JP5534336B2

JP5534336B2 - 光源ユニット及びプロジェクタ

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Publication number: JP5534336B2
Application number: JP2010219202A
Authority: JP
Inventors: 秀将黒崎
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: JP2012073489A

Description

本発明は、光源ユニット及びこの光源ユニットを備えたプロジェクタに関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さら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。このようなプロジェクタにおいて、近年、光源として用いる発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ発光器、有機ＥＬ、あるいは、蛍光体等を用いる開発や提案が多々なされている。

例えば、特開２００４−３４１１０５号公報（特許文献１）では、透光性を有した円板からなる発光板の表面に、赤色、緑色、青色蛍光体層を並設し、発光板の裏面に紫外線透過、可視光反射のダイクロイックフィルタを配置し、発光板の裏面側から蛍光体層に紫外光を照射することにより赤色、緑色、青色波長帯域の光源光を生成する光源装置の提案がなされている。この特許文献１の発明によれば赤色、緑色、青色波長帯域の光源光を生成することができるも、既存の蛍光体を用いた場合、３色の光の出力を均一にすることが困難であり、この光源装置をプロジェクタに用いた場合、色再現度が高く輝度が高い画像を投影することが困難であった。

そこで、本願出願人は、先の出願（特願２００９−１５５４３４号：未公開）において、青色レーザ発光器からの射出光を励起光として赤色波長帯域光を射出する赤色蛍光体層と、青色レーザ発光器からの射出光を励起光として緑色波長帯域光を射出する緑色蛍光体層と、青色レーザ発光器からの射出光を拡散透過する拡散透過板と、を周方向に並設した発光ホイールを備える光源装置の提案を行っている。この提案では、赤色蛍光体層及び緑色蛍光体層を反射面上に敷設し、赤色及び緑色波長帯域光に関しては発光ホイールの入射面側から射出させ、青色波長帯域光は発光ホイールの裏面側から射出させる構成となっている。このように赤色及び緑色波長帯域の蛍光光を入射面側から取り出す構造とすることにより、励起光の入射面から直接に射出される蛍光光と合わせて、発光ホイールの表面に設けた反射面で反射した蛍光光も入射面から取り出すことができるため、蛍光体から全方位に射出される蛍光光の全てを同一面から取り出すことができ、蛍光光の利用効率を高めることができる。

特開２００４−３４１１０５号公報

上述した本願出願人の提案では、励起光が青色波長帯域光であるため、青色レーザ発光器と発光ホイールとの間に青色を透過し赤色及び緑色を反射するダイクロイックミラーを配置する必要があった。そして、このダイクロイックミラーを用いた光学レイアウトでは、赤色及び緑色波長帯域光は発光ホイールから励起光源側に射出され、青色波長帯域光は発光ホイールを透過して赤色及び緑色波長帯域光とは逆方向に発光ホイールから射出されるため、青色波長帯域の光源光に関しては、赤色及び緑色波長帯域光とは異なる光路で表示素子に収束させる必要があった。従って、各波長帯域光の光軸を一致させるためには、少なくとももう一枚、青色を透過し赤色及び緑色を反射する、又は、青色を反射し赤色及び緑色を透過するダイクロイックミラーを配置して３色の光を同一光軸同一進行方向とする必要があった。よって、上述した本出願人の提案では、光学レイアウトが複雑となり、プロジェクタの小型化及び薄型化に限界が生じることになっていた。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、青色光源を励起光源として及び青色波長帯域光の発生源として使用する光の三原色を生成可能な光源ユニットにおいて、複数のプリズムを用いることにより光学レイアウトの簡素化と小型化を実現した光源ユニットと、この光源ユニットを備えることにより小型化及び薄型化を一層高めたプロジェクタと、を提供することを目的としている。

本発明の光源ユニットは、所定波長帯域光を射出する励起光源と、表面を反射面とし、前記励起光源からの射出光を励起光として所定波長帯域光を射出する蛍光体層が敷設された蛍光発光部、及び、前記励起光源からの射出光を拡散させる拡散部、を有した発光板と、前記発光板と前記励起光原との間に配置され、光軸を調整し光を全反射する全反射面を有する第一プリズムと光軸を調節し光を透過する第二プリズムとが空気層を介して組み合わされてなるプリズムと、を備え、前記発光板の蛍光発光部及び拡散部を前記プリズムを介した励起光の光路上に順次交互移動させる駆動手段を有することを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットにおいて、前記プリズムは、前記励起光源側に前記第二プリズムが位置し、前記発光板側に前記第一プリズムが位置するように配置され、前記励起光源からの射出光は、前記第二プリズムに入射して透過した後に空気層を介して前記第一プリズムに入射し、さらに該第一プリズムを透過して前記発光板に照射され、該発光板からの射出光は、前記第一プリズムに入射して該第一プリズムと前記空気層との間の境界面で反射されて外部に射出されることを特徴とする。

なお、本発明の光源ユニットにおいては、前記プリズムが、前記励起光源側に前記第一プリズムが位置し、前記発光板側に前記第二プリズムが位置するように配置されて、前記励起光源からの射出光が、前記第一プリズムに入射し該第一プリズムと前記空気層との間の境界面で反射されて前記発光板に照射され、該発光板からの射出光は、前記第一プリズム及び前記第二プリズムを透過して外部に射出される構成とされることもある。

さらに、本発明の光源ユニットにおいて、前記励起光源は、青色波長帯域光を射出する半導体光源であり、前記発光板は、前記励起光を受けて赤色波長帯域に発光する赤色蛍光体層を有した赤色蛍光発光部と、前記励起光を受けて緑色波長帯域に発光する緑色蛍光体層を有した緑色蛍光発光部と、前記励起光を拡散させて青色波長帯域光を射出する前記拡散部と、が周方向に並設された発光ホイールとされることを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットは、前記励起光源が青色レーザ発光器であることを特徴とする。

そして、本発明の光源ユニットにおいて、前記発光板の前記励起光が照射される面の反対面側には、前記赤色蛍光発光部及び前記緑色蛍光発光部では、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射し、青色波長帯域光を透過するダイクロイックミラーが配置され、前記拡散部では、赤色及び緑色及び青色の波長帯域光を反射する反射ミラーが配置されていることを特徴とする。

本発明のプロジェクタは、上述したいずれかの光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの射出光を前記表示素子に射出する光源側光学系と、前記表示素子で生成された投影光をスクリーンに向けて射出する投影側光学系と、前記光源ユニットや表示素子の制御を行うプロジェクタ制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、青色光源を励起光源として及び青色波長帯域光の発生源として使用する光の三原色を生成可能な光源ユニットにおいて、複数のプリズムを用いることで光学レイアウトの簡素化したことより小型化を容易とした光源ユニットと、この光源ユニットを備えることにより小型化及び薄型化を一層高めたプロジェクタと、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。上記プロジェクタの機能ブロックを示す図である。上記プロジェクタの上カバーを外した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発光板の正面図及び断面図である。上記発光板の断面図及び光路を示す模式図である。本発明のプロジェクタにおける他の実施例に係る光学レイアウトを示す図である。本発明のプロジェクタにおける他の実施例に係る光学レイアウトを示す図である。本発明のプロジェクタにおけるさらに別の光学レイアウトを示す図である。本発明のプロジェクタにおける異なる実施例に係る光学レイアウトを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。本発明に係るプロジェクタ1は、光源ユニット60と、表示素子51と、光源ユニット60からの射出光を表示素子51に射出する光源側光学系170と、表示素子51で生成された投影光をスクリーンに向けて射出する投影側光学系221と、光源ユニット60や表示素子51の制御を行うプロジェクタ制御手段と、を備える。

この光源ユニット60は、所定波長帯域光を射出する励起光源71と、反射面上に、励起光源71からの射出光を励起光として所定波長帯域光を射出する蛍光体層111,112を有した蛍光発光部102,103、及び、励起光源71からの射出光を拡散させる拡散部104、が形成された発光板101と、を備える。そして、発光板101と励起光源71との間に、ＴＩＲプリズム（ＴｏｔａｌＩｎｔｅｒｎａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＰｒｉｓｍ）141又はＲＴＩＲプリズム（ＲｅｖｅｒｓｅＴｏｔａｌＩｎｔｅｒｎａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＰｒｉｓｍ）141Rが配置されている。

また、ＴＩＲプリズム141及びＲＴＩＲプリズム141Rは、光軸を調整し光を全反射する全反射面を有する第一プリズム142と、光軸を調整し光を透過する第二プリズム143と、が空気層144を介して組み合わされてなる。ＴＩＲプリズム141の場合、励起光源71からの射出光は、第一プリズム142に入射して該第一プリズム142と空気層144との間の境界面で全反射されて発光板101に照射され、この発光板101からの射出光は第一プリズム142に入射して、第一プリズム142を透過し第二プリズム143で光軸を調整されながら透過して、光源側光学系170に射出される。ＲＴＩＲプリズム141Rの場合、励起光源71からの射出光は、第二プリズム143に入射して光軸を調整されながら透過した後に空気層144を介して第一プリズム142に入射し、さらに第一プリズム142を透過して発光板101に照射され、この発光板101からの射出光は、第一プリズム142に入射して該第一プリズム142と空気層144との間の境界面で全反射されて光源側光学系170に射出される。

さらに、励起光源71は、青色波長帯域光を射出する半導体光源としての青色レーザ発光器であり、発光板101は、励起光を受けて赤色波長帯域に発光する赤色蛍光体層111を有した赤色蛍光発光部102と、励起光を受けて緑色波長帯域に発光する緑色蛍光体層112を有した緑色蛍光発光部103と、励起光を拡散させて青色波長帯域光を射出する拡散部104と、が周方向に並設された発光ホイールとされる。

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1の外観斜視図である。なお、本実施例において、プロジェクタ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、前後とはプロジェクタ1の投影方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

プロジェクタ1は、図１に示すように、略直方体形状をした手乗りサイズの小型プロジェクタ1であって、上ケース5と下ケース6により内部を覆うようにして構成されている。そして、プロジェクタ筐体の前方に位置する上ケース5と下ケース6とが嵌合されてなる正面板12には、略中央にレンズ鏡筒225が配置され、右側板15近傍に吸気孔18が形成されている。

また、プロジェクタ筐体の上ケース5によって形成される上面板11にはキー／インジケータ部37が設けられ、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、光源ユニット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、プロジェクタ筐体の後方や側方に位置する上ケース5と下ケース6とが嵌合されてなる背面板13や右側板15には、ＵＳＢ端子や電源アダプタプラグ、メモリカードの挿入口等の各種端子が設けられている。

次に、プロジェクタ1のプロジェクタ制御手段について図２の機能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等から構成される。この制御部38は、プロジェクタ1内の各回路の動作制御を司るものであって、演算装置としての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。

そして、このプロジェクタ制御手段により、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。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、表示素子制御手段として機能するものであり、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を駆動するものであり、光源ユニット60から射出された光線束を光源側光学系を介して表示素子51に照射することにより、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を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235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、再生時にメモリカード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し、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。

そして、筐体の上ケース5に設けられるキー／インジケータ部37からの操作信号は、直接に制御部38に送出される。なお、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、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の光源光が光源ユニット60から射出されるように、後述の励起光照射装置及び発光ホイールを回転させるホイールモータを制御する。さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、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。

さらに、プロジェクタ制御手段は、光源ユニット60からの射出光の照度を測定する照度測定手段としての照度センサ42を備える。そして、制御部38は、照度センサ42から送出された各波長帯域光の出力に関する情報をもとに、光源ユニット60の各光源に印加する電圧を調整し、製品出荷当初の輝度バランスを維持する。

次に、このプロジェクタ1の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ1の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ1は、図３に示すように、中央部分に光源ユニット60を備え、光源ユニット60の左側方に投影側光学系221が内装されたレンズ鏡筒225を備え、レンズ鏡筒225と左側板14との間にバッテリー55を備えている。また、プロジェクタ1は、レンズ鏡筒225と背面板13との間におけるバッテリー55の近傍に、左側板14と平行に配置されたＤＭＤ等の表示素子51を備えている。さらに、プロジェクタ1は、光源ユニット60の下方に主制御回路基板241を備え、レンズ鏡筒225とバッテリー55との間に電源制御回路基板242を備えている。

また、プロジェクタ1は、光源ユニット60及びレンズ鏡筒225と背面板13との間に、光源ユニット60からの射出光を表示素子51に照射する光源側光学系170を備えている。また、光源ユニット60と右側板15との間には、背面板13側から順に、電源コネクタ80、内部機器を冷却するためのヒートシンク190、後述する励起光源71で発生する熱をヒートシンク190へ導くヒートパイプ130、冷却ファン261を備えている。

光源ユニット60は、正面板12の近傍に配置された励起光照射装置70と、励起光照射装置70から射出された光線束の光路上に配置されたＴＩＲプリズム141と、ＴＩＲプリズム141で反射された励起光照射装置70からの射出光の光路上に配置された発光板101としての発光ホイールと、この発光ホイールを回転駆動させる駆動手段としてのホイールモータ107と、を備える。また、発光板101とＴＩＲプリズム141の間には、励起光照射装置70からの射出光及び発光板101からの射出光を集光する集光レンズ110が配置されている。この集光レンズ110は、複数のレンズが一つの集光レンズを生成するように組み合わされてなる。

励起光照射装置70は、２個の励起光源71と、各励起光源71の光軸上に配置された２個のコリメータレンズ73と、を備える。この励起光源71は、半導体光源としての青色レーザ発光器であり、発光板101に向けて青色波長帯域のレーザ光線を射出する。また、励起光源71は、励起光源71用の基板を介してヒートパイプ130と接触しており、このヒートパイプ130を介してヒートシンク190によって冷却される。コリメータレンズ73は、励起光源71からの射出光を平行な光線束に変換してＴＩＲプリズム141に向けて射出する。

発光板101としての発光ホイールは、図４に示すように、励起光照射装置70からの射出光を受けて赤色波長帯域に発光する赤色蛍光体層111が敷設された赤色蛍光発光部102と、励起光照射装置70からの射出光を受けて緑色波長帯域に発光する緑色蛍光体層112が敷設された緑色蛍光発光部103と、励起光照射装置70からの射出光を拡散させる拡散板105が敷設されて青色波長帯域光を射出する拡散部104と、が周方向に並設されてなる。

そして、赤色蛍光発光部102及び緑色蛍光発光部103における発光板101は、青色波長帯域光を透過し、緑色及び赤色の波長帯域光を反射するダイクロイックミラー108で構成され、赤色蛍光体層111及び緑色蛍光体層112から全方位に射出された蛍光光の中で発光板101側に射出された蛍光光を入射面側に反射し、赤色蛍光体層111及び緑色蛍光体層112の蛍光体の励起に関与せず各蛍光体層111,112を通過した青色波長帯域光である励起光を透過する。拡散部104における発光板101の表面は、図５（ａ）に示すように、銀蒸着等によってミラー状の反射面109とされ、この反射面の表面にサンドブラスト等によって微細な凹凸が形成されている。また、拡散板105は、発光板101の表面に接着剤106によって接着されており、この接着剤106がスペーサーの役割を果たすことにより、拡散板105と発光板101との間に空気層が形成されている。すなわち、拡散板105に入射した励起光照射装置70からの射出光は、拡散板105を透過して発光板101の表面に照射され、この発光板101の表面で拡散反射されて再び拡散板105に入射し、拡散板105でさらに拡散されて図３に示したＴＩＲプリズム141に向けて射出される。

ＴＩＲプリズム141は、図３に示したように、２つの略三角柱形状のプリズムである第一プリズム142と第二プリズム143を組み合わせたプリズムであり、第一プリズム142と第二プリズム143との間に空気層144を有している。このＴＩＲプリズム141は、第一プリズム142における所定の一面から入射した光線束を空気層144との境界面で反射して第一プリズム142の他の面から射出し、第一プリズム142における光を射出した面から入射した光線束を、空気層144及び第二プリズム143を介するように透過させる性質を有する。そして、本実施例においてＴＩＲプリズム141は、励起光照射装置70からの射出光が第一プリズム142内で全反射し発光板101に向けて射出されるように配置されている。すなわち、励起光源71からの射出光は、第一プリズム142に入射し空気層144との境界面で反射されて発光板101に向けて射出され、発光板101からの射出光は、第一プリズム142に入射して第一プリズム142、空気層144及び第二プリズム143を透過して光源側光学系170に向けて射出される。

光源側光学系170は、光源ユニット60からの射出光の光軸方向を略９０度変換する第一光軸変更ミラー177と、マイクロレンズアレイ171と、マイクロレンズアレイ171を透過した光線束の光軸方向を表示素子51に向かって変更する第二光軸変更ミラー173と、第二光軸変更ミラー173とマイクロレンズアレイ171との間に配置された集光レンズ172と、第二光軸変更ミラー173で変更された光軸上に位置する集光レンズ174と、ＲＴＩＲプリズム175と、から構成されている。

この光源側光学系170におけるマイクロレンズアレイ171は、光源ユニット60から射出された光線束を、表示素子51の形状に合わせた複数の長方形断面の光線束に変換し、かつ、当該マイクロレンズアレイ171によって、又は、集光レンズ等によって、表示素子51上で各光線束の中心位置が重なるように集光することでミキシングし、均一な強度分布の光線束に変換する。つまり、マイクロレンズアレイ171は、ライトトンネルやガラスロッド等のように、入射した光線束を方形断面で、かつ、均一強度の光線束に変換する導光装置として機能する。

ＲＴＩＲプリズム175とは、ＴＩＲプリズムと同様２つの略三角柱形状のプリズムである第一プリズム142と第二プリズム143を組み合わせたプリズムであり、第二プリズム143から入射した光線束を空気層144及び第一プリズム142を透過させてこの第一プリズム142の所定の一面から外部に射出させ、この第一プリズム142における光を射出した面から入射した光線束を空気層144との境界面で反射して他の面から射出させる性質を有する。すなわち、ＴＩＲプリズムとは、入射した光線束を内部で反射させて光軸方向を変換し、その後再び入射した光線束を透過するのに対し、ＲＴＩＲプリズム175とは、入射した光線束を先に透過させ、その後再び入射した光線束の光軸方向を変換するプリズムである。このＲＴＩＲプリズム175は、表示素子51に光源光を照射するコンデンサレンズとして、及び、表示素子51で生成された投影光をレンズ鏡筒225に内装された投影側光学系221の光軸と一致させるように光軸を変更する光軸変換装置として機能する。

レンズ鏡筒225に内装された投影側光学系221は、固定レンズ群や可動レンズ群235によって構成されており、レンズモータを制御することにより可動レンズ群235のレンズを光軸方向に稼働させることでズーム機能やフォーカス機能を実現している。

また、バッテリー55は、プロジェクタ1の駆動電源であり、商用電源の接続により充電可能な２次電池である。なお、バッテリー55は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの２次電池を適用可能である。そして、本実施例のプロジェクタ1は、電気コード等を接続していなくとも、このバッテリーの電力によって投影可能とされている。

このように、本実施例のプロジェクタ1では、励起光照射装置70と発光板101との間にＴＩＲプリズム141を配置することにより、光源ユニット60の光学レイアウトを簡素化することができる。すなわち、拡散部と蛍光発光部とを設けた発光板と、青色波長帯域光を射出する励起光源と、を備えた従来の光源ユニットでは、励起光源と発光板との間に青色を透過し赤色及び緑色を反射するダイクロイックミラーを配置する必要があった。そして、このようにダイクロイックミラーを用いた光学レイアウトの場合、青色波長帯域の光源光に関しては、赤色及び緑色波長帯域光とは異なる光路で光源側光学系まで導光させる必要があった。このため、各波長帯域光の光軸を一致させるためには、少なくとももう一枚、青色を透過し赤色及び緑色を反射する、又は、青色を反射し赤色及び緑色を透過するダイクロイックミラーを光路上に配置する必要があった。しかし、本実施例の光源ユニット60では、ダイクロイックミラーの代わりにＴＩＲプリズム141を用いているため、励起光源71からの射出光と発光板101からの射出光とが同一波長帯域であっても、ダイクロイックミラーを設ける必要や、発光板101から射出される光の波長帯域によって光路を分ける必要がなくなるため、光学レイアウトを簡素化することができる。

そして、本実施例によれば、光源ユニット60内の光学系を構成する部材の量を減らすことができ、光学レイアウトの簡素化が図れるため、この光源ユニット60を用いることにより、小型、軽量なプロジェクタ1を提供できることとなる。

なお、本実施例のプロジェクタ1は、励起光照射装置70と発光板101との間にＴＩＲプリズム141又は後述するＲＴＩＲプリズム141Rを配置することを特徴としており、図３に示した光学レイアウトに限定されず、様々な光学レイアウトを構成できる。以下に、光学レイアウトに関する例を複数述べる。なお、ＴＩＲプリズム141とＲＴＩＲプリズム141Rは、上述したように入射した光線束を先に反射するか先に透過するかが異なるだけであり、本実施例の場合では同一の機能を発揮させることのできるプリズムとしている。またこれらのプリズムで光軸を調節できるので、励起光照射装置70及び発光板101の配置位置の自由度も広がる。

図６乃至図９は、本実施例のプロジェクタ1における異なる光学レイアウトを示す参考図である。例えば、図６に示すように、ＴＩＲプリズム141の第二プリズム143側から励起光を入射させて発光板101に励起光を照射し、発光板101からの射出光を第一プリズム142と空気層144との境界面で反射させて第一光軸変更ミラー177に向けて射出する光学レイアウトとしてもよい。すなわち、励起光照射装置70と発光板101との間に、ＲＴＩＲプリズム141Rを配置する構成とすることもできる。この場合であっても、上述した実施例と同様に、光学レイアウトの簡素化を図ることができる。

また、図７に示すように、図３における第二光軸変更ミラー173をなくし、第一光軸変更ミラー177に照射された光線束が、マイクロレンズアレイ171、集光レンズ172、集光レンズ174及びＲＴＩＲプリズム175を介して表示素子51に照射されるように構成してもよい。さらに、図８及び図９に示すように、第一光軸変更ミラー177もなくして、ＴＩＲプリズム141又はＲＴＩＲプリズム141Rから射出される光源ユニット60からの射出光が直接マイクロレンズアレイ171に照射される構成としてもよい。すなわち、励起光源71と発光板101との間にＴＩＲプリズム141を配置することにより、様々な光学レイアウトを実現でき、高価な光学系を減らすことができる。

さらに、上述した実施例においては、発光板101として円形の発光ホイールを用い、さらに、励起光の光路上に蛍光発光部と拡散部とを順次交互に移動させる駆動手段としてホイールモータを用いる構成としているも、円形以外の発光板101を用い、駆動手段として発光板101を直線状に稼働させるアクチュエータ等を用いる構成としてもよい。すなわち、矩形状の発光板101を用い、駆動手段としてＫＴＮ結晶や音響光学素子、ＭＥＭＳミラー等を用いた光偏光器を用いた構成とすることもできる。

なお、上述した実施例においては、第一プリズムと第二プリズムが組み合わされてなるプリズムについてＴＩＲプリズムやＲＴＩＲプリズムを例として述べたが、同一の機能を有したプリズムがあればＴＩＲプリズムやＲＴＩＲプリズムに限定されるものではない。また、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 プロジェクタ
5 上ケース 6 下ケース
11 上面板 12 正面板
13 背面板 14 左側板
15 右側板 18 吸気孔
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
37 キー／インジケータ部 38 制御部
41 光源制御回路 42 照度センサ
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 55 バッテリー
60 光源ユニット 70 励起光照射装置
71 励起光源 73 コリメータレンズ
80 電源コネクタ 101 発光板
102 赤色蛍光発光部 103 緑色蛍光発光部
104 拡散部 105 拡散板
106 接着剤 107 ホイールモータ
108 ダイクロイックミラー 109 反射面
110 集光レンズ 111 赤色蛍光体層
112 緑色蛍光体層 130 ヒートパイプ
141R ＲＴＩＲプリズム
141 ＴＩＲプリズム 142 第一プリズム
143 第二プリズム 144 空気層
170 光源側光学系 171 マイクロレンズアレイ
172 集光レンズ
173 第二光軸変更ミラー 174 集光レンズ
175 ＲＴＩＲプリズム 177 第一光軸変更ミラー
190 ヒートシンク 221 投影側光学系
225 レンズ鏡筒 235 可動レンズ群
241 主制御回路基板 242 電源制御回路基板
261 冷却ファン

Claims

所定波長帯域光を射出する励起光源と、
表面を反射面とし、前記励起光源からの射出光を励起光として所定波長帯域光を射出する蛍光体層が敷設された蛍光発光部、及び、前記励起光源からの射出光を拡散させる拡散部、を有した発光板と、
前記発光板と前記励起光原との間に配置され、光軸を調整し光を全反射する全反射面を有する第一プリズムと光軸を調節し光を透過する第二プリズムとが空気層を介して組み合わされてなるプリズムと、
を備え、
前記発光板の蛍光発光部及び拡散部を前記プリズムを介した励起光の光路上に順次交互移動させる駆動手段を有することを特徴とする光源ユニット。
前記プリズムは、前記励起光源側に前記第二プリズムが位置し、前記発光板側に前記第一プリズムが位置するように配置され、
前記励起光源からの射出光は、前記第二プリズムに入射して透過した後に空気層を介して前記第一プリズムに入射し、さらに該第一プリズムを透過して前記発光板に照射され、
該発光板からの射出光は、前記第一プリズムに入射して該第一プリズムと前記空気層との間の境界面で反射されて外部に射出されることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
前記プリズムは、前記励起光源側に前記第一プリズムが位置し、前記発光板側に前記第二プリズムが位置するように配置され、
前記励起光源からの射出光は、前記第一プリズムに入射し該第一プリズムと前記空気層との間の境界面で反射されて前記発光板に照射され、
該発光板からの射出光は、前記第一プリズム及び前記第二プリズムを透過して外部に射出されることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
前記励起光源は、青色波長帯域光を射出する半導体光源であり、
前記発光板は、前記励起光を受けて赤色波長帯域に発光する赤色蛍光体層を有した赤色蛍光発光部と、前記励起光を受けて緑色波長帯域に発光する緑色蛍光体層を有した緑色蛍光発光部と、前記励起光を拡散させて青色波長帯域光を射出する前記拡散部と、が周方向に並設された発光ホイールとされることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光源ユニット。
前記励起光源が青色レーザ発光器であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光源ユニット。
前記発光板の前記励起光が照射される面の反対面側には、前記赤色蛍光発光部及び前記緑色蛍光発光部では、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射し、青色波長帯域光を透過するダイクロイックミラーが配置され、前記拡散部では、赤色及び緑色及び青色の波長帯域光を反射する反射ミラーが配置されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光源ユニット。
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光源ユニットと、
表示素子と、
前記光源ユニットからの射出光を前記表示素子に射出する光源側光学系と、
前記表示素子で生成された投影光をスクリーンに向けて射出する投影側光学系と、
前記光源ユニットや表示素子の制御を行うプロジェクタ制御手段と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。