JP4756403B2 - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

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Description

本発明は、蛍光体層と拡散透過層とが周方向に並設されてなる光学ホイールを備えた光源装置と、該光源装置を備えたプロジェクタに関するものである。
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、光源から射出された光を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。
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、光源装置の発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）、或いは、有機ＥＬ等の半導体発光素子を用いる開発や提案が多々なされている。
例えば、特開２００４−２２００１５号公報（特許文献１）では、発光素子を備えた光源装置において、光量の増大を図るために発光素子をマトリクス状に配置した光源装置が提案されている。しかしながら、特許文献１の発明は、発光素子の輝点が増えるため、各輝点から射出される光をその後の光学系で１点に集光させることが困難となり、各発光ダイオードから射出される光の利用効率が低くなるという問題点があった。
また、特開２００４−３４１１０５号公報（特許文献２）では、蛍光体が周方向に敷設された発光ホイールと、紫外線発光ダイオードと、を備えた光源装置の提案がなされている。この特許文献２の提案における光源装置は、発光ホイールに裏面側から励起光としての紫外線を照射し、この発光ホイールの前面側から発光された発光光を光源光として利用する構成とされている。
プロジェクタで用いる光源装置では、少なくとも光の三原色である赤色、緑色、青色の波長帯域光を生成できることが求められる。特許文献２に示したような発光ホイールを用いる構成では、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を発光ホイールの周方向に並設することで光の三原色を生成できる。
しかしながら、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を周方向に並設してなる発光ホイールを用いた光源装置では、各色蛍光体層を均等に配置した場合に、各色波長帯域光における相互間の輝度の差が大きくなるという問題点があった。
そこで、光学ホイールの周方向に赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、拡散透過層を並設し、励起光源として青色レーザー発光器を用いる光源装置の提案がなされている。このような光源装置においても、各色波長帯域光における相互間の輝度の差が大きくなるという問題点があった。
特開２００４−２２００１５号公報 特開２００４−３４１１０５号公報
上述したように、従来の光源装置では、各色波長帯域光における相互間の輝度の差が大きくなるという問題点があった。このような問題点を解決するため、所定波長帯域の蛍光光を発光する蛍光体層と、拡散透過層と、未使用領域と、が周方向に並設された光学ホイールを使用するとともに、独立した発光素子をさらに追加した光源装置の提案がなされている。
つまり、この光源装置では、光学ホイールを拡散透過する光と、蛍光光と、独立した発光素子からの射出光と、を夫々異なる波長帯域光とし、各色波長帯域光における輝度の差を小さくするものである。このような光源装置では、各色波長帯域光における輝度の差を小さくすることができるが、光学ホイールに未使用領域が発生するため、この領域を有効活用することが課題となっていた。
本発明は、蛍光体層と拡散透過層とが周方向に並設されてなる光学ホイールを用いた光源装置において、蛍光体層と拡散透過層との間に新たに蛍光体層を形成することにより、光学ホイールの有効活用を実現した光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタを提供することを目的としている。
本発明の光源装置は、複数のセグメント領域を有し、二以上の性質の異なる蛍光体層が周方向に並設された蛍光発光領域からなる光学ホイールと、該光学ホイールを回転駆動するホイールモータと、前記光学ホイールに励起光として、又は、所定波長帯域光としての光を照射する励起光源と、前記光学ホイールの光路の光路外に設けた発光素子と、前記光学ホイールから射出された光線束及び前記発光素子から射出された光線束を同一光路上に導く導光光学系と、を備え、前記蛍光発光領域に敷設される二以上の性質の異なる蛍光体層毎に前記励起光を照射する領域と照射しない領域とに分けて選択的に前記励起光を点灯させるとともに、前記励起光源が前記励起光を照射しない期間は前記発光素子を点灯させることを特徴とする。
また、本発明の光源装置において、前記励起光源は、青色レーザー発光器とされ、前記発光素子は、赤色発光ダイオードまたは、赤色レーザー発光器とされ、前記蛍光体層は、少なくとも緑色蛍光体を備えることを特徴とする。
そして、本発明の光源装置において、前記二以上の性質の異なる蛍光体層は、色相が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
また、本発明の光源装置において、前記色相が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層は、発光スペクトルの中心波長、および／または、発光スペクトルの半値波長幅が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
さらにまた、本発明の光源装置において、前記二以上の性質の異なる蛍光体層は、蛍光体層に含まれる蛍光体の割合が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
そして、本発明の光源装置において、前記二以上の性質の異なる蛍光体層は、その敷設される蛍光体層の厚みが異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
また、本発明の光源装置において、前記光学ホイールは、少なくとも前記蛍光発光領域の蛍光体層が敷設された領域を反射面として形成されていることを特徴とする。
本発明のプロジェクタは、光源装置と、導光装置と、表示素子と、投影側光学系と、光源制御手段及び表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え、第一投影モードと第二投影モードからなる異なる投影モードでの投影が可能とされ、前記光源装置は、前記記載の本発明に係る光源装置であり、前記導光装置の入射面上に光源光が集光するよう配置されていることを特徴とする。
また、本発明のプロジェクタにおいて、前記プロジェクタ制御手段は、前記第一投影モードと第二投影モードとで、前記光学ホイールの蛍光体層における前記励起光源が励起光を照射する領域と照射しない領域とを入れ替えることを特徴とする。
そして、本発明のプロジェクタにおいて、前記光源装置は、前記蛍光体層が形成される第一蛍光発光領域及び第二蛍光発光領域と、拡散透過領域と、が周方向に並設されてなる光学ホイールを備え、前記プロジェクタ制御手段は、第一投影モード時には、光源制御手段を制御して、前記励起光源からの射出光の光軸上に前記拡散透過領域及び前記第一蛍光発光領域が位置しているときには前記励起光源を点灯し、前記発光素子を消灯させ、前記励起光源からの射出光の光軸上に前記第二蛍光発光領域が位置しているときには、前記励起光源を消灯し、前記発光素子を点灯させる制御を実行させるとともに、前記表示素子制御手段を制御して、前記拡散透過領域からの射出光、前記第一蛍光発光領域からの射出光、前記発光素子からの射出光、の順で画像を生成させるよう前記表示素子を制御させ、第二投影モード時には、前記光源制御手段を制御して、前記励起光源からの射出光の光軸上に前記拡散透過領域及び前記第二蛍光発光領域が位置しているときには前記励起光源を点灯し、前記発光素子を消灯させ、前記励起光源からの射出光の光軸上に前記第一蛍光発光領域が位置しているときには、前記励起光源を消灯し、前記発光素子を点灯させる制御を実行させるとともに、前記表示素子制御手段を制御して、前記拡散透過領域からの射出光、前記発光素子からの射出光、前記第二蛍光発光領域からの射出光、の順で画像を生成させるよう前記表示素子を制御させることを特徴とする。
また、本発明のプロジェクタにおいて、前記プロジェクタ制御手段は、前記光源制御手段を制御して、第一投影モード時と第二投影モード時とで前記光学ホイールを逆方向に回転させる制御を実行させることを特徴とする。
本発明によれば、蛍光体層と拡散透過層とが周方向に並設されてなる光学ホイールを用いた光源装置において、蛍光体層と拡散透過層との間に新たに蛍光体層を形成することにより、光学ホイールの有効活用を実現した光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタを提供することができる。
本発明の実施例に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの機能回路ブロック図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。 本発明の実施例に係る光源装置の平面模式図である。 本発明の実施例に係る発光ホイールの正面模式図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタにおける光源装置の制御方法についての説明図である。 本発明の実施例に係る緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体の発光スペクトル例である。
以下、本発明を実施するための形態について述べる。本発明のプロジェクタ10は、光源装置63と、導光装置75と、表示素子51と、投影側光学系90と、光源制御手段(41)及び表示素子制御手段(26)を有するプロジェクタ制御手段と、を備え、第一投影モードと第二投影モードからなる異なる投影モードでの投影が可能とされている。
そして、光源装置63は、導光装置75の入射面上に光源光が集光するよう配置されており、光学ホイール71と、光学ホイール71を回転駆動するホイールモータ73と、青色レーザー発光器とする励起光源72と、赤色発光ダイオードとする発光素子74と、光学ホイール71から射出された光線束及び発光素子74から射出された光線束を同一平面上に光軸を揃えるように導く導光光学系と、を備えている。
また、光学ホイール71は、第一蛍光体層2aが敷設された第一蛍光発光領域2と、第二蛍光体層3aが敷設された第二蛍光発光領域3と、拡散透過領域1と、が周方向に並設されて形成されている。そして、第一蛍光体層2aは、緑色蛍光体を備えており、第二蛍光体層3aは、第一蛍光体層2aとは明度が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層として形成されている。さらに、光学ホイール71は、第一蛍光発光領域2及び第二蛍光発光領域3の表面における少なくとも第一蛍光体層2a及び第二蛍光体層3aが敷設された領域を反射面として形成されている。
そして、プロジェクタ制御手段は、第一投影モード時には、光源制御手段(41)を制御して、励起光源72からの射出光の光軸上に拡散透過領域1及び第一蛍光発光領域2が位置しているときには励起光源72を点灯し、発光素子74を消灯させ、励起光源72からの射出光の光軸上に第二蛍光発光領域3が位置しているときには、励起光源72を消灯し、発光素子74を点灯させる制御を実行させる。また、プロジェクタ制御手段は、第一投影モード時には、表示素子制御手段(26)を制御して、拡散透過領域1からの射出光、第一蛍光発光領域2からの射出光、発光素子74からの射出光、の順で画像を生成させるよう表示素子51を制御させる。
一方、第二投影モード時においてプロジェクタ制御手段は、光源制御手段(41)を制御して、励起光源72からの射出光の光軸上に拡散透過領域1及び第二蛍光発光領域3が位置しているときには励起光源72を点灯し、発光素子74を消灯させ、励起光源72からの射出光の光軸上に第一蛍光発光領域2が位置しているときには、励起光源72を消灯し、発光素子74を点灯させる制御を実行させる。また、プロジェクタ制御手段は、第二投影モード時には、表示素子制御手段(26)を制御して、拡散透過領域1からの射出光、発光素子74からの射出光、第二蛍光発光領域3からの射出光、の順で画像を生成させるよう表示素子51を制御させる。
以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。尚、本実施例において、左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。本実施例のプロジェクタ10は、第一投影モードと第二投影モードからなる異なる投影モードでの撮影が可能とされている。
そして、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、本体ケース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を有すると共に、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、本体ケースである上面パネル11にはキー／インジケータ部37が設けられている。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、本体ケースの背面には、背面パネルにＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ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20が設けられている。尚、図示しない本体ケースの側板である右側パネル14、及び、図１に示した側板である左側パネル15の下部付近には、各々複数の吸気孔18が形成されている。
次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図２のブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、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等から構成さている。また、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。
制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや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。
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を駆動する表示素子制御手段として機能する。光源装置63から射出された光線束は光源側光学系を介して表示素子51に照射されることにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系90を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。尚、この投影側光学系90の可動レンズ群97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なう。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する。そして、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なう。
本体ケースの上面パネル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。
尚、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（41）としての光源制御回路41を制御している。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光が光源装置63から射出されるように、光源装置63を制御する。具体的には、光源制御回路41は、赤色波長帯域光が要求される場合、後述する励起光源72の点灯を停止し、赤色光源の発光素子を点灯させる。また、光源制御回路41は、緑色波長帯域光が要求される場合、励起光源72を点灯させるとともに、ホイールモータ73を制御して励起光の光軸上に第一蛍光発光領域2又は第二蛍光発光領域3を位置させる制御を行う。さらに、光源制御回路41は、青色波長帯域光が要求される場合、励起光源72を点灯させるとともに、ホイールモータ73を制御して励起光の光軸上に拡散透過領域1を位置させる制御を行う。
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63等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行う。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プロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、或いは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。
次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に電源回路ブロック101等を取付けた電源制御回路基板102が配置されている。略中央にはシロッコファンタイプのブロア110が配置され、このブロア110の近傍に制御回路基板103が配置されている。正面パネル12の近傍には光源装置63が配置され、左側パネル15の近傍には光学系ユニット70が配置されている。
また、プロジェクタ10は、筐体内を区画用隔壁120により背面パネル13側の吸気側空間室121と正面パネル12側の排気側空間室122とに気密に区画されており、ブロア110は、吸込み口111が吸気側空間室121に位置し排気側空間室122と吸気側空間室121の境界に吐出口113が位置するように配置されている。
光学系ユニット70は、光源装置63の近傍に位置する照明側ブロック78と、背面パネル13側に位置する画像生成ブロック79と、照明側ブロック78と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック80との３つのブロックから構成された略コの字形状である。
この照明側ブロック78は、光源装置63から射出された光を画像生成ブロック79が備える表示素子51に導光する光源側光学系62の一部を備えている。この照明側ブロック78が有する光源側光学系62としては、光源装置63から射出された光線束を均一な強度分布の光束とする導光装置75や、導光装置75を透過した光を集光する集光レンズ等がある。
画像生成ブロック79は、光源側光学系62として、導光装置75から射出された光線束の光軸方向を変更する光軸変更ミラー76と、この光軸変更ミラー76により反射した光を表示素子51に集光させる複数枚の集光レンズと、これらの集光レンズを透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー84と、を有している。さらに、画像生成ブロック79は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51の背面パネル13側には表示素子51を冷却するための表示素子冷却装置53が配置されて、表示素子51が高温となることを防止している。
投影側ブロック80は、表示素子51で反射されて画像を形成する光をスクリーンに放出する投影側光学系90のレンズ群を有している。この投影側光学系90としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群93と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群97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97を移動させ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。
次に、本実施例のプロジェクタ10における光源装置63について述べる。図４は、光源装置63の平面模式図である。光源装置63は、図４に示すように、導光装置75の中心軸と光軸が平行となるように配置された複数の励起光源72と、励起光源72の前方に配置された複数のコリメータレンズ149と、コリメータレンズ149を透過した光線束の光軸方向を９０度変換する反射ミラー群150と、を備える。
また、光源装置63は、反射ミラー群150で反射した励起光の光軸と回転軸が平行となるように励起光の光軸上に配置された光学ホイール71と、光学ホイール71を回転駆動するホイールモータ73と、励起光源72から励起光を射出する際の光軸方向と発光素子74からの射出光の光軸とが平行となるように配置された発光素子74としての赤色光源(74)と、光学ホイール71から射出される光線束の光軸及び赤色光源(74)から射出された光線束の光軸を一致させて所定の一面に導く導光光学系と、を有している。
励起光源72は、複数の青色レーザー発光器が平面状に配列されてなり、青色波長帯域のレーザー光を励起光及び青色波長帯域光として光学ホイール71に射出する。また、コリメータレンズ149は、励起光源72における複数の青色レーザー発光器の前方において、各青色レーザー発光器からの射出光を平行光として前方に射出する。さらに、反射ミラー群150は、複数の短冊状の反射ミラーが階段状に配列されてなり、励起光源72からの射出光の光軸を９０度変換するように反射する。
光学ホイール71は、図５に示すように、励起光源72からの射出光を拡散する拡散透過領域1と、第一蛍光発光領域2及び第二蛍光発光領域3と、が周方向に並設されてなる。また、光学ホイール71は、拡散透過領域1における外周縁近傍位置に帯状の拡散透過層1aが形成され、第一蛍光発光領域2における外周縁近傍位置に帯状の第一蛍光体層2aが形成され、第二蛍光発光領域3における外周縁近傍位置に帯状の第二蛍光体層3aが形成されており、各層1a,2a,3aが周方向に並設されることによって環を形成している。
光学ホイール71の拡散透過層1aは、ガラス等の透光性の高い部材によって形成されており、表面にサンドブラスト加工等が施されることにより励起光源72からの射出光を拡散透過させる。また、第一蛍光体層2aは、緑色蛍光体がバインダに均一に散りばめられて形成された緑色蛍光体層であり、励起光源72からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光光を発光する。
さらに、第二蛍光体層3aは、第一蛍光体層2aと色相が異なる緑色蛍光体がバインダに均一に散りばめられて形成された緑色蛍光体層である。
そして、第一蛍光体層2a及び第二蛍光体層3aは励起光を受けて全方向に蛍光光を射出する。また、光学ホイール71は、図４に示したように、第一蛍光体層2a及び第二蛍光体層3aが敷設された領域の表面を鏡面加工等により反射面として形成されている。このように光学ホイール71の表面に反射面を形成することにより、光学ホイール71の表面側に射出された蛍光光も光学ホイール71の表面で反射されて励起光源72側に射出されることとなるため、蛍光光の利用効率を高くすることができる。
つまり、本実施例の光学ホイール71は、複数のセグメント領域を有し、二以上の性質の異なる蛍光体層が周方向に並設された蛍光発光領域を備えて形成されている。
発光素子74は、赤色発光ダイオード等の赤色波長帯域光を射出する赤色光源(74)とされている。そして、この赤色光源(74)は、励起光源72と光学ホイール71との間の位置において、励起光源72から励起光を射出する際の光軸方向と赤色光源(74)からの射出光の光軸とが平行になるよう配置されている。
そして、導光光学系は、複数のミラーによるミラー群151、複数の凸レンズによる凸レンズ群153、凸レンズを組み合わせて集光レンズとした複数の当該集光レンズによる集光レンズ群155、導光装置入射レンズ154から構成される。ミラー群151は、反射ミラー群150で反射した励起光の光軸と赤色光源(74)の光軸とが直交する位置に配置された第一ミラー151aと、光学ホイール71の裏面側であって導光装置75の中心軸の延長線と反射ミラー群150で反射した励起光の光軸の延長線とが交差する位置に配置された第二ミラー151bと、赤色光源(74)の光軸上に配置された第三ミラー151cと、第三ミラー151cで反射した赤色波長帯域光の光軸と導光装置75の中心軸の延長線とが交差する位置に配置された第四ミラー151dと、を備える。
第一ミラー151aは、励起光源72及び赤色光源(74)からの射出光を透過し、光学ホイール71で発光した蛍光光を反射するダイクロイックミラーとされている。また、第二ミラー151bは、反射ミラーとされ、光学ホイール71を拡散透過した励起光源72からの射出光の光軸を導光装置75の中心軸と一致させる。第三ミラー151cは、反射ミラーとされ、赤色光源(74)からの射出光、及び、光学ホイール71で発光した蛍光光を第四ミラー151dへ反射させる。第四ミラー151dは、第二ミラー151bによって反射された光線束を透過し、第三ミラー151cによって反射された光線束を反射するダイクロイックミラーとされている。
また、導光光学系としての凸レンズ群153は、励起光源72と第一ミラー151aとの間に配置された第一凸レンズ153aと、第二ミラー151bと第四ミラー151dとの間に配置された第二凸レンズ153bと、第一ミラー151aと第三ミラー151cとの間に配置された第三凸レンズ153cと、第三ミラー151cと第四ミラー151dとの間に配置された第四凸レンズ153dと、を備える。
さらに、導光光学系としての集光レンズ群155は、赤色光源(74)の近傍、及び、光学ホイール71の表裏両面近傍であって励起光源72からの射出光の光軸上に配置されており、赤色光源(74)や光学ホイール71からの射出光を集光する。また、導光光学系としての導光装置入射レンズ154は、導光装置75の近傍に配置されており、光源装置63からの射出光を導光装置75の入射面に集光する。
そして、このような光源装置63において、励起光源72から射出され反射ミラー群150で反射された青色レーザー光は、第一凸レンズ153aによって集光された後、第一ミラー151aを過し、集光レンズ群155によって光学ホイール71の蛍光反射領域や拡散透過領域に照射される。また、励起光源72から射出され第一蛍光発光領域2又は第二蛍光発光領域3に照射された光線束は、励起光として蛍光体を励起し、蛍光体は所定波長帯域の光を発光する。さらに、励起光源72から射出され光学ホイール71の拡散透過領域に照射された光線束は、拡散してコヒーレント光からインコヒーレント光に性質を変換され、インコヒーレント光の青色波長帯域光として光学ホイール71の裏面側から射出される。
また、赤色光源(74)から射出された赤色波長帯域光は、集光レンズ群155によって集光されて第一ミラー151aを透過し、光学ホイール71から励起光源72側へ射出された蛍光光は、集光レンズ群155によって集光されて第一ミラー151aに照射される。そして、第一ミラー151aを透過した赤色波長帯域光、及び、第一ミラー151aで反射した蛍光光は、第三凸レンズ153cや第四凸レンズ153dによって集光されるとともに、第三ミラー151c及び第四ミラー151dで反射し、導光装置入射レンズ154によって導光装置75の入射面に集光されて導光装置75内に入射する。
さらに、光学ホイール71を拡散透過した青色波長帯域光は、集光レンズ群155によって集光されて第二ミラー151bに照射され、第二ミラー151bで反射し、第二凸レンズ153bで集光され、第四ミラー151dを透過した後、導光装置入射レンズ154によって導光装置75の入射面に集光されて導光装置75内に入射する。
次に、プロジェクタ10における光源装置63の制御について述べる。図６は、本実施例に係るプロジェクタ10における光源装置63の制御方法についての説明図である。本実施例のプロジェクタ10は、上述したように第一投影モードと第二投影モードとからなる色相の異なる２つの投影モードでの投影が可能とされている。つまり、プロジェクタ10は、プロジェクタ制御手段で上述した光源制御回路41を制御することにより、光学ホイール71における第一蛍光発光領域2を使用した第一投影モードと、第一投影モードと色相の異なる第二蛍光発光領域3を使用した第二投影モードとを切り換えて投影できる。
以下、プロジェクタ制御手段による具体的な制御について述べる。第一投影モードの場合、図６（ａ）に示すように、プロジェクタ制御手段は、励起光の光軸上に光学ホイール71の拡散透過領域1が位置しているとき、及び、第一蛍光発光領域2が位置しているときには励起光源72を点灯し、赤色光源(74)を消灯させる制御を光源制御手段としての光源制御回路41に実行させる。また、プロジェクタ制御手段は、励起光の光軸上に光学ホイール71の第二蛍光発光領域3が位置しているときには、励起光源72を消灯し、赤色光源(74)を点灯させる制御を光源制御回路41に実行させる。
つまり、光源装置63からの射出光は、青色波長帯域光、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光の順で射出されることとなる。よって、プロジェクタ制御手段は、第一投影モードの場合、青色波長帯域光、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光の順で画像を生成させるよう表示素子制御手段としての表示駆動部26に表示素子51を制御させる。
また、第二投影モードの場合、図６（ｂ）に示すように、プロジェクタ制御手段は、励起光の光軸上に光学ホイール71の拡散透過領域1が位置しているとき、及び、第二蛍光発光領域3が位置しているときには励起光源72を点灯し、赤色光源(74)を消灯させる制御を光源制御手段に実行させる。また、プロジェクタ制御手段は、励起光の光軸上に光学ホイール71の第一蛍光発光領域2が位置しているときには、励起光源72を消灯し、赤色光源(74)を点灯させる制御を光源制御回路41に実行させる。
つまり、光源装置63からの射出光は、青色波長帯域光、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光の順で射出されることとなる。よって、プロジェクタ制御手段は、第二投影モードの場合、青色波長帯域光、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光の順で画像を生成させるよう表示素子制御手段に表示素子51を制御させる。
そして、本実施例のプロジェクタ10によれば、光学ホイール71の未使用領域となっていた領域を有効活用し、プロジェクタ制御手段によって光源制御回路41及び表示駆動部26を制御することにより、異なるモードでの画像投影が可能となる。
また、光学ホイール71と、励起光源72と、発光素子74と、を備えた光源装置63において、光学ホイール71を第一蛍光発光領域2と、第二蛍光発光領域3と、拡散透過領域1と、からなる構成としている。そして、第二蛍光発光領域3に所定波長帯域の光を発光する蛍光体層を形成することにより、従来未使用領域となっていた領域を使って異なる蛍光光を得ることができる。
さらに、本実施例における光源装置63によれば、励起光源が青色レーザー発光器とされることにより、エネルギーの高い光が励起光となるため、蛍光体の励起効率を高めることができる。また、発光素子74として赤色発光ダイオードを使用し、第一蛍光体層2aを緑色蛍光体とすることにより、効率よく所定波長帯域光を得ることができることとなる。
そして、本実施例における光源装置63によれば、第一蛍光体層2aは図７Ａに示すピーク波長５７０ｎｍで、半値波長幅が１３０ｎｍの発光スペクトル特性を有する蛍光体から形成される。例えば、第一蛍光体層2aは、組成がイットリウム ガドリニウム アルミニウム酸化物：セリウム (Y,Gb)3Al5O12:Ceとする。また、第二蛍光体層3aは図７Ｂに示すピーク波長５１５ｎｍで、半値波長幅３０ｎｍの発光スペクトル特性を有する蛍光体から形成される。例えば、第二蛍光体層3aは、組成がバリウム マグネシウム アルミネート：ユウロピウム，マンガン BaMg2Al16O27:Eu,Mnとする。色相が異なる２種類の緑色波長帯域光を射出可能な光源装置63を提供できることとなる。
さらに、光学ホイール71の第一蛍光発光領域2及び第二蛍光発光領域3の表面における少なくとも第一蛍光体層2a及び第二蛍光体層3aが敷設された領域の光学ホイール71表面を反射面として形成する。これにより、蛍光体から光学ホイール71の表面側に射出された光線束も反射面で反射されることで有効光となるため、発光光の利用効率を高めることができる。
そして、このような光源装置63を用いたプロジェクタ10によれば、投影モードを切り換えることによって異なる白色光を生成可能となり、例えば、明るい中で使用する場合には明度の高い高輝度モード、暗い中で使用する場合には緑色の色純度の高いモードといった投影が可能となる。この場合に、投影モードによって切り替わる各蛍光体層に合わせて、励起光源72である青色レーザー発光器の出力を調整してもよい。
さらに、異なる投影モードを、光源装置63から射出される光を変化させることで実現する構成としているため、ＣＰＵ等で画像補正を行うことで投影モードを変化させる場合等と比較して、ＣＰＵにかかる負荷を軽減させることができる。
尚、上述した実施例のように、第二蛍光体層3aを第一蛍光体層2aと色相が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層とする構成に限定されるものではなく、第二蛍光体層3aを第一蛍光体層2aと同一の蛍光体で、蛍光体層に含まれる蛍光体の割合が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層として光学ホイール71を構成することも可能である。この場合に、投影モードによって切り替わる各蛍光体層に合わせて、励起光源72である青色レーザー発光器の出力を調整してもよい。
さらに、本実施例では、色相が異なる２種類の緑色波長帯域光を射出する蛍光体としたが、量子化効率の異なる２種類の緑色波長帯域光としてもよい。
さらには、温度に対する量子化効率の異なる２種類の緑色波長帯域光としてもよい。
この場合には、図示はしないが、温度センサを設けて測定した結果に基づいて投影モードを切り替える構成とすることも可能である。
さらに、第二蛍光体層3aを第一蛍光体層2aと同じ蛍光体で、蛍光体層に含まれる蛍光体の割合も同じで、その敷設される蛍光体層の厚みが異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層としてもよい。この場合に、投影モードによって切り替わる各蛍光体層に合わせて、励起光源72である青色レーザー発光器の出力を調整してもよい。
また、上述した実施例における光源装置63では、第一蛍光体層2aと第二蛍光体層3aとで色相が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層としていたが、第一蛍光体層2aと第二蛍光体層3aを同一の蛍光体層2a,3aとして光学ホイール71を構成することもできる。つまり、光学ホイール71は、第一蛍光発光領域2と第二蛍光発光領域3とを同一の緑色蛍光体層の領域としている。
このような光学ホイール71を備える光源装置63によれば、指向性の高い青色レーザー光が照射される緑色蛍光体、およびバインダの経年劣化を抑制することができ、長期にわたって性能維持が可能な光源装置63を提供できる。
さらに、上述した実施例においては、発光素子74として赤色発光ダイオードを使用し、光学ホイール71の第一蛍光体層2a及び第二蛍光体層3aには緑色蛍光体を使用した構成としているが、発光素子74として緑色発光ダイオードを使用し、光学ホイール71に赤色蛍光体を使用する構成とすることもできる。
尚、プロジェクタ10において異なるモードで画像投影を行う場合、プロジェクタ制御手段が光源制御手段を制御して光学ホイール71を逆回転させる構成としてもよい。つまり、第一投影モードの場合、図６（ａ）に示した上述の制御と同様の制御を行うが、第二投影モードの場合、プロジェクタ制御手段は、ホイールモータ73を逆回転させる制御を光源制御手段に実行させる。
このように、第二投影モードでは第一投影モードとホイールモータ73が逆回転する構成とすることにより、光源装置63からの射出光は、常に青色波長帯域光、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光の順で射出されることとなる。よって、表示駆動部26は、第一投影モード或いは第二投影モードのいずれの場合であっても、表示素子51に同様の制御を行えばよいため、投影モードによって表示素子51の制御方法を変化させる必要がなくなり、光源装置63の制御のみで異なるモードでの投影が可能となる。
この場合のホイール71は、拡散透過領域1の中心線に対して、第一蛍光発光領域2と第二蛍光発光領域3が、線対象に配置されている。
そして、プロジェクタ制御手段によりこのような制御を行うプロジェクタ10によれば、第一投影モード時と第二投影モード時とで光学ホイール71の回転方向を逆回転させる制御を行うことにより、投影モードによって表示素子51の制御方法が変化することがないため、ＣＰＵ等にかかる負荷を軽減することができる。
尚、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。
1 拡散透過領域 1a 拡散透過層
2 第一蛍光発光領域 2a 第一蛍光体層
3 第二蛍光発光領域 3a 第二蛍光体層
10 プロジェクタ
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
20 各種端子 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 53 表示素子冷却装置
62 光源側光学系 63 光源装置
70 光学系ユニット 71 光学ホイール
72 励起光源 73 ホイールモータ
74 発光素子 75 導光装置
76 光軸変更ミラー 78 照明側ブロック
79 画像生成ブロック 80 投影側ブロック
84 照射ミラー 90 投影側光学系
93 固定レンズ群 97 可動レンズ群
101 電源回路ブロック 102 電源制御回路基板
103 制御回路基板 110 ブロア
111 吸込み口 113 吐出口
120 区画用隔壁 121 吸気側空間室
122 排気側空間室 149 コリメータレンズ
150 反射ミラー群 151 ミラー群
151a 第一ミラー 151b 第二ミラー
151c 第三ミラー 151d 第四ミラー
153 凸レンズ群 153a 第一凸レンズ
153b 第二凸レンズ 153c 第三凸レンズ
153d 第四凸レンズ 154 導光装置入射レンズ
155 集光レンズ群

Claims (11)

  1. 複数のセグメント領域を有し、二以上の性質の異なる蛍光体層が周方向に並設された蛍光発光領域からなる光学ホイールと、
    該光学ホイールを回転駆動するホイールモータと、
    前記光学ホイールに励起光として、又は、所定波長帯域光としての光を照射する励起光源と、
    前記光学ホイールの光路の光路外に設けた発光素子と、
    前記光学ホイールから射出された光線束及び前記発光素子から射出された光線束を同一光路上に導く導光光学系と、を備え、
    前記蛍光発光領域に敷設される二以上の性質の異なる蛍光体層毎に前記励起光を照射する領域と照射しない領域とに分けて選択的に前記励起光を点灯させるとともに、前記励起光源が前記励起光を照射しない期間は前記発光素子を点灯させることを特徴とする光源装置。
  2. 前記励起光源は、青色レーザー発光器とされ、
    前記発光素子は、赤色発光ダイオードまたは、赤色レーザー発光器とされ、
    前記蛍光体層は、少なくとも緑色蛍光体を備えることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  3. 前記二以上の性質の異なる蛍光体層は、色相が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層がそれぞれ形成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。
  4. 前記色相が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層は、発光スペクトルの中心波長、および／または、発光スペクトルの半値波長幅が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
  5. 前記二以上の性質の異なる蛍光体層は、蛍光体層に含まれる蛍光体の割合が異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層がそれぞれ形成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。
  6. 前記二以上の性質の異なる蛍光体層は、敷設される蛍光体層の厚みが異なる緑色波長帯域光を射出可能な緑色蛍光体層がそれぞれ形成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。
  7. 前記光学ホイールは、少なくとも前記蛍光発光領域の蛍光体層が敷設された領域を反射面として形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光源装置。
  8. 光源装置と、導光装置と、表示素子と、投影側光学系と、光源制御手段及び表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え、第一投影モードと第二投影モードからなる異なる投影モードでの投影が可能とされ、前記光源装置は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の光源装置であり、前記導光装置の入射面上に光源光が集光するよう配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
  9. 前記プロジェクタ制御手段は、
    前記第一投影モードと第二投影モードとで、前記光学ホイールの蛍光体層における前記励起光源が励起光を照射する領域と照射しない領域とを入れ替えることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
  10. 前記光源装置は、前記蛍光体層が形成される第一蛍光発光領域及び第二蛍光発光領域と、拡散透過領域と、が周方向に並設されてなる光学ホイールを備え、
    前記プロジェクタ制御手段は、
    第一投影モード時には、光源制御手段を制御して、
    前記励起光源からの射出光の光軸上に前記拡散透過領域及び前記第一蛍光発光領域が位置しているときには前記励起光源を点灯し、前記発光素子を消灯させ、
    前記励起光源からの射出光の光軸上に前記第二蛍光発光領域が位置しているときには、前記励起光源を消灯し、前記発光素子を点灯させる制御を実行させるとともに、
    前記表示素子制御手段を制御して、前記拡散透過領域からの射出光、前記第一蛍光発光領域からの射出光、前記発光素子からの射出光、の順で画像を生成させるよう前記表示素子を制御させ、
    第二投影モード時には、前記光源制御手段を制御して、
    前記励起光源からの射出光の光軸上に前記拡散透過領域及び前記第二蛍光発光領域が位置しているときには前記励起光源を点灯し、前記発光素子を消灯させ、
    前記励起光源からの射出光の光軸上に前記第一蛍光発光領域が位置しているときには、
    前記励起光源を消灯し、前記発光素子を点灯させる制御を実行させるとともに、
    前記表示素子制御手段を制御して、前記拡散透過領域からの射出光、前記発光素子からの射出光、前記第二蛍光発光領域からの射出光、の順で画像を生成させるよう前記表示素子を制御させることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のプロジェクタ。
  11. 前記プロジェクタ制御手段は、前記光源制御手段を制御して、第一投影モード時と第二投影モード時とで前記光学ホイールを逆方向に回転させる制御を実行させることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のプロジェクタ。
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