JP2022151496A - 光源装置、投影装置及びカラーホイール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的な損失を抑えたうえで、装置の小型化を図ること。【解決手段】光源装置１は、励起光を照射する励起光照射部２０と、励起光を受光して、励起光とは異なる波長帯域光に変換する蛍光体３０と、カラーホイール装置４０と、を備える。カラーホイール装置４０の径方向に分割される領域のうち一方の領域５１０は励起光とは異なる波長帯域光蛍光光を透過するフィルタ部材４３１、４３２、及び透過部材４４１により構成される第１透過部を含み、カラーホイール装置４０の径方向に分割される領域のうち一方の領域５１０とは異なる他方の領域５２０は、励起光を反射して光路を変更する反射ミラー領域４２と励起光を透過する第２透過部４２１ａとを含む。蛍光体３０は、反射ミラー領域４２で反射された励起光の光路上、又は、第２透過部４２１ａで透過された励起光の光路上に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置、投影装置及びカラーホイール装置に関する。

従来、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の空間光変調器を用いたＤＬＰ（Digital Light Processing；登録商標）プロジェクタが知られている。ＤＬＰプロジェクタには、１枚の空間光変調器を利用する単板方式と、３枚を利用する３板方式とが存在する。単板方式とは、１枚の空間光変調器に、カラーホイールを用いてＲ、Ｇ、Ｂ各色の光を時間的に分割して照射することによりカラー画像を投射する方式である。３板方式とは、３枚の空間光変調器のそれぞれに、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の光を投射して各色の変調光を発生させ、それらを合成することによりカラー画像を投射する方式である。単板方式は、３板方式に比べ、装置の小型軽量化が可能になるという利点があり、様々な技術が提案されている。

単板方式の光源装置において、半導体レーザ素子から射出されたレーザ光により蛍光体を励起し、当該蛍光体により生成された蛍光から分離された所定の色成分の光と、レーザ光とを時間的に分割して空間光変調器に照射する光源装置が提案されている（特許文献１参照）。

また、固定蛍光体を使用し、モータによる駆動部の個数を減らすことができ、小型化を実現できるとともに、故障の確率を低減できる光源装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１６－１０３０３９号公報 特開２０１８－６０１２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載される光源装置の構成においては、モータによる駆動部の個数が多くなり、その結果装置が大型化するという問題があった。

また、特許文献２に記載される光源装置の構成においては、偏光ビームスプリッタ、位相板のデバイスが必要であり、また蛍光発光した光線は、励起光を含めると少なくとも３回これらのデバイスを透過する必要があるため光学的な損失が大きいという問題があった。

本発明は、光学的な損失を抑えたうえで、装置の小型化を図ることを目的とする。

態様の一例では、光源装置は、励起光を照射する励起光照射部と、前記励起光を受光して、前記励起光とは異なる波長帯域光に変換する蛍光体と、カラーホイール装置と、を備え、前記カラーホイール装置の径方向に分割される領域のうち一方の領域は、前記励起光とは異なる波長帯域光を透過する第１透過部を含み、前記カラーホイール装置の径方向に分割される領域のうち前記一方の領域とは異なる他方の領域は、前記励起光を反射して光路を変更する反射部と前記励起光を透過する第２透過部とを含み、前記蛍光体は、前記反射部で反射された前記励起光の光路上、又は、前記第２透過部で透過された前記励起光の光路上に配置されている。

本発明によれば、光学的な損失を抑えたうえで、装置の小型化を図ることが可能となる。

第１実施形態の投影装置を示す外観斜視図である。 第１実施形態の投影装置１に含まれる光源装置１０及び投影部１００の内部構造を示す平面模式図である。 第１実施形態のカラーホイール装置４０の平面模式図である。 第１実施形態の反射ミラー領域４２の平面模式図である。 図３のカラーホイール装置４０のＡ－Ａ’断面における断面図である。 第２実施形態のカラーホイール装置４０の平面模式図である。 第２実施形態の反射ミラー領域４２の平面模式図である。 図６のカラーホイール装置４０のＡ－Ａ’断面における断面図である。 第３実施形態の投影装置１に含まれる光源装置１０及び投影部１００の内部構造を示す平面模式図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、投影装置１の外観斜視図である。なお、本実施形態において、投影装置１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１のスクリーン側方向に対しての前後方向を示す。

投影装置１の筐体は、図１に示すように、略直方体形状である。正面板２、背面板３、左側板４及び右側板５からなる側面板と、上面板６と下面板７とにより形成されている。投影装置１は、後述する光源装置と、投影部と、を備える。投影装置１は、正面板２の左側方に光源装置及び投影部を有する。更に、正面板２には、複数の吸排気孔８が設けられている。また、投影装置１は、図示はしないが、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。

上面板６には、キー／インジケータ部９が設けられる。このキー／インジケータ部９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。

背面板３には、図示しない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３には、複数の吸気孔が形成されている。

図２は、第１実施形態の投影装置１に含まれる光源装置１０及び投影部１００の内部構造を示す平面模式図である。図２（１）は、光源装置１０及び投影部１００の内部構造を説明する図である。図２（２）は、赤色成分の波長帯域光Ｌｒ及び緑色成分の波長帯域光Ｌｇを生成する場合の概要図である。図２（３）は、青色成分の波長帯域光Ｌｂ（励起光Ｌｂとも呼ぶ）を生成する場合の概要図である。

光源装置１０は、励起光照射部２０、蛍光体３０、カラーホイール装置４０、ダイクロイックミラー５０、第１集光レンズ６０、第１全反射ミラー８１、ライトトンネル（ＬＴ）９０等を備えている。光源装置１０は、図２に示していない他の構成を備えていてもよい。投影部１００は、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）７０を備えている。投影部１００は、投影画像をスクリーン等に投影する。投影部１００は、図２に示していない他の構成を備えていてもよい。

励起光照射部２０から出射した励起光Ｌｂが、蛍光体３０へ照射されるように、励起光照射部２０と蛍光体３０との間に、カラーホイール装置４０、ダイクロイックミラー５０、第１集光レンズ６０が配置されている。

励起光照射部２０は、青色成分の波長帯域光Ｌｂの励起光源である。励起光照射部２０は、青色成分の励起光Ｌｂを発生するものとして説明する。励起光照射部２０は、レーザダイオードを用いることもできる。また、レーザダイオードの代わりに発光ダイオードＬＥＤを用いることもできる。第１の実施形態においては、励起光照射部２０は、カラーホイール装置４０を挟んで蛍光体３０と対向する位置に配置されている。

第１集光レンズ６０は、集光レンズ６１、集光レンズ６２を備える。以下、特に集光レンズ６１と集光レンズ６２とを区別して説明しない場合には、集光レンズ６１、及び集光レンズ６２を「第１集光レンズ６０」と称する。第１集光レンズ６０は、励起光照射部２０から出射される光線束とされた励起光Ｌｂを一方向に集光して蛍光体３０に出射する。

蛍光体３０は、励起光照射部２０から出射される励起光Ｌｂの光路上に配置される。蛍光体３０は、カラーホイール装置４０に設けられた反射ミラー領域（反射部）４２により反射された励起光Ｌｂの光路上に配置されている。蛍光体３０は、励起光照射部２０から照射された励起光Ｌｂを受光する。蛍光体３０は、入射した励起光Ｌｂによって励起されて、青色成分の励起光Ｌｂとは異なる波長の光である黄色波長帯域光Ｌｙ（蛍光光）を発生する。第１集光レンズ６０は、蛍光体３０により発生させた黄色波長帯域光Ｌｙを集光して、ダイクロイックミラー５０へ照射する。

ダイクロイックミラー５０は、青色成分の励起光Ｌｂを透過して蛍光体３０に導く機能と、蛍光体３０から出射した黄色波長帯域光Ｌｙを反射して第１全反射ミラー８１に導く機能とを有する。第１全反射ミラー８１は、ダイクロイックミラー５０の光軸に対して斜めに配置されている。

第１全反射ミラー８１は、ダイクロイックミラー５０から出射される黄色波長帯域光Ｌｙをカラーホイール装置４０へ導光する。なお、カラーホイール装置４０は、励起光照射部２０から出射されている光軸に対して斜めに配置されている。これにより、励起光Ｌｂは、カラーホイール装置４０の一方の面４５側から入射する。

カラーホイール装置４０は、蛍光体３０により発生された光を透過する複数のフィルタ部材を周方向に隣接して有する。カラーホイール装置４０は、励起光Ｌｂの光軸が垂直ではない角度で入射するよう配置される。

カラーホイール装置４０は、カラーホイール４１と、カラーホイール４１の軸方向に重畳された反射ミラー領域（反射部）４２と、カラーホイール４１を回転駆動するモータ４３とを備える。カラーホイール装置４０は、第１全反射ミラー８１から出射された光線束の光軸とカラーホイール４１上の照射面が直交するように、第１全反射ミラー８１とライトトンネル９０との間に配置される。これにより、励起光照射部２０から照射された励起光Ｌｂや蛍光体３０により発生された黄色波長帯域光Ｌｙは、カラーホイール装置４０に一方の面４５側とは反対の他方の面４６側から入射する。

図３は、第１実施形態のカラーホイール装置４０の平面模式図である。図４は、第１実施形態の反射ミラー領域４２の平面模式図である。図５は、図３のカラーホイール装置４０のＡ－Ａ’断面における断面図である。

カラーホイール装置４０の径方向の境界５００に分割される領域のうち少なくとも一方の領域５１０は、フィルタ部材４３１、４３２及び透過部材４４１を含む。フィルタ部材４３１、４３２及び透過部材４４１は、青色成分の励起光とは異なる波長帯域光である黄色波長帯域光Ｌｙを透過する第１透過部として機能する。フィルタ部材４３１、４３２は、光源から照射される光を透過する透過エリアとして機能する。カラーホイール装置４０の径方向の境界５００に分割される領域のうち一方の領域５１０とは異なる他方の領域５２０は、光源から照射される励起光を反射して光路を変更する反射部として機能するミラー部４２２と励起光を透過する第２透過部４２１ａとを含む。本実施形態では、図３に示すように、第２透過部４２１ａは、カラーホイール装置４０の一方の領域５１０、すなわち、カラーホイール装置４０の径方向外側において、物理的な構成部材（構成要素）を有さない領域も含まれる。励起光照射部２０は、励起光が他方の領域５２０に照射されるような角度で配置されている。一方の領域５１０は、カラーホイール装置４０の径方向内側の少なくとも一部に配置され、他方の領域５２０は、カラーホイール装置４０の径方向外側の少なくとも一部に配置されている。カラーホイール装置４０の他方の領域５２０の最大半径Ｒは、カラーホイール装置４０の一方の領域５１０の半径ｒよりも大きい寸法で形成されている。第２透過部４２１ａは、カラーホイール装置４０の他方の領域５２０の最大半径Ｒと、カラーホイール装置４０の一方の領域５１０の半径ｒとの差分の領域により構成される。したがって、図３に示すように、第２透過部４２１ａは、カラーホイール装置４０の一方の領域５１０の半径ｒから、他方の領域５２０の最大半径Ｒまでの領域において、ミラー部４２２等の物理的な構成部材が存在しない何もない領域でもカラーホイール装置４０の一部として構成される。なお、一方の領域５１０は、カラーホイール装置４０の径方向外側に配置し、他方の領域５２０は、カラーホイール装置４０の径方向内側に配置してもよい。

カラーホイール４１は、円板状に形成され、その中央に取付孔部４０１を有する。カラーホイール４１は、円板状に形成され、その中央に取付孔部４０１を有する。取付孔部４０１がモータ４３の軸部に固定されるため、カラーホイール４１はモータ４３の駆動により軸部周りに回転することができる。

図３に示すように、カラーホイール４１は、径方向の少なくとも一部である一方の領域５１０に複数のフィルタ部材４３１、４３２、及び透過部材４４１を有する。複数のフィルタ部材４３１、４３２は、励起光照射部２０から照射され、蛍光体３０により励起光とは異なる波長に変換された黄色波長帯域光Ｌｙ（蛍光光）を透過する。具体的には、フィルタ部材４３１は、蛍光体３０により変換された黄色波長帯域光Ｌｙの中から緑色成分の波長帯域光Ｌｇを透過し、フィルタ部材４３２は、蛍光体３０により変換された黄色波長帯域光Ｌｙの中から赤色成分の波長帯域光Ｌｒを透過する。フィルタ部材４３１、４３２は、カラーホイール４１の周方向に隣接して配置される。

透過部材４４１は、青色成分の励起光を透過又は拡散透過する。透過部材４４１は、カラーホイールの周方向にフィルタ部材４３１、４３２に隣接して配置される。

図３、図４に示すように、反射ミラー領域４２は、カラーホイール装置４０の周方向のうち少なくとも一部において扇形状に形成されて配置されている。カラーホイール装置４０の軸方向に対して、カラーホイール４１に重畳して配置されている。図３に示すように、反射ミラー領域４２は、カラーホイール装置４０の軸方向に対して、フィルタ部材４３２に重畳して配置される。反射ミラー領域４２は、カラーホイール装置４０の軸方向に対して、フィルタ部材４３１に重畳して配置されてもよい。

反射ミラー領域４２は、透過部４２１、ミラー部４２２を有する。透過部４２１は扇形状の透明ガラスに形成され、ミラー部４２２は、透過部４２１の透明ガラスの上に配置された反射層として機能する。ミラー部４２２は透過部４２１の径方向外側の一部の領域に配置されている。

透過部４２１は、カラーホイール４１の径方向の境界５００に分割される領域の内側に配置される。ミラー部４２２は、カラーホイール４１の径方向の境界５００に分割される領域の外側に配置される。反射ミラー領域４２は、カラーホイール４１の周方向において、透過部材４４１と対向する位置に配置される。詳細には、反射ミラー領域４２のうちミラー部４２２は、カラーホイール４１の径方向において、透過部材４４１と相対する位置関係に配置される。

次に、赤色成分の波長帯域光Ｌｒ、及び緑色成分の波長帯域光Ｌｇを生成する例について図２（２）を参照して説明する。励起光照射部２０から出射された励起光Ｌｂは、径方向の境界５００に分割される領域のうち、他方の領域５２０において、照射される光を反射する反射エリアとして機能する反射ミラー領域４２に照射される。

反射ミラー領域４２のうちミラー部４２２は、一部の領域においてのみ形成されており、カラーホイール４１はモータ４３により回転制御されている。このため、励起光照射部２０から出射された励起光Ｌｂは、ミラー部４２２に当たった時のみ反射され、ミラー部４２２に励起光Ｌｂが交差していない期間においては、反射せずに透過する。

透過した励起光Ｌｂは、青色成分の励起光Ｌｂのみを透過するダイクロイックミラー５０を透過して、第１集光レンズ６０を透過後、蛍光体３０に照射される。励起光照射部２０から励起光Ｌｂを照射された蛍光体３０は励起され、黄色波長帯域光Ｌｙが発生して第１集光レンズ６０で集光されて、再びダイクロイックミラー５０へ照射される。ダイクロイックミラー５０は、青色成分の励起光Ｌｂのみを透過するため、黄色波長帯域光Ｌｙはダイクロイックミラー５０により反射される。

ダイクロイックミラー５０により反射された黄色波長帯域光Ｌｙは、第１全反射ミラー８１により再びカラーホイール装置４０のカラーホイール４１へ戻される。この場合、ダイクロイックミラー５０により反射された黄色波長帯域光Ｌｙは、カラーホイール装置４０の透過エリアとして機能するフィルタ部材４３１、４３２に集光される。

カラーホイール装置４０は、モータ４３によりＤＭＤ７０と同期して制御され、緑色表示期間は、緑色成分の波長帯域光Ｌｇが透過するフィルタ部材４３１が光軸を通過し、赤色表示期間は、赤色成分の波長帯域光Ｌｒが透過するフィルタ部材４３２が光軸を通過するように構成されている。

次に、青色成分の波長帯域光Ｌｂを生成する例について図２（３）を参照して説明する。カラーホイール装置４０のカラーホイール４１が回転し、励起光照射部２０から出射された励起光Ｌｂがミラー部４２２に照射される期間は、励起光照射部２０から出射された励起光Ｌｂは反射ミラー領域４２のミラー部４２２により反射される。ミラー部４２２により反射された励起光Ｌｂは、光軸上に配置された第２全反射ミラー８２、第３全反射ミラー８３により反射され、ダイクロイックミラー５０に照射される。

ダイクロイックミラー５０は、青色成分の励起光Ｌｂを透過する。このため、ダイクロイックミラー５０に照射された青色成分の励起光Ｌｂは、第１全反射ミラー８１に向かって反射される。カラーホイール装置４０の透過部材４４１は、反射ミラー領域４２の径方向反対側に配置されているため、第１全反射ミラー８１によって反射された励起光Ｌｂは、第１全反射ミラー８１により反射されてカラーホイール４１の透過部材４４１へ入射する。透過部材４４１へ入射した青色成分の励起光Ｌｂは、ライトトンネル９０を経てＤＭＤ７０へ入射される。そのため、ＤＭＤ７０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、スクリーン等にカラー画像を投影することができる。

以上のように、本実施形態の光源装置１０は、青色成分の励起光Ｌｂを照射する励起光照射部２０と、励起光を受光して、励起光Ｌｂを黄色波長帯域光Ｌｙに変換する蛍光体３０と、励起光照射部２０から照射された光のうち選択された波長帯域光を透過する複数のフィルタ部材４３１、４３２を周方向に隣接して有するカラーホイール装置４０と、を備える。カラーホイール装置４０の径方向に分割される領域のうち一方の領域５１０は、青色成分の励起光Ｌｂとは異なる黄色波長帯域光Ｌｙを透過するフィルタ部材４３１、４３２、及び透過部材４４１により構成される第１部材を含む。カラーホイール装置４０の径方向に分割される領域のうち一方の領域５１０とは異なる他方の領域５２０は、励起光Ｌｂを反射して光路を変更する反射ミラー領域４２と励起光Ｌｂを透過する第２透過部４２１ａとを含む。そして、蛍光体３０は、反射ミラー領域４２で反射された励起光Ｌｂの光路上に配置されている。

すなわち、カラーホイール装置４０に励起光を反射する反射ミラー領域４２を配置することにより、カラーホイール装置４０に励起光Ｌｂの反射領域を持たせて、励起光照射部２０から照射された励起光Ｌｂの光路を時分割で赤色成分及び緑色成分生成用と、青色成分生成用と、に分け、同一のカラーホイール４１にフィルタ部材４３１、４３２で所望の色成分を作成するとともに、透過部材４４１で青色成分の励起光Ｌｂを透過又は拡散透過する。

これにより、励起光が励起光照射部２０から蛍光体３０に至るまでに必要な光学部品の部品点数を最小限とすることができる。同様に、励起光Ｌｂが蛍光体３０からＤＭＤ７０に至るまでに必要な部品点数を最小限とすることができる。このため、光学部品を通過することにより生じる光学的な損失を最小限にすることができる。また、カラーホイール４１の透過部材４４１によってスペックルを除去することができる。

透過部４２１は、カラーホイール装置４０の径方向内側に配置され、反射ミラー領域４２と第２透過部４２１ａは、カラーホイール装置４０の径方向外側に配置されている。これにより、励起光照射部２０から照射された励起光の光路を時分割で赤色成分及び緑色成分生成用と、青色成分生成用と、に分け、同一のカラーホイール４１にフィルタ部材４３１、４３２で所望の色成分を作成することができる。

赤色成分生成用のフィルタ部材４３１と、緑色成分生成用のフィルタ部材４３２が別に配置されているため、それぞれ最適な分光特性を得ることができる。更に、光学部品の部品点数を最小限とすることができるため、光学的な損失を抑えた上で、装置の小型化を図ることができる。

更に、蛍光体３０は、反射ミラー領域（反射部）４２により反射された励起光Ｌｂの光路上に配置されていることから、蛍光体３０と、反射ミラー領域４２が設けられたカラーホイール装置４０とは、別体で構成されている。このため、蛍光体３０は、光を透過する必要がないことからガラスなどの透過材料で作成する必要がない。このため、金属など放熱しやすい材料により作成することができるため、蛍光体３０に熱が溜まることなく放熱することができる。また、蛍光体３０の素材として金属を採用した場合でも、カラーホイール装置４０の反射エリアを構成する素材として複数種類の材料を組み合わせる必要がない。このため、カラーホイール装置４０の構造をシンプルにすることができる。その結果、製造コストの削減と、故障リスクの低減を図ることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態の光源装置１０において、反射ミラー領域４２を構成する透過部４２１は、カラーホイール装置４０の周方向のうち少なくとも一部において扇形状に形成されて配置されている。これに対し、第２実施形態の光源装置１０の反射ミラー領域４２の透過部４２１は、カラーホイール装置４０の周方向全域において円状に形成されて配置される。

図６は、第２実施形態のカラーホイール装置４０の平面模式図である。図７は、第２実施形態の反射ミラー領域４２の平面模式図である。図８は、図６のカラーホイール装置４０のＡ－Ａ’断面における断面図である。第２実施形態では、図６に示すように、第２透過部４２１ａは、カラーホイール装置４０の一方の領域５１０、すなわち、カラーホイール装置４０の径方向外側において、全周に亘って物理的な構成部材により構成される。第２実施形態においても、カラーホイール装置４０の他方の領域５２０の最大半径Ｒは、カラーホイール装置４０の一方の領域５１０の半径ｒよりも大きい寸法で形成されている。第２透過部４２１ａは、カラーホイール装置４０の他方の領域５２０の最大半径Ｒと、カラーホイール装置４０の一方の領域５１０の半径ｒとの差分の領域により構成される。図６に示すように、第２透過部４２１ａは、カラーホイール装置４０の一方の領域５１０の半径ｒから、他方の領域５２０の最大半径Ｒまでの領域において、透過部４２１、及びミラー部４２２等の物理的な構成部材が存在するカラーホイール装置４０の一部として構成される。

図６～図８に示すように、反射ミラー領域４２の透過部４２１は、カラーホイール装置４０の周方向全域において、配置されている。これにより、カラーホイール装置４０のカラーホイール４１が回転した際のバランスがとりやすく、かつ、バランスの偏りにより生じる騒音を減少させ、安定してカラーホイール４１の回転制御を行うことができる。

上述の実施形態においては、一方の領域５１０は、カラーホイール装置４０の径方向内側に配置され、他方の領域５２０は、カラーホイール装置４０の径方向外側に配置されているがこの限りではない。例えば、一方の領域５１０は、カラーホイール装置４０の径方向外側に配置し、他方の領域５２０は、カラーホイール装置４０の径方向内側に配置してもよい。これにより、励起光照射部２０から照射された励起光Ｌｂの光路を時分割で赤色成分及び緑色成分生成用と、青色成分生成用と、に分け、同一のカラーホイール４１にフィルタ部材４３１、４３２で所望の色成分を作成することができる。

＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態の投影装置１に含まれる光源装置１０及び投影部１００の内部構造を示す平面模式図である。図９（１）は、光源装置１０及び投影部１００の内部構造を説明する図である。図９（２）は、赤色成分の波長帯域光Ｌｒ及び緑色成分の波長帯域光Ｌｇを生成する場合の概要図である。図９（３）は、青色成分の波長帯域光Ｌｂ（励起光Ｌｂ）を生成する場合の概要図である。なお、第３実施形態の投影装置１の説明においては、第１実施形態と同一の構成によるものについては説明を省略する。

第３実施形態の光源装置１０は、励起光照射部２０、蛍光体３０、カラーホイール装置４０、ダイクロイックミラー５０、第１集光レンズ６０、第１全反射ミラー８１、ライトトンネル９０等を備えている。光源装置１０は、図９に示していない他の構成を備えていてもよい。投影部１００は、ＤＭＤ７０を備えている。投影部１００は、投影画像をスクリーン等に投影する。投影部１００は、図９に示していない他の構成を備えていてもよい。

励起光照射部２０から出射した励起光Ｌｂが、蛍光体３０へ照射されるように、励起光照射部２０と蛍光体３０との間に、カラーホイール装置４０、ダイクロイックミラー５０、第１集光レンズ６０が配置されている。

第３の実施形態においては、励起光照射部２０は、カラーホイール装置４０を挟んで反対側ではなく、蛍光体３０と同じ側に配置されている。

第１集光レンズ６０は、集光レンズ６１、集光レンズ６２を備える。第１集光レンズ６０は、励起光照射部２０から出射され、カラーホイール装置４０に設けられた反射ミラー領域（反射部）４２により反射された励起光を一方向に集光して蛍光体３０に出射する。

蛍光体３０は、励起光照射部２０から出射される励起光の光路上に配置される。具体的には、蛍光体３０は、カラーホイール装置４０に設けられた第２透過部４２１ａで透過された励起光の光路上に配置されている。蛍光体３０は、励起光照射部２０から照射された励起光を受光する。蛍光体３０は、入射した励起光Ｌｂによって励起されて、励起光Ｌｂとは異なる波長の光である黄色波長帯域光Ｌｙ（蛍光光）を発生する。第１集光レンズ６０は、蛍光体３０により発生させた黄色波長帯域光Ｌｙを集光して、ダイクロイックミラー５０へ照射する。

第１全反射ミラー８１は、ダイクロイックミラー５０で反射された黄色波長帯域光Ｌｙをカラーホイール装置４０へ導光する。なお、カラーホイール装置４０は、励起光照射部２０から出射されている光軸に対して斜めに配置されている。これにより、励起光Ｌｂは、カラーホイール装置４０の一方の面４５側から入射する。

カラーホイール装置４０は、蛍光体３０により発生された光を透過する複数のフィルタ部材を周方向に隣接して有する。

次に、赤色成分の波長帯域光Ｌｒ、及び緑色成分の波長帯域光Ｌｇを生成する例について図９（２）を参照して説明する。励起光照射部２０から出射された励起光Ｌｂは、径方向の境界５００に分割される領域のうち、他方の領域５２０において、照射される光を反射する反射エリアとして機能する反射ミラー領域４２に照射される。なお、カラーホイール装置４０の他方の領域５２０は、励起光Ｌｂの光軸となす角度が垂直にならないような位置に配置される。

反射ミラー領域４２のうちミラー部４２２は、一部の領域においてのみ形成されており、カラーホイール４１はモータ４３により回転制御されている。このため、励起光照射部２０から出射された励起光Ｌｂは、ミラー部４２２に当たった時のみ反射される。励起光照射部２０から出射された励起光Ｌｂがミラー部４２２に照射される期間は、励起光照射部２０から出射された励起光Ｌｂは反射ミラー領域４２のミラー部４２２により反射される。

ミラー部４２２により反射された励起光Ｌｂは、青色成分の励起光Ｌｂのみを透過するダイクロイックミラー５０を透過して、第１集光レンズ６０を透過後、蛍光体３０に照射される。励起光照射部２０から励起光Ｌｂを照射された蛍光体３０は励起され、黄色波長帯域光Ｌｙが発生して第１集光レンズ６０で集光されて、ダイクロイックミラー５０へ照射される。ダイクロイックミラー５０は、青色成分の励起光Ｌｂのみを透過するため、黄色波長帯域光Ｌｙはダイクロイックミラー５０により反射される。

ダイクロイックミラー５０により反射された黄色波長帯域光Ｌｙは、第１全反射ミラー８１によりカラーホイール装置４０のカラーホイール４１へ照射される。この場合、ダイクロイックミラー５０により反射された黄色波長帯域光Ｌｙは、カラーホイール装置４０の透過エリアとして機能するフィルタ部材４３１、４３２に集光される。

カラーホイール装置４０は、モータ４３によりＤＭＤ７０と同期して制御され、緑色表示期間は、緑色成分の波長帯域光Ｌｇが透過するフィルタ部材４３１が光軸を通過し、赤色表示期間は、赤色成分の波長帯域光Ｌｒが透過するフィルタ部材４３２が光軸を通過するように構成されている。

次に、青色成分の波長帯域光Ｌｂを生成する例について図９（３）を参照して説明する。カラーホイール装置４０のカラーホイール４１が回転し、励起光照射部２０から出射された励起光Ｌｂがミラー部４２２に入射していない期間においては、励起光照射部２０から出射された励起光Ｌｂは反射ミラー領域４２のミラー部４２２により反射せずに透過する。透過した励起光Ｌｂは、光軸上に配置された第２全反射ミラー８２、第３全反射ミラー８３により反射され、ダイクロイックミラー５０に照射される。

ダイクロイックミラー５０は、青色成分の励起光Ｌｂを透過する。このため、ダイクロイックミラー５０に照射された青色成分の励起光Ｌｂは、第１全反射ミラー８１に向かって反射される。カラーホイール装置４０の透過部材４４１は、反射ミラー領域４２の径方向反対側に配置されているため、第１全反射ミラー８１に照射された励起光Ｌｂは、第１全反射ミラー８１により反射されてカラーホイール４１の透過部材４４１へ入射する。透過部材４４１へ入射した青色成分の励起光Ｌｂは、ライトトンネル９０を経てＤＭＤ７０へ入射される。そのため、ＤＭＤ７０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、スクリーン等にカラー画像を投影することができる。

また、上述の実施形態においては、蛍光体３０は、固定蛍光体としているがこの限りではない。例えば、全周蛍光体層を設けた蛍光体ホイールであってもよく、蛍光体を２種類塗布し、カラーホイール装置４０と同期してもよい。

上述の実施形態の光源装置１０においては、励起光照射部２０、蛍光体３０、カラーホイール装置４０、ダイクロイックミラー５０、第１集光レンズ６０、第１全反射ミラー８１、ライトトンネル９０を備えているがこの限りではない。光源装置１０は、更に、第２集光レンズを備えてもよい。第２集光レンズは、例えば、ダイクロイックミラー５０と、第１全反射ミラー８１との間に配置される。

ダイクロイックミラー５０から照射された黄色波長帯域光は、第２集光レンズを通って第１全反射ミラー８１へ導かれる。すなわち、この場合、第２集光レンズは、ダイクロイックミラー５０の端部等を通る光を集光してダイクロイックミラー５０の特性が変わらないように調整することができる。これにより、光学的な損失を抑えることができる。

また、上述の実施形態においては、透過部材４４１へ入射した青色成分の励起光は、ライトトンネル９０を経てＤＭＤ７０へ入射されているがこの限りではない。例えば、ライトトンネル９０の代わりに、マイクロレンズアレイを配置してもよい。ライトトンネル９０の代わりにライトトンネル９０より小さい寸法のマイクロレンズアレイを配置することにより、投影装置１の小型化を図ることが可能となる。

上述の実施形態では、ミラー部４２２とカラーホイール４１とが別々の部材になっているが、ミラー部４２２とカラーホイール４１は一体の部材（地続き）であってもよい。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

以上の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
励起光を照射する励起光照射部と、
前記励起光を受光して、前記励起光とは異なる波長帯域光に変換する蛍光体と、
カラーホイール装置と、を備え、
前記カラーホイール装置の径方向に分割される領域のうち一方の領域は、前記励起光とは異なる波長帯域光を透過する第１透過部を含み、
前記カラーホイール装置の径方向に分割される領域のうち前記一方の領域とは異なる他方の領域は、前記励起光を反射して光路を変更する反射部と前記励起光を透過する第２透過部とを含み、
前記蛍光体は、前記反射部で反射された前記励起光の光路上、又は、前記第２透過部で透過された前記励起光の光路上に配置されている、
ことを特徴とする光源装置。
（付記２）
前記第１透過部は、前記カラーホイール装置の径方向内側に配置され、
前記反射部と前記第２透過部は、前記カラーホイール装置の径方向外側に配置されている
ことを特徴とする付記１に記載の光源装置。
（付記３）
前記第１透過部は、前記カラーホイール装置の径方向外側に配置され、
前記反射部と前記第２透過部は、前記カラーホイール装置の径方向内側に配置されている
ことを特徴とする付記１に記載の光源装置。
（付記４）
前記励起光照射部は、前記励起光が前記他方の領域に照射されるような角度で配置されている
ことを特徴とする付記２に記載の光源装置。
（付記５）
前記励起光は、前記カラーホイール装置に前記一方の面側から入射し、
前記励起光とは異なる波長帯域光は、前記カラーホイール装置に前記一方の面側とは反対の他方の面側から入射する、
ことを特徴とする付記１から４の何れか一項に記載の光源装置。
（付記６）
前記反射部は、前記カラーホイール装置の周方向全域において円状に形成されて配置される
ことを特徴とする付記１から４のうち何れか一項に記載の光源装置。
（付記７）
前記励起光照射部は、前記カラーホイール装置を挟んで前記蛍光体と対向する位置に配置されている
ことを特徴とする付記１から４のうち何れか一項に記載の光源装置。
（付記８）
前記励起光照射部は、前記カラーホイール装置に対し、前記蛍光体と同じ側に配置されている
ことを特徴とする付記１から４のうち何れか一項に記載の光源装置。
（付記９）
前記第２透過部は、前記カラーホイール装置の前記一方の領域の半径から、前記他方の領域の半径までの領域において、物理的な構成要素を含まない領域でも前記カラーホイール装置の一部として構成される
ことを特徴とする付記１から８のうち何れか一項に記載の光源装置。
（付記１０）
付記１～９までの何れか一項に記載の前記光源装置と、
投影画像を投影する投影部と、
を備えることを特徴とする投影装置。
（付記１１）
所定の波長帯域光を透過する複数のフィルタ部材を周方向に隣接して有し、
径方向に分割される領域のうち一方の領域には、励起光照射部から照射された励起光とは異なる波長帯域光を透過する第１透過部を含み、
カラーホイール装置の径方向に分割される領域のうち前記一方の領域とは異なる他方の領域は、前記励起光を反射して光路を変更する反射部と前記励起光を透過する第２透過部とを含み、
前記蛍光体は、前記反射部で反射された前記励起光の光路上、又は前記第２透過部で透過された前記励起光の光路上に配置されている
ことを特徴とするカラーホイール装置。

１ 投影装置
２ 正面板
３ 背面板
４ 左側板
５ 右側板
６ 上面板
７ 下面板
８ 吸排気孔
９ キー／インジケータ部
１０ 光源装置
２０ 励起光照射部
３０ 蛍光体
４０ カラーホイール装置
４１ カラーホイール
４２ 反射ミラー領域
４３ モータ
５０ ダイクロイックミラー
６０ 第１集光レンズ
６１ 集光レンズ
６２ 集光レンズ
７０ ＤＭＤ
８１ 第１全反射ミラー
８２ 第２全反射ミラー
８３ 第３全反射ミラー
９０ ライトトンネル
１００ 投影部
４０１ 取付孔部
４２１ 透過部
４２１ａ 第２透過部
４２１ｂ 第３透過部
４２２ ミラー部
４３１ フィルタ部材
４３２ フィルタ部材
４４１ 透過部材
５００ 境界
５１０ 領域
５２０ 領域

Claims (11)

1. 励起光を照射する励起光照射部と、
   前記励起光を受光して、前記励起光とは異なる波長帯域光に変換する蛍光体と、
   カラーホイール装置と、を備え、
   前記カラーホイール装置の径方向に分割される領域のうち一方の領域は、前記励起光とは異なる波長帯域光を透過する第１透過部を含み、
   前記カラーホイール装置の径方向に分割される領域のうち前記一方の領域とは異なる他方の領域は、前記励起光を反射して光路を変更する反射部と前記励起光を透過する第２透過部とを含み、
   前記蛍光体は、前記反射部で反射された前記励起光の光路上、又は、前記第２透過部で透過された前記励起光の光路上に配置されている、
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記第１透過部は、前記カラーホイール装置の径方向内側に配置され、
   前記反射部と前記第２透過部は、前記カラーホイール装置の径方向外側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第１透過部は、前記カラーホイール装置の径方向外側に配置され、
   前記反射部と前記第２透過部は、前記カラーホイール装置の径方向内側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記励起光照射部は、前記励起光が前記他方の領域に照射されるような角度で配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
5. 前記励起光は、前記カラーホイール装置に前記一方の面側から入射し、
   前記励起光とは異なる波長帯域光は、前記カラーホイール装置に前記一方の面側とは反対の他方の面側から入射する、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の光源装置。
6. 前記反射部は、前記カラーホイール装置の周方向全域において円状に形成されて配置される
   ことを特徴とする請求項１から４のうち何れか一項に記載の光源装置。
7. 前記励起光照射部は、前記カラーホイール装置を挟んで前記蛍光体と対向する位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から４のうち何れか一項に記載の光源装置。
8. 前記励起光照射部は、前記カラーホイール装置に対し、前記蛍光体と同じ側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から４のうち何れか一項に記載の光源装置。
9. 前記第２透過部は、前記カラーホイール装置の前記一方の領域の半径から、前記他方の領域の半径までの領域において、物理的な構成要素を含まない領域でも前記カラーホイール装置の一部として構成される
   ことを特徴とする請求項１から８のうち何れか一項に記載の光源装置。
10. 請求項１～９までの何れか一項に記載の前記光源装置と、
    投影画像を投影する投影部と、
    を備えることを特徴とする投影装置。
11. 所定の波長帯域光を透過する複数のフィルタ部材を周方向に隣接して有し、
    径方向に分割される領域のうち一方の領域には、励起光照射部から照射された励起光とは異なる波長帯域光を透過する第１透過部を含み、
    カラーホイール装置の径方向に分割される領域のうち前記一方の領域とは異なる他方の領域は、前記励起光を反射して光路を変更する反射部と前記励起光を透過する第２透過部とを含み、
    前記蛍光体は、前記反射部で反射された前記励起光の光路上、又は前記第２透過部で透過された前記励起光の光路上に配置されている
    ことを特徴とするカラーホイール装置。

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