JP5835607B2 - 光源用拡散ホイール、光源装置、及び、プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光源用拡散ホイール、光源装置、及び、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、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レンズで集光し、ミラーで反射させて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。

例えば、特許文献１には、レーザ素子や発光素子等の光源から射出された光を拡散板などの拡散層に照射し、拡散層で拡散された光を、集光レンズで集光し、その光を投影光として利用して画像を投影するプロジェクタが開示されている。

特開２０１０−２３１０６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクタでは、例えば、輝度を高くするために表示素子に出来るだけ多くの光を入射させようと、拡散角度の小さい拡散板を採用すると、輝度ムラやスペックルノイズなどが増加して、投影画像の品質が低下する場合がある。

輝度ムラやスペックルノイズを抑制するために、例えば、拡散角度の大きい拡散板を用いたプロジェクタでは、光源からの射出光が拡散層の規定の照射位置からずれた場合、拡散光が集光レンズの有効領域外に外れてしまい、全ての拡散光を集光レンズで効率的に集光できず、表示素子に入射させる光の量が減って輝度が低下する場合がある。

本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、輝度ムラやスペックルノイズを抑制することができるとともに輝度の高い、光源用拡散ホイール、光源装置、及び、プロジェクタを提供することを目的とする。

本発明に係る光源用拡散ホイールは、円板形状の光源用拡散ホイールであって、前記ホイールの周縁に第１の拡散角度を有する第１の拡散部と、前記第１の拡散部の前記ホイールの径方向に隣接して配置され、前記第１の拡散角度よりも拡散角度の小さな第２の拡散角度を有する第２の拡散部と、を備えていることを特徴とする。

本発明に係る光源装置は、光源と、前記光源からの射出光が入射されて該射出光を拡散させる拡散板と、前記拡散板により拡散された光が入射される第１集光レンズと、を備え、前記拡散板は、第１の拡散角度を有する第１の拡散部と、前記第１の拡散部に隣接して配置される前記第１の拡散角度よりも拡散角度の小さな第２の拡散角度を有する第２の拡散部と、を備え、前記第１の拡散部及び前記第２の拡散部による拡散光が、前記第１集光レンズの有効領域からはみ出ない位置に、前記第１集光レンズを配置し、前記光源からの射出光は、前記第１の拡散部に照射されるように設定されて、前記第１の拡散部を透過した光が前記第１集光レンズに入射され、前記第１の拡散部から外れた前記光源からの射出光が前記第２の拡散部で拡散されて前記第１集光レンズに入射されることを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタは、光源装置と、表示素子と、前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置や前記表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、前記光源装置が、赤色波長帯域光を発する光源装置、青色波長帯域光を発する光源装置、及び、緑色波長帯域光を発する光源装置であって、少なくとも１つの光源装置が本発明の上述に記載の光源装置であることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で、輝度ムラやスペックルノイズを抑制することができるとともに輝度の高い、光源用拡散ホイール、光源装置、及びプロジェクタを提供することができる。

本発明の実施形態に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの機能ブロックを示す図である。 本発明の実施形態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。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの光源装置の拡散ホイールの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの拡散ホイールの一部分を拡大した断面図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの拡散ホイールの拡散角度の一例を示す拡大断面図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの拡散ホイール作動状態の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施形態において、プロジェクタ10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10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

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、プロジェクタ筐体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を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18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、筐体の上面パネル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、筐体の背面には、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。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。また、左側パネル15の背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。

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。

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。

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る。そして、このプロジェクタ10は、光源ユニット60から射出された光線束を、導光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220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220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、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う。

筐体の上面パネル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。

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、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、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が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60の励起光照射装置、赤色光源装置、及び青色光源装置の発光を個別に制御する。

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。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、あるいは、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の近傍に制御回路基板241を備えている。この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光学系ユニット160を備えている。

光源ユニット60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される光源装置である励起光照射装置70と、この励起光照射装置70から射出される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光装置100と、励起光照射装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光の光軸が同一の光軸となるように変換して、各色光を所定の一面であるライトトンネル175の入射光に集光する導光光学系140と、を備える。

励起光照射装置70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置されたレーザ素子等の光源用素子である励起光源71と、励起光源71からの射出光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する反射ミラー群75と、反射ミラー群75で反射した励起光源71からの射出光を集光する集光レンズ78と、励起光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク81と、を備える。

励起光源71は、３行８列の計２４個の青色レーザーダイオードがマトリクス状に配列されており、各青色レーザーダイオードの光軸上には、各青色レーザーダイオードからの射出光を平行光に変換する集光レンズであるコリメータレンズ73が夫々配置されている。また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてなり、励起光源71から射出される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ78に射出する。

ヒートシンク81と背面パネル13との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261とヒートシンク81とによって励起光源71が冷却される。さらに、反射ミラー群75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー群75や集光レンズ78が冷却される。

蛍光発光装置100は、緑色蛍光光を射出する光源であって、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光照射装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された拡散ホイール101と、この拡散ホイール101を回転駆動する駆動手段であるホイールモータとしての駆動モータ110と、拡散ホイール101から背面パネル13側に射出される光線束を集光する第２の集光レンズとしての集光レンズ群111と、拡散ホイール101から正面パネル12方向に射出される光線束を集光する第１の集光レンズとしての集光レンズ115と、を備える。集光レンズ群111は、大径集光レンズ112及び小径集光レンズ113を有する。

上記拡散ホイール101は、コヒーレント光を拡散透過させる拡散領域と、コヒーレント光を励起光として緑色蛍光光を拡散反射させるように発光する蛍光体領域と、を有する。また、拡散ホイール101は、ホイールの中心に重心を有し、高速回転可能に形成されている。拡散ホイール101は、例えば、毎秒約１２０回転などの回転速度で、プロジェクタ制御手段の制御部38によって駆動制御される駆動装置としての駆動モータ110によって、一体的に円周方向に回転することとなる。つまり、拡散ホイール101は、回転制御可能とされて、拡散ホイール101の透過部と反射部とを、第一ダイクロイックミラー141からの光の光軸位置へ交互に位置させることとなる。光源用拡散ホイールとしての拡散ホイール101の詳細な構成については、後述する。

拡散ホイール101の緑色蛍光体層に照射された励起光照射装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、蛍光発光光が励起光源71側へ射出される。励起光は、後述する第一ダイクロイックミラー141を透過し、蛍光光は第一ダイクロイックミラー141により反射されるため、励起光が外部に射出されることはない。そして、駆動モータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって拡散ホイール101が冷却される。

赤色光源装置120は、励起光源71と光軸が平行となるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える。そして、この赤色光源装置120は、励起光照射装置70からの射出光及び拡散ホイール101から射出される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。また、赤色光源121は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての赤色発光ダイオードである。さらに、赤色光源装置120は、赤色光源121の右側パネル14側に配置されるヒートシンク130を備える。そして、ヒートシンク130と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって赤色光源121が冷却される。

そして、導光光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、励起光照射装置70から射出される青色波長帯域光及び拡散ホイール101から射出される緑色波長帯域光と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左パネル15方向に90度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、拡散ホイール101を拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、第１の集光レンズとしての集光レンズ115と正面パネル12との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル15方向に90度変換する第一反射ミラー143が配置されている。さらに、第一反射ミラー143で反射した青色波長帯域光の光軸上であって光学系ユニット160の近傍には、この青色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二反射ミラー145が配置されている。

また、第一ダイクロイックミラー141を透過した赤色波長帯域光の光軸及びこの光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー141により反射された緑色波長帯域光の光軸と、第二反射ミラー145で反射した青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、青色波長帯域光を透過し、赤色及び緑色波長帯域光を反射してこれら赤色及び緑色の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、第一ダイクロイックミラー141と第二ダイクロイックミラー148との間には、集光レンズが配置されている。さらに、ライトトンネル175の近傍には、ライトトンネル175の入射口に光源光を集光する集光レンズ173が配置されている。

光学系ユニット160は、励起光照射装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、導光光学系140と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。

この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する光源側光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する光源側光学系170としては、光源ユニット60から射出された光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。

画像生成ブロック165は、光源側光学系170として、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183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反射ミラーである照射ミラー185と、を有している。

さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51と背面パネル13との間には表示素子51を冷却するためのヒートシンク190が配置されて、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としての集光レンズ195が配置されている。

投影側ブロック168は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する投影側光学系220のレンズ群を有している。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235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235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、本発明の実施形態に係る光源用拡散ホイールである拡散ホイール101を図面を参照しながら説明する。図４（ａ）は、拡散ホイール101の正面図である。図４（ｂ）は拡散ホイール101の断面図である。図５は、拡散ホイール101の一部分を拡大した断面図である。

拡散ホイール101は、金属等で形成された円形状の支持板102上に、例えば、ガラス基材又は透明樹脂基材等で形成された円形状の拡散板104が取り付けられている。拡散板104の励起光源71側の表面には、銀蒸着等によりミラー加工されることで光を反射する反射面を有する金属層109が形成されている。

本実施形態では、拡散ホイール101は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ホイールの周縁に円周方向に沿って形成された略半円弧形状の透過部106と反射部107とを有する。

反射部107に形成される蛍光体領域103は、円周形状の金属層109の表面に、緑色波長帯域光を発する緑色蛍光体層103aが設けられている。この蛍光体層103aは、励起光照射装置70からの射出光を励起光として受けて緑色蛍光体が励起し、緑色波長帯域の蛍光発光光が直接励起光源71側へ、あるいは、拡散ホイール101の金属層109の反射面で反射した後に励起光源71側へ射出される。

透過部106としての拡散領域105は、励起光照射装置70から入射した青色波長帯域光を拡散させるものである。

この透過部106は、図４及び図５に示すように、ホイールの周縁に円周状の第１の拡散角度を有する第１の拡散部104aと、その第１の拡散部104aに隣接して配置される第１の拡散部104aのホイールの径方向外側及び内側に第１の拡散角度よりも拡散角度の小さな第２の拡散角度を有する第２の拡散部104bと、を有する。

本実施形態では、ガラス基板や透明樹脂基材等に拡散体を含有させた円板形状の拡散板104を第２の拡散部104bとし、所定領域にブラスト加工などによる目粗し処理等の光学処理を施すことにより、第１の拡散部104aを形成している。尚、第１の拡散部104a及び第２の拡散部104bは、透明基材の表面に光学処理を施す場合の他、光学物質である帯状の固体物を固着することにより形成してもよい。

また、上記蛍光体層103aは、透過部106として形成された少なくとも第１の拡散部104aと第２の拡散部104bとを合わせた幅に形成されており、第１の拡散部104a及び第２の拡散部104bに連続する円周を形成している。

次に、上記拡散ホイール101の製造方法の一例を説明する。先ず、第２の拡散角度となるように拡散体を含有した円板形状の透明部材の拡散板104を準備し、その拡散板104の所定領域にブラスト処理を施すことにより、第２の拡散角度よりも大きい第１の拡散角度の第１の拡散部104aを形成する。

次に、円板形状の透明部材の拡散板104上に、透過部106を形成する箇所にマスク処理を施した状態で、銀蒸着等によりミラー加工を行い金属層109を形成し、マスクを除去することで開口部108に第１の拡散部104aと第２の拡散部104bとを形成する。

次に、円周形状の金属層109の表面に、緑色波長帯域光を発する緑色蛍光体層103aを敷設することで蛍光体領域103を形成することで、光源用拡散ホイールとしての拡散ホイール101を作製する。そして、拡散ホイール101の中央部を駆動モータ110の回転軸に、例えばハブなどの固定部材を用いて固定されている。

次に、拡散ホイール101と集光レンズ115との位置関係を図面を参照しながら説明する。図６は、プロジェクタ10の拡散ホイール101及び集光レンズ115の断面を示す部分拡大図である。例えば、集光レンズ115が半球形状に形成されているとして説明する。詳細には、集光レンズ115は、光の入射側に平坦面が形成され、光の射出側に凸形状の曲面が形成されているとする。

図６に示すように、集光レンズ115の光照射側の平坦面上で、光照射の規定位置500を通る光軸からの距離ｄである有効径ｄと、集光レンズ115と拡散ホイール101の拡散板104の裏面との距離ａと、第１の拡散部104aの拡散角度ｔと、第２の拡散部104bの拡散角度ｓと、開口部108の開口半径ｃと、第１の拡散部104aの中心位置であり且つ光照射の規定位置500から第１の拡散部104aの端部までの距離ｂとは、数式１、数式２による関係がある。数式２を変形して、数式３を算出することができる。

詳細には、数式１は、第２の拡散部104bの拡散角度ｓ、開口部108の開口半径ｃ、及び有効径ｄの関係式である。数式２及び数式３は、第１の拡散部104aの拡散角度ｔ、第２の拡散部104bの拡散角度ｓ、及び開口部108の開口半径ｃ等の関係式である。

［数１］
ａ≦（ｄ−ｃ）／tan（ｓ） …（１）

［数２］
ａ×tan（ｔ）＋ｂ ≦ ａ×tan（ｓ）＋ｃ …（２）

［数３］
ｂ ≦ ａ［tan（ｓ）−tan（ｔ）］＋ｃ …（３）

つまり、数式１乃至数式３は、本発明の実施形態に係る第１の拡散部104a及び第２の拡散部104bによる拡散光が、集光レンズ115の有効領域からはみ出ない条件を示す関係式である。すなわち、上記関係式を満たすように、第１の拡散部104a、第２の拡散部104b、及び、集光レンズ115を形成することが好ましい。

次に、図７を参照しながら、本発明の実施形態に係るプロジェクタ10の光源装置の動作を説明する。励起光源71からの射出光は第１の拡散部104aの規定位置500に照射されるように設定されている。

先ず、励起光源71からの射出光は、集光レンズ群111の大径集光レンズ112及び小径集光レンズ113により集光されて、図７（ａ）に示すように、第１の拡散部104aの規定位置500に照射される。この際、集光レンズ群111により集光された射出光は、第１の拡散部104aのみに照射可能な大きさに集光される。この射出光は、第１の拡散部104aにより比較的大きい第１の拡散角度で拡散し、集光レンズ115の有効領域内に広がる。この際、集光レンズ115は、第１の拡散部104aによる拡散光の全てを集光する。

次に、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すように、励起光源71からの射出光が、規定位置500からホイールの径方向内側又は外側にずれた場合、第１の拡散部104aから外れた射出光が第２の拡散部104bで比較的小さい第２の拡散角度で拡散して、集光レンズ115に入射される。このため、拡散光が、集光レンズ115の有効領域外にはみ出さずに、集光レンズ115の規定領域に照射されることとなる。

尚、上述した実施形態では、拡散ホイール101が蛍光体層103aを有していたが、この形態に限られるものではなく、例えば、蛍光体層103aを備えておらず、全体が拡散板のみの構成であっても構わない。

また、上述した実施形態では、拡散板が、円板形状のホイールの周縁に円周状の第１の拡散部104a及び第２の拡散部104bを有し、駆動モータにより回転駆動されていたが、この形態に限られるものではない。例えば、拡散板は第１の拡散部104aと、その第１の拡散部104aに隣接してその周囲に形成された第２の拡散部104bとを有し、その拡散板をピエゾ素子などの駆動装置により往復運動を行う構造としてもよい。

また、上述した実施形態では、光源としてレーザ素子を採用したがこの形態に限られるものではない。例えば、光源として、ＬＥＤなどの複数の発光素子を複数の発光素子を採用し、複数の発光素子からの光線束を集光して拡散板に照射し、拡散板による拡散光を用いることで、輝度ムラが低減した均等な光としてもよい。

以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、光源用拡散ホイールである拡散ホイール101は、円板形状に形成され、ホイールの周縁に第１の拡散角度を有する第１の拡散部104aと、その第１の拡散部104aに隣接して配置され、第１の拡散部104aの外側及び内側に第１の拡散角度よりも拡散角度の小さな第２の拡散角度を有する第２の拡散部104bと、を備える。このため、簡単な構成で、輝度ムラやスペックルノイズを抑制することができる光源用拡散ホイールとしての拡散ホイール101を提供することができる。また、励起光源71からの光が規定の位置からずれた場合にも、拡散光をレンズの有効範囲に入射することができるので高輝度の光源装置を提供することができる。また、この光源装置を用いた高輝度のプロジェクタ10を提供することができる。

また、本発明の実施形態によれば、光源用拡散ホイールとしての拡散ホイール101は、円周方向に透過部106と反射部107とを有し、透過部106は、第１の拡散部104aと第２の拡散部104bとを有し、反射部107の表面には蛍光体層103aを有し、拡散ホイール101が駆動モータ110の回転駆動により回転することにより、励起光源71としてのレーザ素子からの射出光が透過部106と反射部107とに交互に照射され、反射部107上に形成された蛍光体層103aが蛍光発光光を射出し、透過部106の第１の拡散部104aと第２の拡散部104bとで射出光が透過する構成である。このため、簡単な構成により、輝度ムラを抑制するとともに、蛍光光を発光することができるホイールとしての拡散ホイール101、及びその拡散ホイール101を用いた光源装置としての励起光照射装置70を提供することができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、拡散ホイール101の蛍光体層103aは、少なくとも第１の拡散部104aと第２の拡散部104bとを合わせた幅に形成されており、第１の拡散部104a及び第２の拡散部104bに連続する円周を形成しているので、例えば、励起光源71としてのレーザ素子からの射出光が規定の照射位置から径方向外側又は内側にずれた場合であっても、第１の拡散部104a及び第２の拡散部104bを有する透過部106と蛍光体層103aとに交互に射出光を照射することが可能な光源用拡散ホイールとしての拡散ホイール101、及びその拡散ホイール101を用いた光源装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態によれば、光源装置としての励起光照射装置70は、励起光源71からの射出光が、第１の拡散部104aに照射されるように設定されて、第１の拡散部104aを透過した光が集光レンズ115に入射され、第１の拡散部104aから外れた励起光源71からの射出光が第２の拡散部104bで拡散されて集光レンズ115に入射される。このため、簡単な構成で、輝度ムラやスペックルノイズを抑制することができるとともに輝度の高い光源装置としての励起光照射装置70を提供することができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、光源装置としての励起光照射装置70は、励起光源71からの射出光を集光する第２集光レンズである集光レンズ群111を更に備え、この集光レンズ群111により集光された射出光は、第１の拡散部104aのみに照射可能な大きさに集光されるように構成されている。このため、励起光源71からの射出光が規定の照射位置に照射された場合、第１の拡散部104aのみに照射されて、第１の拡散部104aを透過した光が集光レンズ115に入射される。例えば、励起光源71からの射出光が規定の照射位置からずれた場合には、その射出光が拡散角度の小さい第２の拡散部104bで拡散し、拡散光が集光レンズ115にもれなく入射される。すなわち、励起光源71からの射出光が規定の照射位置からずれたとしても、集光レンズ115により拡散光をもれなく集光することができ、輝度の高い光源装置としての励起光照射装置70を提供することができる。

また、本発明の実施形態によれば、第１の拡散部104aは円周状に形成されるように円板形状のホイールである拡散ホイール101に設けられ、その円板形状のホイールを回転させる駆動モータ110を備えるので、高寿命で輝度の高い光源装置としての励起光照射装置70を提供することができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、第２の拡散部104bは、円周状に形成されて、第１の拡散部104aの内側及び外側に隣接して配置されているので、励起光源71からの射出光が、第１の拡散部104a上の規定の照射位置からホイールの径方向内側又は外側にずれた場合でも、その射出光を第２の拡散部104bにより確実に第２の拡散角度で拡散することができる光源装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態によれば、第１の拡散部104aと第２の拡散部104bとは一体に形成されるので、簡単な構成で、輝度の高い光源装置を提供することができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、光源としての励起光源71は、例えば、レーザ素子等のコヒーレント光を射出するものであるので、高輝度の光源装置を提供することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 円板形状の光源用拡散ホイールであって、
前記ホイールの周縁に第１の拡散角度を有する第１の拡散部と、
前記第１の拡散部に隣接して配置され、前記第１の拡散部の外側及び内側に前記第１の拡散角度よりも拡散角度の小さな第２の拡散角度を有する第２の拡散部と、を備えていることを特徴とする光源用拡散ホイール。
［２］ 前記ホイールは、円周方向に透過部と反射部とを有し、
前記透過部は、前記第１の拡散部と前記第２の拡散部とを有し、
前記反射部の表面には蛍光体層を有することを特徴とする請求項１に記載の光源用拡散ホイール。
［３］ 前記蛍光体層は、少なくとも前記第１の拡散部と前記第２の拡散部とを合わせた幅とされて、前記第１の拡散部及び前記第２の拡散部に連続する円周を形成していることを特徴とする請求項２に記載の光源用拡散ホイール。
［４］ 光源と、
前記光源からの射出光が入射されて該射出光を拡散させる拡散板と、
前記拡散板により拡散された光が入射される第１集光レンズと、を備え、
前記拡散板は、第１の拡散角度を有する第１の拡散部と、前記第１の拡散部に隣接して配置される前記第１の拡散角度よりも拡散角度の小さな第２の拡散角度を有する第２の拡散部と、を備え、
前記光源からの射出光は、前記第１の拡散部に照射されるように設定されて、前記第１の拡散部を透過した光が前記第１集光レンズに入射され、前記第１の拡散部から外れた前記光源からの射出光が前記第２の拡散部で拡散されて前記第１集光レンズに入射されることを特徴とする光源装置。
［５］ 前記光源装置は、前記光源からの前記射出光を集光する第２集光レンズを更に備え、
前記第２集光レンズにより集光された射出光は、前記第１の拡散部のみに照射可能な大きさに集光されることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
［６］ 前記第１の拡散部は円周状に形成されるように円板形状のホイールに設けられ、前記円板形状のホイールを回転させる駆動モータを備えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光源装置。
［７］ 前記第２の拡散部は、円周状に形成されて、前記第１の拡散部の内側及び外側に隣接して配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
［８］ 前記第１の拡散部と前記第２の拡散部とは一体に形成されることを特徴とする請求項４乃至請求項７の何れかに記載の光源装置。
［９］ 前記光源は、コヒーレント光を射出するものであることを特徴とする請求項４乃至請求項８の何れかに記載の光源装置。
［１０］ 前記ホイールは、円周方向に透過部と反射部とを有し、
前記透過部は、前記第１の拡散部と前記第２の拡散部とを有し、
前記反射部には、前記光源からの光が入射される面に蛍光体層を有することを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れかに記載の光源装置。
［１１］ 光源装置と、
表示素子と、
前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、
前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置や前記表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、
前記光源装置が、赤色波長帯域光を発する光源装置、青色波長帯域光を発する光源装置、及び、緑色波長帯域光を発する光源装置であって、少なくとも１つの光源装置が請求項４乃至請求項１０の何れかに記載の光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。

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（プロジェクタ制御手段） 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 ６０ 光源ユニット
７０ 励起光照射装置（光源装置） ７１ 励起光源（光源用素子）
７３ コリメータレンズ ７５ 反射ミラー群
７８ 集光レンズ ８１ ヒートシンク
１００ 蛍光発光装置
１０１ 拡散ホイール（光源用拡散ホイール）
１０２ 支持板 １０３ 蛍光体領域
１０３ａ 蛍光体層（緑色蛍光体層）
１０４ 拡散板
１０４ａ 第１の拡散部（第１の拡散角度：拡散角度大）
１０４ｂ 第２の拡散部（第２の拡散角度：拡散角度小）
１０５ 拡散領域
１０６ 透過部 １０７ 反射部
１０８ 開口部 １０９ 金属層
１１０ 駆動モータ（ホイールモータ） １１１ 集光レンズ群
１１２ 大径集光レンズ １１３ 小径集光レンズ
１１５ 集光レンズ
１２０ 赤色光源装置 １２１ 赤色光源
１２５ 集光レンズ群 １３０ ヒートシンク
１４０ 導光光学系 １４１ 第一ダイクロイックミラー
１４８ 第二ダイクロイックミラー １６０ 光学系ユニット
１６１ 照明側ブロック １６５ 画像生成ブロック
１６８ 投影側ブロック １７０ 光源側光学系
１７３ 集光レンズ １７５ ライトトンネル
１７８ 集光レンズ １８１ 光軸変換ミラー
１８３ 集光レンズ １８５ 照射ミラー
１９０ ヒートシンク １９５ 集光レンズ
２２０ 投影側光学系
２２５ 固定レンズ群 ２３５ 可動レンズ群
２４１ 制御回路基板 ２６１ 冷却ファン
５００ 規定位置

Claims (9)

1. 光源と、
   前記光源からの射出光が入射されて該射出光を拡散させる拡散板と、
   前記拡散板により拡散された光が入射される第１集光レンズと、を備え、
   前記拡散板は、第１の拡散角度を有する第１の拡散部と、前記第１の拡散部に隣接して配置される前記第１の拡散角度よりも拡散角度の小さな第２の拡散角度を有する第２の拡散部と、を備え、
   前記第１の拡散部及び前記第２の拡散部による拡散光が、前記第１集光レンズの有効領域からはみ出ない位置に、前記第１集光レンズを配置し、
   前記光源からの射出光は、前記第１の拡散部に照射されるように設定されて、前記第１の拡散部を透過した光が前記第１集光レンズに入射され、前記第１の拡散部から外れた前記光源からの射出光が前記第２の拡散部で拡散されて前記第１集光レンズに入射されることを特徴とする光源装置。
2. 前記光源装置は、前記光源からの前記射出光を集光する第２集光レンズを更に備え、
   前記第２集光レンズにより集光された射出光は、前記第１の拡散部のみに照射可能な大きさに集光されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第１の拡散部は円周状に形成されるように円板形状のホイールに設けられ、前記円板形状のホイールを回転させる駆動モータを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
4. 前記第２の拡散部は、円周状に形成されて、前記第１の拡散部の内側及び外側に隣接して配置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. 前記ホイールは、円周方向に透過部と反射部とを有し、
   前記透過部は、前記第１の拡散部と前記第２の拡散部とを有し、
   前記反射部には、前記光源からの光が入射される面に蛍光体層を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光源装置。
6. 前記蛍光体層は、少なくとも前記第１の拡散部と前記第２の拡散部とを合わせた幅とされて、前記第１の拡散部及び前記第２の拡散部に連続する円周を形成していることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記第１の拡散部と前記第２の拡散部とは一体に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
8. 前記光源は、コヒーレント光を射出するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の光源装置。
9. 光源装置と、
   表示素子と、
   前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、
   前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
   前記光源装置や前記表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、
   前記光源装置が、赤色波長帯域光を発する光源装置、青色波長帯域光を発する光源装置、及び、緑色波長帯域光を発する光源装置であって、少なくとも１つの光源装置が請求項１乃至請求項８の何れかに記載の光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。

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