JP5982915B2

JP5982915B2 - 光源装置及びプロジェクタ

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Publication number: JP5982915B2
Application number: JP2012064213A
Authority: JP
Inventors: 小椋　直嗣; 直嗣小椋
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
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Filing date: 2012-03-21
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Description

本発明は、光源装置及びこの光源装置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、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デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ；登録商標）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。

このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として発光ダイオードやレーザダイオード、或いは、有機ＥＬ、蛍光体発光等を用いる開発や提案が多々なされている。例えば、特許文献１では、青色の波長を有する励起光を射出するレーザ光源からの励起光を拡散することで得た青色光と、赤色光を射出する赤色発光ダイオードからの赤色光と、前記レーザ光源からの励起光を受けて緑色光を発光する蛍光体からの緑色光と、を射出する光源装置についての提案がなされている。この光源装置では、各光源からの青色光、緑色光、赤色光を一つの画像表示素子上に合成するために、任意の波長を透過、反射できるダイクロイックミラーを用いている。

特開２０１１−１３３２０号公報

前記特許文献１に開示されているようなダイクロイックミラーでは、合成される光の波長がそれぞれ単波長光、あるいは狭い帯域での波長光であれば、高い効率で光を合成することが可能である。しかしながら、幅広い波長分布を持つ光を合成する場合には、一部の波長帯域が合成されずに損失となることがある。

図５は、緑色光の光源として利用可能なＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体の発光分布の例を示している。同図に示すように、該蛍光体の発光分布の短波長側においては、青色光源で使用される概ね４４０〜４６０ｎｍの波長帯域には発光成分が無い。これに対して、長波長側では、赤色光源で使用される概ね６２０〜６４０ｎｍの波長帯域に発光成分が存在している。

このような蛍光体による発光光と赤色光及び青色光とを合成する場合、例えば、図６に示すような、４５度入射で５００〜６００ｎｍの光を反射し且つ赤色と青色の波長帯を透過する特性を持つダイクロイックフィルタを使用することで、合成が可能となる。このようなダイクロイックフィルタを使用して複数の波長の光を合成するダイクロイックミラーにおける反射と透過の特性の遷移波長帯域は、コストや製造歩留まりを考慮すると、３０〜４０ｎｍの波長幅で緩やかに特性を変化させるのが一般的である。したがって、図５に示したような蛍光体の発光光を、図６に示したようなダイクロイックフィルタを使用して赤色光及び青色光と合成を行うと、概ね５８０ｎｍから徐々に反射率が低下していき、６２０ｎｍ以上の発光成分は概ね透過してしまい、赤色光及び青色光と合成されないこととなる。このために、この例では、蛍光体による発光光の７％程度が合成されず、無駄になってしまう。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたもので、蛍光体の発光光をほとんど損失することなく有効に利用することが可能な光源装置、及びこの光源装置を備えたプロジェクタを提供することを目的とする。

前記目的を果たすため、本発明の一態様による光源装置は、第１の波長帯域の励起光を射出する第１の光源と、該第１の光源からの前記励起光を受けて、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光を発光する蛍光体と、前記第１の波長帯域の光を射出する第１の発光素子と、前記第１及び前記第２の波長帯域とは異なる波長帯域の光を射出する第２の発光素子と、を含み、前記第１及び前記第２の発光素子の光軸が、前記第１の光源の光軸と略直交するように配置された第２の光源と、可視光を反射する可視光反射膜と、該可視光反射膜に設けられた可視光を透過する透過窓と、を備えた合成部材と、を具備し、前記第２の光源と前記蛍光体と前記合成部材とを、前記第２の光源から射出される光の光軸上に前記合成部材の前記透過窓が位置し、且つ、前記蛍光体から射出される前記第２の波長帯域の光が、前記合成部材の前記可視光反射膜によって、前記第２の光源から射出される光の光軸方向に反射されるような位置関係に、互いに配置し、前記第１の光源と前記蛍光体と前記合成部材とを、前記励起光が前記合成部材の前記透過窓を通過して前記蛍光体に照射されるような位置関係に、互いに配置したことを特徴とする。

また、前記目的を果たすため、本発明の一態様によるプロジェクタは、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投影する投影側光学系と、前記光源装置及び表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を具備し、前記光源装置が、前記本発明の一態様による光源装置であることを特徴とする。

本発明によれば、蛍光体の発光光のほとんどは可視光反射膜で反射され、透過窓の部分のみ蛍光体の発光光が透過するため、蛍光体の発光光をほとんど損失すること無く有効に利用することができる光源装置、及びこの光源装置を備えたプロジェクタを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構成例の概略を示すブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る光源装置を含む光学系の一例の概略を示す図である。図３は、第１実施形態に係る光源装置における合成部材の構成例の概略を示す図である。図４は、本発明の第２実施形態に係る光源装置における合成部材の構成例の概略を示す図である。図５は、ＹＡＧ蛍光体の発光分布の例を示す図である。図６は、ダイクロイックフィルタの反射／透過特性の例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るプロジェクタは、マイクロミラー表示素子を用いたＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＤＬＰ：登録商標）方式を用いている。本実施形態のプロジェクタ１０の構成の概略を図１に示す。このプロジェクタ１０は、入力部１１と、画像変換部１２と、光源装置及び表示素子を制御するプロジェクタ制御手段としての投影処理部１３と、表示素子としてのマイクロミラー素子１４と、本発明の第１実施形態に係る光源装置としての光源部１５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してのミラー１６と、前記表示素子から射出された画像をスクリーン等に投影する投影側光学系としての投影レンズ部１７と、ＣＰＵ１８と、メインメモリ１９と、プログラムメモリ２０と、操作部２１と、音声処理部２２と、スピーカ２３と、を有している。

入力部１１には、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子や、Ｄ−ｓｕｂ１５タイプのＲＧＢ入力端子といった端子が設けられており、アナログ画像信号が入力される。入力部１１は、入力された各種規格のアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。入力部１１は、変換したデジタル画像信号を、システムバスＳＢを介して画像変換部１２に出力する。なお、入力部１１には、例えばＨＤＭＩ（登録商標）端子等も設けられ、アナログ画像信号に加えて、又は代えて、デジタル画像信号も入力され得るようにしてもよい。また、入力部１１には、アナログ又はデジタル信号による音声信号が入力される。入力部１１は、入力された音声信号をシステムバスＳＢを介して音声処理部２２に出力する。

画像変換部１２は、スケーラとも称される。画像変換部１２は、入力された画像データを投影に適した所定のフォーマットの画像データに変換し、変換データを投影処理部１３に送信する。必要に応じて画像変換部１２は、ＯｎＳｃｒｅｅｎＤｉｓｐｌａｙ（ＯＳＤ）用の各種動作状態を示すシンボルを重畳した画像データを、加工画像データとして投影処理部１３に送信する。

光源部１５は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の原色光を含む複数色の光を射出する。光源部１５から射出された光は、ミラー１６で全反射し、マイクロミラー素子１４に入射する。ここで、光源部１５は、複数色の色を時分割で順次射出するように構成されている。あるいは、複数色の色の全てを常時射出するように構成しても良い。何れとするかは、面順次でカラー画像を表現するのか否かによる。以下、面順次の場合を例にして、各部の構成を説明する。

マイクロミラー素子１４は、アレイ状に配列された複数の微小ミラーを有する。各微小ミラーは、高速でオン／オフ動作して、光源部１５から照射された光を投影レンズ部１７の方向に反射させたり、投影レンズ部１７の方向からそらしたりする。マイクロミラー素子１４には、微小ミラーが例えばＷＸＧＡ（ＷｉｄｅｅＸｔｅｎｄｅｄＧｒａｐｈｉｃＡｒｒａｙ）（横１２８０画素×縦８００画素）分だけ並べられている。各微小ミラーにおける反射によって、マイクロミラー素子１４は、例えばＷＸＧＡ解像度の画像を形成する。このように、マイクロミラー素子１４は、空間的光変調素子として機能する。

投影処理部１３は、画像変換部１２から送信された画像データに応じて、その画像データが表す画像を表示させるため、マイクロミラー素子１４を駆動する。すなわち、投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４の各微小ミラーをオン／オフ動作させる。ここで投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４を高速に時分割駆動する。単位時間の分割数は、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、色成分の分割数と、表示階調数とを乗算して得られる数である。また、投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４の動作と同期させて光源部１５の動作も制御する。すなわち、投影処理部１３は、各フレームを時分割して、フレーム毎に全色成分の光を順次射出するように光源部１５の動作を制御する。

投影レンズ部１７は、マイクロミラー素子１４から導かれた光を、例えば図示しないスクリーン等に投影する光に調整する。したがって、マイクロミラー素子１４による反射光で形成された光像は、投影レンズ部１７を介して、スクリーンに投影表示される。

音声処理部２２は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備える。入力部１１から入力されたアナログ音声データに基づいて、又は投影動作時に与えられたデジタル音声データをアナログ化した信号に基づいて、音声処理部２２は、スピーカ２３を駆動して拡声放音させる。また、音声処理部２２は、必要に応じてビープ音等を発生させる。スピーカ２３は、音声処理部２２から入力された信号に基づいて音声を射出する一般的なスピーカである。

ＣＰＵ１８は、画像変換部１２、投影処理部１３及び音声処理部２２の動作を制御する。このＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０と接続されている。メインメモリ１９は、例えばＳＲＡＭで構成される。メインメモリ１９は、ＣＰＵ１８のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ２０は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリで構成される。プログラムメモリ２０は、ＣＰＵ１８が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。また、ＣＰＵ１８は、操作部２１と接続されている。操作部２１は、プロジェクタ１０の本体に設けられるキー操作部と、プロジェクタ１０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部と、を含む。操作部２１は、ユーザが本体のキー操作部又はリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ１８に出力する。ＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０に記憶されたプログラムやデータを用いて、操作部２１からのユーザの指示に応じてプロジェクタ１０の各部の動作を制御する。

次に、光源部１５、ミラー１６、マイクロミラー素子１４及び投影レンズ部１７を含む本実施形態に係るプロジェクタ１０の光学系を、図２を参照して説明する。

本発明の第１実施形態に係る光源装置としての光源部１５には、青色励起光を射出する第１の光源１１０と、赤色光及び青色光を射出する第２の光源１２０と、合成部材１４０と、蛍光体ユニット１６０と、光学系１７０と、が設けられている。

第１の光源１１０は、青色の励起光を発する半導体発光素子である青色半導体レーザ（レーザダイオード；ＬＤ）１１２を１つ又は複数有する。また、第１の光源１１０は、各青色ＬＤ１１２に対応させて第１のコリメータレンズ１１４を有する。このような構成の第１の光源１１０は、青色ＬＤ１１２からの青色励起光（レーザ光）を第１のコリメータレンズ１１４により概ね平行光に変換して、合成部材１４０の方向へ射出する。

第２の光源１２０は、赤色の光を放射する半導体発光素子である赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）１２２を１つ又は複数有する。また、第２の光源１２０は、青色の光を放射する半導体発光素子である青色ＬＥＤ１２４を１つ又は複数有する。これら赤色ＬＥＤ１２２及び青色ＬＥＤ１２４は、その光軸が前記第１の光源１１０の光軸と概ね９０度の角度となるように配置されている。また、第２の光源１２０は、各赤色ＬＥＤ１２２及び青色ＬＥＤ１２４に対応させて複数の第２のコリメータレンズ１２６を有する。このような構成の第２の光源１２０は、赤色及び青色ＬＥＤ１２２，１２４からの赤色光及び青色光を第２のコリメータレンズ１２６により概ね平行光に変換して、合成部材１４０の方向へ射出する。

合成部材１４０は、前記第１の光源１１０の光軸と前記第２の光源１２０の光軸との両方に関して４５度の傾きを持って配置された反射ミラーである。その反射面は、蛍光体ユニット１６０側に設けられている。ただし、具体的には図３を参照して後述するが、その蛍光体ユニット１６０側の全面が反射領域として構成されているのではなく、透過窓１４２が少なくとも２つ構成されている。この透過窓１４２の個数は、第１の光源１１０の青色ＬＤ１１２の個数と、第２の光源１２０の赤色及び青色ＬＥＤ１２２，１２４の個数とに応じて決まり、また、その位置も青色ＬＤ１１２及び赤色，青色ＬＥＤ１２２，１２４の光軸に対応した位置に構成される。図示した例では、第１の光源１１０の青色ＬＤ１１２の個数を２個、第２の光源１２０の赤色及び青色ＬＥＤ１２２，１２４の個数をそれぞれ１個の計２個としている。そして、透過窓１４２の位置で、第１の光源１１０の一方の青色ＬＤ１１２の光軸と第２の光源１２０の赤色ＬＥＤ１２２の光軸とが交わり、且つ、第１の光源１１０の他方の青色ＬＤ１１２の光軸と第２の光源１２０の青色ＬＥＤ１２４の光軸とが交わるように、第１の光源１１０の各青色ＬＤ１１２、第２の光源１２０の赤色及び青色ＬＥＤ１２２，１２４、及び合成部材１４０の位置関係を設計することで、合成部材１４０には、合計４個ではなく２個の透過窓１４２のみで良くなっている。このような構成の合成部材１４０では、第１の光源１１０の各青色ＬＤ１１２から到来した青色励起光は、透過窓１４２により合成部材１４０を通過して、蛍光体ユニット１６０に照射される。また、第２の光源１２０の赤色及び青色ＬＥＤ１２２，１２４から到来した赤色光及び青色光は、透過窓１４２により合成部材１４０を通過して、光学系１７０に導かれる。

蛍光体ユニット１６０は、集光光学系１６２と、蛍光体板１６４と、を有する。集光光学系１６２は、合成部材１４０から入射した青色励起光を蛍光体板１６４の蛍光体（図示せず）に集光させる。蛍光体板１６４の蛍光体は、青色励起光により励起されて５００〜６００ｎｍの波長成分（緑色波長帯域）を多く含む、幅広い波長分布を持つ発光光を発光する。この発光光は、蛍光体から等方的に放射されるが、蛍光体板１６４に設けられた反射板（図示せず）により集光光学系１６２の方向へ射出され、集光光学系１６２を介して合成部材１４０の方向へ進行する。そして、合成部材１４０の反射面（透過窓１４２の部分を除く）によって反射されて、前記第１の光源１１０からの青色励起光の光軸に対して９０度で交差するように光軸の向きを変更される。その結果として、蛍光体ユニット１６０からの緑色波長成分を多く含んだ発光光が、光学系１７０に導かれる。

光学系１７０は、マイクロレンズアレイ１７２と、レンズ１７４と、を有する。マイクロレンズアレイ１７２は、複数のマイクロレンズ（図示せず）が２次元のアレイ状に寄せ集められた構成を有する。マイクロレンズアレイ１７２は、合成部材１４０から到来した光を平面光とする。この平面光は、レンズ１７４に照射される。レンズ１７４は、マイクロレンズアレイ１７２から到来した平面光、すなわち第１の光源１１０から射出された青色励起光による蛍光発光の緑色波長成分を多く含んだ緑色発光光と、第２の光源１２０から射出された赤色光と、第２の光源１２０から射出された青色光と、をマイクロミラー素子１４に照射させるため、ミラー１６へ導く。

ミラー１６で反射された緑色発光光、青色光、赤色光はそれぞれ、マイクロミラー素子１４に照射される。マイクロミラー素子１４は、投影レンズ部１７方向への反射光によって光像を形成する。この光像は、投影レンズ部１７を介して、投影対象の図示しないスクリーン等に照射される。

次に、本実施形態に係るプロジェクタ１０の動作を説明する。なお、以下の動作は、ＣＰＵ１８の制御の下、投影処理部１３が実行するものである。例えば、緑色発光光のための青色ＬＤ１１２と赤色光のための赤色ＬＥＤ１２２と青色光のための青色ＬＥＤ１２４との発光タイミング、マイクロミラー素子１４の動作等は、何れも投影処理部１３により制御される。

赤色光（Ｒ）、緑色発光光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の３色の光をマイクロミラー素子１４に入射させる場合を例に挙げて説明する。赤色光をマイクロミラー素子１４に入射させるタイミングにおいては、赤色ＬＥＤ１２２は点灯し、青色ＬＤ１１２及び青色ＬＥＤ１２４は消灯する。緑色発光光をマイクロミラー素子１４に入射させるタイミングにおいては、青色ＬＤ１１２は点灯し、赤色ＬＥＤ１２２及び青色ＬＥＤ１２４は消灯する。青色光をマイクロミラー素子１４に入射させるタイミングにおいては、青色ＬＥＤ１２４は点灯し、青色ＬＤ１１２及び赤色ＬＥＤ１２２は消灯する。このようにして、マイクロミラー素子１４には、赤色光、緑色発光光、及び青色光が順次入射する。

すなわち、赤色ＬＥＤ１２２が点灯すると、赤色ＬＥＤ１２２から射出された赤色光は、第２のコリメータレンズ１２６を介して合成部材１４０に照射される。この赤色光の光軸に対応して、合成部材１４０には透過窓１４２が設けられているので、照射された赤色光は合成部材１４０を通過して、光学系１７０に導かれ、そこで平面光とされる。この平面光は、ミラー１６を介してマイクロミラー素子１４に入射する。

マイクロミラー素子１４は、赤色の光について、微小ミラー毎（画素毎）に、画像データに基づく輝度が高い程入射した光を投影レンズ部１７に導く時間を長くし、輝度が低い程入射した光を投影レンズ部１７に導く時間を短くする。すなわち、投影処理部１３は、輝度が高い画素に対応する微小ミラーが長時間オン状態となるように、輝度が低い画素に対応する微小ミラーが長時間オフ状態となるように、マイクロミラー素子１４を制御する。このようにして、投影レンズ部１７から射出される光について、微小ミラー毎（画素毎）に赤色の輝度が表現される。

同様に、青色ＬＥＤ１２４が点灯すると、青色ＬＥＤ１２４から射出された青色光は、第２のコリメータレンズ１２６を介して合成部材１４０に照射される。この青色光は、対応する透過窓１４２により合成部材１４０を通過して、光学系１７０で平面光とされる。この平面光は、ミラー１６を介してマイクロミラー素子１４に入射する。マイクロミラー素子１４によって微小ミラー毎（画素毎）に青色の輝度が表現される。

青色ＬＤ１１２が点灯すると、青色ＬＤ１１２から射出された青色励起光は、第１のコリメータレンズ１１４を介して合成部材１４０に照射される。この青色励起光は、対応する透過窓１４２により合成部材１４０を通過して、蛍光体ユニット１６０に入射する。入射した青色励起光により、蛍光体ユニット１６０から緑色波長成分を多く含む発光光が射出される。この緑色発光光は、合成部材１４０で反射して光学系１７０及びミラー１６を介してマイクロミラー素子１４に入射する。マイクロミラー素子１４によって微小ミラー毎（画素毎）に緑色の輝度が表現される。

フレーム毎に、微小ミラーがオンになっている時間で表現された輝度を各色について組み合わせることで画像が表現される。以上のようにして、投影レンズ部１７からは、画像が表現された投影光が射出される。この投影光が、例えばスクリーン等に投影されることで、そのスクリーン等には画像が表示される。

次に、前記合成部材１４０の具体的な構成について、図３を参照して説明する。なお、図３（Ａ）は、蛍光体ユニット１６０側から見た合成部材１４０の平面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ’線矢視断面図である。

合成部材１４０は、ガラス基板１４４の蛍光体ユニット１６０側となる面（緑色発光光の入射面側）に、概ね４００〜７００ｎｍの可視光を反射する可視光反射膜１４６が成膜されている。そして、この可視光反射膜１４６には、図２に示したような青色ＬＤ１１２が２個、赤色ＬＥＤ１２２が１個、青色ＬＥＤ１２４が１個とした場合、青色励起と赤色光とが通過する領域と、青色励起光と青色光とが通過する領域と、の２箇所に、可視光を透過する透過窓１４２が設けられている。この透過窓１４２のサイズ及び形状は任意であるが、青色ＬＤ１１２からの青色励起光、赤色ＬＥＤ１２２からの赤色光及び青色ＬＥＤ１２４からの青色光を出来るだけ遮ることが無いようなサイズ及び形状とすることが望ましい。

また、合成部材１４０のガラス基板１４４の第１及び第２の光源１１０，１２０側となる面（青色励起光、赤色光及び青色光の入射面側）には、青色励起光、赤色光及び青色光が該ガラス基板１４４に入射する際の反射を防止するために、反射防止膜１４８が成膜されている。この反射防止膜１４８により、合成部材１４０に到来した青色励起光、赤色光及び青色光のほぼ全てが該ガラス基板１４４内に入射するため、反射による光量ロスを防止できる。

本実施形態によれば、光源装置である光源部１５を、青色の励起光を射出する第１の光源１１０と、前記第１の光源１１０からの前記励起光を受けて、緑色の波長帯域の光を発光する蛍光体を有する蛍光体ユニット１６０と、赤色の光を射出する第２の光源１２０の赤色ＬＥＤ１２２と、可視光を反射する可視光反射膜１４６及び該可視光反射膜１４６に設けられた可視光を透過する透過窓１４２を備えた合成部材１４０と、を具備し、前記第２の光源１２０の赤色ＬＥＤ１２２と前記蛍光体と前記合成部材１４０とを、前記第２の光源１２０の赤色ＬＥＤ１２２から射出される赤色光の光軸上に前記合成部材１４０の前記透過窓１４２が位置し、且つ、前記蛍光体から射出される前記発光光が、前記合成部材１４０の前記可視光反射膜１４６によって、前記第２の光源１２０の赤色ＬＥＤ１２２から射出される赤色光の光軸方向に反射されるような位置関係に、互いに配置したものとしている。

このような構成の光源部１５によれば、蛍光体の発光光のほとんどは可視光反射膜１４６で反射され、透過窓１４２の部分のみ蛍光体発光光が透過するため、蛍光体の発光光をほとんど損失すること無く有効に利用することができる。すなわち、蛍光体の発光光は緑色波長成分を多く含むが、幅広い波長分布を持ち、このような発光光を、赤色光を透過し且つ緑色光を反射するダイクロイック膜で反射させたのでは、一部の波長帯域が合成されずに損失となってしまう。これに対して、本実施形態に係る光源装置としての光源部１５では、蛍光体の発光光をほとんど損失することなく有効に利用することが可能となり、明るい光を得ることができる。よって、このような本実施形態に係る光源装置を備えた本実施形態に係るプロジェクタ１０は、画像を明るく投影することが可能となる。

また、本実施形態では、前記第１の光源１１０と前記蛍光体と前記合成部材１４０とを、前記第１の光源１１０から射出された前記励起光が前記合成部材１４０の前記透過窓１４２を通過して前記蛍光体に照射されるような位置関係に、互いに配置している。こうすることで、第１の光源１１０からの励起光が通過する部分と赤色光が透過する部分とを同一の場所として、透過窓１４２の個数を減じることができる。勿論、それぞれが透過する部分を別の場所として、それぞれ透過窓１４２を設けても良いが、反射されずに透過してしまう蛍光発光光を出来るだけ少なくするためには、透過窓１４２は少なければ少ないほど良いことは言うまでもない。

また、本実施形態では、前記合成部材１４０は、前記透過窓１４２が設けられた前記可視光反射膜１４６が形成されたガラス基板１４４と、前記ガラス基板１４４の前記可視光反射膜１４６が形成された面に対向する面に成膜された反射防止膜１４８と、を更に備える。この反射防止膜１４８により、合成部材１４０に到来した青色励起光、赤色光及び青色光のほぼ全てが該ガラス基板１４４内に入射するため、反射による光量ロスを防止できる。

また、本実施形態では、前記第２の光源１２０は、青色の光を更に射出する青色ＬＥＤ１２４を有している。これにより、青色の光も前記合成部材１４０の透過窓１４２を通過して光学系１７０に導くことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本第２実施形態に係るプロジェクタは、光源部１５の合成部材１４０の構成が異なるだけで、その他の構成は前記第１実施形態と同様であるので、同様の部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。

本第２実施形態に係る光源装置としての光源部１５は、図４に示すような構成の合成部材１４０を備えている。なお、図４（Ａ）は、蛍光体ユニット１６０側から見た合成部材１４０の平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ’線矢視断面図である。

本第２実施形態の合成部材１４０においは、前記第１実施形態で説明したような概ね４００〜７００ｎｍの可視光を反射する前記可視光反射膜１４６と前記ガラス基板１４４との間に、赤色光及び青色光を透過し且つ緑色光を反射するダイクロイック膜１５０を成膜している。そして、可視光反射膜１４６には、前記第１実施形態と同様、任意のサイズ及び形状の透過窓１４２が設けられている。

なお、ダイクロイック膜１５０は、ガラス基板１４４上の全面に成膜し、さらにその上に可視光反射膜１４６を成膜することが、製造工程上簡易であり、安価に形成することが出来るが、ガラス基板１４４上の全面に成膜する必要は無く、少なくとも透過窓１４２に対応してダイクロイック膜１５０が形成されていれば良い。

このような合成部材１４０を用いた本第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果を奏する。そして更に、前記合成部材１４０は、少なくとも前記透過窓１４２に対応して、赤色の光及び青色の光を透過し且つ緑色の光を反射するダイクロイック膜１５０が形成されているので、透過窓１４２に入射した蛍光体ユニット１６０からの、緑色波長成分を多く含むが幅広い波長分布を持つ発光光は、その緑色波長成分がダイクロイック膜１５０によって反射されて光学系１７０に導かれることができる。よって、透過窓１４２による発光光の損失を前記第１実施形態よりも減少させることが出来るので、前記第１実施形態よりも更に蛍光体発光光を有効利用することが可能となり、明るい光を得ることができる。よって、このような本第２実施形態に係る光源装置を備えた本第２実施形態に係るプロジェクタ１０は、画像をより一層明るく投影することが可能となる。

なお、前記第１及び第２実施形態においては、緑色波長成分を多く含む蛍光発光を発生させるため、励起光に青色成分光を用いているが、例えば紫外光等、他の色の光が用いられても良いことは勿論である。

また、蛍光体ユニット１６０は、固定の蛍光体板１６４を用いたが、前記特許文献１に開示されているような、蛍光ホイールを用いてることで、一ヶ所に励起光が当たり続けない構成としても良い。

また、前記第１又は第２実施形態で説明したような合成部材１４０は、前記特許文献１におけるダイクロイックミラーである第一光軸変換ミラー１５１ａ等にも適用でき、本実施形態で説明したような光源部１５の構成に限定されるものではないことは言うまでもない。

すなわち、本発明は前記実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（１）第１の波長帯域の励起光を射出する第１の光源と、
該第１の光源からの前記励起光を受けて、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光を発光する蛍光体と、
前記第２の波長帯域とは異なる波長帯域の光を射出する第２の光源と、
可視光を反射する可視光反射膜と、該可視光反射膜に設けられた可視光を透過する透過窓と、を備えた合成部材と、
を具備し、
前記第２の光源と前記蛍光体と前記合成部材とを、前記第２の光源から射出される光の光軸上に前記合成部材の前記透過窓が位置し、且つ、前記蛍光体から射出される前記発光光が、前記合成部材の前記可視光反射膜によって、前記第２の光源から射出される光の光軸方向に反射されるような位置関係に、互いに配置したことを特徴とする光源装置。
（２）前記第１の光源と前記蛍光体と前記合成部材とを、前記励起光が前記合成部材の前記透過窓を通過して前記蛍光体に照射されるような位置関係に、互いに配置したことを特徴とする（１）に記載の光源装置。
（３）前記合成部材は、少なくとも前記透過窓に対応して、前記励起光と前記第２の光源からの光を透過し且つ前記第２の波長帯域の光を反射するダイクロイック膜が形成されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の光源装置。
（４）前記合成部材は、前記透過窓が設けられた前記可視光反射膜が形成されたガラス基板と、前記ガラス基板の前記可視光反射膜が形成された面に対向する面に成膜された反射防止膜と、を更に備えることを特徴とする（１）乃至（３）の何れかに記載の光源装置。
（５）前記第２の光源は、前記第２の波長帯域よりも長波長帯域の光を射出する光源と、前記第２の波長帯域よりも短波長帯域の光を射出する光源と、によって構成されることを特徴とする（１）乃至（４）の何れかに記載の光源装置。
（６）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投影する投影側光学系と、前記光源装置及び表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を具備し、
前記光源装置が、（１）乃至（５）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…入力部、１２…画像変換部、１３…投影処理部、１４…マイクロミラー素子、１５…光源部、１６…ミラー、１７…投影レンズ部、１８…ＣＰＵ、１９…メインメモリ、２０…プログラムメモリ、２１…操作部、２２…音声処理部、２３…スピーカ、１１０…第１の光源、１１２…青色半導体レーザ（ＬＤ）、１１４…第１のコリメータレンズ、１２０…第２の光源、１２２…赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、１２４…青色ＬＥＤ、１２６…第２のコリメータレンズ、１４０…合成部材、１４２…透過窓、１４４…ガラス基板、１４６…可視光反射膜、１４８…反射防止膜、１５０…ダイクロイック膜、１６０…蛍光体ユニット、１６２…集光光学系、１６４…蛍光体板、１７０…光学系、１７２…マイクロレンズアレイ、１７４…レンズ。

Claims

第１の波長帯域の励起光を射出する第１の光源と、
該第１の光源からの前記励起光を受けて、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光を発光する蛍光体と、
前記第１の波長帯域の光を射出する第１の発光素子と、前記第１及び前記第２の波長帯域とは異なる波長帯域の光を射出する第２の発光素子と、を含み、前記第１及び前記第２の発光素子の光軸が、前記第１の光源の光軸と略直交するように配置された第２の光源と、
可視光を反射する可視光反射膜と、該可視光反射膜に設けられた可視光を透過する透過窓と、を備えた合成部材と、
を具備し、
前記第２の光源と前記蛍光体と前記合成部材とを、前記第２の光源から射出される光の光軸上に前記合成部材の前記透過窓が位置し、且つ、前記蛍光体から射出される前記第２の波長帯域の光が、前記合成部材の前記可視光反射膜によって、前記第２の光源から射出される光の光軸方向に反射されるような位置関係に、互いに配置し、
前記第１の光源と前記蛍光体と前記合成部材とを、前記励起光が前記合成部材の前記透過窓を通過して前記蛍光体に照射されるような位置関係に、互いに配置したことを特徴とする光源装置。
前記合成部材は、少なくとも前記透過窓に対応して、前記励起光と前記第２の光源からの光を透過し且つ前記第２の波長帯域の光を反射するダイクロイック膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記合成部材は、前記透過窓が設けられた前記可視光反射膜が形成されたガラス基板と、前記ガラス基板の前記可視光反射膜が形成された面に対向する面に成膜された反射防止膜と、を更に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。
前記第１の発光素子は、前記第２の波長帯域よりも短波長帯域の光を射出し、前記第２の発光素子は、前記第２の波長帯域よりも長波長帯域の光を射出することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源装置。
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投影する投影側光学系と、前記光源装置及び表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を具備し、
前記光源装置が、請求項１乃至請求項４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。