JP5411910B2

JP5411910B2 - 光源システム

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Publication number: JP5411910B2
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Inventors: 宏英林
Original assignee: 台達電子工業股▲分▼有限公司
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Publication date: 2014-02-12
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Description

本発明は、光源システムに関し、特に、投影装置用の光源システムに関する。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）やレーザ（Ｌａｓｅｒ）のような固体光源は、使用寿命が長く、体積が小さく、水銀を含まない等の長所を有するが、投影装置の発光光源として用いる場合に、固体光源が提供する輝度は、伝統の高圧水銀灯に比べると、両者の間にやはりかなり大きい格差が存在するので、固体光源は、幅広く利用されるようになっているが、投影分野において伝統の高圧水銀灯に全面的に取って代わることがまだできない。

一方、投影装置内における発光光源が均一に赤色、青色、緑色の三原色の光を投射するようにして、投影装置の内部に設置された光合成アッセンブリーが光合成作業を行うことに用いるために、従来の技術において、赤色、青色、緑色の三原色の光を出力するためには、固体光源が白色光を投射するようにし、この白色光を赤色、青色、緑色の三色を有するカラーホイールを通させ、対応する赤色、青色、緑色の３タイミング光を個別的に発することによって光合成出力を行う方式と、固体光源の青色光レーザを用いて、回転盤に塗布された蛍光粉を励起し、赤色光、青色光、緑色光又は黄色光を発する方式であり、この青色光レーザから放出された青色光とこの赤色光、緑色光又は黄色光との光合成を行ってから出力することによって、所望の影像を得る方式との２種類の方式が多く利用されている。

詳しく言えば、第２の固体光源の青色光レーザを用いた光源システムを、図８に示す。このような従来の投影装置の光源システム８００は、青色光レーザ光源８１０と、赤色光発光ダイオード光源８２０と、第１のダイクロイックミラー８３０と、第２のダイクロイックミラー８４０と、ミラーホイール８５０と、２つの反射鏡８６０と、光均一化素子８７０とを備える。ミラーホイール８５０の特定の領域に緑色光燐光体が塗布されており、塗布されていない部分が透過領域となる。

青色光レーザ光源８１０の青色光８０１は、第１のダイクロイックミラー８３０を透過してミラーホイール８５０の特定の領域に投射されると、緑色光燐光体が励起されて緑色光８０２が発され、且つ第１のダイクロイックミラー８３０によって光均一化素子８７０に反射されることになるが、青色光８０１は、ミラーホイール８５０の透過領域に投射されて透過してから、後方にある反射鏡８６０及び第２のダイクロイックミラー８４０によって光均一化素子８７０に反射される。一方、赤色光発光ダイオード光源８２０が提供する赤色光８０３は、第１のダイクロイックミラー８３０及び第２のダイクロイックミラー８４０を透過して光均一化素子８７０に到達する。

しかしながら、上述した２種類の方式は、いずれも固体光源が放射する光束を用いて赤色、青色、緑色の三色光を形成し、或いは、黄色光を更に加えて、光合成作業を完成することができるが、光源の先天的光学特性に制限されているので、上述した２種類の光合成方式によって得られた光線の全部が比較的に分散しており、効率も高くなかった。特に第２の方式については、緑色光燐光体を励起するための青色光を十分に緑色光に変換することができなく、かつ青色光を後方にある反射鏡によって回収することが必要であるため、青色光の光路が延長されることになるので、この光合成方式は、青色光及び励起された緑色光に対する有効な設計ではない。

従って、従来の光合成方式は、緑色光の効率の向上に限界があり、更に反射鏡の設置によってシステム全体の体積、重量と製作コストを増加させて、関連製品の競争力を更に低下させた。

以上に鑑みて、光源の使用効率をどのように増加させるかは、業界において早急に解決すべき問題である。

本発明は、曲面反射素子と波長変換素子とを設置することによって、第１の光源が提供する第１の波長光線の第１のタイミング部分を第２の波長光線に変換して、第２の波長光線が分散されて放射されることがなく、収斂されて放射されるようにすると共に、光均一化素子を設置することによって、第１の波長光線の第２のタイミング部分、第２の波長光線及び第２の光源の第３の波長光線を受け取ってから光合成を行い、均一に放射させる投影装置用の光源システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の光源システムは、第１の光源と、第１のタイミング制御ユニットと、曲面反射素子と、波長変換素子とを備える。そのうち、第１の光源は、第１の波長光線を提供し、第１のタイミング制御ユニットは、第１の波長光線を第１のタイミング部分と第２のタイミング部分とに分ける。曲面反射素子は、焦点を有し、波長変換素子は、この焦点に設置されて、第１の波長光線の第１のタイミング部分を第２の波長光線に変換してから収斂させて放射させ、光線が集中的であり、輝度を向上させる長所を実現する。

本発明は、複雑ではない構造を有し、波長が異なる集中的な光線を発することができる投影装置用の光源システムを更に提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の光源システムは、それぞれ第１の波長光線を発することに用いる２つの第１の光源と、この２つの第１の光源の間に設置され、２つの半部、この２つの半部の間に設置される貫通溝、それぞれこの２つの半部に設置される２つの光透過部を有する曲面反射素子と、回転可能な回転軸、固定的にこの回転軸に接続されて回転可能にこの貫通溝を通す回転盤を有するタイミング制御ユニットと、この回転盤に設置され、それぞれこの第１の波長光線を他の波長光線に変換することに用いる複数の波長変換素子とを備える。

前記目的、技術特徴、及び効果をよりわかりやすくするように、以下、好適な実施例および図面に基づいて詳しく説明する。

図１は、本発明に係る光源システムの第１の実施例の模式図である。図２は、本発明に係る光源システムの第２の実施例の模式図である。図３は、本発明に係る光源システムの第１のタイミング制御ユニットの模式図である。図４は、本発明に係る光源システムの第３の実施例の模式図である。図５は、本発明に係る光源システムの第２のタイミング制御ユニットと曲面反射素子の模式図である。図６は、本発明に係る光源システムの第３の実施例が有する曲面反射素子の模式図である。図７は、本発明に係る光源システムの第４の実施例の模式図である。図８は、従来の光源システムの模式図である。図９は、本発明に係る光源システムの第５の実施例の模式図である。図１０は、図９の光源システムのタイミング制御ユニットと曲面反射素子の模式図である。図１１Ａは、図９の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の上面図である。図１１Ｂは、図９の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の底面図である。図１２は、図９の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の側面図である。図１３Ａは、図９の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の他の配置における上面図である。図１３Ｂは、図９の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の他の配置における底面図である。図１４は、本発明の光源システムの第６の実施例の模式図である。図１５Ａは、図１４の光源システムのタイミング制御ユニットの上面図である。図１５Ｂは、図１４の光源システムのタイミング制御ユニットの底面図である。図１６Ａは、図１４の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の他の配置における上面図である。図１６Ｂは、図１４の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の他の配置における底面図である。

本発明の投影装置用の光源システム２００の第１の実施例を、図１に示す。光源システム２００は、第１の光源２１０と、第２の光源２２０と、第１のタイミング制御ユニット２３０と、曲面反射素子２４０と、波長変換素子２５０と、光均一化素子２６０と、少なくとも１つのダイクロイックミラー２７０とを備える。そのうち、第１の光源２１０は、第１の波長光線３１０を提供することに用い、第２の光源２２０は、第３の波長光線３３０を提供することに用いると共に、第１のタイミング制御ユニット２３０は、第１の波長光線３１０を第１のタイミング部分３１１と第２のタイミング部分３１２とに分けることができる。波長変換素子２５０は、曲面反射素子２４０の焦点２４１に設置され、第１の波長光線３１０の第１のタイミング部分３１１を受け取った後、第２の波長光線３２０に変換し、曲面反射素子２４０を介して第２の波長光線３２０を反射させた後に、収斂して放射する。

詳しく説明すると、本発明の第１のタイミング制御ユニット２３０は、少なくとも１つの透過部２３１と、少なくとも１つの反射部２３２とを有し、図３に示すように、本実施例において、第１のタイミング制御ユニット２３０は、２つの透過部２３１と、２つの反射部２３２とを有し、透過部２３１と反射部２３２とがお互いに離間して設置されていることが好ましい。図１に示す第１の実施例において、第１の波長光線３１０は、第１のタイミング制御ユニット２３０の透過部２３１を透過すると、第１の波長光線３１０の第１のタイミング部分３１１を形成することができ、第１の波長光線３１０は、第１のタイミング制御ユニット２３０の反射部２３２によって反射されると、第１の波長光線３１０の第２のタイミング部分３１２を形成することができる。

なお、図１に示すように、本実施例の少なくとも１つのダイクロイックミラー２７０は、第１のダイクロイックミラー２７１と、第２のダイクロイックミラー２７２とを備えることが好ましい。第１のダイクロイックミラー２７１は、第２の光源２２０に隣接して設置され、第１の波長光線３１０の第２のタイミング部分３１２を反射することに用い、第３の波長光線３３０を透過させる。第２のダイクロイックミラー２７２は、光均一化素子２６０に隣接して設置され、第１の波長光線３１０の第２のタイミング部分３１２と第３の波長光線３３０とを反射することに用い、第２の波長光線３２０を透過させる。

以下、本発明に係る光源システム２００の第１の実施例における、第１の波長光線３１０、第２の波長光線３２０及び第３の波長光線３３０の進路について説明する。

図１に示すように、第１の光源２１０が第１のタイミング制御ユニット２３０に第１の波長光線３１０を放射した後、第１の波長光線３１０の第１のタイミング制御ユニット２３０の透過部２３１を透過した部分が第１のタイミング部分３１１を形成し、第１のタイミング部分３１１が、曲面反射素子２４０に形成された開孔２４２を通して、曲面反射素子２４０の焦点２４１に位置する波長変換素子２５０に投射され、波長変換素子２５０が第１の波長光線３１０の第１のタイミング部分３１１を受け取った後、第２の波長光線３２０に変換することができ、曲面反射素子２４０が第２の波長光線３２０を反射させ、且つ収斂させて第２のダイクロイックミラー２７２に放射させ、第２の波長光線３２０が次に第２のダイクロイックミラー２７２を透過して、光均一化素子２６０に受け取られる。

波長変換素子２５０は、ホルダー又は他の固定方式によって固定的に曲面反射素子２４０の焦点２４１に設置することができるが、これに限定されないことを説明しておく必要がある。なお、本実施例の第１のタイミング部分３１１は、開孔２４２を介して曲面反射素子２４０に投射されることになっているが、他の実施態様において、開孔に１層のダイクロイックめっきフィルムを設置し、第１の波長光線がこのダイクロイックめっきフィルムを介して開孔を透過し、第２の波長光線がダイクロイックめっきフィルムによって曲面反射素子内に反射し戻されるようにしてもよく、光線全体の利用をより有効にする。

一方、第１の波長光線３１０の、第１のタイミング制御ユニット２３０の反射部２３２によって反射された部分は、第２のタイミング部分３１２を形成して、第１のダイクロイックミラー２７１の方向に向かって前進し、第１の波長光線３１０の第２のタイミング部分３１２は、次に順次に第１のダイクロイックミラー２７１及び第２のダイクロイックミラー２７２によって反射され、同様に光均一化素子２６０に受け取られる。

最後に、第２の光源２２０が提供する第３の波長光線３３０が放射された後、まず第１のダイクロイックミラー２７１を透過し、次に第２のダイクロイックミラー２７２によって反射されて、光均一化素子２６０に受け取られる。

従って、第１の波長光線３１０の第２のタイミング部分３１２、第２の波長光線３２０及び第３の波長光線３３０は、いずれも光均一化素子２６０に受け取られて均一化された後に、均一な輝度を有する光線３００を形成することができ、結像システム（未図示）に提供して結像させる。

本実施例において、第１の光源２１０が青色レーザ光源であり、且つ第１の波長光線３１０が青色光であり、第２の光源２２０が赤色ＬＥＤ光源又は赤色レーザ光源であり、且つ第３の波長光線３３０が赤色光である。波長変換素子２５０が緑色光燐光体であり、且つ第２の波長光線３２０が対応して緑色光であり、曲面反射素子２４０が曲面を有し、本発明の曲面が楕円球面又は放物面であり、このようにして、変換後の第２の波長光線３２０を集めて反射させることに役に立つ。

本発明に係る光源システム２００の第２の実施例は、図２に示すように、同様に第１の光源２１０、第２の光源２２０、第１のタイミング制御ユニット２３０、曲面反射素子２４０、波長変換素子２５０、光均一化素子２６０、第１のダイクロイックミラー２７１及び第２のダイクロイックミラー２７２等の素子を備え、各素子の間の相互的な位置関係のほとんどは第１の実施例と大体同様である。

第２の実施例の第１の波長光線３１０、第２の波長光線３２０及び第３の波長光線３３０の進路のみについて以下説明する。図２に示すように、第１の光源２１０が第１の波長光線３１０を放射した時、第１の波長光線３１０の第１のタイミング部分３１１が第１のタイミング制御ユニット２３０の反射部２３２によって反射され、曲面反射素子２４０に形成された開孔２４２を通して、曲面反射素子２４０の焦点２４１に位置する波長変換素子２５０に投射され、波長変換素子２５０が第１の波長光線３１０の第１のタイミング部分３１１を第２の波長光線３２０に変換した後、曲面反射素子２４０を介して第２の波長光線３２０を反射させ、且つ収斂させて第１のダイクロイックミラー２７１に放射させ、第１のダイクロイックミラー２７１によって反射された後、次に連続的に第２のダイクロイックミラー２７２を透過して、光均一化素子２６０に受け取られる。なお、第１の波長光線３１０の第２のタイミング部分３１２が第１のタイミング制御ユニット２３０の透過部２３１を透過した後、第２のダイクロイックミラー２７２によって反射され、光均一化素子２６０に受け取られる。最後に、第２の光源２２０から放射された第３の波長光線３３０が、順に第１のダイクロイックミラー２７１及び第２のダイクロイックミラー２７２を透過して、光均一化素子２６０に受け取られる。

本発明の第１の実施例と第２の実施例と間の相違は、第１の実施例において、第１のタイミング制御ユニット２３０の透過部２３１が、第１の波長光線３１０の第１のタイミング部分３１１に透過され、第１のタイミング制御ユニット２３０の反射部２３２が、第１の波長光線３１０の第２のタイミング部分３１２を反射することに用いられることにある。第２の実施例に対し、第１のタイミング制御ユニット２３０の透過部２３１が、第１の波長光線３１０の第２のタイミング部分３１２に透過され、第１のタイミング制御ユニット２３０の反射部２３２が、第１の波長光線３１０の第１のタイミング部分３１１を反射することに用いられる。なお、第１の実施例において、第２の光源２２０から放射された第３の波長光線３３０は、第１のダイクロイックミラー２７１を透過した後、第２のダイクロイックミラー２７２によって反射されることになっており、第２の実施例において、第２の光源２２０から放射された第３の波長光線３３０は、直接順に第１のダイクロイックミラー２７１及び第２のダイクロイックミラー２７２を透過することになっている。

本発明の第３の実施例は、図４に示すように、同様に第１の光源２１０、第２の光源２２０、第１のタイミング制御ユニット２３０、波長変換素子２５０、光均一化素子２６０、第１のダイクロイックミラー２７１及び第２のダイクロイックミラー２７２等の素子を備え、各素子の間の相互的な位置関係のほとんどは第１の実施例と大体同様である。第１の実施例と第３の実施例との間の相違は、第３の実施例が第２のタイミング制御ユニット４００及び第３の光源２９０を更に備え、他の２つの開孔２８２及び開口２８３を有する曲面反射素子２８０が、元に開孔２４２を有する曲面反射素子２４０に取って代わり、上述した配置によって光線強度全体を更に強化させたことにある。

詳しく説明すると、第３の実施例が有する第２のタイミング制御ユニット４００は、受け取られた第１の波長光線３１０の第１のタイミング部分３１１を第３のタイミング部分（未図示）と第４のタイミング部分（未図示）とに分けることに用い、第３のタイミング部分と第２のタイミング部分３１２とが同様なタイミングを有する。そのうち、第２のタイミング制御ユニット４００は、回転可能な回転盤４１０を備え、回転盤４１０の回転軸方向が曲面反射素子２８０の光射出方向に垂直であってよい。

回転盤４１０は、少なくとも１つの変換部(又は変換領域と称する)と少なくとも１つの光反射部（又は反光領域と称する）とを有し、図５に示すように、本実施例において、回転盤４１０の両面は、いずれも２つの変換部４１１と２つの光反射部４１２とを有し、且つこの２つの変換部４１１とこの２つの光反射部４１２とが交互的に配列されていることが好ましい。波長変換素子２５０は、それぞれこれらの変換部４１１に形成されている。

図６を共に参照すると、第３の実施例が有する曲面反射素子２８０は、焦点２８１と、焦点２８１に対して曲面反射素子２８０の両側に設置されている２つの開孔２８２と、開口２８３とを有する。第２のタイミング制御ユニット４００の回転盤４１０は、曲面反射素子２８０の開口２８３を介して部分的に曲面反射素子２８０に設置されてもよい。

回転盤４１０が曲面反射素子２８０に対して回転するに伴って、変換部４１１及び光反射部４１２は、順番に焦点２８１を通ることができ、変換部４１１に形成された波長変換素子２５０が間欠的に焦点２８１に位置するようにすることができる。言い換えれば、本実施例の波長変換素子２５０は、固定的にずっと焦点２８１に位置するわけではなく、回転盤４１０の回転に伴って、焦点２８１を通ったり、焦点２８１から離れたりしている。

従って、第１の光源２１０が第１のタイミング制御ユニット２３０に第１の波長光線３１０を放射した後、第１の波長光線３１０の第１のタイミング制御ユニット２３０の透過部２３１を透過した部分が第１のタイミング部分３１１を形成し、第１のタイミング部分３１１が曲面反射素子２８０の左側に設置された開孔２８２を通してから、第２のタイミング制御ユニット４００に投射される。

第２のタイミング制御ユニット４００の変換部４１１に投射されたものが第４のタイミング部分であり、第４のタイミング部分が変換部４１１における波長変換素子２５０に変換された後、第２の波長光線３２０になり、曲面反射素子２８０に収斂されて放射される。同様に、第１のタイミング部分３１１から第２のタイミング制御ユニット４００の光反射部４１２に投射されたものが第３のタイミング部分である。第３のタイミング部分は第２のタイミング部分３１２と同様なタイミングを有するが、前者が曲面反射素子２８０から放射されることで異なる。

第３の光源２９０は、第１の光源２１０に対向するように、曲面反射素子２８０の片側に隣接して設置され、第４の波長光線３４０を提供する。第４の波長光線３４０は、右側の開孔２８２を介して曲面反射素子２８０に入った後にも、第２のタイミング制御ユニット４００の変換部４１１又は光反射部４１２に投射されるべきであるため、それぞれ第４のタイミング部分と第３のタイミング部分を形成する。

前述のように、波長変換素子２５０は、第４の波長光線３４０を第２の波長光線３２０に変換した後に放射することができ、一方、第２のタイミング制御ユニット４００の光反射部４１２に投射された第３のタイミング部分は、第２のタイミング部分３１２と同様なタイミングを有し、曲面反射素子２８０に収斂されてから放射される。２つの開孔２８２に、第１の波長光線及び第４の波長光線を開孔を透過させ、第２の波長光線を曲面反射素子内に反射し戻させることができる１層のダイクロイックめっきフィルムを増設してもよく、それによって光線の有効な利用を向上させうる。

第３の実施例で言及した第２のタイミング制御ユニット４００及び第３の光源２９０も対応して第２の実施例に基づいて設置されてもよく、図７に示すような第４の実施例になる。この波長光線のそれぞれ及びこのタイミング部分のそれぞれの光路の全部が第２の実施例に類似しており、第２のタイミング制御ユニット４００及び第３の光源２９０の機能についても第３の実施例で述べたので、ここで詳しくは述べない。

前述した第１の実施例、第２の実施例、第３の実施例及び第４の実施例は、いずれも同様に第１の波長光線３１０の第１のタイミング部分３１１を用いて波長変換素子２５０を励起して第２の波長光線３２０を発する技術的特徴を有するが、各光学素子の配置の上で、やはり必要に応じて調整してもよく、例えば、複数の中継レンズ（ｒｅｌａｙｌｅｎｓ）又はレンズアレイ（ｌｅｎｓａｒｒａｙ）をこの光源のそれぞれの光射出面に追加設置したり、光均一化素子の光進入面に設置したりして、その集光效果等を向上させることができ、上述した実施態様に限定されない。また、第１のタイミング制御ユニット及び第２のタイミング制御ユニットは、いずれもミラーホイール又は多角形反射鏡を備えてよい。

以上を纏めれば、前述したこれらの光学素子の設置によって、本発明の光源システムの好ましい実施例は、２つの異なる発光光源（即ち青色光光源及び赤色光光源）と波長変換素子（即ち緑色光燐光体）を配置することだけで、光均一化素子が第１の波長光線の第２のタイミング部分、第３のタイミング部分（即ち青色光）、第２の波長光線（即ち緑色光）及び第３の波長光線（即ち赤色光）をそれぞれ均一化してから輝度が均一で集中的な光線を発して投影機に用いるようにして、従来の固体光源の投射角度が分散しており、光形成効率が高くない等の問題を回避することができる。同時に、更に第３の光源（即ち青色光光源）を追加設置することによって、緑色光の増強を倍にすることで、投影機の輝度及び色彩を向上させ、その影像表現を強化させることができる。

本発明の光源システムには、他の好ましい実施例が存在しており、同様に投影機の輝度及び色彩を向上させ、その影像表現を強化させることができる。

図９を参照すると、図９は、本発明の投影装置用の光源システムの第５の好ましい実施例の模式図である。この光源システム９００は、２つの第１の光源９１１、９１２と、第２の光源９２０と、２つの反射鏡９３１、９３２と、曲面反射素子９４０と、タイミング制御ユニット９５０と、複数の波長変換素子９６０と、内部ダイクロイックミラー９７１と、外部ダイクロイックミラー９７２と、複数の集光レンズ９８０と、光均一化素子９９０とを備え、光源システム９００の各素子については、順に以下説明する。

２つの第１の光源９１１、９１２は、それぞれ第１の波長光線を発することができ、第２の光源９２０は、第２の波長光線を発することができる。本実施例において、２つの第１の光源９１１、９１２は、それぞれ青色光レーザ光源であってよく、第２の光源９２０も、青色光発光ダイオードであってよいので、第１及び第２の波長光線はいずれも青色光波長光線である。

図１０を共に参照すると、図１０は、図９の光源システムの曲面反射素子及びタイミング制御ユニットの模式図である。曲面反射素子９４０(或いは曲面反射鏡又は曲面反射カップと称しても良い)は、この２つの第１の光源９１１、９１２の間に位置してもよく、そのうちで発した光線を集めることに用いられる。曲面反射素子９４０は、放物面または楕円球面であってよい少なくとも１つの曲面を有してよい。

曲面反射素子９４０は、２つの光透過部９４１、９４２と、曲面反射素子９４０の頂点に形成され、曲面反射素子９４０の外縁面及び内縁面を貫通する貫通溝９４３と、焦点９４４とを有してよい。２つの光透過部９４１、９４２のそれぞれは、貫通溝９４３の両側に形成され、貫通孔又は光透過材料であってよく、第１の波長光線を其の内を通して曲面反射素子９４０内に入れる。焦点９４４は、２つの光透過部９４１、９４２の間に位置する。

光透過部９４１の他に、曲面反射素子９４０の内縁面は、鏡面であってよく、又は、反射膜(未図示)が設置されてもよく、後述する第３〜第５の波長光線が曲面反射素子９４０の内縁面に入射する時に、その全部が反射されるようにする。そのようにして、曲面反射素子９４０において散乱される第３〜第５の波長光線は、曲面反射素子９４０の内縁面によって反射されて集まることになり、その後、小さい拡散角度で曲面反射素子９４０の外へ放射される。

光透過部９４１、９４２は、選択的にダイクロイックめっきフィルム(未図示)を設置してよい。このダイクロイックめっきフィルムの光学特性は、第１の波長光線がダイクロイックめっきフィルムを透過でき、後述する第３〜第５の波長光線がダイクロイックめっきフィルムによって反射されることである。このダイクロイックめっきフィルムを光透過部９４１、９４２に設置している時に、第１の波長光線のみが光透過部９４１、９４２を透過して曲面反射素子９４０内に入ることができるが、曲面反射素子９４０から発した第３〜第５の波長光線は光透過部９４１、９４２を透過できず、曲面反射素子９４０の外へ放射される。

本実施例において、曲面反射素子９４０は、光透過材料で製作することを選択でき、このような曲面反射素子９４０の１つの表面(内縁面又は外縁面)にはダイクロイックめっきフィルムが設けられており、このダイクロイックめっきフィルムが第１の波長光線のみを透過させることは説明されるべきである。このようにして、第１の波長光線は、曲面反射素子９４０のいかなるところから曲面反射素子９４０の内に入ることができ、言い換えれば、曲面反射素子９４０のいかなるところも曲面反射素子９４０の光透過部９４１、９４２としてよい。曲面反射素子９４０内から発した第３〜第５の波長光線は、ダイクロイックめっきフィルムによって反射されて集まり、その後、小さい拡散角度で曲面反射素子９４０の外へ放射される。

なお、曲面反射素子９４０を２つの半部９４０１を有するようにしても良く、この２つの光透過部９４１、９４２がそれぞれこの２つの半部９４０１に設置され、貫通溝９４３及び焦点９４４が２つの半部９４０１の間に設置されている。２つの半部９４０１は対称でよく、焦点９４４が位置する仮想平面(未図示)が２つの半部９４０１の対称平面である。

タイミング制御ユニット９５０は、回転盤９５１及び回転軸９５２を備え、回転軸９５２は駆動素子(未図示)に接続されてよく、駆動素子に駆動されて回転する。回転盤９５１は、固定的に回転軸９５２に接続され、回転軸９５２に伴って回転することができる。回転盤９５１は、回転可能に曲面反射素子９４０の貫通溝９４３を通し、又は、回転盤９５１の外郭部分(回転軸９５２から離れる部分)が貫通溝９４３を通すことができ、曲面反射素子９４０に位置する。回転盤９５１の外郭部分は、この焦点９４４と重なってよいが、これに限定されない。

回転盤９５１の径方向は、曲面反射素子９４０の光線放射方向に平行であってよく、図９について言えば、曲面反射素子９４０の光線放射方向が右に向かっているので、回転盤９５１もその径方向を右に向かっているように設置し、言い換えれば、回転軸９５２の軸が上又は下に向かっている。

図１１Ａ及び図１１Ｂを参照すると、それぞれは図９の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の上面図及び底面図である。回転盤９５１は、光透過材料で製作されてよく、対向するように設置された第１の面１０１０と第２の面１０２０を有する。第３の波長光線〜第５の波長光線を反射するように、第１の面１０１０及び第２の面１０２０の一方にダイクロイックめっきフィルムを設置してよく、言い換えれば、第３の波長光線〜第５の波長光線が回転盤９５１を透過できない。

第１の面１０１０及び第２の面１０２０のそれぞれは、少なくとも１つの変換部及び少なくとも１つの反射部を有し、変換部及び反射部のいずれも回転盤９５１の外郭部分に位置する。変換部は、第１の面１０１０又は第２の面１０２０において後述する波長変換素子９６０を設置するために用意した領域であり、反射部は、第１の面１０１０又は第２の面１０２０において波長変換素子９６０が設置されていない領域である。従って、変換部に、ダイクロイックめっきフィルム及び波長変換素子９６０が設置されており、反射部に、ダイクロイックめっきフィルムが設置されている。

本実施例において、第１の面１０１０は、第１の変換部１０１１、第２の変換部１０１２及び第１の反射部１０１３を有することが好ましく、第２の面１０２０は、第３の変換部１０２１、第２の反射部１０２２及び第３の反射部１０２３を有することが好ましい。

図１２を参照すると、図１２は、図９の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の側面図である。これらの波長変換素子９６０は、回転盤９５１に設置されており、好ましくは回転盤９５１の外郭部分に設置されているので、曲面反射素子９４０に位置してもよい。波長変換素子９６０の数は、タイミング制御ユニット９５０の変換部の数と同様であり、本実施例において、タイミング制御ユニット９５０の変換部が３つあり、従って、これらの波長変換素子９６０は、第１の波長変換素子９６１、第２の波長変換素子９６２及び第３の波長変換素子９６３を含んでよい。

第１、第２及び第３の波長変換素子９６１、９６２、９６３のそれぞれは、第１、第２及び第３の変換部１０１１、１０１２、１０２１に設置されており、第１、第２及び第３の波長変換素子９６１、９６２、９６３の位置は、いずれも曲面反射素子９４０の焦点９４４に対応してもよい。従って、タイミング制御ユニット９５０の回転盤９５１が回転する時に、第１、第２及び第３の波長変換素子９６１、９６２、９６３は、いずれも曲面反射素子９４０の焦点９４４の付近(即ち上方又は下方)を通ることができる。

第１、第２及び第３の波長変換素子９６１、９６２、９６３のそれぞれは、第１の波長光線を他の波長光線(即ち異なる色)に変換することに用いる。第１の波長変換素子９６１は、光線を第３の波長光線に変換することができ、緑色光燐光体であってよいので、第３の波長光線は緑色光波長光線であってよく、第２の波長変換素子９６２は、光線を第４の波長光線に変換することができ、赤色光燐光体であってよいので、第４の波長光線は赤色光波長光線であってよく、第３の波長変換素子９６３は、光線を第５の波長光線に変換することができ、黄色光燐光体であってよいので、第５の波長光線は黄色光波長光線であってよい。

内部ダイクロイックミラー９７１は、曲面反射素子９４０に設置され、且つその一方の半部(例えば下半部)９４０１に接続されるようにしてもよく、焦点９４４の外に位置してもよく、回転盤９５１の外郭部分から離れる。回転盤９５１の第１の面１０１０は、内部ダイクロイックミラー９７１に接続される半部(下半部)９４０１に向くことは説明されるべきである。

内部ダイクロイックミラー９７１は、黄色光波長光線を反射することに用いられるが、赤色光及び緑色光波長光線を透過させることができる。従って、曲面反射素子９４０の下半部９４０１が第３の波長光線(緑色光波長光線)又は第４の波長光線(赤色光波長光線)を発した時に、内部ダイクロイックミラー９７１は、第３の波長光線及び第４の波長光線における黄色光波長光線を反射させることができ、黄色光波長光線が曲面反射素子９４０から放射されることができないようにする。

従って、曲面反射素子９４０の外に投射できる第３の波長光線(緑色光波長光線)又は第４の波長光線(赤色光波長光線)は、よりピュアな色を有し、即ち、他の色が混在していない。

外部ダイクロイックミラー９７２は、第２の光源９２０、曲面反射素子９４０及び光均一化素子９９０の間に設置してもよく、一方の面が曲面反射素子９４０に向いてよく、他方の面が第２の光源９２０及び光均一化素子９９０に向いてよい。外部ダイクロイックミラー９７２は、青色光波長光線を反射させることができるが、赤色光、緑色光及び黄色光波長の光線を透過させることができる。従って、外部ダイクロイックミラー９７２は、第２の光源９２０からの第２の波長光線（青色光波長光線）を反射させることができ、且つ曲面反射素子９４０からの第３の波長光線(緑色光波長光線)、第４の波長光線(赤色光波長光線)及び第５の波長光線(黄色光波長光線)を透過させて、異なる波長の光線の全部を光均一化素子９９０に導いたり、光合成したりできるようにする。

これらの集光レンズ９８０のそれぞれは、曲面反射素子９４０、第２の光源９２０及び光均一化素子９９０に隣接してよく、光線を集中的に伝達することに用いられ、本実施例の集光レンズはコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）であってよい。光均一化素子９９０は、積分ロッド等の光線を均一化できる光学素子であってよい。

以下、光源システム９００の各波長光線の進路について説明する。まず、２つの第１の光源９１１、９１２、第２の光源９２０及びタイミング制御ユニット９５０は、いずれも特定のタイミングによって作動(発光又は回転)することで、それぞれ緑色光波長光線、赤色光波長光線、黄色光波長光線及び青色光波長光線を出力することを説明する必要がある。

図９を参照すると、特定のタイミングの１つの時間点では、下方に位置する第１の光源９１１は、第１の波長光線を放射する。第１の波長光線は、反射鏡９３１によって反射され、次により下方の光透過部９４１を透過して、曲面反射素子９４０の焦点９４４に位置するタイミング制御ユニット９５０に投射される。

詳しく説明すると、第１の波長光線は、タイミング制御ユニット９５０の第１の変換部１０１１における第１の波長変換素子９６１に投射され、第１の波長変換素子９６１が第１の波長光線を受け取ってから、第３の波長光線（即ち緑色光波長光線）に変換することができる。第３の波長光線は、曲面反射素子９４０の内縁面によって反射され、次に曲面反射素子９４０の外に投射される。

第３の波長光線の黄色光波長光線は、内部ダイクロイックミラー９７１によって反射され、内部ダイクロイックミラー９７１を透過できない。従って、第３の波長光線の黄色光波長光線が曲面反射素子９４０の外に放射できず、最終的に曲面反射素子９４０の外に放射された第３の波長光線がピュアな色を有するようにした。曲面反射素子９４０の外に放射された第３の波長光線は、更に外部ダイクロイックミラー９７２及び集光レンズ９８０を透過し、次に光均一化素子９９０に入る。

特定のタイミングのもう１つの時間点では、下方に位置する第１の光源９１１は、第１の波長光線を放射する。第１の波長光線は、反射鏡９３１によって反射され、次により下方の光透過部９４１を透過して、焦点９４４に位置するタイミング制御ユニット９５０に投射される。

詳しく説明すると、第１の波長光線は、タイミング制御ユニット９５０の第２の変換部１０１２における第２の波長変換素子９６２に投射され、第２の波長変換素子９６２が第１の波長光線を受け取ってから、第４の波長光線（即ち赤色光波長光線）に変換することができる。第４の波長光線は、曲面反射素子９４０の内縁面によって反射され、次に曲面反射素子９４０の外に放射され、第４の波長光線の黄色光波長光線は、内部ダイクロイックミラー９７１によって反射され、曲面反射素子９４０から放射できず、従って、最終的に曲面反射素子９４０の外に放射された第４の波長光線は、ピュアな色を有する。放射された第４の波長光線は、外部ダイクロイックミラー９７２及び集光レンズ９８０を透過して、次に光均一化素子９９０に入る。

特定のタイミングの又は１つの時間点では、上方に位置する第１の光源９１２は、第１の波長光線を放射する。第１の波長光線は、反射鏡９３２によって反射され、次により上方の光透過部９４２を透過して、焦点９４４に位置するタイミング制御ユニット９５０に投射される。

詳しく説明すると、第１の波長光線は、タイミング制御ユニット９５０の第３の変換部１０２１における第３の波長変換素子９６３に投射され、第３の波長変換素子９６３が第１の波長光線を受け取ってから、第５の波長光線（即ち黄色光波長光線）に変換することができる。第５の波長光線は、曲面反射素子９４０の内縁面によって反射され、次に曲面反射素子９４０の外に放射され、放射された第５の波長光線は、外部ダイクロイックミラー９７２及びこれらの集光レンズ９８０を透過し、次に光均一化素子９９０に入る。

特定なタイミングの更に１つの時間点では、第２の光源９２０から第２の波長光線（即ち青色光波長光線）が放射され、外部ダイクロイックミラー９７２を介して反射され、集光レンズ９８０によって集められた後に、光均一化素子９９０に入る。

第２、第３、第４及び第５の波長光線は、光均一化素子９９０に入ってから、光均一化素子９９０によって均一化されることができ、均一な輝度を有する光束を形成する。この輝度が均一な光束は、更に結像システム（未図示）に投射され、結像システムに用いられることができる。

光線が第１〜第３の波長変換素子９６１、９６２、９６３に当たると、大角度で散乱することを説明する必要がある。従って、第１の波長光線は、第１〜第３の波長変換素子９６１、９６２、９６３によって第３、第４又は第５の波長光線に変換する場合にも、大角度で散乱する。タイミング制御ユニット９５０の第１の反射部１０１３、第２の反射部１０２２及び第３の反射部１０２３は、散乱した光線を曲面反射素子９４０の内縁面に反射させて再び利用することができる。

なお、第１の光源９１１、９１２が発した第１の波長光線は青色光であるが、この青色光は比較的に紫色光に偏っている。従って、光源システム９００は、第２の光源９２０の第１の波長光線を青色光の主な出力とする。

なお、曲面反射素子９４０の光透過部９４１、９４２にダイクロイックめっきフィルムが設置されているので、曲面反射素子９４０内で発した第３〜第５の波長光線は、光透過部９４１、９４２から放射できず、第３〜第５の波長光線の光損失を減少させる。

なお、他の配置(未図示)において、２つの第１の光源９１１、９１２は、直接に光透過部９４１、９４２に正対してもよく、第１の波長光線を直接に曲面反射素子９４０に放射させる。このようにして、光源システム９００に、反射鏡９３１、９３２を設置しなくてもよい。

回転盤９５１の変換部及び反射部は、上述した配置方式以外に、他の好ましい配置方式があることを説明する必要があり、以下のように説明する。

図１３Ａ及び図１３Ｂを参照すると、それぞれは、図９の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の他の配置における上面図及び底面図であり、図９も共に参照する。回転盤９５１の第１の面１０１０’は、第１の変換部１０１１’と、第２の変換部１０１２’と、第１の反射部１０１３’とを有し、第２の面１０２０’は、第３の変換部１０２１’と、第２の反射部１０２２’と、第３の反射部１０２３’とを有する。第１、第２及び第３の波長変換素子９６１’、９６２’、９６３’は、それぞれ第１、第２及び第３の変換部１０１１’、１０１２’、１０２１’に設置されている。

図１１Ａ及び図１１Ｂと異なるところは、第３の変換部１０２１’(第３の波長変換素子９６３’)が第１の変換部１０１１’（第１の波長変換素子９６１’）に対向せず、即ち、第３の変換部１０２１’が第１の変換部１０１１’の直上方に位置しないことにある。反対に、第１の変換部１０１１’が第２の反射部１０２２’に対向し、第２の反射部１０２２’の直下方に位置し、第２の変換部１０１２’が第３の反射部１０２３’に対向し、第３の反射部１０２３’の直下方に位置し、第３の変換部１０２１’が第１の反射部１０１３’に対向し、第１の反射部１０１３’の直上方に位置する。

言い換えれば、回転盤９５１の軸方向に沿って、第１の変換部１０１１’が第２の反射部１０２２’と重なってよく、第２の変換部１０１２’が第３の反射部１０２３’と重なってよく、第３の変換部１０２１’が第１の反射部１０１３’と重なってよい。

なお、第１の反射部１０１３’、第２の反射部１０２２’及び第３の反射部１０２３’のそれぞれに、ダイクロイックめっきフィルムを設置して、第１の波長光線(青色光)は、第１の反射部１０１３’、第２の反射部１０２２’又は第３の反射部１０２３’を透過して、第１の変換部１０１１’、第２の変換部１０１２’又は第３の変換部１０２１’に入射することができるようにしたが、第３、第４及び第５の波長光線は、第１の反射部１０１３’、第２の反射部１０２２’又は第３の反射部１０２３’を透過できない。

上述した図１３Ａ及び図１３Ｂに示すタイミング制御ユニット９５０では、光源システム９００の第１の光源９１１と第１の光源９１２は、時間点毎に同時に第１の波長光線を放射することができ、次に２つの第１の波長光線がそれぞれ曲面反射素子９４０の焦点９４４に位置するタイミング制御ユニット９５０に投射される。

詳しく説明すると、１つの時間点では、第１の光源９１１が放射した第１の波長光線は、第１の変換部１０１１’における第１の波長変換素子９６１’に投射され、次に第１の波長変換素子９６１’によって第３の波長光線に変換され、第１の光源９１２が放射した第１の波長光線は、第２の反射部１０２２’を透過して、第１の波長変換素子９６１’に入射し、次に第１の波長変換素子９６１’によって第３の波長光線に変換される。このように、第１の光源９１１及び第１の光源９１２のいずれか１つによっても下半部９４０１で第３の波長光線を発することができる。

もう１つの時間点では、第１の光源９１１が放射した第１の波長光線は、第２の変換部１０１２’における第２の波長変換素子９６２’に投射され、次に第２の波長変換素子９６２’によって第４の波長光線に変換され、第１の光源９１２が放射した第１の波長光線は、第３の反射部１０２３’を透過して、第２の波長変換素子９６２’に入射し、次に第２の波長変換素子９６２’によって第４の波長光線に変換される。このように、第１の光源９１１及び第１の光源９１２のいずれか１つによっても下半部９４０１で第４の波長光線を発することができる。

また１つの時間点では、第１の光源９１２が放射した第１の波長光線は、第３の変換部１０２１’における第３の波長変換素子９６３’に投射され、次に第３の波長変換素子９６３’によって第５の波長光線に変換され、第１の光源９１１が放射した第１の波長光線は、第１の反射部１０１３’を透過して、第３の波長変換素子９６３’に入射し、次に第３の波長変換素子９６３’によって第５の波長光線に変換される。このように、第１の光源９１１及び第１の光源９１２のいずれか１つによっても上半部９４０１で第５の波長光線を発することができる。

以上のことから、第１の光源９１１又は第１の光源９１２が単独に第１の波長光線を放射する場合に比べて、「第１の光源９１１と第１の光源９１２が同時に第１の波長光線を放射する」場合は、曲面反射素子９４０が出力する第３〜第５の波長光線のエネルギーを倍にすることができる。言い換えれば、曲面反射素子９４０が出力する第３〜第５の波長光線のエネルギーを倍にする必要がない場合に、第１の光源９１１と第１の光源９１２が放射する第１の波長光線のエネルギーを低下させてもよい。

以上、第５の好ましい実施例の光源システム９００を説明した。

図１４を参照すると、図１４は、本発明の第６の好ましい実施例による投影装置用の光源システムの模式図である。第６の実施例の光源システム１２００は、２つの第１の光源１２１１、１２１２と、２つの反射鏡１２３１、１２３２と、曲面反射素子１２４０と、タイミング制御ユニット１２５０と、複数の波長変換素子１２６０と、内部ダイクロイックミラー１２７１と、複数の集光レンズ１２８０と、光均一化素子１２９０とを備える。

第６の実施例の光源システム１２００は、第５の実施例の光源システム９００と大体同様であり、主な相違は、光源システム１２００が光源システム９００の第２の光源９２０及び外部ダイクロイックミラー９７２を備えず、また、タイミング制御ユニット１２５０の回転盤１２５１が第５の実施例のタイミング制御ユニット９５０と異なることにある。以下、２つの実施例の相違について説明し、同様な素子について詳しく述べない。

図１５Ａ及び図１５Ｂを参照すると、それぞれは、図１４の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の上面図及び底面図である。回転盤１２５１は、第１の面１３１０及び第２の面１３２０を有し、各面が少なくとも１つの変換部及び少なくとも１つの反射部を有する。本実施例において、第１の面１３１０は、好ましくは第１の変換部１３１１と、第２の変換部１３１２と、第１の反射部１３１３と、透過部１３１４とを有し、第２の面１３２０は、好ましくは第３の変換部１３２１と、第２の反射部１３２２と、第３の反射部１３２３と、透過部１３１４とを有する。

これらの波長変換素子１２６０は、その数が変換部に応じて第１の波長素子１２６１、第２の波長変換素子１２６２及び第３の波長変換素子１２６３を含んでよい。第１、第２及び第３の波長変換素子１２６１、１２６２、１２６３は、それぞれ第１、第２及び第３の変換部１３１１、１３１２、１３２１に設置されており、且つそれぞれ曲面反射素子１２４０の焦点（未図示）に対応している。それによって、タイミング制御ユニット１２５０の回転盤１２５１が回転すると、第１、第２及び第３の波長変換素子１２６１、１２６２、１２６３は、それぞれ曲面反射素子１２４０の焦点の付近を通ってよい。

第１の波長変換素子１２６１は、光線を第３の波長光線に変換することができ、緑色光燐光体であってよいので、第３の波長光線は緑色光波長光線であってよく、第２の波長変換素子１２６２は、光線を第４の波長光線に変換することができ、赤色光燐光体であってよいので、第４の波長光線は赤色光波長光線であってよく、第３の波長変換素子１２６３は、光線を第５の波長光線に変換することができ、黄色光燐光体であってよいので、第５の波長光線は黄色光波長光線であってよい。

以下、第６の実施例の光源システム１２００における各波長光線の進路について説明する。２つの第１の光源１２１１、１２１２及びタイミング制御ユニット１２５０は、いずれも特定のタイミングによって作動し、それによってそれぞれ緑色光、赤色光、黄色光及び青色光の波長光線を出力することをまず説明する必要がある。

図１４に示すように、特定のタイミングの１つの時間点では、下方に位置する第１の光源１２１１は、第１の波長光線を放射する。第１の波長光線は、反射鏡１２３１によって反射され、次に光透過部１２４１を透過して、曲面反射素子１２４０の焦点に位置するタイミング制御ユニット１２５０に投射される。

詳しく説明すると、第１の波長光線は、タイミング制御ユニット１２５０の第１の変換部１３１１における第１の波長変換素子１２６１に投射される。第１の波長変換素子１２６１は、第１の波長光線を受け取ってから、第３の波長光線（緑色光波長光線）に変換することができる。第３の波長光線は、曲面反射素子１２４０から投射され、次に集光レンズ１２８０を透過して、光均一化素子１２９０に入る。内部ダイクロイックミラー１２７１は、投射された第３の波長光線がピュアな色を有するようにできる。

特定のタイミングのもう１つの時間点では、下方に位置する第１の光源１２１１は、第１の波長光線を放射する。第１の波長光線は、反射鏡１２３１によって反射され、次に光透過部１２４１を透過して、曲面反射素子１２４０の焦点に位置するタイミング制御ユニット１２５０に投射される。

詳しく説明すると、第１の波長光線は、タイミング制御ユニット１２５０の第２の変換部１３１２における第２の波長変換素子１２６２に投射され、第２の波長変換素子１２６２は、第１の波長光線を受け取ってから、第４の波長光線（即ち赤色光波長光線）に変換することができる。第４の波長光線は、曲面反射素子１２４０から投射され、次に集光レンズ１２８０を透過して、光均一化素子１２９０に入る。内部ダイクロイックミラー１２７１は、投射された第４の波長光線がピュアな色を有するようにができる。

特定のタイミングのまた１つの時間点では、上方に位置する第１の光源１２１２は、第１の波長光線を放射する。第１の波長光線は、反射鏡１２３２によって反射され、次に光透過部１２４２を透過して、曲面反射素子１２４０の焦点に位置するタイミング制御ユニット１２５０に投射される。

詳しく説明すると、第１の波長光線は、タイミング制御ユニット１２５０の第３の変換部１３２１における第３の波長変換素子１２６３に投射され、第３の波長変換素子１２６３は、第１の波長光線を受け取ってから、第５の波長光線（即ち黄色光波長光線）に変換することができる。第５の波長光線は、曲面反射素子１２４０から投射され、次に集光レンズ１２８０を透過して、光均一化素子１２９０に入る。

特定のタイミングの更に１つの時間点では、上下の第１の光源１２１１、１２１２は、同時に第１の波長光線（即ち青色光波長光線）を放射する。２つの第１の波長光線は、それぞれ上下の反射鏡１２３１、１２３２によって反射され、次に光透過部１２４１、１２４２を透過して、曲面反射素子１２４０の焦点に位置するタイミング制御ユニット１２５０に投射される。

詳しく説明すると、第１の波長光線は、タイミング制御ユニット１２５０の透過部１３１４に投射され、次にこの透過部１３１４を透過する。透過部１３１４にはいかなる波長変換素子もないので、第１の波長光線は、波長(色)が変換されることがない。第１の波長光線は、曲面反射素子１２４０から投射され、次に集光レンズ１２８０を透過して、光均一化素子１２９０に入る。

他の配置において、透過部１３１４は、青色光燐光体(未図示)を塗布してもよく、それによって第１の波長光線の青色光波長光線をよりピュアにする。

第１、第３、第４及び第５の波長光線は、光均一化素子１２９０に入ってから、光均一化素子１２９０によって均一化されることができ、均一な輝度を有する光束を形成する。この光束は、更に結像システム（未図示）に入って、結像システムに用いられることができる。

第１、第３、第４及び第５の波長光線は、いずれも曲面反射素子１２４０によって反射されて集まる必要があるので、曲面反射素子１２４０の表面に、第１の波長光線を反射できないダイクロイックめっきフィルムではなく、第１、第３、第４及び第５の波長光線を反射できる反射膜を設置することが好適であることは説明する必要がある。

なお、回転盤の１２５１の変換部及び反射部は、上述した配置方式以外に、他の好ましい配置方式があり、以下のように説明する。

図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すると、それぞれは、図１４の光源システムのタイミング制御ユニット及び波長変換素子の他の配置における上面図及び底面図であり、図１４も共に参照する。回転盤１２５１の第１の面１３１０’は、第１の変換部１３１１’と、第２の変換部１３１２’と、第１の反射部１３１３’とを有し、第２の面１３２０’は、第３の変換部１３２１’と、第２の反射部１３２２’と、第３の反射部１３２３’とを有する。第１、第２及び第３の波長変換素子１２６１’、１２６２’、１２６３’は、それぞれ第１、第２及び第３の変換部１３１１’、１３１２’、１３２１’に設置されている。

図１５Ａ及び図１５Ｂと異なるところは、第３の変換部１３２１’(第３の波長変換素子１２６３’)が第１の変換部１３１１’（第１の波長変換素子１２６１’）に対向せず、即ち、第３の変換部１３２１’が第１の変換部１３１１’の上方に位置しないことにある。反対に、第１の変換部１３１１’が第２の反射部１３２２’に対向し、第２の変換部１３１２’が第３の反射部１３２３’に対向し、第３の変換部１３２１’が第１の反射部１３１３’に対向している。

第１の反射部１３１３’、第２の反射部１３２２’及び第３の反射部１３２３’のそれぞれには、ダイクロイックめっきフィルムが設置されており、このダイクロイックめっきフィルムが第１の波長光線(青色光)を透過させ、第３、第４及び第５の波長光線を反射させることができ、言い換えれば、第３、第４及び第５の波長光線はダイクロイックめっきフィルムを透過できない。

なお、第３の変換部１３２１’には、部分的に第３の波長変換素子１２６３’が設置されているので、第３の波長変換素子１２６３’が設置されていない領域１３２１１’がある。この領域１３２１１’には、第１の波長光線のみを透過させるダイクロイックめっきフィルムを設置してもよい。

上述した図１６Ａ及び図１６Ｂに示すタイミング制御ユニット１２５０では、光源システム１２００の第１の光源１２１１と第１の光源１２１２は、時間点毎に同時に第１の波長光線を放射することができ、次に、２つの第１の波長光線がそれぞれ曲面反射素子１２４０の焦点に位置するタイミング制御ユニット１２５０に投射される。

詳しく説明すると、１つの時間点では、第１の光源１２１１が放射した第１の波長光線は、第１の変換部１３１１’における第１の波長変換素子１２６１’に投射され、次に第１の波長変換素子１２６１’によって第３の波長光線に変換され、第１の光源１２１２が放射した第１の波長光線は、第２の反射部１３２２’を透過して、第１の波長変換素子１２６１’に入射し、次に第１の波長変換素子１２６１’によって第３の波長光線に変換される。このように、第１の光源１２１１及び第１の光源１２１２のいずれか１つによっても下半部で第３の波長光線を発することができる。

もう１つの時間点では、第１の光源１２１１が放射した第１の波長光線は、第２の変換部１３１２’における第２の波長変換素子１２６２’に投射され、次に第２の波長変換素子１２６２’によって第４の波長光線に変換され、第１の光源１２１２が放射した第１の波長光線は、第３の反射部１３２３’を透過して、第２の波長変換素子１２６２’に入射し、次に第２の波長変換素子１２６２’によって第４の波長光線に変換される。このように、第１の光源１２１１及び第１の光源１２１２のいずれか１つによっても下半部で第４の波長光線を発することができる。

更に１つの時間点では、第１の光源１２１２が放射した第１の波長光線は、第３の変換部１３２１’における第３の波長変換素子１２６３’に投射され、次に第３の波長変換素子１２６３’によって第５の波長光線に変換され、第１の光源１２１１が放射した第１の波長光線は、第１の反射部１３１３’を透過して、第３の波長変換素子１２６３’に入射し、次に第３の波長変換素子１２６３’によって第５の波長光線に変換される。このように、第１の光源１２１１及び第１の光源１２１２のいずれか１つによっても上半部で第５の波長光線を発することができる。

また１つの時間点では、第１の光源１２１２が放射した第１の波長光線は、第３の変換部１３２１’に第３の波長変換素子１２６３’が分布されていない領域１３２１１’に投射され、次に領域１３２１１’を透過し、第１の光源１２１１が放射した第１の波長光線は、第１の反射部１３１３’を透過して、領域１３２１１’から下半部に入る。２つの第１の波長光線は、いずれもいかなる波長変換素子にも入射しないので、ほかの波長(色)に変換されることがない。

以上のことから、第１の光源１２１１又は第１の光源１２１２が単独に第１の波長光線を放射する場合に比べて、「第１の光源１２１１と第１の光源１２１２が同時に第１の波長光線を放射する」場合は、曲面反射素子１２４０が出力する第１及び第３〜第５の波長光線のエネルギーを倍にすることができる。言い換えれば、曲面反射素子１２４０が出力する第１及び第３〜第５の波長光線のエネルギーを倍にする必要がない場合に、第１の光源１２１１と第１の光源１２１２が放射する第１の波長光線のエネルギーを低下させてもよい。

以上を纏めれば、本発明の光源システムの一部の好ましい実施例は、２つの発光光源（例えば青色光光源）と波長変換素子を配置することだけで、輝度が均一で集中的な第１の波長光線（例えば青色光）、第３の波長光線（例えば緑色光）、第４の波長光線（例えば赤色光）及び第５の波長光線（例えば黄色光）を発して投影機に用いることができ、従来の固体光源の投射角度が分散しており、光形成効率が高くない等の問題を回避する。同時に、更に内部ダイクロイックミラーによって、投射される第３の波長光線（例えば緑色光）及び第４の波長光線（例えば赤色光）がピュアな色を有するようにできる。なお、第２の光源（例えば青色光光源）を追加設置して、青色光の表現を増強できる。

本発明の実施態様及び技術的特徴を、前記実施例を例として開示したが、これは決して本発明を限定するものではなく、当該分野の技術を熟知しているものであれば、本発明の精神と領域を逸脱しない範囲内で、多様な変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

２００光源システム
２１０第１の光源
２２０第２の光源
２３０第１のタイミング制御ユニット
２３１透過部
２３２反射部
２４０曲面反射素子
２４１焦点
２４２開孔
２５０波長変換素子
２６０光均一化素子
２７０ダイクロイックミラー
２７１第１のダイクロイックミラー
２７２第２のダイクロイックミラー
２８０曲面反射素子
２８１焦点
２８２開孔
２８３開口
２９０第３の光源
３００光線
３１０第１の波長光線
３１１第１のタイミング部分
３１２第２のタイミング部分
３２０第２の波長光線
３３０第３の波長光線
３４０第４の波長光線
４００第２のタイミング制御ユニット
４１０回転盤
４１１変換部
４１２光反射部
８００光源システム
８０１青色光
８０２緑色光
８０３赤色光
８１０青色光レーザ光源
８２０赤色光発光ダイオード光源
８３０第１のダイクロイックミラー
８４０第２のダイクロイックミラー
８５０ミラーホイール
８６０反射鏡
８７０光均一化素子
９００、１２００光源システム
９１１、９１２、１２１１、１２１２第１の光源
９２０第２の光源
９３１、９３２、１２３１、１２３２反射鏡
９４０、１２４０曲面反射素子
９４０１半部、下半部、上半部
９４１、９４２、１２４１、１２４２光透過部
９４３貫通溝
９４４焦点
９５０、１２５０タイミング制御ユニット
９５１、１２５１回転盤
９５２、１２５２回転軸
９６０、１２６０波長変換素子
９６１、１２６１、９６１’、１２６１’ 第１の波長変換素子
９６２、１２６２、９６２’、１２６２’ 第２の波長変換素子
９６３、１２６３、９６３’、１２６３’ 第３の波長変換素子
９７１、１２７１内部ダイクロイックミラー
９７２外部ダイクロイックミラー
９８０、１２８０集光レンズ
９９０、１２９０光均一化素子
１０１０、１３１０、１０１０’、１３１０’ 第１の面
１０１１、１３１１、１０１１’、１３１１’ 第１の変換部
１０１２、１３１２、１０１２’、１３１２’ 第２の変換部
１０１３、１３１３、１０１３’、１３１３’ 第１の反射部
１０２２、１３２２、１０２２’、１３２２’ 第２の反射部
１０２３、１３２３、１０２３’、１３２３’ 第３の反射部
１０２０、１３２０、１０２０’、１３２０’ 第２の面
１０２１、１３２１、１０２１’、１３２１’ 第３の変換部
１３２１１’ 領域
１３１４透過部

Claims

第１の波長光線を提供する第１の光源と、
前記第１の波長光線を第１のタイミング部分と第２のタイミング部分とに分ける第
１のタイミング制御ユニットと、
焦点と、該焦点の少なくとも一側面に設置されている開孔を有する曲面反射素子と、
前記焦点に設置され、前記第１の波長光線の前記第１のタイミング部分を第２の波長
光線に変換する波長変換素子と、
を備える投影装置用の光源システムにおいて、
前記第１のタイミング制御ユニットは、少なくとも１つの透過部及び少なくとも１つ
の反射部を有し、前記第１の波長光線が前記少なくとも１つの透過部を透過して前記第
１のタイミング部分及び前記第２のタイミング部分の一方を形成し、前記第１の波長光
線が前記少なくとも１つの反射部によって反射されて前記第１のタイミング部分及び
前記第２のタイミング部分の他方を形成し、
前記第１の波長光線の前記第１のタイミング部分が前記曲面反射素子の前記開孔を
通過して前記波長変換素子に投射される投影装置用の光源システム。
前記第１の波長光線の前記第１のタイミング部分を第３のタイミング部分と第４のタイミング部分とに分け、前記第３のタイミング部分と前記第２のタイミング部分とが同じ波長を有する第２のタイミング制御ユニットを更に備える請求項１に記載の光源システム。
前記第２のタイミング制御ユニットは、回転可能な回転盤を有し、前記曲面反射素子は、開口を有し、前記回転盤は、前記開口を介して部分的に前記曲面反射素子に位置し、少なくとも１つの変換部及び少なくとも１つの光反射部を有し、前記波長変換素子は、前記少なくとも１つの変換部に形成され、前記回転盤の回転に伴って間欠的に前記焦点に設置されて、第１の波長光線の前記第１のタイミング部分の前記第４のタイミング部分を前記第２の波長光線に変換し、前記第１のタイミング部分は、前記少なくとも１つの光反射部によって反射されて前記第３のタイミング部分となる請求項２に記載の光源システム。
前記第１のタイミング制御ユニットは、ミラーホイールを有する請求項１に記載の光源システム。
前記第２のタイミング制御ユニットは、ミラーホイールを有する請求項３に記載の光源システム。
前記波長変換素子は緑色光燐光体（ｐｈｏｓｐｈｏｒ）である請求項１に記載の光源システム。
前記曲面反射素子は、楕円球面又は放物面である曲面を有する請求項１に記載の光源システム。
前記少なくとも１つの開孔にダイクロイックめっきフィルムが設置され、前記第１の波長光線は、前記ダイクロイックめっきフィルムを介して前記少なくとも１つの開孔を通し、前記第２の波長光線は、前記ダイクロイックめっきフィルムを介して反射される請求項１に記載の光源システム。