JP5321278B2 - 光源装置、投影装置及び光源制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばデータプロジェクタ等に好適な光源装置、投影装置及び光源制御方法に関する。

従来より、高圧水銀灯などで構成される光源ランプからの白色光を選択的に透過させて、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の色相の光源光を時分割で出力させるカラーホイールを用いた投影装置が種々提案され、製品化されている。（例えば、特許文献１）

特開２００７−２６４５７５号公報

上記特許文献に記載された技術を含めて、カラーホイールを用いる単板式のＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）タイプのプロジェクタでは、白色の面光源に対して回転円盤状のカラーホイールに形成されている複数の扇形状のカラーフィルタの境界面が横切ることから、カラーブレーキング現象と呼称される色割れ現象が発生する。そして、このカラーブレーキング現象は、回転円盤状のカラーホイールを用いる限り、原理上、抑制することは困難である。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、カラーブレーキング現象の発生をできる限り抑制した光源装置、投影装置及び光源制御方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、光束を発射する光源と、回転円盤上に径位置及び周方向の位置の異なる同心的な断面円弧状の曲面ミラーを複数立設し、該円盤の回転角度によって上記光源からの光束を通過あるいは上記複数の曲面ミラーのいずれかで反射させるミラーホイールと、上記ミラーホイールを介した光束の照射位置に応じて複数の色相の光源光を時分割で循環的に出力する光源光発生手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、光束を発射する光源と、上記光源からの光束に対する反射方向及び反射位置の少なくとも一方が異なる複数のミラー周壁を一体化した回転円錐で構成され、回転角度によって上記光源からの光束を通過あるいは上記複数のミラー周壁のいずれかで反射させるミラーコーンと、上記ミラーコーンを介した光束の照射位置に応じて複数の色相の光源光を時分割で循環的に出力する光源光発生手段とを具備したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記ミラーコーンは、回転軸を中心として上記複数のミラー周壁を対称形に構成することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記ミラーコーンは、上記光源からの光束に対する複数のミラー周壁の反射角度を統一し、各ミラー周壁での反射光束を平行にして出射することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記ミラーコーンは、上記光源からの光束に対する複数のミラー周壁の頂点を統一し、各ミラー周壁部の斜度を変化させたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記ミラーコーンは、上記光源からの光束に対する複数のミラー周壁部とミラー周壁部に相当する切り欠き部分とからなることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記光源光発生手段は、光束の照射位置に光束の波長帯域を変換する波長帯域変換物質を形成し、該変換物質を経た光源光を拡散して光束密度を平均化させることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記光源は、紫外光による光束を発射し、上記光源光発生手段は、紫外光の照射位置毎に区分して塗布した蛍光体からの励起光を複数の色相の光源光とすることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、光束を発射する光源と、回転円盤上に径位置及び周方向の位置の異なる同心的な断面円弧状の曲面ミラーを複数立設し、該円盤の回転角度によって上記光源からの光束を通過あるいは上記複数の曲面ミラーのいずれかで反射させるミラーホイールと、上記ミラーホイールを介した光束からの照射位置に応じて複数の色相の光源光を時分割で循環的に出力する光源光発生手段と、上記光源光発生手段からの光源光を用いて、入力される映像信号に対応した複数の色相の光像を時分割で形成し投影対象に向けて投影する投影手段とを具備したことを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、光束を発射する光源と、上記光源からの光束に対する反射方向及び反射位置の少なくとも一方が異なる複数のミラー周壁を一体化した回転円錐で構成され、回転角度によって上記光源からの光束を通過あるいは上記複数のミラー周壁のいずれかで反射させるミラーコーンと、上記ミラーコーンを介した光束の照射位置に応じて複数の色相の光源光を時分割で循環的に出力する光源光発生手段と、上記光源光発生手段からの光源光を用いて、入力される映像信号に対応した複数の色相の光像を時分割で形成し投影対象に向けて投影する投影手段とを具備したことを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、上記請求項９または１０記載の発明において、上記ミラーホイールまたはミラーコーンの回転位相を検出する検出手段をさらに具備し、上記投影手段は、上記検出手段で検出した上記ミラーホイールまたはミラーコーンの回転位相に同期して光像を形成することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、照射される光束の位置に応じて複数の色相の光源光を選択的に出力する光源光発生部に対し、回転円盤上に径位置及び周方向の位置の異なる同心的な断面円弧状の曲面ミラーを複数立設したミラーホイールを回転させ、その回転角度によって光源からの光を通過あるいは上記複数の曲面ミラーのいずれかで反射させた後に上記光源光発生部に供給させて、該光源光発生部から複数の色相の光源光を時分割で周期的に出力させることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、照射される光束の位置に応じて複数の色相の光源光を選択的に出力する光源光発生部に対し、光源からの光束に対する反射方向及び反射位置の少なくとも一方が異なる複数のミラー周壁を一体化したミラーコーンを回転させ、その回転角度によって光源からの光束を通過あるいは上記複数のミラー周壁のいずれかで反射させた後に上記光源光発生部に供給させて、該光源光発生部から複数の色相の光源光を時分割で周期的に出力させることを特徴とする。

本発明によれば、光束による照射位置をミラーホイールでの通過あるいは反射により振り分けて光源光発生手段の各位置に照射するものとし、該照射により出力した後の複数の色相の光源光を拡散させることで面光源とすればよいので、カラーブレーキング現象の発生を確実に抑制できる。

本発明の第１の実施形態に係るデータプロジェクタ装置の機能回路構成を示すブロック図。 同実施形態に係るミラーホイールとインテグレータの入射面との位置関係を例示する図。 同実施形態に係るＵＶ発光素子とミラーホイール、及びインテグレータの関係を示す図。 同実施形態に係るミラーホイールの回転角度に応じたビーム光のインテグレータへの入射位置を示す図。 本発明の第２の実施形態に係るデータプロジェクタ装置の機能回路構成を示すブロック図。 同実施形態に係るミラーコーンとインテグレータの入射面との位置関係、及びミラーコーンの形状を例示する図。 同実施形態に係るミラーコーンの変形例の構成を示す図。 同実施形態に係るミラーコーンの変形例の構成を示す図。 同実施形態に係るミラーコーンの変形例の構成を示す図。 同実施形態に係るミラーコーンの変形例の構成を示す図。 同実施形態に係るミラーコーンの変形例の構成を示す図。

（第１の実施形態）
以下本発明を単板式ＤＬＰ（登録商標）タイプのデータプロジェクタ用の光源装置に適用した場合の第１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、同実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０が備える電子回路の概略機能構成を示すブロック図である。
１１は入出力コネクタ部であり、この入出力コネクタ部１１より入力される各種規格の画像信号が、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１２、システムバスＳＢを介し、スケーラとも称される画像変換部１３に入力される。画像変換部１３は、入力された画像信号を投影用のフォーマットの画像信号に統一し、バッファメモリであるビデオＲＡＭ１４に記憶した後に投影画像処理部１５へ送る。

投影画像処理部１５は、送られてきた画像信号を所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子（ＳＯＭ）であるマイクロミラー素子１６を表示駆動する。

このマイクロミラー素子１６は、アレイ状に配列された複数、例えばＸＧＡ（横１０２４×縦７６８ドット）分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作することでその反射光により光像を形成する。

一方で、例えば半導体レーザで構成されるＵＶ（紫外光）発光素子１７での発光がミラーホイール１８を介して通過または反射された後、インテグレータ１９の一端面に照射される。

インテグレータ１９の該一端面には、ビーム光の照射位置に応じて複数の色相の光を励起するような蛍光体が区分して塗布されており、励起した光はインテグレータ１９内を伝播する過程で拡散し、光強度が略均一化された面状の光源光として、上記一端面の反対側に位置する他端面より出射する。

図２は、ミラーホイール１８とインテグレータ１９の入射面との関係を例示するものである。同図に示す如くミラーホイール１８は、回転円盤上に径位置及び周方向の位置の異なる同心的な断面円弧状の複数、例えば２つの曲面ミラー１８ａ，１８ｂを立設する。

上記ＵＶ発光素子１７からのビーム光ＢＲは、ミラーホイール１８の回転円盤上で、回転中心軸位置より若干偏心した位置を通過するように予め固定的に設定されており、ミラーホイール１８の曲面ミラー１８ａ，１８ｂとの相対位置に応じて通過または反射されたビーム光ＢＲがインテグレータ１９の一端に入射される。

上述した如くインテグレータ１９の一端面には予め蛍光体が区分して塗布されている。すなわち、図の左側から縦長の矩形によるＲ（赤色）蛍光体１９ｒ、Ｂ（青色）蛍光体１９ｂ、及びＧ（緑色）蛍光体１９ｇを設けるもので、ビーム光ＢＲの照射により可視光であるＲ，Ｂ，Ｇのいずれかの色相の励起光を発する。

図２は、ビーム光ＢＲが曲面ミラー１８ａ，１８ｂで反射されずにミラーホイール１８をそのまま通過し、インテグレータ１９のＲ蛍光体１９ｒに照射されている状態を例示する。この状態では、Ｒ蛍光体１９ｒで紫外光に反応して赤色光が励起し、励起した赤色光が光源光としてインテグレータ１９より出射される。

図１に示すように、インテグレータ１９の出射側には光源系光学レンズ２０が配設される。この光源系光学レンズ２０は、インテグレータ１９を出射した、光強度が略均一化された面状の光源光を平行光として出力する。光源系光学レンズ２０で出力された光源光は、さらにミラー２１で全反射して上記マイクロミラー素子１６に照射される。

そして、マイクロミラー素子１６での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズユニット２２を介して、投影対象となるここでは図示しないスクリーンに投影表示される。

上記ミラーホイール１８は、投影光処理部２３が供給する電力で駆動されるモータ（Ｍ）２４により回転される。加えて、ミラーホイール１８の近傍にマーカセンサ２５が配置され、ミラーホイール１８の回転位相を検出して、その検出信号を上記投影光処理部２３へ出力している。

投影光処理部２３は、投影画像処理部１５からマイクロミラー素子１６での光像形成に伴うタイミング信号を入力してミラーホイール１８の回転位相を制御するべく、モータ２４への供給電力を調整する。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ２６が制御する。このＣＰＵ２６は、ＤＲＡＭで構成されたメインメモリ２７、及び動作プログラムや各種定型データ等を記憶した電気的書換可能な不揮発性メモリでなるプログラムメモリ２８を用いてこのデータプロジェクタ装置１０内の制御動作を実行する。

上記ＣＰＵ２６は、操作部２９からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。
上記ＣＰＵ２６はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部３０と接続される。音声処理部３０は、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部３１を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。

上記のような構成にあって、特に光源系の動作について以下に説明する。
図３は、ＵＶ発光素子１７とミラーホイール１８、及びインテグレータ１９の構成を抜き出して示す図である。ＵＶ発光素子１７から出射されるビーム光ＢＲは、ミラーホイール１８を介することでインテグレータ１９のＲ蛍光体１９ｒ、またはＧ蛍光体１９ｇ、またはＢ蛍光体１９ｂに照射されるよう、時分割で選択的に振り分けられる。

上述した如く、ミラーホイール１８は回転円盤上に径位置及び周方向の位置の異なる同心的な断面円弧状の２つの曲面ミラー１８ａ，１８ｂを立設して構成されており、曲面ミラー１８ａ，１８ｂとの相対位置に応じて通過または反射されたビーム光ＢＲがインテグレータ１９の一端に入射される。

図４（Ａ）は、ＵＶ発光素子１７からのビーム光ＢＲがミラーホイール１８の回転円盤上で曲面ミラー１８ａ，１８ｂのいずれとも接触せずに通過し、直接インテグレータ１９の入射面中、本図で左側に位置するＲ蛍光体１９ｒに入射している状態を示す。

インテグレータ１９では、Ｒ蛍光体１９ｒへの紫外光の入射により照射スポット位置から赤色光が励起し、インテグレータ１９内を拡散しながら伝播することで、光強度が均一化して赤色の面光源光としてインテグレータ１９より出射される。インテグレータ１９を出射した光源光は、上記光源系光学レンズ２０で平行光とされた後にマイクロミラー素子１６に照射され、光像を形成する。

図４（Ｂ）は、上記図４（Ａ）の状態からミラーホイール１８の回転円盤が矢印Ｒ方向に回転し、ビーム光ＢＲの光路上に曲面ミラー１８ａが介在する状態を示す。ここでは、ビーム光ＢＲが曲面ミラー１８ａで反射し、インテグレータ１９の入射面中、本図で右側に位置するＧ蛍光体１９ｇに入射している状態を示す。

インテグレータ１９では、Ｇ蛍光体１９ｇへの紫外光の入射により照射スポット位置から緑色光が励起し、インテグレータ１９内を拡散しながら伝播することで、光強度が均一化して緑色の面光源光としてインテグレータ１９より出射される。

図４（Ｃ）は、上記図４（Ｂ）の状態からさらにミラーホイール１８の回転円盤が矢印Ｒ方向に回転し、ビーム光ＢＲの光路上に、上記曲面ミラー１８ａより小径位置にある曲面ミラー１８ｂが介在する状態を示す。ここでは、ビーム光ＢＲが曲面ミラー１８ｂで反射し、インテグレータ１９の入射面中、本図で中央に位置するＢ蛍光体１９ｂに入射している状態を示す。

インテグレータ１９では、Ｂ蛍光体１９ｂへの紫外光の入射により照射スポット位置から青色光が励起し、インテグレータ１９内を拡散しながら伝播することで、光強度が均一化して青色の面光源光としてインテグレータ１９より出射される。

上記図４（Ｃ）の状態からさらにミラーホイール１８が回転することで、再び上記図４（Ａ）の状態に至る。

以上、投影光処理部２３が投影画像処理部１５からの画像信号に応じたタイミング信号とマーカセンサ２５で検出されるミラーホイール１８の回転とに応じてミラーホイール１８の回転を制御することで、インテグレータ１９からＲ，Ｇ，Ｂの発光を時分割で循環的に維持することができる。

以上詳記した如く本実施形態によれば、ミラーホイール１８の回転によりインテグレータ１９のＲ蛍光体１９ｒ、Ｇ蛍光体１９ｇ、及びＢ蛍光体１９ｂにビーム光による紫外光を適切に振り分けて照射させることで、インテグレータ１９からＲＧＢの各色相の面光源による光源光を時分割で出力させるものとしたので、カラーホイールを使用する光源のようなカラーブレーキング現象の発生を確実に抑止することが可能となる。

特に上記実施形態では、インテグレータ１９の入射面に、照射されたビーム光の周波数を変換する物質を塗布し、変換後の光がインテグレータ１９を伝播する過程で拡散し、光束密度を平均化させるものとしたので、所望の色相を有する面光源光をきわめて簡易な構成で取得することができる。

さらに上記実施形態では、ＵＶ発光素子１７により紫外光によるビーム光を発生させ、インテグレータ１９の入射面に塗布したＲ蛍光体１９ｒ、Ｇ蛍光体１９ｇ、及びＢ蛍光体１９ｂによりＲ，Ｇ，Ｂの各色相の光源光を励起させて得るものとしたため、光源の駆動電力に対して高い変換効率で明るい光源光を取得できる。

また、上記実施形態では、投影光処理部２３が投影画像処理部１５からの画像信号とマーカセンサ２５で検出されるミラーホイール１８の回転とに同期してミラーホイール１８の回転を制御するものとしたので、光像の形成タイミングに正確に同期した光源光を提供することができる。

なお、上記実施形態では、２つの曲面ミラー１８ａ、１８ｂを設けた例を示したが、３つ以上設ける様な構成にしても良い。また、インテグレータ１９の入射面の蛍光体の区分をＲ蛍光体１９ｒ、Ｇ蛍光体１９ｇ、Ｂ蛍光体１９ｂの３つの領域としたが、例えば、Ｒ蛍光体をＲ１、Ｒ２、Ｒ３の３つの領域に分け、明るさの順序がＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３となるように明度が異なる蛍光体を隣接して塗布することで、さらに細かく分けても良い。

なお、上記実施形態では、ＵＶ発光素子１７が例えば半導体レーザで構成されるものとして説明したが、これに限らず、紫外光を発生するＬＥＤでの発光を図示しない光学レンズ系によりスポット光とする構成でもよい。

（第２の実施の形態）
以下本発明を単板式ＤＬＰ（登録商標）タイプのデータプロジェクタ用の光源装置に適用した場合の第２の実施形態について図面を参照して説明する。

図５は、同実施形態に係るデータプロジェクタ装置５０が備える電子回路の概略機能構成を示すブロック図である。
なお、光源部の構成を除いて、基本的な回路構成は上記図１に示した内容と基本的に同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

図５中、５１はＵＶ光（紫外光）を発生する、半導体レーザで構成されたＵＶ発光素子である。このＵＶ発光素子５１からのビーム光ＢＲがレンズ５２で整えられた後、ミラーコーン５３に照射される。ミラーコーン５３は、ＵＶ発光素子５１からの光束に対し、回転位置により時分割で異なる位置で反射し、それらの反射光をインテグレータ１９の一端面に照射する。

インテグレータ１９の該一端面には、ビーム光ＢＲの照射位置に応じて複数の色相の光を励起するような蛍光体が区分して塗布されており、いずれかの蛍光体で励起した光はインテグレータ１９内を伝播する過程で拡散し、光強度が略均一化された面状の光源光として、上記一端面の反対側に位置する他端面より出射する。

図６（Ａ）は、ミラーコーン５３での反射とインテグレータ１９への入射の関係を示す。このミラーコーン５３は、モータ（Ｍ）５４の駆動により円錐形の軸部を中心に回転する。後述するようにＵＶ発光素子５１からのビーム光ＢＲが投射される周壁が、上記回転軸を中心として放射状に３分割されて３つのミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂとなる。ミラーコーン５３の回転に伴い、その時点で光束が照射されているミラー周壁部によって、図示する如く反射光の通過経路が３通りとなる。

ＵＶ発光素子５１の発光、及びモータ５４の回転は共に投影光処理部５５の駆動により実行される。加えて、ミラーコーン５３の近傍にマーカセンサ５６を配置し、ミラーコーン５３の回転位相を検出して、その検出信号を上記投影光処理部５５へ出力している。

投影光処理部５５は、投影画像処理部１５からマイクロミラー素子１６での光像形成に伴うタイミング信号を入力してミラーコーン５３の回転位相を制御するべく、モータ５４への供給電力を調整する。

図６（Ｂ）はミラーコーン５３単体を斜めから見た外観構成、図６（Ｃ）はミラーコーン５３の回転軸上方から見た平面構成である。これらに示す如くミラーコーン５３は、ＵＶ発光素子５１からのビーム光ＢＲに対する反射角度が同一となるように３つのミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂ共に同一の斜度（４５°）を有し、且つ底面の径がそれぞれ異なる３つのミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂを一体化して構成される。

すなわち、底面が最も小径であるミラー周壁部５３ｒはその頂点の位置も最も低くなり、反対に底面が最も大径であるミラー周壁部５３ｂの頂点が最も高い。ミラー周壁部５３ｇはそれらの中間となる。

ここでは、ＵＶ発光素子５１からのビーム光ＢＲと円錐状のミラーコーン５３の回転軸とが平行となっており、ミラーコーン５３の頂点方向側に配置されたＵＶ発光素子５１からのビーム光ＢＲが、ミラーコーン５３の回転によりミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂで順次循環的に直角に反射されて、その反射光がインテグレータ１９のＲ蛍光体１９ｒ、Ｇ蛍光体１９ｇ、Ｂ蛍光体１９ｂに直交して入射される。

上記のような構成にあって、特に光源系の動作について以下に説明する。
上記図６（Ａ）に示したように、ＵＶ発光素子５１から出射したビーム光ＢＲはレンズ５２を介してミラーコーン５３のミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂのいずれかで反射され、インテグレータ１９のＲ蛍光体１９ｒ、Ｇ蛍光体１９ｇ、Ｂ蛍光体１９ｂのいずれかに入射される。

ミラーコーン５３の中心軸（回転軸）に対するミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂの中心角をそれぞれ共に１２０°とした場合、モータ５４がミラーコーン５３を定速回転させると、各ミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂでＵＶ発光素子５１からの光束を反射してインテグレータ１９に入射させる期間が均等となり、結果としてＲ，Ｇ，Ｂの光源光がマイクロミラー素子１６に照射される期間を等しくすることができる。

ミラーコーン５３での反射によりビーム光ＢＲの入射位置が振り分けられたインテグレータ１９では、Ｒ蛍光体１９ｒ、Ｇ蛍光体１９ｇ、Ｂ蛍光体１９ｂへの時分割での紫外光の入射により赤色光または緑色光または青色光を励起し、励起した原色光がインテグレータ１９内を拡散しながら伝播することで光強度が均一化した面光源光としてインテグレータ１９の他端側から出射する。インテグレータ１９を出射した光源光は、上記光源系光学レンズ２０で平行光とされた後にマイクロミラー素子１６に照射され、光像を形成する。

以上、投影光処理部５５が投影画像処理部１５からの画像信号に応じたタイミング信号とマーカセンサ５６で検出されるミラーコーン５３の回転とに応じてミラーコーン５３の回転位相を制御することで、マイクロミラー素子１６での画像形成に同期して、インテグレータ１９からＲ，Ｇ，Ｂの面光源光を時分割で循環的に照射する状態を維持できる。

以上詳記した如く本実施形態によれば、ミラーコーン５３の回転によりインテグレータ１９のＲ蛍光体１９ｒ、Ｇ蛍光体１９ｇ、及びＢ蛍光体１９ｂにビーム光による紫外光を適切に振り分けて照射させることで、インテグレータ１９からＲＧＢの各色相の面光源による光源光を時分割で出力させるものとしたので、カラーホイールを使用する光源のようなカラーブレーキング現象の発生を確実に抑止することが可能となる。

加えて、回転構造体として、面光源を対象とする大径円盤状のカラーホイールに比して、線光源を対象とする小径円錐状のミラーコーンの方が大幅に小型化が可能であり、投影装置全体の小型化に大きく寄与することが可能となる。

なお上記実施形態では、ミラーコーン５３のミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂが同一の斜度を有するものとし、ミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂでの反射光が平行となり、インテグレータ１９のＲ蛍光体１９ｒ、Ｇ蛍光体１９ｇ、Ｂ蛍光体１９ｂにいずれも直交して入射するものとした。

これにより、Ｒ蛍光体１９ｒ、Ｇ蛍光体１９ｇ、Ｂ蛍光体１９ｂのいずれにおいても入射される紫外光のエネルギーを最大の効率で蛍光に変換させることができる。

次に本実施形態の変形例について説明する。
図７は、上記図５及び図６のミラーコーン５３に代えてミラーコーン５３１を用いる場合の光源系の構成を示す。このミラーコーン５３１は、ＵＶ発光素子５１からのビーム光ＢＲに対する反射角度が同一となるように３つのミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂ共に同一の斜度α°を有し、且つ底面の径がそれぞれ異なる３つのミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂを一体化して構成される。

この場合、斜度α°を４５°以外の値、ここでは４５°より大きな角度として、ミラーコーン５３１の頂点角度が鋭角となるように構成した例を示す。ミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂの各斜度α°を図５及び図６のように４５°とせずに任意の角度に設定することにより、ＵＶ発光素子５１とミラーコーン５３１、インテグレータ１９を含む光源系の部材の配置の自由度を上げることができる。

図８は、上記図７のミラーコーン５３１に代えて、ミラーコーン５３２を用いる場合の光源系の構成を示す。このミラーコーン５３２は、ＵＶ発光素子５１からのビーム光ＢＲに対する反射角度が異なるように、３つのミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂの頂点位置を一致させ、ミラー周壁部５３ｒの斜度α、ミラー周壁部５３ｇの斜度β、ミラー周壁部５３ｂの斜度γが「α＞β＞γ」となるように３つのミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂを一体化して構成した場合を示す。

この場合、ビーム光ＢＲに対する各ミラー周壁部５３ｒ，５３ｇ，５３ｂの斜度が異なるため、その反射角度も異なり、各反射光は平行とならず、インテグレータ１９のＲ蛍光体１９ｒ、Ｇ蛍光体１９ｇ、Ｂ蛍光体１９ｂへの入射角度も異なるものとなる。

図９（Ａ）は、上記図７、図８のミラーコーン５３１，５３２に代えて、ミラーコーン５３３を用いる場合の光源系の構成を示す。このミラーコーン５３３は、ＵＶ発光素子５１からのビーム光ＢＲに対する反射角度が異なるように、ミラー周壁部５３ｂの頂点の位置よりミラー周壁部５３ｇの頂点の位置が低くなるように形成され、これら２つのミラー周壁部５３ｇ，５３ｂとミラー周壁部５３ｒに相当する切欠き部分とから構成している。

図９（Ｂ）は、同ミラーコーン５３３の軸上方から見た平面構成を示すもので、ミラー周壁部５３ｒに相当する部分が意図的に欠落している点が理解できる。ミラー周壁部５３ｇ及び５３ｂは、底面の径の大きさは同一であるが、頂点位置が異なるために、双方の斜度が異なっている。

ミラーコーン５３３の回転に伴い、ＵＶ発光素子５１からのビーム光ＢＲがミラー周壁部５３ｒに相当する空間に照射された場合には、当該ミラー周壁部５３ｒが存在しないためにミラーコーン５３３を素通りしてそのままインテグレータ１９のＲ蛍光体１９ｒに照射される。

また、ＵＶ発光素子５１からのビーム光ＢＲがミラー周壁部５３ｇまたは５３ｂに照射された場合には、当該ミラー周壁部５３ｇ，または５３ｂで反射されてインテグレータ１９のＧ蛍光体１９ｇまたはＢ蛍光体１９ｂに照射される。

このように１つのミラー周壁部を切欠いた構成とすることで、当該ミラー周壁部へのビーム光ＢＲが反射されずにそのままインテグレータ１９側へ入射される構成とし、ミラーコーンの質量をより軽量化できる。

なお、上記図５乃至図９はいずれもミラーコーンを３つのミラー周壁部から構成されるものとして説明したものであるが、本発明はこれに限定されない。
図１０（Ａ），図１０（Ｂ）は、上記図７、図８のミラーコーン５３１，５３２に代わるミラーコーン５３４の構成を示す。図１０（Ａ）は斜視図、図１０（Ｂ）はミラーコーン５３４の回転軸上方から見た平面図である。これらに示すようにミラーコーン５３４は、２組のミラー周壁部５３ｒ１，５３ｇ１，５３ｂ１，５３ｒ２，５３ｇ２，５３ｂ２を備えるもので、図１０（Ｂ）に示す如く、ミラーコーン５３４の回転軸を中心として、１組のミラー周壁部５３ｒ１，５３ｇ１，５３ｂ１と、もう１組のミラー周壁部５３ｒ２，５３ｇ２，５３ｂ２とが１８０°回転対称の形状となっている。

したがって、回転体としてのミラーコーン５３４はそれ自体で重量バランスがとれており、安定した高速回転が実現可能となる。

同様に、図１１（Ａ），図１１（Ｂ）は、上記図７、図８のミラーコーン５３１，５３２に代わるミラーコーン５３５の構成を示す。図１１（Ａ）は斜視図、図１１（Ｂ）はミラーコーン５３５の回転軸上方から見た平面図である。これらに示すようにミラーコーン５３５は、３組のミラー周壁部５３ｒ１，５３ｇ１，５３ｂ１，５３ｒ２，５３ｇ２，５３ｂ２，５３ｒ３，５３ｇ３，５３ｂ３を備えるもので、図１１（Ｂ）に示す如く、ミラーコーン５３５の回転軸を中心として、１組のミラー周壁部５３ｒ１，５３ｇ１，５３ｂ１と、もう１組のミラー周壁部５３ｒ２，５３ｇ２，５３ｂ２、及びさらにもう１組のミラー周壁部５３ｒ３，５３ｇ３，５３ｂ３が１２０°回転対称となった形状となっている。

したがって、回転体としてのミラーコーン５３５はそれ自体で重量バランスがとれており、安定した高速回転が実現可能となる。

なお、上記第１及び第２の実施の形態はいずれも、ＤＬＰタイプのデータプロジェクタ装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、リアプロジェクション方式のテレビ受像機、カラースキャナ装置等の光源装置であっても同様に適用可能となる。

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。

このように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。

１０…データプロジェクタ装置、１１…入出力コネクタ部、１２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、１３…画像変換部、１４…ビデオＲＡＭ、１５…投影画像処理部（スケーラ）、１６…マイクロミラー素子（ＳＯＭ）、１７…ＵＶ発光素子、１８…ミラーホイール、１８ａ，１８ｂ…曲面ミラー、１９…インテグレータ、１９ｂ…Ｂ蛍光体、１９ｇ…Ｇ蛍光体、１９ｒ…Ｒ蛍光体、２０…光源系光学レンズ、２１…ミラー、２２…投影レンズユニット、２３…投影光処理部、２４…モータ（Ｍ）、２５…マーカセンサ、２６…ＣＰＵ、２７…メインメモリ、２８…プログラムメモリ、２９…操作部、３０…音声処理部、３１…スピーカ部、５０…データプロジェクタ装置、５１…ＵＶ発光素子、５２…レンズ、５３，５３１〜５３５…ミラーコーン、５３ｂ，５３ｂ１〜５３ｂ３，５３ｇ，５３ｇ１〜５３ｇ３，５３ｒ，５３ｒ１〜５３ｒ３…ミラー周壁部、５４…モータ（Ｍ）、５５…投影光処理部、５６…マーカセンサ、ＢＲ…ビーム光、ＳＢ…システムバス。

Claims (13)

1. 光束を発射する光源と、
   回転円盤上に径位置及び周方向の位置の異なる同心的な断面円弧状の曲面ミラーを複数立設し、該円盤の回転角度によって上記光源からの光束を通過あるいは上記複数の曲面ミラーのいずれかで反射させるミラーホイールと、
   上記ミラーホイールを介した光束の照射位置に応じて複数の色相の光源光を時分割で循環的に出力する光源光発生手段と
   を具備したことを特徴とする光源装置。
2. 光束を発射する光源と、
   上記光源からの光束に対する反射角度及び反射位置の少なくとも一方が異なる複数のミラー周壁を一体化した回転円錐で構成され、回転角度によって上記光源からの光束を通過あるいは上記複数のミラー周壁のいずれかで反射させるミラーコーンと、
   上記ミラーコーンを介した光束の照射位置に応じて複数の色相の光源光を時分割で循環的に出力する光源光発生手段と
   を具備したことを特徴とする光源装置。
3. 上記ミラーコーンは、回転軸を中心として上記複数のミラー周壁を対称形に構成することを特徴とする請求項２記載の光源装置。
4. 上記ミラーコーンは、上記光源からの光束に対する複数のミラー周壁の反射角度を統一し、各ミラー周壁での反射光束を平行にして出射することを特徴とする請求項２記載の光源装置。
5. 上記ミラーコーンは、上記光源からの光束に対する複数のミラー周壁の頂点を統一し、各ミラー周壁部の斜度を変化させたことを特徴とする請求項２記載の光源装置。
6. 上記ミラーコーンは、上記光源からの光束に対する複数のミラー周壁部とミラー周壁部に相当する切り欠き部分とからなることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
7. 上記光源光発生手段は、光束の照射位置に光束の波長帯域を変換する波長帯域変換物質を形成し、該変換物質を経た光源光を拡散して光束密度を平均化させることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
8. 上記光源は、紫外光による光束を発射し、
   上記光源光発生手段は、紫外光の照射位置毎に区分して塗布した蛍光体からの励起光を複数の色相の光源光とする
   ことを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
9. 光束を発射する光源と、
   回転円盤上に径位置及び周方向の位置の異なる同心的な断面円弧状の曲面ミラーを複数立設し、該円盤の回転角度によって上記光源からの光束を通過あるいは上記複数の曲面ミラーのいずれかで反射させるミラーホイールと、
   上記ミラーホイールを介した光束からの照射位置に応じて複数の色相の光源光を時分割で循環的に出力する光源光発生手段と、
   上記光源光発生手段からの光源光を用いて、入力される映像信号に対応した複数の色相の光像を時分割で形成し投影対象に向けて投影する投影手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
10. 光束を発射する光源と、
    上記光源からの光束に対する反射方向及び反射位置の少なくとも一方が異なる複数のミラー周壁を一体化した回転円錐で構成され、回転角度によって上記光源からの光束を通過あるいは上記複数のミラー周壁のいずれかで反射させるミラーコーンと、
    上記ミラーコーンを介した光束の照射位置に応じて複数の色相の光源光を時分割で循環的に出力する光源光発生手段と、
    上記光源光発生手段からの光源光を用いて、入力される映像信号に対応した複数の色相の光像を時分割で形成し投影対象に向けて投影する投影手段と
    を具備したことを特徴とする投影装置。
11. 上記ミラーホイールまたはミラーコーンの回転位相を検出する検出手段をさらに具備し、
    上記投影手段は、上記検出手段で検出した上記ミラーホイールまたはミラーコーンの回転位相に同期して光像を形成する
    ことを特徴とする請求項９または１０記載の投影装置。
12. 照射される光束の位置に応じて複数の色相の光源光を選択的に出力する光源光発生部に対し、
    回転円盤上に径位置及び周方向の位置の異なる同心的な断面円弧状の曲面ミラーを複数立設したミラーホイールを回転させ、その回転角度によって光源からの光を通過あるいは上記複数の曲面ミラーのいずれかで反射させた後に上記光源光発生部に供給させて、該光源光発生部から複数の色相の光源光を時分割で周期的に出力させる
    ことを特徴とする光源制御方法。
13. 照射される光束の位置に応じて複数の色相の光源光を選択的に出力する光源光発生部に対し、
    光源からの光束に対する反射方向及び反射位置の少なくとも一方が異なる複数のミラー周壁を一体化したミラーコーンを回転させ、その回転角度によって光源からの光束を通過あるいは上記複数のミラー周壁のいずれかで反射させた後に上記光源光発生部に供給させて、該光源光発生部から複数の色相の光源光を時分割で周期的に出力させる
    ことを特徴とする光源制御方法。

Images