JP5487630B2

JP5487630B2 - プロジェクター

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Publication number: JP5487630B2
Application number: JP2009023438A
Authority: JP
Inventors: 春司岩崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: JP2010181529A

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

従来、白色光を射出する光源装置、光源装置から射出される光をより均一な面内光強度分布を有する光に変換するインテグレーターロッド、インテグレーターロッドからの光を赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列に変換して射出するカラーホイール及びカラーホイールから射出される色光列を導光するリレー光学系を備える照明装置と、照明装置からの色光列を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置からの色光列を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このため、従来のプロジェクターによれば、赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列を射出するカラーホイールと、当該カラーホイールから射出される色光列を画像情報に応じて変調する光変調装置とを備えるため、色光毎に光変調素子を準備しなくてもフルカラー表示を行うことが可能となる。

特開２００５−２６６０２１号公報

しかしながら、従来のプロジェクターにおいては、カラーフィルターを用いて白色光から各色光を得ているため、目的としない色成分はカラーフィルターで吸収され無駄に捨てられることとなる。その結果、光利用効率が低いという問題がある。

そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、色光毎に光変調素子を準備しなくてもフルカラー表示を行うことが可能で、かつ、従来のプロジェクターよりも光利用効率の高いプロジェクターを提供することを目的とする。

本発明のプロジェクターは、紫外光又は青色光からなる光を射出する光源装置、前記光源装置から射出される光をより均一な面内光強度分布を有する光に変換するインテグレーターロッド、前記インテグレーターロッドからの光を赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列に変換して射出するカラーホイール及び前記カラーホイールから射出される色光列を導光するリレー光学系を備える照明装置と、前記照明装置からの色光列を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの色光列を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、前記カラーホイールは、赤色光を射出する赤色光射出領域と、緑色光を射出する緑色光射出領域と、青色光を射出する青色光射出領域とが周方向に沿って配列された構造を有し、前記赤色光射出領域、前記緑色光射出領域及び前記青色光射出領域のうち少なくとも２つの領域は、前記インテグレーターロッドからの光を対応する色光に変換して放出する蛍光層を有し、前記照明装置は、前記カラーホイールと前記リレー光学系との間に配置され、前記カラーホイールから射出される色光列を集光して前記リレー光学系に導光する集光レンズをさらに備えることを特徴とする。

このため、本発明のプロジェクターによれば、赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列を射出するカラーホイールと、当該カラーホイールから射出される色光列を画像情報に応じて変調する光変調装置とを備えるため、従来のプロジェクターの場合と同様に、色光毎に光変調素子を準備しなくてもフルカラー表示を行うことが可能となる。

また、本発明のプロジェクターによれば、赤色光射出領域、緑色光射出領域及び青色光射出領域のうち少なくとも２つの領域は、インテグレーターロッドからの光を対応する色光に変換して放出する蛍光層を有するため、従来のプロジェクターのように、目的としない色成分がカラーフィルターで吸収され無駄に捨てられることがなくなる。その結果、本発明のプロジェクターは、色光毎に光変調素子を準備しなくてもフルカラー表示を行うことが可能で、かつ、従来のプロジェクターよりも光利用効率の高いプロジェクターとなる。

ところで、本発明のプロジェクターの場合、赤色光射出領域、緑色光射出領域及び青色光射出領域のうち少なくとも２つの領域においては、蛍光層により各色光を放出しているため、従来のプロジェクターの場合よりも、カラーホイールから射出される光の射出角が大きくなる傾向にある。このため、従来のプロジェクターよりも光利用効率が低下する可能性があると考えられる。

しかしながら、本発明のプロジェクターによれば、カラーホイールから射出される色光を集光してリレー光学系に導光する集光レンズを備えるため、カラーホイールから射出される光の射出角が大きくなったとしても、これに起因して光利用効率が低下するのを抑制することができる。

本発明のプロジェクターにおいては、前記光源装置は、紫外光を射出する光源装置であり、前記赤色光射出領域は、前記インテグレーターロッドからの紫外光を赤色光に変換して放出する赤色蛍光層を有し、前記緑色光射出領域は、前記インテグレーターロッドからの紫外光を緑色光に変換して放出する緑色蛍光層を有し、前記青色光射出領域は、前記インテグレーターロッドからの紫外光を青色光に変換して放出する青色蛍光層を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、紫外光を射出する光源装置を用いて、本発明のプロジェクターを実現することができる。紫外光は蛍光として変換される効率が高く、光利用効率の高いプロジェクターとなる。

本発明のプロジェクターにおいては、前記カラーホイールは、前記赤色蛍光層、前記緑色蛍光層及び前記青色蛍光層を透明基板の入射面上に有することが好ましい。

このような構成とすることにより、インテグレーターロッドから射出された直後の、インテグレーターロッドの射出面とほぼ同じ面積の発光領域から、各色光が放出されることとなる。

本発明のプロジェクターにおいては、前記赤色光射出領域は、前記赤色蛍光層の入射面側に、紫外光を透過し、かつ、赤色光を反射する赤色反射層を有し、前記緑色光射出領域は、前記緑色蛍光層の入射面側に、紫外光を透過し、かつ、緑色光を反射する緑色反射層を有し、前記青色光射出領域は、前記青色蛍光層の入射面側に、紫外光を透過し、かつ、青色光を反射する青色反射層を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、蛍光層から入射面側に放出される蛍光を集光レンズ側に反射することが可能となるため、光利用効率が低下するのを抑制することができる。

本発明のプロジェクターにおいては、前記光源装置は、青色光を射出する光源装置であり、前記赤色光射出領域は、前記インテグレーターロッドからの青色光を赤色光に変換して放出する赤色蛍光層を有し、前記緑色光射出領域は、前記インテグレーターロッドからの青色光を緑色光に変換して放出する緑色蛍光層を有し、前記青色光射出領域は、前記インテグレーターロッドからの青色光を透過する青色光透過層を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、青色光を射出する光源装置を用いて、本発明のプロジェクターを実現することができる。光源装置から射出される青色光をそのまま色光として用いることが可能であるため、より少ない種類の蛍光層でフルカラー表示を行うことが可能となる。

本発明のプロジェクターにおいては、前記青色光透過層は、青色光を散乱する機能を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、青色光透過層から射出される青色光の射出角を、赤色蛍光層から放出される赤色光の射出角又は緑色蛍光層から放出される緑色光の射出角と同等の値にすることが可能となり、色光毎の照明状態をより均一なものとして画像品質を維持することができる。

本発明のプロジェクターにおいては、前記カラーホイールは、前記赤色蛍光層、前記緑色蛍光層及び前記青色光透過層を透明基板の入射面上に有することが好ましい。

本発明のプロジェクターにおいては、前記赤色光射出領域は、前記赤色蛍光層の入射面側に、青色光を透過し、かつ、赤色光を反射する赤色反射層を有し、前記緑色光射出領域は、前記緑色蛍光層の入射面側に、青色光を透過し、かつ、緑色光を反射する緑色反射層を有することが好ましい。

本発明のプロジェクターにおいては、前記集光レンズは、入側面が凹形状を有し、射出面が凸形状を有するメニスカス凸レンズからなることが好ましい。

このような構成とすることにより、カラーホイールから射出された射出角が大きい光の大部分をのみ込んで後段のリレー光学系に導光することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することができる。

本発明のプロジェクターにおいては、前記集光レンズは、入側面が平面形状を有し、射出面が凸形状を有する平凸レンズからなることが好ましい。

このような構成とすることによっても、カラーホイールから射出された射出角が大きい光の大部分をのみ込んで後段のリレー光学系に導光することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することができる。

実施形態１に係るプロジェクター１０００を説明するために示す図。実施形態１における集光レンズ１５０の効果を説明するために示す図。実施形態２に係るプロジェクター１００２を説明するために示す図。実施形態３に係るプロジェクター１００４の概要を示す図。実施形態４に係るプロジェクター１００６の概要を示す図。

以下、本発明のプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に示す図面においては、説明の簡略化のために、光路や屈折の様子は概要として表示している。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るプロジェクター１０００を説明するために示す図である。図１（ａ）はプロジェクター１０００の概要を示す図であり、図１（ｂ）はカラーホイール１３０を入射面側から見た正面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図１において、ＵＶは紫外光を表し、Ｒは赤色光を表し、Ｇは緑色光を表し、Ｂは青色光を表す。なお、図１（ｃ）においては、説明のために赤色蛍光層１３２及び青色蛍光層１３６並びに赤色反射層１４２及び青色反射層１４６の厚みを誇張して表示している。また、図１（ｂ）及び図１（ｃ）においては、駆動部１４０を省略して表示している。

実施形態１に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、照明装置１００と、光変調装置２００と、投写光学系３００と、処理・制御部４００とを備えるプロジェクターである。

照明装置１００は、図１に示すように、光源装置１１０、インテグレーターロッド１２０、カラーホイール１３０、集光レンズ１５０及びリレー光学系１６０を備える。

光源装置１１０は、図１（ａ）に示すように、紫外光光源１１２と、楕円面リフレクター１１４と、補助ミラー１１６とを有し、紫外光を射出する。
紫外光光源１１２は、紫外光を射出する光源であり、紫外光を射出する点が楕円面リフレクター１１４の第１焦点近傍となるように配設される。紫外光光源１１２としては、例えば、水銀ショートアークランプを用いることができる。
楕円面リフレクター１１４は、紫外光光源１１２及び補助ミラー１１６からの紫外光を、インテグレーターロッド１２０の入射面近傍で収束するように反射する。
補助ミラー１１６は、紫外光光源１１２からインテグレーターロッド１２０の方向へ向けて射出される紫外光を、楕円面リフレクター１１４に向けて反射する。

インテグレーターロッド１２０は、図１（ａ）に示すように、紫外光光源１１２から射出される紫外光をより均一な面内光強度分布を有する紫外光に変換する。インテグレーターロッド１２０は、例えば内面全反射タイプの中実のロッドからなり、内部で紫外光を多重反射させることができる。インテグレーターロッド１２０に用いる材質としては、例えば、石英ガラスを用いることができる。

カラーホイール１３０は、図１（ａ）に示すように、インテグレーターロッド１２０の射出面の直後に配設されている。
カラーホイール１３０は、図１（ｂ）に示すように、赤色光を射出する赤色光射出領域１３１Ｒと、緑色光を射出する緑色光射出領域１３１Ｇと、青色光を射出する青色光射出領域１３１Ｂとが周方向に沿って配列された構造を有し、赤色光射出領域１３１Ｒは、インテグレーターロッド１２０からの紫外光を赤色光に変換して放出する赤色蛍光層１３２を有し、緑色光射出領域１３１Ｇは、インテグレーターロッド１２０からの紫外光を緑色光に変換して放出する緑色蛍光層１３４を有し、青色光射出領域１３１Ｂは、インテグレーターロッド１２０からの紫外光を青色光に変換して放出する青色蛍光層１３６を有する。赤色蛍光層１３２、緑色蛍光層１３４及び青色蛍光層１３６は、それぞれが発する蛍光を十分に透過する構成を有している。カラーホイール１３０は、インテグレーターロッド１２０からの紫外光を赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列に変換して射出する。

また、カラーホイール１３０は、図１（ｃ）に示すように、赤色蛍光層１３２、緑色蛍光層１３４及び青色蛍光層１３６を透明基板１３８の入射面上に有する。図１（ｃ）においては緑色蛍光層１３４が表示されていないが、その態様は赤色蛍光層１３２及び青色蛍光層１３４と同様である。透明基板１３８を構成する物質としては、例えば、光学ガラスを用いることができる。

赤色蛍光層１３２としては、例えば、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：Ｅｕ等を有する蛍光層を用いることができる。
緑色蛍光層１３４としては、例えば、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ等を有する蛍光層を用いることができる。
青色蛍光層１３６としては、例えば、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ、（ＳｒＣａＢａＭｇ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ等を有する蛍光層を用いることができる。

また、図１（ｃ）に示すように、赤色光射出領域１３１Ｒは、赤色蛍光層１３２の入射面側に、紫外光を透過し、かつ、赤色光を反射する赤色反射層１４２を有し、緑色光射出領域１３１Ｇは、緑色蛍光層１３４の入射面側に、紫外光を透過し、かつ、緑色光を反射する緑色反射層１４４を有し、青色光射出領域１３１Ｂは、青色蛍光層１３６の入射面側に、紫外光を透過し、かつ、青色光を反射する青色反射層１４６を有する。図１（ｃ）においては緑色反射層１４４が表示されていないが、その態様は赤色反射層１４２及び青色反射層１４６と同様である。赤色反射層１４２、緑色反射層１４４及び青色反射層１４６は、例えば、石英ガラスに誘電体多層膜を蒸着したものを用いることができる。また、上記の条件を満たす限り、赤色反射層１４２、緑色反射層１４４及び青色反射層１４６で異なる構造としてもよいし、同一の構造としてもよい。

カラーホイール１３０は、駆動部１４０によって回転駆動され、赤色光と、緑色光と、青色光とからなる色光列を射出する。

集光レンズ１５０は、カラーホイール１３０とリレー光学系１６０との間に配置され、カラーホイール１３０から放出される色光列を集光してリレー光学系１６０に導光する。集光レンズ１５０は、入側面が凹形状を有し、射出面が凸形状を有するメニスカス凸レンズからなる。

リレー光学系１６０は、図１（ａ）に示すように、リレーレンズ１６２、反射ミラー１６４及びフィールドレンズ１６６を有する。リレー光学系１６０は、カラーホイール１３０から放出され、集光レンズ１５０により集光された色光列を、光変調装置２００に導光する。
リレーレンズ１６２は、集光レンズ１５０から射出される色光列を、光変調装置２００の画像変調領域に結像するように集光する。
反射ミラー１６４は、リレーレンズ１６２からの色光列を、光変調装置２００の方向へ向けて反射する。
フィールドレンズ１６４は、図示による詳しい説明は省略するが、反射ミラー１６４からの色光列を光変調装置２００に導光すると同時に、光変調装置２００からの色光列を投写光学装置３００に導光するためのレンズである。

光変調装置２００は、マイクロミラー型の光変調装置であり、図１（ａ）に示すように、インテグレーターロッド１２０の射出面と共役な位置に配設される。光変調装置２００は、リレー光学系１６０からの色光列を画像情報に応じて各画素に対応するマイクロミラーにより反射し、投写光学系３００へ射出する機能を有する反射方向制御型光変調装置である。

投写光学系３００は、光変調装置２００からの投写画像を表す色光列を外部のスクリーンＳＣＲに投写画像として投写する。投写光学系３００は、例えば、投写レンズである。図１（ａ）に示すように、光変調装置２００と投写光学系３００とは、それぞれの中心軸が一致するように配置されている。

なお、スクリーンＳＣＲ上では、赤色の投写画像と、緑色の投写画像と、青色の投写画像とが切り替わりながら順次投写されることになるが、これらの切り替わりの速さが十分に速いため、人間の目にはカラー画像として認識される。

処理・制御部４００は、画像入力信号を処理し、かつ、プロジェクター１０００の他の各部を制御する制御部４１０と、光源装置１１０の駆動を制御する光源装置駆動回路４２０と、カラーホイール１３０の駆動を制御するカラーホイール駆動回路４３０と、画像情報に基づいて光変調装置２００の駆動を制御する光変調装置駆動回路４４０とを有する。

このように、実施形態１に係るプロジェクター１０００は、照明装置１００と、光変調装置２００と、投写光学系３００と、処理・制御部４００とを備えるプロジェクターである。

以上のように構成された実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列を射出するカラーホイール１３０と、カラーホイール１３０から射出される色光列を画像情報に応じて変調する光変調装置２００とを備えるため、従来のプロジェクターの場合と同様に、色光毎に光変調素子を準備しなくてもフルカラー表示を行うことが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、赤色光射出領域１３１Ｒ、緑色光射出領域１３１Ｇ及び青色光射出領域１３１Ｂは、インテグレーターロッド１２０からの光を対応する色光に変換して放出する蛍光層を有するため、従来のプロジェクターのように、目的としない色成分がカラーフィルターで吸収され無駄に捨てられることがなくなる。その結果、実施形態１に係るプロジェクター１０００は、色光毎に光変調素子を準備しなくてもフルカラー表示を行うことが可能で、かつ、従来のプロジェクターよりも光利用効率の高いプロジェクターとなる。

ところで、実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合、赤色光射出領域１３１Ｒ、緑色光射出領域１３１Ｇ及び青色光射出領域１３１Ｂにおいては、蛍光層により各色光を放出しているため、従来のプロジェクターの場合よりも、カラーホイールから射出される光の射出角が大きくなる傾向にある。このため、従来のプロジェクターよりも光利用効率が低下する可能性があると考えられる。

しかしながら、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、カラーホイール１３０から射出される色光を集光してリレー光学系１６０に導光する集光レンズ１５０を備えるため、カラーホイール１３０から射出される光の射出角が大きくなったとしても、これに起因して光利用効率が低下するのを抑制することができる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、紫外光を射出する光源装置を用いて、本発明のプロジェクターを実現することができる。紫外光は蛍光として変換される効率が高く、光利用効率の高いプロジェクターとなる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、赤色蛍光層１３２、緑色蛍光層１３４及び青色蛍光層１３６を透明基板１３８の入射面上に有するため、インテグレーターロッドから射出された直後の、インテグレーターロッドの射出面とほぼ同じ面積の発光領域から、各色光が放出されることとなる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、赤色反射層１４２、緑色反射層１４４及び青色反射層１４６を有し、蛍光層から入射面側に放出される蛍光を集光レンズ１５０側に反射することが可能となるため、光利用効率が低下するのを抑制することができる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、集光レンズ１５０は、メニスカス凸レンズからなるため、カラーホイールから射出された射出角が大きい光の大部分をのみ込んでリレー光学系１６０に導光することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することができる。

以下、比較例１及び比較例２を用いて、実施形態１における集光レンズ１５０の効果をさらに説明する。

図２は、実施形態１における集光レンズ１５０の効果を説明するために示す図である。図２（ａ）は比較例１に係るプロジェクター１０００ａの光路を表す概略図であり、図２（ｂ）は比較例２に係るプロジェクター１０００ｂの光路を表す概略図であり、図２（ｃ）は実施形態１に係るプロジェクター１０００の光路を表す概略図である。なお、図２においては、説明の簡略化のために、ロッドレンズ１２０、カラーホイール１３０、集光レンズ１５０、リレーレンズ１６２及び光変調装置２００以外の表示を省略し、また、リレーレンズ１６２から光変調装置２００までの光路を直線として表示する。

比較例１のプロジェクター１０００ａは、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、カラーホイール及び集光レンズを備えない点が異なる。この場合、図２（ａ）に示すように、ロッドレンズ１２０に入射した光は、入射したときと同じ角度で出射面から射出され、リレーレンズ１６２によって光変調装置２００へ導光される。

比較例２のプロジェクター１０００ｂは、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、集光レンズを備えない点が異なる。この場合、図２（ｂ）に示すように、カラーホイール１３０から放出される色光は、蛍光層により各色光を放出しているため、比較例１の場合と比べて、カラーホイールから射出される光の射出角が大きくなる。このため、リレーレンズ１６２によって光変調装置２００へ導光される色光はごく一部である。その結果、光利用効率が低下する。

これに対して、実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合は、図２（ｃ）に示すように、集光レンズ１５０が、カラーホイール１３０から射出された光の大部分をのみ込んでリレー光学系１６０に導光することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することができる。

［実施形態２］
図３は、実施形態２に係るプロジェクター１００２を説明するために示す図である。図３（ａ）はプロジェクター１００２の概要を示す図であり、図３（ｂ）はカラーホイール１８０を入射面側から見た正面図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＡ’−Ａ’断面図であり、図３（ｄ）は図３（ｃ）における符号Ｄが示す部分の部分拡大断面図であり、図３（ｅ）は図３（ｃ）における符号Ｅが示す部分の部分拡大断面図である。図３において、Ｒは赤色光を表し、Ｇは緑色光を表し、Ｂは青色光を表す。なお、図３（ｃ）〜図３（ｅ）においては、説明のために赤色蛍光層１８２及び青色光透過層１４８の厚みを誇張して表示している。

実施形態２に係るプロジェクター１００２は、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、光源装置の構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係るプロジェクター１００２においては、図３に示すように、光源装置１７０は青色光を射出する光源装置である。また、それに付随して、実施形態２に係るプロジェクター１００２は、カラーホイール、制御部及び光源装置駆動回路の構成も実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なる。図３に示すように、カラーホイール１８０は光源装置１７０に対応したカラーホイールであり、制御部４１２及び光源装置駆動回路４２２は光源装置１７０を駆動するためのものである。

実施形態２に係るプロジェクター１００２における照明装置１０２は、図３に示すように、光源装置１７０、インテグレーターロッド１２０、カラーホイール１８０、集光レンズ１５０及びリレー光学系１６０を備える。

光源装置１７０は、図３（ａ）に示すように、青色光光源１７２と、光源装置集光レンズ１７４とを有し、青色光を射出する。
青色光源１７２は、青色光を射出する光源であり、光源装置集光レンズ１７４へ向かって青色光を射出する。青色光源１７２としては、例えば、基板上に配置された青色光ＬＥＤを用いることができる。
光源装置導光レンズ１７４は、青色光源１７２からの青色光を、インテグレーターロッド１２０の入射面近傍で収束するように集光する。

カラーホイール１８０は、図３（ｂ）に示すように、赤色光を射出する赤色光射出領域１８１Ｒと、緑色光を射出する緑色光射出領域１８１Ｇと、青色光を射出する青色光射出領域１８１Ｂとが周方向に沿って配列された構造を有し、赤色光射出領域１８１Ｒは、インテグレーターロッド１２０からの青色光を赤色光に変換して放出する赤色蛍光層１８２を有し、緑色光射出領域１８１Ｇは、インテグレーターロッド１２０からの青色光を緑色光に変換して放出する緑色蛍光層１８４を有し、青色光射出領域１８１Ｂは、インテグレーターロッド１２０からの青色光を透過する青色光透過層１４８を有する。赤色蛍光層１８２及び緑色蛍光層１８４は、それぞれが発する蛍光を十分に透過する構成を有している。カラーホイール１８０は、インテグレーターロッド１２０からの青色光を赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列に変換して射出する。

また、カラーホイール１８０は、図３（ｃ）に示すように、赤色蛍光層１８２、緑色蛍光層１８４及び青色光透過層１４８を透明基板１３８の入射面上に有する。図３（ｃ）においては緑色蛍光層１８４が表示されていないが、その態様は赤色蛍光層１８２と同様である。透明基板１３８を構成する物質としては、例えば、光学ガラスを用いることができる。

赤色蛍光層１８２としては、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ_３:Ｅｕ^２＋等を有する蛍光層を用いることができる。
緑色蛍光層１８４としては、例えば、β‐サイアロン緑色蛍光体、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋等を有する蛍光層を用いることができる。

青色光透過層１４８は、図３（ｃ）に示すように、青色光を散乱する機能を有する。実施形態２に係るプロジェクター１００２においては、図３（ｄ）に示すように、蛍光層により各色光を放出しているため、カラーホイール１８０から射出される光の射出角が大きくなる。このため、各色光をより均一なものとするために、カラーホイール１８０を透過する青色光の射出角を大きくする必要がある。青色光透過層１４８は，図３（ｅ）に示すように，カラーホイール１３０から射出される青色光の射出角を、他の色光と同様に大きくなるようにする。青色光透過層１４８としては、例えば、光学ガラスからなる磨りガラスを用いることができる。

また、図３（ｃ）に示すように、赤色光射出領域１８１Ｒは、赤色蛍光層１８２の入射面側に、青色光を透過し、かつ、赤色光を反射する赤色反射層１９２を有し、緑色光射出領域１８１Ｇは、緑色蛍光層１８４の入射面側に、青色光を透過し、かつ、緑色光を反射する緑色反射層１９４を有する。図３（ｃ）においては緑色反射層１９４が表示されていないが、その態様は赤色反射層１９２と同様である。赤色反射層１９２及び緑色反射層１９４は、例えば、光学ガラスに誘電体多層膜を蒸着したものを用いることができる。また、上記の条件を満たす限り、赤色反射層１９２及び緑色反射層１９４で異なる構造としてもよいし、同一の構造としてもよい。

処理・制御部４０２は、図３（ａ）に示すように、制御部４１２と、光源装置駆動回路４２２と、カラーホイール駆動回路４３０と、光変調装置駆動回路４４０とを有する。
制御部４１２及び光源装置駆動回路４２２は、光源装置１７０を制御するためのものであり、他の点では実施形態１に係る制御部４１０及び光源装置駆動回路４２０と同様のものである。

上記したように、実施形態２に係るプロジェクター１００２は、光源装置等の構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なるが、赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列を射出するカラーホイール１８０と、カラーホイール１８０から射出される色光列を画像情報に応じて変調する光変調装置２００とを備え、また、赤色光射出領域１８１Ｒ及び緑色光射出領域１８１Ｇは、インテグレーターロッド１２０からの光を対応する色光に変換して放出する蛍光層を有し、さらに、カラーホイール１８０から射出される色光を集光してリレー光学系１６０に導光する集光レンズ１５０を備えるため、実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合と同様に、色光毎に光変調素子を準備しなくてもフルカラー表示を行うことが可能で、かつ、従来のプロジェクターよりも光利用効率の高いプロジェクターとなる。

また、実施形態２に係るプロジェクター１００２によれば、光源装置１７０は、青色光を射出する光源装置であり、青色光を射出する光源装置を用いて、実施形態２に係るプロジェクターを実現することができる。光源装置から射出される青色光をそのまま色光として用いることが可能であるため、より少ない種類の蛍光層でフルカラー表示を行うことが可能となる。

また、実施形態２に係るプロジェクター１００２によれば、青色光透過層１４８は青色光を散乱する機能を有するため、青色光透過層１４８から射出される青色光の射出角を、赤色蛍光層１８２から放出される赤色光の射出角又は緑色蛍光層１８４から放出される緑色光の射出角と同等の値にすることが可能となり、色光毎の照明状態をより均一なものとして画像品質を維持することができる。

また、実施形態２に係るプロジェクター１００２によれば、カラーホイール１８０は、赤色蛍光層１８２、緑色蛍光層１８４及び青色光透過層１４８を透明基板１３８の入射面上に有するため、インテグレーターロッド１２０から射出された直後の、インテグレーターロッド１２０の射出面とほぼ同じ面積の発光領域から、各色光が放出されることとなる。

また、実施形態２に係るプロジェクター１００２によれば、赤色反射層１９２及び緑色反射層１９４を有し、蛍光層から入射面側に放出される蛍光を集光レンズ１５０側に反射することが可能となるため、光利用効率が低下するのを抑制することができる。

なお、実施形態２に係るプロジェクター１００２は、光源装置、カラーホイール、制御部及び光源装置駆動回路の構成以外の点においては、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクター１０００が有する効果のうち該当する効果を有する。

［実施形態３］
図４は、実施形態３に係るプロジェクター１００４の概要を示す図である。

実施形態３に係るプロジェクター１００４は、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、光変調装置の構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係るプロジェクター１００４においては、図４に示すように、光変調装置２０４は反射型液晶を用いた光変調装置である。また、それに付随して、実施形態３に係るプロジェクター１００２は、リレー光学系、投写光学系、制御部及び光変調装置駆動回路の構成も実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なる。図４に示すように、照明装置１０４のリレー光学系１６４はリレーレンズのみからなる光学系であり、投写光学系３０２は光変調装置２０４に対応する投写光学系であり、制御部４１４及び光変調装置駆動回路４４４は光変調装置２０４を駆動するためのものである。

実施形態３に係るプロジェクター１００４における照明装置１０４は、図４に示すように、光源装置１１０、インテグレーターロッド１２０、カラーホイール１３０、集光レンズ１５０及びリレー光学系１６４を備える。

リレー光学系１６４は、図４に示すように、リレーレンズのみからなる光学系である。リレー光学系１６４は、カラーホイール１３０から放出され、集光レンズ１５０により集光された色光列を、光変調装置２０４の第１反射型液晶パネル２２０及び第２反射型液晶パネル２３０に結像するように導光する。

光変調装置２０４は、図４に示すように、偏光ビームスプリッター２１０、第１反射型液晶パネル２２０及び第２反射型液晶パネル２３０を備え、画像情報に応じて変調した色光列を投写光学系３０２へ射出する。

偏光ビームスプリッター２１０は、図示による詳しい説明は省略するが、リレー光学系１６４からの色光列のうち、一の偏光成分を有する色光列を第１反射型液晶パネル２２０に向かって反射し他の偏光成分を有する色光列を通過させる。偏光ビームスプリッター２１０は、リレー光学系１６４からの色光列の光路に対して４５°の角度になるように設置されている。偏光ビームスプリッター２１０としては、例えば、ワイヤーグリッド式の偏光ビームスプリッターや、誘電体多層膜式の偏光ビームスプリッターを用いることができる。

第１反射型液晶パネル２２０は、図示による詳しい説明は省略するが、一の偏光成分を有する色光列を画像情報に応じて各画素に対応する液晶装置により変調し、変調した一の偏光成分を有する色光列を反射面によって偏光ビームスプリッター２１０に向けて反射する。第１反射型液晶パネル２２０は、色光列に含まれる色光ごとに変調を行う。

第２反射型液晶パネル２３０は、図示による詳しい説明は省略するが、他の偏光成分を有する色光列を画像情報に応じて各画素に対応する液晶装置により変調し、変調した他の偏光成分を有する色光列を反射面によって偏光ビームスプリッター２１０に向けて反射する。第２反射型液晶パネル２３０も、色光列に含まれる色光ごとに変調を行う。

第１反射型液晶パネル２２０及び第２反射型液晶パネル２３０により変調され反射された一の偏光成分を有する色光列及び他の偏光成分を有する色光列は、偏光ビームスプリッター２１０上で合成され、画像情報に応じて変調した色光列として投写光学系３０２へ射出される。

投写光学系３０２は、光変調装置２０４からの投写画像を表す色光列を外部のスクリーンＳＣＲに投写画像として投写する。投写光学系３０２は、例えば、投写レンズである。

処理・制御部４００ｄは、図４（ａ）に示すように、制御部４１４と、光源装置駆動回路４２０と、カラーホイール駆動回路４３０と、光変調装置駆動回路４４４とを有する。
制御部４１４及び光変調装置駆動回路４４４は、光変調装置２０４を制御するためのものであり、他の点では実施形態１に係る制御部４１０及び光変調装置駆動回路４４０と同様のものである。

上記したように、実施形態３に係るプロジェクター１００４は、光変調装置等の構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なるが、赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列を射出するカラーホイール１３０と、カラーホイール１３０から射出される色光列を画像情報に応じて変調する光変調装置２０４とを備え、また、赤色光射出領域１３１Ｒ、緑色光射出領域１３１Ｇ及び青色光射出領域１３１Ｂは、インテグレーターロッド１２０からの光を対応する色光に変換して放出する蛍光層を有し、さらに、カラーホイール１３０から射出される色光を集光してリレー光学系１６４に導光する集光レンズ１５０を備えるため、実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合と同様に、色光毎に光変調素子を準備しなくてもフルカラー表示を行うことが可能で、かつ、従来のプロジェクターよりも光利用効率の高いプロジェクターとなる。

なお、実施形態３に係るプロジェクター１００４は、リレー光学系、光変調装置、制御部及び光変調装置駆動回路の構成以外の点においては、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクター１０００が有する効果と同様の効果を有する。

［実施形態４］
図５は、実施形態４に係るプロジェクター１００６の概要を示す図である。

実施形態４に係るプロジェクター１００６は、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、集光レンズの構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なる。すなわち、実施形態４に係るプロジェクター１００６においては、図５に示すように、照明装置１０６の集光レンズ１５６は、入側面が平面形状を有し、射出面が凸形状を有する平凸レンズからなる。

このように、実施形態４に係るプロジェクター１００６は、集光レンズの構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なるが、赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列を射出するカラーホイール１３０と、カラーホイール１３０から射出される色光列を画像情報に応じて変調する光変調装置２００とを備え、また、赤色光射出領域１３１Ｒ、緑色光射出領域１３１Ｇ及び青色光射出領域１３１Ｂは、インテグレーターロッド１２０からの光を対応する色光に変換して放出する蛍光層を有し、さらに、カラーホイール１３０から射出される色光を集光してリレー光学系１６０に導光する集光レンズ１５６を備えるため、実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合と同様に、色光毎に光変調素子を準備しなくてもフルカラー表示を行うことが可能で、かつ、従来のプロジェクターよりも光利用効率の高いプロジェクターとなる。

また、実施形態４に係るプロジェクター１００６によれば、集光レンズ１５６は、平凸レンズからなるため、カラーホイールから射出された射出角が大きい光の大部分をのみ込んで後段のリレー光学系に導光することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することができる。

なお、実施形態４に係るプロジェクター１００６は、集光レンズの構成以外の点においては、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクター１０００が有する効果のうち該当する効果を有する。

以上、本発明のプロジェクターを上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その要旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態１及び３〜５においては、光源装置１１０の光源として水銀ショートアークランプを用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、紫外光ＬＥＤ、紫外光ＬＤ（レーザーダイオード）及び紫外光ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を光源として用いることもできる。

（２）上記実施形態１及び３〜５においては、光源装置１１０において補助ミラー１１２を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、補助ミラーを用いなくてもよい。

（３）上記実施形態２においては、光源装置１７０の光源として青色光ＬＥＤを用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、青色光ＬＤ及び青色光ＯＬＥＤを光源として用いることもできる。

（４）上記実施形態３においては、光変調装置において２枚の反射型液晶パネルを用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１枚の反射型液晶パネルを用いることもできる。

（５）上記実施形態３においては、プロジェクター１００４は反射型のプロジェクターであるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、透過型のプロジェクターであってもよい。ここで、「反射型」とは、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味しており、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味している。透過型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、反射型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。

（６）上記各実施形態においては、色光列は赤色光、緑色光及び青色光からなるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。カラーホイールの回転によって、色光を発する領域が、ある領域から次の領域に移り変わるときには、ある領域の色光と次の領域の色光とが同時に射出される（いわゆるスポーク光。）。このスポーク光を投写画像に用いることとしてもよい。例えば、色光列は、赤色光、緑色光及び青色光並びに赤色光射出領域と緑色光射出領域とが同時に色光を射出するときの略黄色光、緑色光射出領域と青色光射出領域とが同時に色光を射出するときの略シアン色光及び赤色光射出領域と青色光射出領域とが同時に色光を射出するときの略マゼンタ色光からなるものとしてもよい。この場合、光変調装置は略黄色光、略シアン色光及び略マゼンタ色光についての変調を行うこととしてもよい。

（７）上記各実施形態においては、インテグレーターロッド１２０として内面全反射タイプの中実のロッドを用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、内面全反射タイプの中空のロッドを用いることもできる。

（８）上記各実施形態においては、投写光学系として投写レンズを用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、投写ミラーを用いることもできる。

（９）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投射型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投射型プロジェクターに適用する場合にも可能である。

１００，１０２，１０４，１０６…照明装置、１１０，１７０…光源装置、１１２…紫外光光源、１１４…楕円面リフレクター、１１６…補助ミラー、１２０…インテグレーターロッド、１３０，１８０…カラーホイール、１３１Ｒ，１８１Ｒ…赤色光射出領域、１３１Ｇ，１８１Ｇ…緑色光射出領域、１３０Ｂ，１８１Ｂ…青色光射出領域、１３２，１８２…赤色蛍光層、１３４，１８４…緑色蛍光層、１３６…青色蛍光層、１３８…透明基板、１４０…駆動部、１４２，１９２…赤色反射層、１４４，１９４…緑色反射層、１４６…青色反射層、１４８…青色光透過層、１５０，１５６…集光レンズ、１６０，１６４…リレー光学系、１６２…リレーレンズ、１６４…反射ミラー、１６６…フィールドレンズ、１７２…青色光光源、１７４…光源装置集光レンズ、２００，２０４…光変調装置、２１０…偏光ビームスプリッター、２２０…第１反射型液晶パネル、２３０…第２反射型液晶パネル、３００，３０２…投写光学系、４００，４０２，４０４…処理・制御部、４１０，４１２，４１４…制御部、４２０，４２２…光源装置駆動回路、４３０…カラーホイール駆動回路、４４０，４４４…光変調装置駆動回路、１０００，１０００ａ，１０００ｂ，１００２，１００４，１００６…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン

Claims

青色光からなる光を射出する光源装置、前記光源装置から射出される光をより均一な面内光強度分布を有する光に変換するインテグレーターロッド、前記インテグレーターロッドからの光を赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列に変換して射出するカラーホイール及び前記カラーホイールから射出される色光列を導光するリレー光学系を備える照明装置と、
前記照明装置からの色光列を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの色光列を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、
前記カラーホイールは、赤色光を射出する赤色光射出領域と、緑色光を射出する緑色光射出領域と、青色光を射出する青色光射出領域とが周方向に沿って配列された構造を有し、
前記赤色光射出領域には前記インテグレーターロッドからの青色光を赤色光に変換して放出する赤色蛍光層が形成され、前記緑色光射出領域には前記インテグレーターロッドからの青色光を緑色光に変換して放出する緑色蛍光層が形成され、前記青色光射出領域には前記インテグレーターロッドからの青色光を透過する青色光透過層が形成され、
前記照明装置は、前記カラーホイールと前記リレー光学系との間に配置され、前記カラーホイールから射出される色光列を集光して前記リレー光学系に導光する集光レンズをさらに備え、
前記青色光透過層は、前記青色光の射出角を前記赤色光の射出角および前記緑色光の射出角と同等とする散乱機能を備えることを特徴とするプロジェクター。
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記カラーホイールは、前記赤色蛍光層、前記緑色蛍光層及び前記青色光透過層が透明基板の入射面上に形成されていることを特徴とするプロジェクター。
請求項１又は２に記載のプロジェクターにおいて、
前記赤色光射出領域には、前記赤色蛍光層の入射面側に、青色光を透過し、かつ、赤色光を反射する赤色反射層が形成され、
前記緑色光射出領域には、前記緑色蛍光層の入射面側に、青色光を透過し、かつ、緑色光を反射する緑色反射層が形成されていることを特徴とするプロジェクター。
請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記集光レンズは、入側面が凹形状を有し、射出面が凸形状を有するメニスカス凸レンズからなることを特徴とするプロジェクター。
請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記集光レンズは、入側面が平面形状を有し、射出面が凸形状を有する平凸レンズからなることを特徴とするプロジェクター。