを持った発散光である。コリメータレンズ102は、レーザー光源101からの青色レーザー光を平行光束に変換する。コリメータレンズ102には、光学ガラスの他、光学樹脂などを使用することができる。コリメータレンズ102は、複数のレンズよりなるが、その枚数は適宜に変更可能である。なお、レーザー光源101からの青色レーザー光の広がり角が十分に小さい場合は、コリメータレンズ102を取り除いてもよい。
光源部11を構成するレーザー光源101の数は1以上であればよい。一般に、レーザー光源101の数を増加すると、蛍光体の励起のための出力が増加するので、プロジェクタの高輝度化に有利である。プロジェクタの輝度の目標値に応じて、レーザー光源101の数を適宜に設定可能である。
レンズ103、104、106、107は、光源部11からの青色レーザー光を集光するための集光レンズ系である。レンズ103、106、107はいずれも凸レンズであり、レンズ104は凹レンズである。この集光レンズ系では、レンズ103、104が光源部11からの青色レーザー光の光束径を一旦小さくした上で、レンズ106、107がその青色レーザー光を集光する。光源部11のレーザー光源101の数が増えると、離散的とは言え、光源部11が射出する光束径が大きくなり、その結果、集光光学系も大型化する。レンズ103に凸レンズを用い、レンズ104に凹レンズを用いていることで、集光光学系の大型化を抑制することができる。
レンズ103、104、106、107は、光源部11からの青色レーザー光を集光するための集光レンズ系である。レンズ103、106、107はいずれも凸レンズであり、レンズ104は凹レンズである。この集光レンズ系では、レンズ103、104が光源部11からの青色レーザー光の光束径を一旦小さくした上で、レンズ106、107がその青色レーザー光を集光する。光源部11のレーザー光源101の数が増えると、離散的とは言え、光源部11が射出する光束径が大きくなり、その結果、集光光学系も大型化する。レンズ103に凸レンズを用い、レンズ104に凹レンズを用いていることで、集光光学系の大型化を抑制することができる。
蛍光ホイール108は、蛍光体が形成された面が集光レンズ系の集光点付近に位置するように配置されている。可動部108aは、蛍光ホイール108を基板の半径方向に移動する。可動部108aは、蛍光ホイール108を一方向に移動することができるのであれば、どのような構造であってもよい。
例えば、可動部108aは、蛍光ホイール108を一方向に往復移動可能に支持するスライド部と、蛍光ホイール108をスライド部上の所望の位置で固定することが可能な固定部とを有する。ここでは、固定部は、スライド部上の第1の位置と第2の位置のいずれかで蛍光ホイール108を固定できるように構成されている。使用者は、固定部を用いて、蛍光ホイール108を第1の位置または第2の位置に固定することができる。
例えば、可動部108aは、蛍光ホイール108を一方向に往復移動可能に支持するスライド部と、蛍光ホイール108をスライド部上の所望の位置で固定することが可能な固定部とを有する。ここでは、固定部は、スライド部上の第1の位置と第2の位置のいずれかで蛍光ホイール108を固定できるように構成されている。使用者は、固定部を用いて、蛍光ホイール108を第1の位置または第2の位置に固定することができる。
蛍光ホイール108が第1の位置に固定された場合、励起光1を色光発生部200aに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール108を第1の位置に固定することで、光源ユニットは3板型のプロジェクタで利用可能になる。この場合、色光発生部200aのレンズ107側の面(励起光入射面)より蛍光(黄色蛍光)が射出される。蛍光ホイールの色光発生部200a側とは反対側の面からは、色光発生部200aを通過した励起光が射出される。色光発生部200aからの蛍光は、レンズ107、106を通過する。
蛍光ホイール108が第2の位置に固定された場合、励起光1を色光発生部200bに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール108を第2の位置に固定することで、光源ユニットは単板型のプロジェクタで利用可能になる。この場合、色光発生部200bのレンズ107側の面(励起光入射面)より蛍光(黄色蛍光と緑色蛍光)が射出される。蛍光ホイール108の色光発生部200b側とは反対側の面からは、色光発生部200bの第3のセグメントより入射した励起光1が射出される。色光発生部200bからの蛍光は、レンズ107、106を通過する。
蛍光ホイール108が第2の位置に固定された場合、励起光1を色光発生部200bに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール108を第2の位置に固定することで、光源ユニットは単板型のプロジェクタで利用可能になる。この場合、色光発生部200bのレンズ107側の面(励起光入射面)より蛍光(黄色蛍光と緑色蛍光)が射出される。蛍光ホイール108の色光発生部200b側とは反対側の面からは、色光発生部200bの第3のセグメントより入射した励起光1が射出される。色光発生部200bからの蛍光は、レンズ107、106を通過する。
ダイクロイックミラー105は、レンズ106とレンズ104の間に配置されている。ダイクロイックミラー105のミラー面と集光レンズ系の光軸とのなす角度は約45°である。ダイクロイックミラー105は、可視光のうち、青色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射する透過特性を有する。光源部11からの青色レーザー光は、ダイクロイックミラー105を透過する。色光発生部200aまたは色光発生部200bからの蛍光は、レンズ107、106を通過した後、ダイクロイックミラー105で反射される。ダイクロイックミラー105で反射された蛍光は、レンズ117を通過する。
蛍光ホイール108を透過した励起光(青色レーザー光)は、レンズ109、110を通過した後、反射ミラー111で約45°の角度で反射される。反射ミラー111からの反射光(青色レーザー光)は、反射ミラー113で約45°の角度で反射される。反射ミラー113からの反射光(青色レーザー光)は、レンズ114を通過した後、反射ミラー115で約45°の角度で反射される。反射ミラー115からの反射光(青色レーザー光)は、レンズ116を通過した後、ダイクロイックミラー105の蛍光が入射した面とは反対側の面に入射する。レンズ116からの青色レーザー光は、ダイクロイックミラー105を透過する。ダイクロイックミラー105を透過した青色レーザー光は、レンズ117を通過する。
蛍光ホイール108を透過した励起光(青色レーザー光)は、レンズ109、110を通過した後、反射ミラー111で約45°の角度で反射される。反射ミラー111からの反射光(青色レーザー光)は、反射ミラー113で約45°の角度で反射される。反射ミラー113からの反射光(青色レーザー光)は、レンズ114を通過した後、反射ミラー115で約45°の角度で反射される。反射ミラー115からの反射光(青色レーザー光)は、レンズ116を通過した後、ダイクロイックミラー105の蛍光が入射した面とは反対側の面に入射する。レンズ116からの青色レーザー光は、ダイクロイックミラー105を透過する。ダイクロイックミラー105を透過した青色レーザー光は、レンズ117を通過する。
レンズ109、110、112、114、116および反射ミラー111、113、115は、蛍光ホイールを透過した青色レーザー光を、色光発生部200aまたは色光発生部200bからの蛍光と同じ経路に結合するための光学系である。ダイクロイックミラー105は、蛍光と青色レーザー光とを合成する。ダイクロイックミラー105からの蛍光および青色レーザー光は、光源ユニットの出力光としてレンズ117より射出される。
なお、レンズ117は、必ずしも必要ではないが、光源ユニットからの出力光を集光してライトトンネルなどに入射させたい場合には有効である。
なお、レンズ117は、必ずしも必要ではないが、光源ユニットからの出力光を集光してライトトンネルなどに入射させたい場合には有効である。
次に、光源ユニットの動作を説明する。
光源部11が青色光レーザー光を射出する。光源部11からは、各レーザー光源101より射出した離散的な青色レーザー光が出力される。個々の青色レーザー光は平行光束である。光源部11から青色光レーザー光は、凸レンズ103および凹レンズ104を通過する。これらレンズにより、光束径が全体として小さくなる。レンズ103、104を通過した青色光レーザー光も略平行光束である。
レンズ106、107は、レンズ103、104からの青色光レーザー光を所定の集光サイズで蛍光ホイール108の蛍光層表面の近傍に集光結像する。
蛍光ホイール108が第1の位置に固定されている場合は、青色光レーザー光が色光発生部200aに照射される。図3Aに、蛍光ホイール108が第1の位置に固定されている場合の、蛍光ホイール108とその前後のレンズの位置関係を模式的に示す。図3Bに、蛍光ホイール108が第1の位置に固定されている場合の青色光レーザー光の照射位置を模式的に示す。
光源部11が青色光レーザー光を射出する。光源部11からは、各レーザー光源101より射出した離散的な青色レーザー光が出力される。個々の青色レーザー光は平行光束である。光源部11から青色光レーザー光は、凸レンズ103および凹レンズ104を通過する。これらレンズにより、光束径が全体として小さくなる。レンズ103、104を通過した青色光レーザー光も略平行光束である。
レンズ106、107は、レンズ103、104からの青色光レーザー光を所定の集光サイズで蛍光ホイール108の蛍光層表面の近傍に集光結像する。
蛍光ホイール108が第1の位置に固定されている場合は、青色光レーザー光が色光発生部200aに照射される。図3Aに、蛍光ホイール108が第1の位置に固定されている場合の、蛍光ホイール108とその前後のレンズの位置関係を模式的に示す。図3Bに、蛍光ホイール108が第1の位置に固定されている場合の青色光レーザー光の照射位置を模式的に示す。
図3Aおよび図3Bを参照すると、距離t1は、蛍光ホイール108が第1の位置に固定され状態における、蛍光ホイール108の回転軸1000とレンズ106、107、109、110の光軸1001との距離(間隔)を示す。換言すると、距離t1は、蛍光ホイール108の面上で、蛍光ホイール108の中心から色光発生部200a(黄色蛍光層203)上の励起光スポット31の中心までの距離に等しい。円形基板201が回転することで、励起光スポット31は、黄色蛍光層203上を周方向に移動する。
黄色蛍光層203では、青色レーザー光により蛍光体が励起されて、その蛍光体から黄色蛍光が放出される。黄色蛍光は、蛍光体から全方位方向に放射される。ここでは、蛍光ホイール108において、円形基板201の蛍光体が形成されない側の面に、蛍光を反射し、励起光の波長の光を透過するような透過特性を有するダイクロイックミラーが形成されている。このため、蛍光体から全方位方向に放射された黄色蛍光のほとんどは、レンズ107、106を順次通過してダイクロイックミラー105の一方の面に入射する。
黄色蛍光層203では、青色レーザー光により蛍光体が励起されて、その蛍光体から黄色蛍光が放出される。黄色蛍光は、蛍光体から全方位方向に放射される。ここでは、蛍光ホイール108において、円形基板201の蛍光体が形成されない側の面に、蛍光を反射し、励起光の波長の光を透過するような透過特性を有するダイクロイックミラーが形成されている。このため、蛍光体から全方位方向に放射された黄色蛍光のほとんどは、レンズ107、106を順次通過してダイクロイックミラー105の一方の面に入射する。
一方、黄色蛍光層203を透過した青色レーザー光は、円形基板201およびレンズ109、110を通過する。レンズ109、110は、蛍光ホイール108からの青色レーザー光を平行光束に変換する。レンズ109、110を通過した青色レーザー光(平行光束)は、反射ミラー111、レンズ112、反射ミラー113、レンズ114、反射ミラー115、レンズ116を順次通過してダイクロイックミラー105の他方の面に入射する。
蛍光ホイール108が第2の位置に固定されている場合は、青色光レーザー光が色光発生部200bに照射される。
蛍光ホイール108が第2の位置に固定されている場合は、青色光レーザー光が色光発生部200bに照射される。
図4Aに、蛍光ホイール108が第2の位置に固定されている場合の、蛍光ホイール108とその前後のレンズの位置関係を模式的に示す。図4Bに、蛍光ホイール108が第2の位置に固定されている場合の青色光レーザー光の照射位置を模式的に示す。
図4Aおよび図4Bを参照すると、距離t2(<t1)は、蛍光ホイール108が第2の位置に固定され状態における、蛍光ホイール108の回転軸1000とレンズ106、107、109、110の光軸1001との距離(間隔)を示す。換言すると、距離t2は、蛍光ホイール108の面上で、蛍光ホイール108の中心から色光発生部200b上の励起光スポット31の中心までの距離に等しい。円形基板201が回転することで、励起光スポット31は、色光発生部200b上を周方向に移動する。
図4Aおよび図4Bを参照すると、距離t2(<t1)は、蛍光ホイール108が第2の位置に固定され状態における、蛍光ホイール108の回転軸1000とレンズ106、107、109、110の光軸1001との距離(間隔)を示す。換言すると、距離t2は、蛍光ホイール108の面上で、蛍光ホイール108の中心から色光発生部200b上の励起光スポット31の中心までの距離に等しい。円形基板201が回転することで、励起光スポット31は、色光発生部200b上を周方向に移動する。
緑色蛍光層204では、青色レーザー光により蛍光体が励起されて、その蛍光体から緑色蛍光が放出される。緑色蛍光は、蛍光体から全方位方向に放射される。黄色蛍光層205では、青色レーザー光により蛍光体が励起されて、その蛍光体から黄色蛍光が放出される。黄色蛍光は、蛍光体から全方位方向に放射される。ここでは、蛍光ホイール108において、円形基板201の蛍光体が形成されない側の面に、蛍光を反射し、励起光の波長の光を透過するような透過特性を有するダイクロイックミラーが形成されている。このため、蛍光体から全方位方向に放射された緑色蛍光および黄色蛍光のほとんどは、レンズ107、106を順次通過してダイクロイックミラー105の一方の面に入射する。
一方、色光発生部200bの第3のセグメントには、蛍光層は形成されておらず、円形基板201が露出している。このため、第3のセグメントでは、青色レーザー光はそのまま円形基板201を透過する。
一方、色光発生部200bの第3のセグメントには、蛍光層は形成されておらず、円形基板201が露出している。このため、第3のセグメントでは、青色レーザー光はそのまま円形基板201を透過する。
円形基板201を透過した青色レーザー光は、レンズ109、110を通過する。レンズ109、110は、蛍光ホイール108からの青色レーザー光を平行光束に変換する。レンズ109、110を通過した青色レーザー光(平行光束)は、反射ミラー111、レンズ112、反射ミラー113、レンズ114、反射ミラー115、レンズ116を順次通過してダイクロイックミラー105の他方の面に入射する。
第1および第2の位置のいずれの場合も、青色光レーザー光の一部は、蛍光体の励起には寄与せず、蛍光ホイール108を通過する。ここで、青色光レーザー光の蛍光ホイール108を通過する割合は、蛍光ホイール108に用いる蛍光体の材料特性や塗布諸元などに基づいて適宜に設定可能である。例えば、蛍光体の粒子径等を考慮した蛍光体材料素材の選定や蛍光層の厚み、バインダー、フィラーなどの調合割合に基づいて、上記の割合を調整することができる。
第1および第2の位置のいずれの場合も、青色光レーザー光の一部は、蛍光体の励起には寄与せず、蛍光ホイール108を通過する。ここで、青色光レーザー光の蛍光ホイール108を通過する割合は、蛍光ホイール108に用いる蛍光体の材料特性や塗布諸元などに基づいて適宜に設定可能である。例えば、蛍光体の粒子径等を考慮した蛍光体材料素材の選定や蛍光層の厚み、バインダー、フィラーなどの調合割合に基づいて、上記の割合を調整することができる。
ダイクロイックミラー105は、レンズ116からの青色レーザー光をそのまま透過させ、蛍光ホイール108からの蛍光を、透過した青色レーザー光の進行方向と同じ方向に向けて反射する。すなわち、レンズ116からの青色レーザー光と蛍光ホイール108からの蛍光とがダイクロイックミラー105によって合成される。
図3Aおよび図3Bに示した状態では、ダイクロイックミラー105によって黄色蛍光と青色レーザー光とが合成され、黄色蛍光と青色レーザー光とを混合した複合光(白色光)が、レンズ117を介して、光源ユニット外へ射出される。
図4Aおよび図4Bに示した状態では、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が順次、ダイクロイックミラー105からレンズ117に入射する。このため、レンズ117からは、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が時分割で光源ユニット外へ射出される。
図3Aおよび図3Bに示した状態では、ダイクロイックミラー105によって黄色蛍光と青色レーザー光とが合成され、黄色蛍光と青色レーザー光とを混合した複合光(白色光)が、レンズ117を介して、光源ユニット外へ射出される。
図4Aおよび図4Bに示した状態では、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が順次、ダイクロイックミラー105からレンズ117に入射する。このため、レンズ117からは、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が時分割で光源ユニット外へ射出される。
(3板型のプロジェクタ)
図5に、本発明の一実施形態による3板型のプロジェクタの構成を示す。
図5を参照すると、プロジェクタは、光源装置51を有する。図5において、光源装置51は、図2に示した構成を有するが、便宜上、各部は図示されていない。光源装置51は、図3Aおよび図3Bに示した状態で蛍光ホイール108が固定された状態になっており、黄色蛍光と青色光とを混合した複合光(白色光)を出力する。
図5に、本発明の一実施形態による3板型のプロジェクタの構成を示す。
図5を参照すると、プロジェクタは、光源装置51を有する。図5において、光源装置51は、図2に示した構成を有するが、便宜上、各部は図示されていない。光源装置51は、図3Aおよび図3Bに示した状態で蛍光ホイール108が固定された状態になっており、黄色蛍光と青色光とを混合した複合光(白色光)を出力する。
光源装置51からの白色光は、ライトトンネル501に入射する。ライトトンネル501では、入射光が内部で多重反射し、その結果、輝度が均一な光が射出される。ライトトンネル501より射出した光(白色光)は、レンズ502、503および反射ミラー504を介してTIR(Total Internal Reflection)プリズム505に入射する。
TIRプリズム505は、内部に全反射面を備えた全反射プリズムアセンブリであって、2個の三角プリズムを含む。一方の三角プリズムは、直角プリズムであって、直角をなす辺を構成する第1及び第2の面と斜辺を構成する第3の面とを有する。他方の三角プリズムは、三角形の各線分を構成する第1乃至第3の面を有する。直角プリズムの第3の面は、他方の三角プリズムの第1の面と対向するように配置されている。直角プリズムの第1の面がTIRプリズム505の入射面である。
TIRプリズム505は、内部に全反射面を備えた全反射プリズムアセンブリであって、2個の三角プリズムを含む。一方の三角プリズムは、直角プリズムであって、直角をなす辺を構成する第1及び第2の面と斜辺を構成する第3の面とを有する。他方の三角プリズムは、三角形の各線分を構成する第1乃至第3の面を有する。直角プリズムの第3の面は、他方の三角プリズムの第1の面と対向するように配置されている。直角プリズムの第1の面がTIRプリズム505の入射面である。
カラープリズム506が、直角プリズムの第2の面と対向するように配置されている。他方の三角プリズムの第2の面は、TIRプリズム505の出射面であり、直角プリズムの第2の面と平行である。この出射面側に、投射レンズ510が配置されている。
反射ミラー504からの光(白色光)は、TIRプリズム108の入射面に入射する。TIRプリズム108に入射した光は、内部の全反射面で全反射されて直角プリズムの第2の面より射出する。この第2の面より射出した光は、カラープリズム506に入射する。
カラープリズム506は、複数のプリズムからなり、第1乃至第4の面を有する。第1の面は、TIRプリズム505の直角プリズムの第2の面と対向する。赤用表示パネル508が、第2の面と対向して配置され、緑用表示パネル507が、第3の面と対向して配置され、青用表示パネル509が、第4の面と対向する。カラープリズム506では、第1の面より入射した白色光のうち、赤色光は第2の面より射出し、緑色光は第3の面より射出し、青色光は第4の面より射出する。ここで、表示パネル507〜509として、DMD(デジタルミラーデバイス)や液晶表示パネルを用いてもよい。
反射ミラー504からの光(白色光)は、TIRプリズム108の入射面に入射する。TIRプリズム108に入射した光は、内部の全反射面で全反射されて直角プリズムの第2の面より射出する。この第2の面より射出した光は、カラープリズム506に入射する。
カラープリズム506は、複数のプリズムからなり、第1乃至第4の面を有する。第1の面は、TIRプリズム505の直角プリズムの第2の面と対向する。赤用表示パネル508が、第2の面と対向して配置され、緑用表示パネル507が、第3の面と対向して配置され、青用表示パネル509が、第4の面と対向する。カラープリズム506では、第1の面より入射した白色光のうち、赤色光は第2の面より射出し、緑色光は第3の面より射出し、青色光は第4の面より射出する。ここで、表示パネル507〜509として、DMD(デジタルミラーデバイス)や液晶表示パネルを用いてもよい。
表示パネル507〜509はそれぞれ、マトリクス状に配置された複数の微小ミラーからなる画像形成領域を有する。微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
第2の面より射出した赤色光は、赤用表示パネル508に入射する。赤用表示パネル508は、入射した赤色光を空間的に変調して赤色画像を形成する。赤色画像光が、赤用表示パネル508からカラープリズム506の第2の面に入射する。カラープリズム506では、第2の面より入射した赤色画像光は、第1の面より射出される。この第1の面より射出した赤色画像光は、TIRプリズム505の直角プリズムの第2の面に入射する。
第2の面より射出した赤色光は、赤用表示パネル508に入射する。赤用表示パネル508は、入射した赤色光を空間的に変調して赤色画像を形成する。赤色画像光が、赤用表示パネル508からカラープリズム506の第2の面に入射する。カラープリズム506では、第2の面より入射した赤色画像光は、第1の面より射出される。この第1の面より射出した赤色画像光は、TIRプリズム505の直角プリズムの第2の面に入射する。
第3の面より射出した緑色光は、緑用表示パネル507に入射する。緑用表示パネル507は、入射した緑色光を空間的に変調して緑色画像を形成する。緑色画像光が、緑用表示パネル507からカラープリズム506の第3の面に入射する。カラープリズム506では、第3の面より入射した緑色画像光は、第1の面より射出される。この第1の面より射出した緑色画像光は、TIRプリズム505の直角プリズムの第2の面に入射する。
第4の面より射出した青色光は、青用表示パネル509に入射する。青用表示パネル509は、入射した青色光を空間的に変調して青色画像を形成する。青色画像光が、青用表示パネル509からカラープリズム506の第4の面に入射する。カラープリズム506では、第4の面より入射した青色画像光は、第1の面より射出される。この第1の面より射出した青色画像光は、TIRプリズム505の直角プリズムの第2の面に入射する。
TIRプリズム505では、直角プリズムの第2の面より入射した赤色画像光、緑色画像光および青色画像光は、出射面より投射レンズ510に向けて射出される。投射レンズ510は、赤用表示パネル508、緑用表示パネル507および青用表示パネル509それぞれで形成された赤色画像、緑色画像および青色画像を重ねてスクリーン上に投射する。投射レンズ510は、複数のレンズからなる拡大投射光学系である。
第4の面より射出した青色光は、青用表示パネル509に入射する。青用表示パネル509は、入射した青色光を空間的に変調して青色画像を形成する。青色画像光が、青用表示パネル509からカラープリズム506の第4の面に入射する。カラープリズム506では、第4の面より入射した青色画像光は、第1の面より射出される。この第1の面より射出した青色画像光は、TIRプリズム505の直角プリズムの第2の面に入射する。
TIRプリズム505では、直角プリズムの第2の面より入射した赤色画像光、緑色画像光および青色画像光は、出射面より投射レンズ510に向けて射出される。投射レンズ510は、赤用表示パネル508、緑用表示パネル507および青用表示パネル509それぞれで形成された赤色画像、緑色画像および青色画像を重ねてスクリーン上に投射する。投射レンズ510は、複数のレンズからなる拡大投射光学系である。
(単板型のプロジェクタ)
図6に、本発明の別の実施形態による単板型のプロジェクタの構成を示す。
図6を参照すると、プロジェクタは、光源装置61を有する。図6において、光源装置61は、図2に示した構成を有するが、便宜上、各部は図示されていない。光源装置61は、図4Aおよび図4Bに示した状態で蛍光ホイール108が固定された状態になっており、黄色蛍光、緑色蛍光および青色光を順次出力する。
図6に、本発明の別の実施形態による単板型のプロジェクタの構成を示す。
図6を参照すると、プロジェクタは、光源装置61を有する。図6において、光源装置61は、図2に示した構成を有するが、便宜上、各部は図示されていない。光源装置61は、図4Aおよび図4Bに示した状態で蛍光ホイール108が固定された状態になっており、黄色蛍光、緑色蛍光および青色光を順次出力する。
光源装置61の出力光は、カラーホイール601を介してライトトンネル602に入射する。カラーホイール601は、回転可能な円形基板と、該円形基板上に設けられたカラーフィルタとを有する。円形基板は、可視光の波長域の光を透過する材料(例えばサファイヤやガラス素材など)より構成される。円形基板は、周方向に複数のセグメントに区画されており、各セグメントは、蛍光ホイール108の色光発生部200bの各セグメントと1対1で対応する。円形基板のセグメントのうち、色光発生部200bの黄色蛍光層205のセグメントに対応するセグメントには、赤色の波長域の光を透過し、それ以外の光を遮断する赤色フィルタが設けられている。残りのセグメントには、フィルタは形成されておらず、円形基板が露出している。赤色フィルタの周方向における面積の割合は、光ホイール108の黄色蛍光層205の周方向における面積の割合に等しい。なお、カラーホイール601のフィルタ構成(色や面積など)は、蛍光ホイール108の色光発生部200bの構成に応じて適宜に変更することができる。
カラーホイール601の回転動作は、蛍光ホイール108の回転動作と同期しており、光源装置61の出力光のうち、黄色蛍光は赤色フィルタに入射し、緑色蛍光および青色光はフィルタのない部分に入射する。カラーホイール601は、赤色光、緑色蛍光および青色光を順に射出する。このように、カラーホイール601を用いて光源装置61の出力光から純度の高い色光を選択することができる。
カラーホイール601は、赤色光、緑色光および青色光を順次射出する。カラーホイール601から時分割で射出された赤色光、緑色光および青色光はライトトンネル602に入射する。
ライトトンネル602では、入射光が内部で多重反射し、その結果、輝度が均一な光が射出される。ライトトンネル602は、赤色光、緑色光および青色光を順次出力する。ライトトンネル601より射出した光(赤色光、緑色光および青色光)は、レンズ603、604および反射ミラー605を介してTIRプリズム606に入射する。
カラーホイール601は、赤色光、緑色光および青色光を順次射出する。カラーホイール601から時分割で射出された赤色光、緑色光および青色光はライトトンネル602に入射する。
ライトトンネル602では、入射光が内部で多重反射し、その結果、輝度が均一な光が射出される。ライトトンネル602は、赤色光、緑色光および青色光を順次出力する。ライトトンネル601より射出した光(赤色光、緑色光および青色光)は、レンズ603、604および反射ミラー605を介してTIRプリズム606に入射する。
TIRプリズム606は、内部に全反射面を備えた全反射プリズムアセンブリであって、2個の三角プリズムを含む。一方の三角プリズムは、直角プリズムであって、直角をなす辺を構成する第1及び第2の面と斜辺を構成する第3の面とを有する。他方の三角プリズムは、三角形の各線分を構成する第1乃至第3の面を有する。直角プリズムの第3の面は、他方の三角プリズムの第1の面と対向するように配置されている。直角プリズムの第1の面がTIRプリズム606の入射面であり、表示パネル607が、直角プリズムの第2の面と対向するように配置されている。他方の三角プリズムの第2の面は、TIRプリズム606の出射面であり、直角プリズムの第2の面と平行である。この出射面側に、投射レンズ608が配置されている。表示パネル607として、DMDや液晶表示パネルを用いてもよい。
表示パネル607は、マトリクス状に配置された複数の微小ミラーからなる画像形成領域を有する。微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
ライトトンネル601より射出した赤色光、緑色光および青色光が順にTIRプリズム606を介して表示パネル607に照射される。表示パネル607は、赤色光に基づく赤色画像、緑色光に基づく緑色画像、および青色光に基づく青色画像を順に形成する。表示パネル607上に時分割で形成された赤色画像、緑色画像および青色画像は、TIRプリズム606を介して投射レンズ608によりスクリーン上に投射される。投射レンズ608は、複数のレンズからなる拡大投射光学系である。
表示パネル607は、マトリクス状に配置された複数の微小ミラーからなる画像形成領域を有する。微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
ライトトンネル601より射出した赤色光、緑色光および青色光が順にTIRプリズム606を介して表示パネル607に照射される。表示パネル607は、赤色光に基づく赤色画像、緑色光に基づく緑色画像、および青色光に基づく青色画像を順に形成する。表示パネル607上に時分割で形成された赤色画像、緑色画像および青色画像は、TIRプリズム606を介して投射レンズ608によりスクリーン上に投射される。投射レンズ608は、複数のレンズからなる拡大投射光学系である。
(第2の実施形態)
図7Aおよび図7Bは、本発明の第2の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図7Aは蛍光ホイールの正面図、図7Bは蛍光ホイールの側面図である。
図7Aおよび図7Bを参照すると、蛍光ホイール108は、色光発生部200a、200bの配置が異なる以外は、図1A及び図1Bに示した構成と同じである。本実施形態では、色光発生部200aが色光発生部200bの内側に配置されている。
図7Aおよび図7Bは、本発明の第2の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図7Aは蛍光ホイールの正面図、図7Bは蛍光ホイールの側面図である。
図7Aおよび図7Bを参照すると、蛍光ホイール108は、色光発生部200a、200bの配置が異なる以外は、図1A及び図1Bに示した構成と同じである。本実施形態では、色光発生部200aが色光発生部200bの内側に配置されている。
本実施形態おいても、蛍光ホイール108を3板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板201を回転した状態で励起光1を色光発生部200aに照射する。蛍光ホイール108を単板型のプロジェクタで用いる場合には、円形基板201を回転した状態で励起光1を色光発生部200bに照射する。
本実施形態の蛍光ホイールも、図2に示した光源ユニットに適用することができる。ただし、可動部108aが蛍光ホイール108を第1の位置で固定した状態で、励起光1が色光発生部200bに照射され、可動部108aが蛍光ホイール108を第2の位置で固定した状態で、励起光1が色光発生部200aに照射される。これ以外の構成は、図2に示した光源ユニットと同じである。
本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源ユニットも、図5に示した3板型のプロジェクタや図6に示した単板型のプロジェクタに適用することができる。
本実施形態の蛍光ホイールも、図2に示した光源ユニットに適用することができる。ただし、可動部108aが蛍光ホイール108を第1の位置で固定した状態で、励起光1が色光発生部200bに照射され、可動部108aが蛍光ホイール108を第2の位置で固定した状態で、励起光1が色光発生部200aに照射される。これ以外の構成は、図2に示した光源ユニットと同じである。
本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源ユニットも、図5に示した3板型のプロジェクタや図6に示した単板型のプロジェクタに適用することができる。
(第3の実施形態)
図8Aおよび図8Bは、本発明の第3の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図8Aは蛍光ホイールの正面図、図8Bは蛍光ホイールの側面図である。
図8Aおよび図8Bを参照すると、蛍光ホイール72は、円形基板901と、円形基板901上に同心円状に形成された色光発生部900a、900bと、円形基板901の中心部を支持し、中心部を回転中心として円形基板901を回転する回転モー902とを有する。
図8Aおよび図8Bは、本発明の第3の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図8Aは蛍光ホイールの正面図、図8Bは蛍光ホイールの側面図である。
図8Aおよび図8Bを参照すると、蛍光ホイール72は、円形基板901と、円形基板901上に同心円状に形成された色光発生部900a、900bと、円形基板901の中心部を支持し、中心部を回転中心として円形基板901を回転する回転モー902とを有する。
円形基板201は、例えばサファイヤやガラス素材などより構成される。色光発生部900aは、色光発生部900bの外側に隣接して設けられている。
色光発生部900aには、2以上の色光に分離可能な蛍光を発する蛍光体を含む蛍光層903が全周に亘って成されている。すなわち、蛍光層903は円環状に形成されている。ここでは、蛍光層903として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層(以下、黄色蛍光層903と称す。)が形成されている。
色光発生部900aには、2以上の色光に分離可能な蛍光を発する蛍光体を含む蛍光層903が全周に亘って成されている。すなわち、蛍光層903は円環状に形成されている。ここでは、蛍光層903として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層(以下、黄色蛍光層903と称す。)が形成されている。
色光発生部900bは、周方向に3つのセグメントに分割されている。第1のセグメントに蛍光層904が形成され、第2のセグメントに蛍光層905が形成されている。第3のセグメントには、蛍光層は形成されていない。すなわち、色光発生部900bにおいて、蛍光層904および蛍光層905からなる蛍光体形成領域は、円環の一部が扇型に欠けた形状となっている。ここでは、蛍光層904として、緑色の蛍光を発する蛍光体を含む緑色蛍光層(以下、緑色蛍光層904と称す。)が形成され、蛍光層905として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層(以下、黄色蛍光層905と称す。)が形成されている。
円形基板201の色光発生部900a、900bが形成された面には、可視光の波長域の光を反射する反射膜906が形成されている。反射膜906は、色光発生部900a、900bが形成された部分にのみ形成されてもよい。
円形基板201の色光発生部900a、900bが形成された面には、可視光の波長域の光を反射する反射膜906が形成されている。反射膜906は、色光発生部900a、900bが形成された部分にのみ形成されてもよい。
本実施形態おいても、第1の実施形態と同様、蛍光ホイール72を3板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板901を回転した状態で励起光1を色光発生部900aに照射する。この場合、励起光1により黄色蛍光層903の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された黄色蛍光が黄色蛍光層903より射出される。黄色蛍光層903の円形基板901側の面より射出した黄色蛍光は、反射膜906により反射されて再び黄色蛍光層903に入射する。黄色蛍光層903の円形基板901側とは反対側の面より射出した黄色蛍光は、3板型のプロジェクタの照明光として用いられる。
黄色蛍光層903において、励起光1の全てが黄色蛍光に変換されるわけではなく、励起光1の一部は、黄色蛍光に変換されず、そのまま黄色蛍光層903を通過する。すなわち、黄色蛍光層903は、励起光1の一部を色光(青色光)として利用できるように構成されている。励起光1のうちの青色光とし利用する割合は、塗布厚や粒子形状などの蛍光材料諸元を調整することで適宜に設定することができる。
黄色蛍光層903において、励起光1の全てが黄色蛍光に変換されるわけではなく、励起光1の一部は、黄色蛍光に変換されず、そのまま黄色蛍光層903を通過する。すなわち、黄色蛍光層903は、励起光1の一部を色光(青色光)として利用できるように構成されている。励起光1のうちの青色光とし利用する割合は、塗布厚や粒子形状などの蛍光材料諸元を調整することで適宜に設定することができる。
蛍光ホイール72を単板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板901を回転した状態で励起光1を色光発生部900bに照射する。この場合は、励起光1が、色光発生部900bの各セグメントに順次照射される。
第1のセグメントでは、励起光1により緑色蛍光層904の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された緑色蛍光が緑色蛍光層904より射出される。緑色蛍光層904の円形基板901側の面より射出した緑色蛍光は、反射膜906により反射されて再び緑色蛍光層904に入射する。緑色蛍光層904の円形基板901側とは反対側の面より射出した緑色蛍光は、単板型のプロジェクタの照明光として用いられる。
第1のセグメントでは、励起光1により緑色蛍光層904の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された緑色蛍光が緑色蛍光層904より射出される。緑色蛍光層904の円形基板901側の面より射出した緑色蛍光は、反射膜906により反射されて再び緑色蛍光層904に入射する。緑色蛍光層904の円形基板901側とは反対側の面より射出した緑色蛍光は、単板型のプロジェクタの照明光として用いられる。
第2のセグメントでは、励起光1により黄色蛍光層905の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された黄色蛍光が黄色蛍光層905より射出される。黄色蛍光層905の円形基板901側の面より射出した黄色蛍光は、反射膜906により反射されて再び黄色蛍光層905に入射する。黄色蛍光層905の円形基板901側とは反対側の面より射出した黄色蛍光は、単板型のプロジェクタの照明光として用いられる。
第3のセグメントでは、蛍光層は形成されておらず、反射膜906が露出している。励起光1は、反射膜906にて反射され、その反射光(青色光)が単板型のプロジェクタの照明光として用いられる。
なお、円形基板901は、可視光を反射可能な金属板で構成されてもよい。この場合は、反射膜906は不要である。
第3のセグメントでは、蛍光層は形成されておらず、反射膜906が露出している。励起光1は、反射膜906にて反射され、その反射光(青色光)が単板型のプロジェクタの照明光として用いられる。
なお、円形基板901は、可視光を反射可能な金属板で構成されてもよい。この場合は、反射膜906は不要である。
(光源装置)
次に、本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源装置について説明する。
図9は、本発明の一実施形態による光源ユニットの構成を示す模式図である。
図9に示す光源ユニットは、単板型のプロジェクタと3板型のプロジェクタの両方で利用可能なものである。この光源ユニットは、光源部71、蛍光ホイール72、可動部72a、レンズ701、702、705、706、707、クロスダイクロイックプリズム703および位相差板704を有する。蛍光ホイール72は、図8Aおよび図8Bを用いて説明したものである。
次に、本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源装置について説明する。
図9は、本発明の一実施形態による光源ユニットの構成を示す模式図である。
図9に示す光源ユニットは、単板型のプロジェクタと3板型のプロジェクタの両方で利用可能なものである。この光源ユニットは、光源部71、蛍光ホイール72、可動部72a、レンズ701、702、705、706、707、クロスダイクロイックプリズム703および位相差板704を有する。蛍光ホイール72は、図8Aおよび図8Bを用いて説明したものである。
光源部71は、複数のレーザー光源と複数のコリメートレンズを備える。これらレーザー光源およびコリメートレンズは、第1の実施形態で説明したものと同じであるので、その説明は省略する。レンズ701、702も、第1の実施形態で説明したレンズ103、104と同じであるので、その説明は省略する。
レンズ701、702を通過した青色レーザー光の進行方向には、クロスダイクロイックプリズム703、位相差板704、レンズ705、レンズ706がこの順番で配置されている。
クロスダイクロイックプリズム703は、可視光のうち、青色の波長域以外の拝聴域の光を反射し、かつ、青色の波長域において、P偏光光を透過し、S偏光光を反射する特性を有する。クロスダイクロイックプリズム703も周知のものであるので、その詳細な説明は省略する。
レンズ701、702を通過した青色レーザー光の進行方向には、クロスダイクロイックプリズム703、位相差板704、レンズ705、レンズ706がこの順番で配置されている。
クロスダイクロイックプリズム703は、可視光のうち、青色の波長域以外の拝聴域の光を反射し、かつ、青色の波長域において、P偏光光を透過し、S偏光光を反射する特性を有する。クロスダイクロイックプリズム703も周知のものであるので、その詳細な説明は省略する。
光源部71は、クロスダイクロイックプリズム703に対してP偏光の青色レーザー光が入射するように配置されている。レンズ701、702を通過した青色レーザー光(P偏光)は、クロスダイクロイックプリズム703を透過し、位相差板704に入射する。
位相差板704は、入射した光と射出した光の間に90°の位相差を与えるものであって、直線偏光を円偏光に変換することでき、また逆に円偏光を直線偏光に変換することができる。位相差板704は、クロスダイクロイックプリズム703からのP偏光の青色レーザー光を円偏光に変換する。
レンズ705、706は、位相差板704より射出した円偏光の青色レーザー光を所定の集光サイズで蛍光ホイール72の蛍光層表面の近傍に集光結像する。可動部72aは、蛍光ホイール108を円形基板901の半径方向に移動する。可動部72aは、第1の実施形態で説明した可動部108aと同様の構造であって、使用者は、固定部を用いて、蛍光ホイール72を第1の位置または第2の位置に固定することができる。
蛍光ホイール72が第1の位置に固定された場合、青色光レーザー光を色光発生部900aに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール72を第1の位置に固定することで、光源ユニットは3板型のプロジェクタで利用可能になる。
位相差板704は、入射した光と射出した光の間に90°の位相差を与えるものであって、直線偏光を円偏光に変換することでき、また逆に円偏光を直線偏光に変換することができる。位相差板704は、クロスダイクロイックプリズム703からのP偏光の青色レーザー光を円偏光に変換する。
レンズ705、706は、位相差板704より射出した円偏光の青色レーザー光を所定の集光サイズで蛍光ホイール72の蛍光層表面の近傍に集光結像する。可動部72aは、蛍光ホイール108を円形基板901の半径方向に移動する。可動部72aは、第1の実施形態で説明した可動部108aと同様の構造であって、使用者は、固定部を用いて、蛍光ホイール72を第1の位置または第2の位置に固定することができる。
蛍光ホイール72が第1の位置に固定された場合、青色光レーザー光を色光発生部900aに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール72を第1の位置に固定することで、光源ユニットは3板型のプロジェクタで利用可能になる。
図10Aに、蛍光ホイール72を第1の位置に固定した場合の光路を模式的に示す。図10Aに示すように、位相差板704より射出した円偏光の青色レーザー光は、レンズ705、706により色光発生部900a上に集光される。円形基板901は、回転した状態である。距離S1は、レンズ705、706の光軸と蛍光ホイール72の回転軸との距離(間隔)である。
色光発生部900aは、黄色蛍光および青色レーザー光(円偏光)を射出する。色光発生部900aより射出した黄色蛍光および青色レーザー光(円偏光)は、レンズ706、705を通過して位相差板704に入射する。
黄色蛍光は無偏光であるので、そのまま位相差板704を通過してクロスダイクロイックプリズム703に入射する。クロスダイクロイックプリズム703は、位相差板704からの黄色蛍光をレンズ707に向けて反射する。
色光発生部900aは、黄色蛍光および青色レーザー光(円偏光)を射出する。色光発生部900aより射出した黄色蛍光および青色レーザー光(円偏光)は、レンズ706、705を通過して位相差板704に入射する。
黄色蛍光は無偏光であるので、そのまま位相差板704を通過してクロスダイクロイックプリズム703に入射する。クロスダイクロイックプリズム703は、位相差板704からの黄色蛍光をレンズ707に向けて反射する。
一方、青色レーザー光(円偏光)は、位相差板704にて直線偏光に変換される。位相差板704は、S偏光の青色レーザー光を射出する。位相差板704より射出したS偏光の青色レーザー光はクロスダイクロイックプリズム703に入射する。クロスダイクロイックプリズム703は、位相差板704からのS偏光の青色レーザー光をレンズ707に向けて反射する。
クロスダイクロイックプリズム703は、色光発生部900aより射出した黄色蛍光および青色レーザー光を合成する。よって、黄色蛍光と青色レーザー光を混合した複合光(白色光)が、レンズ707より射出される。このレンズ707より射出した白色光が、光源ユニットの出力光である。
蛍光ホイール72が第2の位置に固定された場合、青色光レーザー光を色光発生部900bに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール72を第2の位置に固定することで、光源ユニットは単板型のプロジェクタで利用可能になる。
クロスダイクロイックプリズム703は、色光発生部900aより射出した黄色蛍光および青色レーザー光を合成する。よって、黄色蛍光と青色レーザー光を混合した複合光(白色光)が、レンズ707より射出される。このレンズ707より射出した白色光が、光源ユニットの出力光である。
蛍光ホイール72が第2の位置に固定された場合、青色光レーザー光を色光発生部900bに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール72を第2の位置に固定することで、光源ユニットは単板型のプロジェクタで利用可能になる。
図10Bに、蛍光ホイール72を第2の位置に固定した場合の光路を模式的に示す。図10Bに示すように、位相差板704より射出した円偏光の青色レーザー光は、レンズ705、706により色光発生部900b上に集光される。円形基板901は、回転した状態である。距離S2(<S1)は、レンズ705、706の光軸と蛍光ホイール72の回転軸との距離(間隔)である。
色光発生部900bは、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光(円偏光)を順次射出する。色光発生部900bより時分割で射出した黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光(円偏光)は、レンズ706、705を通過して位相差板704に入射する。
黄色蛍光および緑色蛍光は無偏光であるので、そのまま位相差板704を通過してクロスダイクロイックプリズム703に入射する。クロスダイクロイックプリズム703は、位相差板704からの黄色蛍光および緑色蛍光をレンズ707に向けて反射する。
色光発生部900bは、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光(円偏光)を順次射出する。色光発生部900bより時分割で射出した黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光(円偏光)は、レンズ706、705を通過して位相差板704に入射する。
黄色蛍光および緑色蛍光は無偏光であるので、そのまま位相差板704を通過してクロスダイクロイックプリズム703に入射する。クロスダイクロイックプリズム703は、位相差板704からの黄色蛍光および緑色蛍光をレンズ707に向けて反射する。
一方、青色レーザー光(円偏光)は、位相差板704にて直線偏光に変換される。位相差板704は、S偏光の青色レーザー光を射出する。位相差板704より射出したS偏光の青色レーザー光はクロスダイクロイックプリズム703に入射する。クロスダイクロイックプリズム703は、位相差板704からのS偏光の青色レーザー光をレンズ707に向けて反射する。
クロスダイクロイックプリズム703は、色光発生部900bからの黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光を順次、レンズ707に向けて射出する。よって、レンズ707からは、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が順次射出される。このレンズ707より時分割で射出した黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が、光源ユニットの出力光である。
なお、レンズ707は、必ずしも必要ではないが、光源ユニットからの出力光を集光してライトトンネルなどに入射させたい場合には有効である。
クロスダイクロイックプリズム703は、色光発生部900bからの黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光を順次、レンズ707に向けて射出する。よって、レンズ707からは、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が順次射出される。このレンズ707より時分割で射出した黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が、光源ユニットの出力光である。
なお、レンズ707は、必ずしも必要ではないが、光源ユニットからの出力光を集光してライトトンネルなどに入射させたい場合には有効である。
本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源ユニットも、図5に示した3板型のプロジェクタや図6に示した単板型のプロジェクタに適用することができる。
本実施形態の蛍光ホイールによれば、第1及び第2の実施形態と比較して、レンズや反射ミラーの枚数を削減することができ、光源装置の小型化を図ることができる。
なお、本実施形態の蛍光ホイールにおいて、色光発生部900aを色光発生部900bの内側に形成してもよい。この場合は、第2の実施形態と同様、第1および第2の位置と色光発生部900a、900bとの対応関係が反対になる。
本実施形態の蛍光ホイールによれば、第1及び第2の実施形態と比較して、レンズや反射ミラーの枚数を削減することができ、光源装置の小型化を図ることができる。
なお、本実施形態の蛍光ホイールにおいて、色光発生部900aを色光発生部900bの内側に形成してもよい。この場合は、第2の実施形態と同様、第1および第2の位置と色光発生部900a、900bとの対応関係が反対になる。
(第4の実施形態)
図11Aおよび図11Bは、本発明の第4の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図11Aは蛍光ホイールの正面図、図11Bは蛍光ホイールの側面図である。
図11Aおよび図11Bを参照すると、蛍光ホイール73は、円形基板301と、円形基板301上に同心円状に形成された色光発生部300a、300bと、円形基板301の中心部を支持し、中心部を回転中心として円形基板301を回転する回転モー302とを有する。
図11Aおよび図11Bは、本発明の第4の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図11Aは蛍光ホイールの正面図、図11Bは蛍光ホイールの側面図である。
図11Aおよび図11Bを参照すると、蛍光ホイール73は、円形基板301と、円形基板301上に同心円状に形成された色光発生部300a、300bと、円形基板301の中心部を支持し、中心部を回転中心として円形基板301を回転する回転モー302とを有する。
円形基板301は、例えばサファイヤやガラス素材などより構成される。色光発生部300aは、色光発生部300bの外側に隣接して設けられている。
色光発生部300aには、2以上の色光に分離可能な蛍光を発する蛍光体を含む蛍光層300が全周に亘って形成されている。すなわち、色光発生部300aにおいて、蛍光層300は円環状に形成されている。
色光発生部300aには、2以上の色光に分離可能な蛍光を発する蛍光体を含む蛍光層300が全周に亘って形成されている。すなわち、色光発生部300aにおいて、蛍光層300は円環状に形成されている。
一方、色光発生部300bは、周方向に2つのセグメントに分割されている。第1のセグメントに蛍光層300が形成され、第2のセグメントには、蛍光層は形成されていない。すなわち、色光発生部300bにおいて、蛍光層300は、円環の一部が扇型に欠けた形状となっている。
ここでは、蛍光層300として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層(以下、黄色蛍光層300と称す。)が形成されている。色光発生部300a、300bの黄色蛍光層300は、単一の蛍光層である。
ここでは、蛍光層300として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層(以下、黄色蛍光層300と称す。)が形成されている。色光発生部300a、300bの黄色蛍光層300は、単一の蛍光層である。
本実施形態おいても、第1の実施形態と同様、蛍光ホイール73を3板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板301を回転した状態で励起光1を色光発生部300aに照射する。この場合、励起光1により色光発生部300aの黄色蛍光層300の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された黄色蛍光が色光発生部300aより射出される。
一方、蛍光ホイール73を単板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板301を回転した状態で励起光1を色光発生部300bに照射する。この場合は、励起光1が、色光発生部300bの各セグメントに順次照射される。
第1のセグメントでは、励起光1により色光発生部300bの黄色蛍光層300の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された黄色蛍光が色光発生部300bより射出される。
第2のセグメントでは、蛍光層は形成されておらず、円形基板301が露出している。励起光1は、円形基板301を透過する。
一方、蛍光ホイール73を単板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板301を回転した状態で励起光1を色光発生部300bに照射する。この場合は、励起光1が、色光発生部300bの各セグメントに順次照射される。
第1のセグメントでは、励起光1により色光発生部300bの黄色蛍光層300の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された黄色蛍光が色光発生部300bより射出される。
第2のセグメントでは、蛍光層は形成されておらず、円形基板301が露出している。励起光1は、円形基板301を透過する。
本実施形態の蛍光ホイールも、図2に示した光源ユニットに適用することができ、その光源ユニットは、図5に示した3板型のプロジェクタや図6に示した単板型のプロジェクタに適用することができる。
本実施形態の蛍光ホイールによれば、第1乃至第3の実施形態と比較して、色光発生部300a、300bを単一の蛍光層で形成することができるので、製造工数や装置コストを削減できる。
本実施形態の蛍光ホイールにおいて、色光発生部300aを色光発生部300bの内側に形成してもよい。この場合は、第2の実施形態と同様、第1および第2の位置と色光発生部300a、300bとの対応関係が反対になる。
本実施形態の蛍光ホイールによれば、第1乃至第3の実施形態と比較して、色光発生部300a、300bを単一の蛍光層で形成することができるので、製造工数や装置コストを削減できる。
本実施形態の蛍光ホイールにおいて、色光発生部300aを色光発生部300bの内側に形成してもよい。この場合は、第2の実施形態と同様、第1および第2の位置と色光発生部300a、300bとの対応関係が反対になる。
また、本実施形態の蛍光ホイールにおいて、円形基板301の色光発生部300a、300bが形成された面に、可視光の波長域の光を反射する反射膜が形成されてもよい。この場合、反射膜は、色光発生部300a、300bが形成された部分にのみ形成されてもよい。この蛍光ホイールは、図9に示した光源ユニットに適用することができ、その光源ユニットは、図5に示した3板型のプロジェクタや図6に示した単板型のプロジェクタに適用することができる。
また、上記の蛍光ホイールにおいて、円形基板301を、可視光を反射可能な金属板で構成してもよい。この場合、反射膜は不要である。
以上説明した各実施形態において、色光発生部200a、300a、900aを第1の色光発生部と呼ぶことができ、色光発生部200b、300b、900bを第2の色光発生部と呼ぶことができる。第1および第2の実施形態において、色光発生部200bの第2のセグメントを第2蛍光体領域と呼ぶことができ、それ以外のセグメントを非第2蛍光体領域と呼ぶことができる。第3の実施形態において、色光発生部900bの第2のセグメントを第2蛍光体領域と呼ぶことができ、それ以外のセグメントを非第2蛍光体領域と呼ぶことができる。第3の実施形態において、色光発生部300bの第1のセグメントを第2蛍光体領域と呼ぶことができ、第2のセグメントを非第2蛍光体領域と呼ぶことができる。
また、上記の蛍光ホイールにおいて、円形基板301を、可視光を反射可能な金属板で構成してもよい。この場合、反射膜は不要である。
以上説明した各実施形態において、色光発生部200a、300a、900aを第1の色光発生部と呼ぶことができ、色光発生部200b、300b、900bを第2の色光発生部と呼ぶことができる。第1および第2の実施形態において、色光発生部200bの第2のセグメントを第2蛍光体領域と呼ぶことができ、それ以外のセグメントを非第2蛍光体領域と呼ぶことができる。第3の実施形態において、色光発生部900bの第2のセグメントを第2蛍光体領域と呼ぶことができ、それ以外のセグメントを非第2蛍光体領域と呼ぶことができる。第3の実施形態において、色光発生部300bの第1のセグメントを第2蛍光体領域と呼ぶことができ、第2のセグメントを非第2蛍光体領域と呼ぶことができる。
以上説明した本発明の蛍光ホイールは、回転可能な基板上に同心円状に設けられた、それぞれが蛍光体を含む第1および第2の色光発生部を有する。第1の色光発生部は、全周に亘って第1の蛍光体が形成されている。第2の色光発生部は、周方向に第1および第2のセグメントに区画され、第2の蛍光体が前記第1のセグメントに形成され、前記第2のセグメントには前記第2の蛍光体が形成されていない。
第1の色光発生部には、全周に亘って第1の蛍光体が形成されているので、基板を回転した状態で励起光を第1の色光発生部に照射すると、第1の蛍光体より放出した蛍光が常時、第1の色光発生部から射出される。また、励起光の一部は、第1の色光発生部を通過することから、第1の色光発生部からは、第1の蛍光体より放出した蛍光と励起光の一部である色光とが常時射出される。例えば、第1の蛍光体として黄色の蛍光体を用い、励起光として青色光を用いた場合、第1の色光発生部からは、黄色の蛍光と青色光が常時射出される。換言すると、第1の色光発生部は、複数の色光を同時に射出する。第1の色光発生部が射出した複数の色光を用いて3板型のプロジェクタの照明光である白色光を得ることができる。
一方、第2の色光発生部は、第2の蛍光体が形成された第1のセグメントと、前記第2の蛍光体が形成されない第2のセグメントとを有する。基板を回転した状態で励起光を第2の色光発生部に照射すると、第1のセグメントと第2のセグメントとで異なる色の光を射出させることができる。例えば、第2の蛍光体として黄色の蛍光体を用い、励起光として青色光を用いた場合、第1のセグメントからは黄色の蛍光が射出され、第2のセグメントでは、励起光を反射又は透過させることで青色光を得られる。また、第2のセグメントを、緑色の蛍光体を形成した緑色蛍光領域(第3のセグメント)と、蛍光体が何も形成されていない非蛍光体領域(第4のセグメント)と含むように構成すれば、緑色蛍光領域にて緑色の蛍光を得られ、非蛍光体領域で青色光を得られる。このように、第2の色光発生部は、複数の色光を時分割で射出することができる。この第2の色光発生部が時分割で射出した複数の色光を用いて単板型のプロジェクタの照明光である赤色光、緑色光および青色光の時分割の色光を得ることができる。
よって、励起光が第1の色光発生部に入射する状態と、励起光が第2の色光発生部に入射する状態とを切り替えることで、本発明の蛍光ホイールを、3板型のプロジェクタと単板型のプロジェクタとで併用することができる。
3板型と単板型とで蛍光ホイールを併用することができることから、組立工程の共通化によるプロジェクタの生産性が向上する。
第1の色光発生部には、全周に亘って第1の蛍光体が形成されているので、基板を回転した状態で励起光を第1の色光発生部に照射すると、第1の蛍光体より放出した蛍光が常時、第1の色光発生部から射出される。また、励起光の一部は、第1の色光発生部を通過することから、第1の色光発生部からは、第1の蛍光体より放出した蛍光と励起光の一部である色光とが常時射出される。例えば、第1の蛍光体として黄色の蛍光体を用い、励起光として青色光を用いた場合、第1の色光発生部からは、黄色の蛍光と青色光が常時射出される。換言すると、第1の色光発生部は、複数の色光を同時に射出する。第1の色光発生部が射出した複数の色光を用いて3板型のプロジェクタの照明光である白色光を得ることができる。
一方、第2の色光発生部は、第2の蛍光体が形成された第1のセグメントと、前記第2の蛍光体が形成されない第2のセグメントとを有する。基板を回転した状態で励起光を第2の色光発生部に照射すると、第1のセグメントと第2のセグメントとで異なる色の光を射出させることができる。例えば、第2の蛍光体として黄色の蛍光体を用い、励起光として青色光を用いた場合、第1のセグメントからは黄色の蛍光が射出され、第2のセグメントでは、励起光を反射又は透過させることで青色光を得られる。また、第2のセグメントを、緑色の蛍光体を形成した緑色蛍光領域(第3のセグメント)と、蛍光体が何も形成されていない非蛍光体領域(第4のセグメント)と含むように構成すれば、緑色蛍光領域にて緑色の蛍光を得られ、非蛍光体領域で青色光を得られる。このように、第2の色光発生部は、複数の色光を時分割で射出することができる。この第2の色光発生部が時分割で射出した複数の色光を用いて単板型のプロジェクタの照明光である赤色光、緑色光および青色光の時分割の色光を得ることができる。
よって、励起光が第1の色光発生部に入射する状態と、励起光が第2の色光発生部に入射する状態とを切り替えることで、本発明の蛍光ホイールを、3板型のプロジェクタと単板型のプロジェクタとで併用することができる。
3板型と単板型とで蛍光ホイールを併用することができることから、組立工程の共通化によるプロジェクタの生産性が向上する。
さらに、設計仕様の共通化が可能であるため、例えば、単板型と3板型のプロジェクタの製品企画が重なった場合に、少人数の設計者で効率的に製品を開発することができ、開発期間も短縮することができる。
さらに、資材発注における部品の共通化が可能であるので、コストダウンを図ることができる。
さらに、資材発注における部品の共通化が可能であるので、コストダウンを図ることができる。
また、本発明の蛍光ホイールによれば、以下のような作用効果も得られる。
複合光(白色光)を射出する蛍光ホイール(例えば、特許文献2参照)を、赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタを備えたカラーホイールと組み合わせることで、単板型のプロジェクタに用いることができる。しかし、この場合は、カラーホイールは、必ず、赤色、緑色および青色の3つの色フィルタを備える必要がある。
これに対して、本発明の蛍光ホイールにおいては、例えば、青色光と緑色光と黄色蛍光を順に射出する構造(第1の実施形態や第2の実施形態など)の場合、赤色フィルタのみを備えたカラーホイールと組み合わせる。この場合、カラーホイールの色フィルタの枚数は1つで良い。このように、複数の色光を順次射出する蛍光ホイールによれば、カラーホイールと組み合わせた場合に、色フィルタの枚数を削減でき、カラーホイールの製造工数や製造コストを削減することができる。
複合光(白色光)を射出する蛍光ホイール(例えば、特許文献2参照)を、赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタを備えたカラーホイールと組み合わせることで、単板型のプロジェクタに用いることができる。しかし、この場合は、カラーホイールは、必ず、赤色、緑色および青色の3つの色フィルタを備える必要がある。
これに対して、本発明の蛍光ホイールにおいては、例えば、青色光と緑色光と黄色蛍光を順に射出する構造(第1の実施形態や第2の実施形態など)の場合、赤色フィルタのみを備えたカラーホイールと組み合わせる。この場合、カラーホイールの色フィルタの枚数は1つで良い。このように、複数の色光を順次射出する蛍光ホイールによれば、カラーホイールと組み合わせた場合に、色フィルタの枚数を削減でき、カラーホイールの製造工数や製造コストを削減することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態で説明した構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に構成を変更または改善することができる。例えば、第1および第2の実施形態において、色光発生部200aは、黄色蛍光体に代えて、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含むものであってもよい。また、色光発生部200bは、周方向に区画された第1乃至第3のセグメントを含み、セグメント毎に、赤色蛍光層、緑色蛍光層、青色蛍光層が形成されてもよい。
本発明は、以下の付記1〜10に記載の形態を取り得るが、これら形態に限定されない。
[付記1]
回転可能な基板と、前記基板上に同心円状に形成された、それぞれが蛍光体を含む第1および第2の色光発生部と、を有し、
前記第1の色光発生部は、全周に亘って第1の蛍光体が形成され、
前記第2の色光発生部は、周方向に第1および第2のセグメントに区画され、第2の蛍光体が前記第1のセグメントに形成され、前記第2のセグメントには前記第2の蛍光体が形成されていない、蛍光ホイール。
[付記2]
付記1に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第2のセグメントは、周方向に第3および第4のセグメントに区画され、第3の蛍光体が前記第3のセグメントに形成され、前記第4のセグメントには蛍光体が形成されていない、蛍光ホイール。
[付記3]
付記2に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第1および第2の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第3の蛍光体は、緑色の蛍光を発する蛍光体である、蛍光ホイール。
[付記4]
付記2に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第1の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第2の蛍光体は、赤色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第3の蛍光体は、緑色の蛍光を発する蛍光体である、蛍光ホイール。
[付記5]
付記1に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第1および第2の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、前記第1および第2の蛍光体が形成された部分が単一の蛍光層よりなる、蛍光ホイール。
[付記6]
付記1ないし5のいずれか1つに記載の蛍光ホイールにおいて、
前記基板は、前記第1および第2の色光発生部それぞれに含まれる蛍光体を励起可能な光を透過または反射する、蛍光ホイール。
[付記7]
付記1から6のいずれか1つに記載の蛍光ホイールにおいて、
前記基板の前記第1および第2の色光発生部が形成された面に可視光を反射する反射膜が形成されている、蛍光ホイール。
[付記8]
付記1乃至7のいずれか1つに記載の蛍光ホイールと、
励起光を出力する励起光源と、
前記蛍光ホイールを前記基板の半径方向に移動可能に支持する可動部と、を有し、
前記可動部は、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第1の色光発生部に照射される第1の状態と、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第2の色光発生部に照射される第2の状態との切り替えが可能に構成され、
前記蛍光ホイールは回転した状態で用いられ、前記第1の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を常時射出し、前記第2の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を順次射出する、光源装置。
[付記9]
付記8に記載の光源装置と、
前記可動部が前記第1の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、
前記青色光に基づく青色画像を形成する第1の画像形成部と、
前記緑色光に基づく緑色画像を形成する第2の画像形成部と、
前記赤色光に基づく赤色画像を形成する第3の画像形成部と、
前記青色画像、緑色画像および赤色画像を重ねてスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタ。
[付記10]
付記8に記載の光源装置と、
前記可動部が前記第2の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、
前記青色光に基づく青色画像と前記緑色光に基づく緑色画像と前記赤色光に基づく赤色画像とを順次形成する画像形成部と、
前記青色画像、緑色画像および赤色画像をスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタ。
本発明は、以下の付記1〜10に記載の形態を取り得るが、これら形態に限定されない。
[付記1]
回転可能な基板と、前記基板上に同心円状に形成された、それぞれが蛍光体を含む第1および第2の色光発生部と、を有し、
前記第1の色光発生部は、全周に亘って第1の蛍光体が形成され、
前記第2の色光発生部は、周方向に第1および第2のセグメントに区画され、第2の蛍光体が前記第1のセグメントに形成され、前記第2のセグメントには前記第2の蛍光体が形成されていない、蛍光ホイール。
[付記2]
付記1に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第2のセグメントは、周方向に第3および第4のセグメントに区画され、第3の蛍光体が前記第3のセグメントに形成され、前記第4のセグメントには蛍光体が形成されていない、蛍光ホイール。
[付記3]
付記2に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第1および第2の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第3の蛍光体は、緑色の蛍光を発する蛍光体である、蛍光ホイール。
[付記4]
付記2に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第1の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第2の蛍光体は、赤色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第3の蛍光体は、緑色の蛍光を発する蛍光体である、蛍光ホイール。
[付記5]
付記1に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第1および第2の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、前記第1および第2の蛍光体が形成された部分が単一の蛍光層よりなる、蛍光ホイール。
[付記6]
付記1ないし5のいずれか1つに記載の蛍光ホイールにおいて、
前記基板は、前記第1および第2の色光発生部それぞれに含まれる蛍光体を励起可能な光を透過または反射する、蛍光ホイール。
[付記7]
付記1から6のいずれか1つに記載の蛍光ホイールにおいて、
前記基板の前記第1および第2の色光発生部が形成された面に可視光を反射する反射膜が形成されている、蛍光ホイール。
[付記8]
付記1乃至7のいずれか1つに記載の蛍光ホイールと、
励起光を出力する励起光源と、
前記蛍光ホイールを前記基板の半径方向に移動可能に支持する可動部と、を有し、
前記可動部は、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第1の色光発生部に照射される第1の状態と、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第2の色光発生部に照射される第2の状態との切り替えが可能に構成され、
前記蛍光ホイールは回転した状態で用いられ、前記第1の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を常時射出し、前記第2の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を順次射出する、光源装置。
[付記9]
付記8に記載の光源装置と、
前記可動部が前記第1の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、
前記青色光に基づく青色画像を形成する第1の画像形成部と、
前記緑色光に基づく緑色画像を形成する第2の画像形成部と、
前記赤色光に基づく赤色画像を形成する第3の画像形成部と、
前記青色画像、緑色画像および赤色画像を重ねてスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタ。
[付記10]
付記8に記載の光源装置と、
前記可動部が前記第2の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、
前記青色光に基づく青色画像と前記緑色光に基づく緑色画像と前記赤色光に基づく赤色画像とを順次形成する画像形成部と、
前記青色画像、緑色画像および赤色画像をスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタ。
1 励起光
108 蛍光ホイール
200a、200b 色光発生部
201 円形基板
202 回転モータ
203、205 黄色蛍光層
204 緑色蛍光層
108 蛍光ホイール
200a、200b 色光発生部
201 円形基板
202 回転モータ
203、205 黄色蛍光層
204 緑色蛍光層
Claims (10)
- 回転可能な基板と、
前記基板上に同心円状に形成された、それぞれが蛍光体を含む第1および第2の色光発生部と、を有し、
前記第1の色光発生部は、全周に亘って第1の蛍光体が形成され、
前記第2の色光発生部は、周方向に第1および第2のセグメントに区画され、第2の蛍光体が前記第1のセグメントに形成され、前記第2のセグメントには前記第2の蛍光体が形成されていない、蛍光ホイール。 - 請求項1に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第2のセグメントは、周方向に第3および第4のセグメントに区画され、第3の蛍光体が前記第3のセグメントに形成され、前記第4のセグメントには蛍光体が形成されていない、蛍光ホイール。 - 請求項2に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第1および第2の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第3の蛍光体は、緑色の蛍光を発する蛍光体である、蛍光ホイール。 - 請求項2に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第1の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第2の蛍光体は、赤色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第3の蛍光体は、緑色の蛍光を発する蛍光体である、蛍光ホイール。 - 請求項1に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第1および第2の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、前記第1および第2の蛍光体が形成された部分が単一の蛍光層よりなる、蛍光ホイール。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記基板は、前記第1および第2の色光発生部それぞれに含まれる蛍光体を励起可能な光を透過または反射する、蛍光ホイール。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記基板の前記第1および第2の色光発生部が形成された面に可視光を反射する反射膜が形成されている、蛍光ホイール。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の蛍光ホイールと、
励起光を出力する励起光源と、
前記蛍光ホイールを前記基板の半径方向に移動可能に支持する可動部と、を有し、
前記可動部は、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第1の色光発生部に照射される第1の状態と、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第2の色光発生部に照射される第2の状態との切り替えが可能に構成され、
前記蛍光ホイールは回転した状態で用いられ、前記第1の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を常時射出し、前記第2の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を順次射出する、光源装置。 - 請求項8に記載の光源装置と、
前記可動部が前記第1の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、
前記青色光に基づく青色画像を形成する第1の画像形成部と、
前記緑色光に基づく緑色画像を形成する第2の画像形成部と、
前記赤色光に基づく赤色画像を形成する第3の画像形成部と、
前記青色画像、緑色画像および赤色画像を重ねてスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタ。 - 請求項8に記載の光源装置と、
前記可動部が前記第2の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、
前記青色光に基づく青色画像と前記緑色光に基づく緑色画像と前記赤色光に基づく赤色画像とを順次形成する画像形成部と、
前記青色画像、緑色画像および赤色画像をスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタ。
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---|---|---|---|
JP2016029837A JP2017146526A (ja) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | 蛍光ホイール、光源装置およびプロジェクタ |
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---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110967909A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-07 | 河南宏昌科技有限公司 | 一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统 |
CN113867091A (zh) * | 2018-12-19 | 2021-12-31 | 卡西欧计算机株式会社 | 光源装置和投影装置 |
-
2016
- 2016-02-19 JP JP2016029837A patent/JP2017146526A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113867091A (zh) * | 2018-12-19 | 2021-12-31 | 卡西欧计算机株式会社 | 光源装置和投影装置 |
CN113867091B (zh) * | 2018-12-19 | 2023-09-08 | 卡西欧计算机株式会社 | 光源装置和投影装置 |
CN110967909A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-07 | 河南宏昌科技有限公司 | 一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统 |
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