JP6951671B2 - 光源装置及び投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置と、この光源装置を備える投影装置に関する。

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。このプロジェクタは、光源から出射された光を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。

そして、この投影装置であるプロジェクタは、パーソナルコンピュータやＤＶＤプレーヤーなどの映像機器の普及に伴って、業務用プレゼンテーションから家庭用に至るまで、用途が拡大している。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、光源として複数のレーザダイオード等の半導体発光素子を用いるとともに、この半導体発光素子を励起光源とする蛍光板を備える投影装置が種々開発されている。

特許文献１には、青色波長帯域光を出射する青色レーザダイオードを備える励起光照射装置と、励起光照射装置からの励起光により緑色波長帯域の蛍光光を発する蛍光板と、励起光照射装置とは別に設けられる青色レーザダイオードを備える青色光源装置と、赤色レーザダイオードを備える赤色光源装置と、を備える投影装置が開示されている。また、特許文献２には、赤色発光ダイオードを備える赤色光源装置と、青色レーザダイオードを備えて青色波長帯域光である励起光照射装置からの出射光が励起光として照射されて緑色波長帯域の蛍光を発する蛍光体層及び励起光照射装置からの出射光を拡散透過させる拡散透過領域を有する蛍光ホイールを有する蛍光板装置と、を備える投影装置が開示されている。

特開２０１７−１１６６８１号公報 特開２０１７−１５１２９３号公報

特許文献１の投影装置のように青色レーザダイオードを備える励起光照射装置とは別に青色光源装置を設けたり、特許文献２の投影装置のように蛍光ホイールの拡散透過領域を透過した青色波長帯域光を背面側から取回して光源光として利用したりすると、光源装置や投影装置が大型となることがある。

本発明は、小型の光源装置及び投影装置を提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、保持部材に保持される第１の光源及び第２の光源を有する光源部と、前記第１の光源からの光が入射される第１の反射素子と、前記第１の反射素子の反射光及び前記第２の光源からの光が入射される第２の反射素子と、前記第１の反射素子の反射光を反射し前記第２の反射素子の反射光を透過する、又は前記第１の反射素子の反射光を透過し前記第２の反射素子の反射光を反射する第３の反射素子と、前記第３の反射素子を透過した前記第１の反射素子の反射光、又は前記第３の反射素子を透過した前記第２の反射素子の反射光を、励起光として蛍光光を発する蛍光部と、前記蛍光光を反射し、前記第３の反射素子と前記蛍光部の間に配置される第４の反射素子と、前記第１の光源からの光、前記第２の光源からの光及び前記蛍光光とは波長帯域の異なる赤色波長帯域光を出射する赤色光源と、前記第４の反射素子により反射された蛍光光を反射し、前記赤色光源から出射された赤色波長帯域光を透過する第５の反射素子と、前記第３の反射素子により反射された前記第１の反射素子の反射光、又は前記第３の反射素子により反射された前記第２の反射素子の反射光を反射し、前記第５の反射素子により反射された蛍光光及び前記第５の反射素子を透過した赤色波長帯域光を透過する第６の反射素子と、入力信号に応じて前記第１の光源と前記第２の光源を選択的に駆動させる光源制御部と、を有し、前記第１の光源と前記第２の光源はそれぞれ所定の偏光方向の光を出射し、前記第１の反射素子は、入射される前記第１の光源からの光における偏光方向の光を反射可能に形成され、前記第２の反射素子は、入射される前記第１の反射素子の反射光における偏光方向の光を透過可能かつ入射される前記第２の光源からの光における偏光方向の光を反射可能に形成される、ことを特徴とする。

本発明に係る投影装置は、上述の光源装置と、前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記表示素子と、前記光源装置を制御する投影装置制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、小型の光源装置及び投影装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る投影装置の機能ブロックを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る投影装置の内部構造を示す平面模式図である。 本発明の第１実施形態に係る励起光照射装置を、青色レーザダイオードの出射側から見た正面模式図である。 本発明の第１実施形態に係る要部の構成を拡大して示す拡大平面模式図である。 本発明の第２実施形態に係る要部の構成を拡大して示す拡大平面模式図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る第１実施形態を図に基づいて説明する。図１は投影装置１０の投影装置制御部の機能回路ブロックを示す図である。投影装置制御部は、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、投影装置１０内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵ、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等により構成される。

そして、この制御手段により、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、この投影装置１０では、光源装置６０から出射された光線束について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、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、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。

そして、投影装置１０の筐体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、光源制御部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装置６０から出射されるように、光源装置６０の赤色光源装置、緑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に光源装置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投影装置１０本体の電源オフ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投影装置１０本体の電源をオフにする等の制御も行う。

次に、この投影装置１０の内部構造について述べる。図２は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。ここで、投影装置１０の筐体は、略箱状に形成されて、上面及び下面と、正面パネル１２、背面パネル１３、右側パネル１４及び左側パネル１５を備える。なお、以下の説明においては、投影装置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、前後とは投影装置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。

投影装置１０は、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いる。また、投影装置１０は、制御回路基板２４１の側方、つまり、投影装置１０筐体の略中央部分に光源装置６０を備えている。さらに、投影装置１０には、光源装置６０と左側パネル１５との間に、光源側光学系１７０や投影側光学系２２０が配置されている。

光源装置６０は、青色波長帯域光の光源であって励起光源である励起光照射装置７００と、赤色波長帯域光の光源である赤色光源装置１２０と、緑色波長帯域光の光源である緑色光源装置８０と、を備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７００と蛍光発光装置１００により構成される。また、光源装置６０には、青色波長帯域光、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光を導光する導光光学系１４０が配置されている。導光光学系１４０は、λ／２波長板１４５や、第１〜第３の反射素子１４１〜１４３、第１〜第３のダイクロイックミラー１４６〜１４８を備えて、励起光照射装置７００や緑色光源装置８０、赤色光源装置１２０から出射される各色波長帯域光を、ライトトンネル１７５の入射口に集光する。

光源部である励起光照射装置７００は、投影装置１０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。励起光照射装置７００は、第１の光源７１０と、第２の光源７２０とを備える。第１の光源７１０及び第２の光源７２０は、それぞれ半導体発光素子とされる複数の青色レーザダイオード７１を備える。第１の光源７１０及び第２の光源７２０の複数の青色レーザダイオード７１は、共通の保持部材７３０に保持される。各青色レーザダイオード７１の光軸上には、各青色レーザダイオード７１からの出射光の指向性を高めるように各々平行光に変換するコリメータレンズ７３が夫々配置されている。

図３に示すように、第１の光源７１０及び第２の光源７２０の複数の青色レーザダイオード７１は、保持部材７３０により３行４列のマトリクス状に配置される。図３における右側の２列（合計６個）の青色レーザダイオード７１が第１の光源７１０とされ、左側の２列（合計６個）の青色レーザダイオード７１が第２の光源７２０とされる。第１の光源７１０及び第２の光源７２０は、それぞれ所定の偏光方向の光が出射される。本実施形態では、第１の光源７１０及び第２の光源７２０における全ての青色レーザダイオード７１の偏光方向は第１の反射素子１４１、第２の反射素子１４２に対して同じＳ偏光に揃えて配置される。従って、第１の光源７１０及び第２の光源７２０共にＳ偏光の青色波長帯域光が出射される。

図２に戻り、励起光照射装置７００には、保持部材７３０の右側パネル１４側に、保持部材７３０と接続するヒートシンク８１が設けられる。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とによって青色レーザダイオード７１が冷却される。さらに、励起光照射装置７００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、後述のλ／２波長板１４５や第１の反射素子１４１、第２の反射素子１４２が冷却される。

励起光照射装置７００の左側パネル１５側には、第１の光源７１０に対応してλ／２波長板１４５が配置される（換言すれば、λ／２波長板１４５は、第１の光源７１０と後述の第１の反射素子１４１との間の光路上に配置される）。更にλ／２波長板１４５の左側パネル１５側には、第１の光源７１０及び第２の光源７２０それぞれに対応して、第１の反射素子１４１及び第２の反射素子１４２が配置される。第１の反射素子１４１は、入射される第１の光源７１０からの光における偏光方向の光を反射可能に形成される。第２の反射素子１４２は、入射される第１の反射素子１４１の反射光における偏光方向の光を透過可能かつ入射される第２の光源７２０からの光における偏光方向の光を反射可能に形成される。本実施形態では、第１の反射素子１４１は、反射ミラーである。また、第２の反射素子１４２は、Ｐ偏光を透過してＳ偏光を反射可能に形成される偏光ビームスプリッター（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ：ＰＢＳ）である。スプリット面に誘電体多層膜コートが施された平板ガラスのプレートタイプを用いることができる。なお、誘電体多層膜が施された直角プリズムと、誘電体多層膜が施されていない直角プリズムと、を張り合わせたキューブタイプを用いても良い。第１の反射素子１４１及び第２の反射素子１４２は、共に両素子により反射される反射光が正面パネル１２側に光軸を９０度変換するように配置される。このようにして、第１の反射素子１４１の反射光及び第２の反射素子１４２で反射された反射光は、同一の光路に入射する。

図４に示すように、第１の反射素子１４１には、第１の光源７１０からの光がλ／２波長板１４５を介して入射される。ここで、第１の光源７１０からはＳ偏光の青色波長帯域光ＢＳが出射されるので、第１の光源７１０からの光はλ／２波長板１４５によりＰ偏光の青色波長帯域光ＢＰに変換される。従って、第１の反射素子１４１の反射光はＰ偏光の青色波長帯域光ＢＰとされる。一方、第２の反射素子１４２は、第１の反射素子１４１の反射光（青色波長帯域光ＢＰ）及び第２の光源７２０からの光（青色波長帯域光ＢＳ）が入射される。第２の反射素子１４２は、Ｐ偏光の青色波長帯域光ＢＰとされる第１の反射素子１４１の反射光を透過して正面パネル１２側に出射する。また、第２の反射素子１４２は、Ｓ偏光の青色波長帯域光ＢＳとされる第２の光源７２０からの光を正面パネル１２側に反射する。

図２及び図４にも示すように、第２の反射素子１４２の正面パネル１２側には、第３の反射素子１４３が配置される。第３の反射素子１４３は、第２の反射素子１４２を透過した第１の反射素子１４１の反射光であるＰ偏光の青色波長帯域光ＢＰを透過し、第２の反射素子１４２で反射したＳ偏光の青色波長帯域光ＢＳを反射して光路から分光する偏光ビームスプリッターにより形成される。

第３の反射素子１４３の正面パネル１２側には、青色波長帯域光を透過して緑色波長帯域光を左側パネル１５側に光軸が９０度変換するよう反射する第１のダイクロイックミラー１４６（第４の反射素子）が配置される。第１のダイクロイックミラー１４６の正面パネル１２側には、緑色光源装置８０の蛍光発光装置１００が設けられる。このようにして、第３の反射素子１４３を透過した第２の反射素子１４２の透過光（Ｐ偏光の青色波長帯域光ＢＰ）は、励起光として蛍光発光装置１００の蛍光板１０１（蛍光部）に入射する。そして、蛍光板１０１で励起された光は、第３の反射素子１４３と蛍光板１０１との間に配置される第１のダイクロイックミラー１４６で光路から分光される。

緑色光源装置８０における蛍光発光装置１００は、蛍光板１０１、集光レンズ１１１を備える。蛍光板１０１は、正面パネル１２と平行となるように、つまり、第１のダイクロイックミラー１４６を透過した励起光とされるＰ偏光の青色波長帯域光の光軸と直交するように配置される。集光レンズ１１１は、励起光を集光して蛍光板１０１に照射すると共に、蛍光板１０１から背面パネル１３方向に出射される光線束を集光する。蛍光板１０１と正面パネル１２との間にはヒートシンク１３０が配置される。蛍光発光装置１００の右側パネル１４側に配置される冷却ファン２６１がこのヒートシンク１３０及び後述の赤色光源装置１２０のヒートシンク１３０を冷却することにより、蛍光板１０１及び後述の赤色光源１２１が冷却される。

蛍光板１０１は、例えば、板状の金属基材で形成される。蛍光板１０１の金属基材の表面は、光を反射する反射面である。この反射面上には蛍光発光領域が敷設される。蛍光発光領域には、励起光照射装置７００の第２の光源７２０から出射され、第２の反射素子１４２で反射されて、第３の反射素子１４３及び第１のダイクロイックミラー１４６を透過した光を励起光として緑色波長帯域の蛍光光を出射する蛍光体が設けられる。なお、反射面は、銀蒸着等によってミラー加工されることで形成することができる。

励起光が照射された蛍光体は、全方位に蛍光光を出射する。その蛍光光の一部は直接集光レンズ１１１へ出射され、他の一部は蛍光板１０１の反射面で反射した後に集光レンズ１１１へ出射される。

また、蛍光体を励起することなく、金属基材に照射された励起光は、反射面により反射されて再び蛍光体に入射し、蛍光体を励起することとなる。そのため、蛍光板１０１の反射面により、励起光照射装置７００から出射される励起光の利用効率を上げることができ、緑色波長帯域光をより明るく発光させることができる。

図２に示すように、第１のダイクロイックミラー１４６の左側パネル１５側には、第２のダイクロイックミラー１４７が配置される。第２のダイクロイックミラー１４７は、第１のダイクロイックミラー１４６により反射される緑色波長帯域光の光軸を９０度変換して背面パネル１３側に反射可能であると共に、赤色波長帯域光を透過可能に形成される。第２のダイクロイックミラー１４７の正面パネル１２側には、赤色光源装置１２０が配置される。

赤色光源装置１２０は、出射光が背面パネル１３側に出射されるよう配置された赤色光源１２１と、赤色光源１２１からの出射光を集光する集光レンズ群１２５と、が備えられる。この赤色光源１２１は、赤色波長帯域の光を発する半導体発光素子である赤色発光ダイオードである。赤色光源装置１２０は、赤色光源１２１の正面パネル１２側に配置されるヒートシンク１３０を備える。

第２のダイクロイックミラー１４７の背面パネル１３側には、第３のダイクロイックミラー１４８が配置される。第３のダイクロイックミラー１４８は、第３の反射素子１４３により反射されたＳ偏光の青色波長帯域光の光軸を９０度変換して背面パネル１３側に反射し、第２のダイクロイックミラー１４７により反射された緑色波長帯域光及び第２のダイクロイックミラー１４７を透過した赤色波長帯域光を透過する。このようにして、第３のダイクロイックミラー１４８で光軸を一致されたＳ偏光の青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光は、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。

光源側光学系１７０は、集光レンズ１７３，ライトトンネル１７５，集光レンズ１７８，光軸変換ミラー１８１，集光レンズ１８３，照射ミラー１８５，コンデンサレンズ１９５により構成されている。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の背面パネル１３側に配置される表示素子５１から出射された画像光を投影側光学系２２０に向けて出射するので、投影側光学系２２０の一部ともされている。

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。よって、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光は、集光レンズ１７３により集光され、ライトトンネル１７５に入射される。ライトトンネル１７５に入射された光線束は、ライトトンネル１７５により均一な強度分布の光線束とされる。

ライトトンネル１７５の背面パネル１３側の光軸上には、集光レンズ１７８を介して、光軸変換ミラー１８１が配置されている。ライトトンネル１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に光軸を変換される。

光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介して表示素子５１に所定の角度で照射される。なお、ＤＭＤとされる表示素子５１は、背面パネル１３側にヒートシンク１９０が設けられ、このヒートシンク１９０により表示素子５１は冷却される。

光源側光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された光源光である光線束は、表示素子５１の画像形成面で反射され、投影光として投影側光学系２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影側光学系２２０は、コンデンサレンズ１９５，可動レンズ群２３５，固定レンズ群２２５により構成されている。可動レンズ群２３５は、レンズモータにより移動可能に形成される。そして、可動レンズ群２３５及び固定レンズ群２２５は、固定鏡筒に内蔵される。よって、可動レンズ群２３５を備える固定鏡筒は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。

このように投影装置１０を構成することで、入出力インターフェース２２を介して入力される画像信号に応じて光源制御回路４１により励起光照射装置７００の第１の光源７１０と第２の光源７２０及び赤色光源装置１２０が選択的に駆動される。すると、第１の光源７１０と第２の光源７２０及び赤色光源装置１２０から異なるタイミングで光が出射される。すると、青色光源とされる励起光照射装置７００の第１の光源７１０、緑色光源装置８０及び赤色光源装置１２０から出射された赤色、緑色及び青色の各波長帯域光は、導光光学系１４０を介して集光レンズ１７３及びライトトンネル１７５に順次入射され、さらに光源側光学系１７０を介して表示素子５１に入射されるため、投影装置１０の表示素子５１であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態においては、励起光照射装置７００の第１の光源７１０と第２の光源７２０に配置される全ての青色レーザダイオード７１は、出射する青色波長帯域光の偏光方向をＳ偏光として揃えて配置した。これに対し、第２実施形態では、全ての青色レーザダイオード７１の出射光がＰ偏光となるように揃えて配置する。そして、λ／２波長板１４５を、第２の反射素子１４２と第２の光源７２０との間に配置する。以下に第１実施形態との相違点のみ示す。また、図５に第２実施形態に係る要部の構成を拡大して示す。

励起光照射装置７００の第１の光源７１０の青色レーザダイオード７１から出射されたＰ偏光の青色波長帯域光ＢＰは、第１の反射素子１４１によって反射される。また、励起光照射装置７００の第２の光源７２０の光路上にはλ／２波長板１４５が配置される。従って、第２の光源７２０に配置される青色レーザダイオード７１から出射されたＰ偏光の青色波長帯域光ＢＰはＳ偏光の青色波長帯域光ＢＳに変換される。

次に、第２の光源７２０の青色レーザダイオード７１から出射され、変換されたＳ偏光の青色波長帯域光ＢＳは、第２の反射素子１４２によって反射される。一方、第１の反射素子１４１で反射されたＰ偏光の青色波長帯域光ＢＰは第２の反射素子１４２を透過する。このようにして、第１の反射素子１４１で反射されたＰ偏光の青色波長帯域光ＢＰと、第２の反射素子１４２で反射されたＳ偏光の青色波長帯域光ＢＳと、は同一の光路を通ることになる。

（変形例）
また、第１の光源７１０と第２の光源７２０の一方がＰ偏光を出射するよう青色レーザダイオード７１を配置して、他方がＳ偏光を出射するよう青色レーザダイオード７１を配置することもできる。この場合、λ／２波長板１４５を排して、第２の反射素子１４２が反射・透過する偏光の方向を適宜変更すればよい。すなわち、第１の反射素子１４１に入射する第１の光源７１０からの光の偏光方向と、第２の反射素子１４２に入射する第２の光源７２０からの光の偏光方向は９０度の位相差を有するように構成されていればよく、第２の反射素子１４２は、第１の反射素子１４１からの光を透過して、第２の光源７２０からの光を反射するよう構成しておけばよい。

以上、本発明の実施形態によれば、光源装置６０は、所定の偏光方向の光を出射する第１の光源７１０及び第２の光源７２０を備える励起光照射装置７００と、第１の光源７１０からの光が入射される第１の反射素子１４１と、第１の反射素子１４１の反射光及び第２の光源７２０からの光が入射される第２の反射素子１４２と、を有する。そして、第１の反射素子１４１は、入射される第１の光源７１０からの光における偏光方向の光を反射可能に形成され、第２の反射素子１４２は、入射される第１の反射素子の反射光におけるＰ偏光の光を透過可能かつ第２の光源７２０からの光におけるＳ偏光の光を反射可能に形成される。

これにより、励起光照射装置７００からの出射光を励起光及び光源光として利用する場合であっても、光源光として取出すための長い光路を設ける必要が無く、また、同じ波長帯域光を出射する光源を別途設ける必要もないので、小型化した光源装置６０を提供することができる。更に、第２の反射素子１４２として偏光ビームスプリッターを用いることとしたので、Ｐ偏光を透過してＳ偏光を反射する方が、Ｓ偏光を透過してＰ偏光を反射するよりも効率を良くすることができる。また、Ｐ偏光を透過してＳ偏光を反射する偏光ビームスプリッターである第２の反射素子１４２の方が、Ｓ偏光を透過してＰ偏光を反射する場合に比べて比較的容易に作製することができる。

また、第１の反射素子１４１の反射光及び第２の反射素子１４２で反射された反射光は同一の光路に入射する。これにより、第１の光源７１０からの光と第２の光源７２０からの光を同一の光路で導光することができるので、光を導光するための光学部材等を共通として、光源装置６０を小型とすることができる。

また、光源装置６０は、第１の反射素子１４１の反射光を光路から透過し、第２の反射素子１４２の反射光を反射する第３の反射素子１４３と、第３の反射素子１４３を透過した第１の反射素子１４１の光が入射する蛍光体部（蛍光板１０１）とをさらに備える。これにより、励起光照射装置７００から出射される青色波長帯域光を分光して、青色の光源と励起光とを得ることができる。第３の反射素子１４３として偏光ビームスプリッターを用いることとしたので、Ｐ偏光を透過してＳ偏光を反射する方が、Ｓ偏光を透過してＰ偏光を反射するよりも効率を良くすることができる。また、Ｐ偏光を透過してＳ偏光を反射する偏光ビームスプリッターである第３の反射素子１４３の方が、Ｓ偏光を透過してＰ偏光を反射する場合に比べて比較的容易に作製することができる。

また、光源装置６０は、蛍光体部（蛍光板１０１）で励起された光を光路から分光するよう、第３の反射素子１４３と蛍光体部（蛍光板１０１）との間に配置される第４の反射素子（第１のダイクロイックミラー１４６）を備える。これにより、蛍光発光装置１００から出射される緑色波長帯域光を光源として利用することができる。

また、第１の光源７１０の出射光は、第２の光源７２０の出射光と同じ偏光方向の光を出射するよう配置され、第１の光源７１０と第１の反射素子１４１との間又は第２の光源７２０と第２の反射素子１４２との間の光路上には、λ／２波長板１４５が配置される。これにより、青色レーザダイオード７１の偏光方向の向きをえて保持部材７３０に配置することができるので、青色レーザダイオード７１の組立や配線が容易とすることができる。

また、第１の光源７１０の出射光は、第２の光源７２０の出射光に対して９０度の位相差を有するよう青色レーザダイオード７１を配置することもできる。これにより、λ／２波長板１４５を排して光源装置６０の構成を簡単にすることもできる。

また、第１の反射素子１４１に入射する第１の光源７１０からの光の偏光方向と第２の反射素子１４２に入射する第２の光源７２０からの光の偏光方向は９０度の位相差を有する。これにより、励起光照射装置７００の出射光を励起光及び青色の光源として利用しつつ小型とすることができる。

また、光源装置６０は、第２の反射素子１４２を透過した光を反射又は透過して、第２の反射素子１４２で反射した光を透過又は反射可能に形成される第３の反射素子１４３を備える。これにより、第２の反射素子１４２から出射された偏光方向が異なる各光の一方を光源光として利用して、他方を励起光として分離することができる。

また、光源装置６０は、第３の反射素子１４３を透過又は反射した光を透過又は反射して蛍光板１０１に励起光として照射し、蛍光板１０１からの蛍光光を反射又は透過する第１のダイクロイックミラー１４６を有する。これにより、明るい蛍光光を光源光として利用することができる。

また、第１の光源７１０と第２の光源７２０からの出射光は、同じ波長帯域の光である青色波長帯域光とすることができる。これにより、出射光を励起光及び光源光としても利用することができる励起光照射装置７００を全て同じ青色レーザダイオード７１を用いて構成することができ、製造に掛かるコストを低減することができる。

また、第１の光源７１０及び第２の光源７２０から出射される光は青色波長帯域光であり、蛍光板１０１から出射される蛍光光は緑色波長帯域光とされる。従って、別途赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置１２０を加えることにより、３色光源を備えた小型の光源装置６０を提供することができる。

また、第１の光源７１０と第２の光源７２０からの出射光は、異なる波長帯域又は偏光方向の光としても良い。これにより、波長板を用いずに光路を構成出来るため、投影装置全体として小型化を実現する事ができる。

また、投影装置１０は、光源装置６０と、表示素子５１と、投影側光学系２２０と、投影装置制御部とを備える。これにより、光源装置６０を備えて小型とした投影装置１０を提供することができる。なお、本実施形態においては、表示素子５１としてＤＭＤを用いたが、透過型のＬＣＤ光変調素子を用いた３ＬＣＤ方式の投影装置としても良い。

また、以上説明した実施形態は、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。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣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。これらの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］保持部材に保持される第１の光源及び第２の光源を有し、前記第１の光源と前記第２の光源はそれぞれ所定の偏光方向の光を出射する光源部と、
前記第１の光源からの光が入射される第１の反射素子と、
前記第１の反射素子の反射光及び前記第２の光源からの光が入射される第２の反射素子と、
入力信号に応じて前記第１の光源と前記第２の光源を選択的に駆動させる光源制御部と、
を有し、
前記第１の反射素子は、入射される前記第１の光源からの光における偏光方向の光を反射可能に形成され、
前記第２の反射素子は、入射される前記第１の反射素子の反射光における偏光方向の光を透過可能かつ入射される前記第２の光源からの光における偏光方向の光を反射可能に形成される、
ことを特徴とする光源装置。
［２］前記第２の反射素子は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する、
ことを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［３］前記第１の反射素子の反射光及び前記第２の反射素子で反射された反射光は同一の光路に入射する、
ことを特徴とする前記［１］又は前記［２］に記載の光源装置。
［４］前記第１の反射素子の反射光を前記光路から分光し、前記第２の反射素子の反射光を透過する第３の反射素子と、
前記第３の反射素子を透過した前記第２の反射素子の反射光が入射する蛍光体部と、を更に備える、
ことを特徴とする前記［３］に記載の光源装置。
［５］前記蛍光体部で励起された光を前記光路から分光し、前記第３の反射素子と前記蛍光体部の間に配置される第４の反射素子、
を更に備えることを特徴とする前記［４］に記載の光源装置。
［６］前記第１の光源の出射光は、前記第２の光源の出射光と同じ偏光方向の光を出射するよう配置され、
前記第１の光源と前記第１の反射素子との間又は前記第２の光源と前記第２の反射素子との間の光路上には、λ／２波長板が配置されることを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れかに記載の光源装置。
［７］前記第１の光源の出射光は、前記第２の光源の出射光に対して９０度の位相差を有することを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れかに記載の光源装置。
［８］前記第１の反射素子に入射する前記第１の光源からの光の偏光方向と前記第２の反射素子に入射する前記第２の光源からの光の偏光方向は９０度の位相差を有する、
ことを特徴とする前記［１］から前記［７］のいずれかに記載の光源装置。
［９］前記第２の反射素子を透過した光を反射又は透過して、前記第２の反射素子で反射した光を透過又は反射可能に形成される第３の反射素子を備えることを特徴とする前記［１］から前記［８］のいずれかに記載の光源装置。
［１０］前記第３の反射素子は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射することを特徴とする前記［９］に記載の光源装置。
［１１］蛍光光を発する蛍光部と、
前記第３の反射素子を透過又は反射した光を透過又は反射して前記蛍光部に励起光として照射して、前記蛍光部からの蛍光光を反射又は透過する第４の反射素子と、
を備えることを特徴とする前記［９］又は前記［１０］に記載の光源装置。
［１２］前記第１の光源及び前記第２の光源からの出射光は、同じ波長帯域の光であることを特徴とする前記［１］乃至前記［１１］の何れかに記載の光源装置。
［１３］前記第１の光源及び前記第２の光源からの出射光は、青色波長帯域光であることを特徴とする前記［１２］に記載の光源装置。
［１４］前記蛍光部は、緑色波長帯域光の蛍光光を出射可能に形成されることを特徴とする前記［１１］に記載の光源装置。
［１５］前記［１］乃至前記［１４］の何れかに記載の光源装置と、
前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記表示素子と前記光源装置を制御する投影装置制御部と、
を有することを特徴とする投影装置。

１０ 投影装置 １２ 正面パネル
１３ 背面パネル １４ 右側パネル
１５ 左側パネル 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 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 光源装置
７０ 励起光照射装置 ７１ 青色レーザダイオード
７３ コリメータレンズ ８０ 緑色光源装置
８１ ヒートシンク １００ 蛍光発光装置
１０１ 蛍光板（蛍光部） １１１ 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１の反射素子 １４２ 第２の反射素子
１４３ 第３の反射素子 １４５ λ／２波長板
１４６ 第１のダイクロイックミラー（第４の反射素子）
１４７ 第２のダイクロイックミラー
１４８ 第３のダイクロイックミラー
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 コンデンサレンズ 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
７００ 励起光照射装置 ７１０ 第１の光源
７２０ 第２の光源 ７３０ 保持部材

Claims (13)

1. 保持部材に保持される第１の光源及び第２の光源を有する光源部と、
   前記第１の光源からの光が入射される第１の反射素子と、
   前記第１の反射素子の反射光及び前記第２の光源からの光が入射される第２の反射素子と、
   前記第１の反射素子の反射光を反射し前記第２の反射素子の反射光を透過する、又は前記第１の反射素子の反射光を透過し前記第２の反射素子の反射光を反射する第３の反射素子と、
   前記第３の反射素子を透過した前記第１の反射素子の反射光、又は前記第３の反射素子を透過した前記第２の反射素子の反射光を、励起光として蛍光光を発する蛍光部と、
   前記蛍光光を反射し、前記第３の反射素子と前記蛍光部の間に配置される第４の反射素子と、
   前記第１の光源からの光、前記第２の光源からの光及び前記蛍光光とは波長帯域の異なる赤色波長帯域光を出射する赤色光源と、
   前記第４の反射素子により反射された蛍光光を反射し、前記赤色光源から出射された赤色波長帯域光を透過する第５の反射素子と、
   前記第３の反射素子により反射された前記第１の反射素子の反射光、又は前記第３の反射素子により反射された前記第２の反射素子の反射光を反射し、前記第５の反射素子により反射された蛍光光及び前記第５の反射素子を透過した赤色波長帯域光を透過する第６の反射素子と、
   入力信号に応じて前記第１の光源と前記第２の光源を選択的に駆動させる光源制御部と、
   を有し、
   前記第１の光源と前記第２の光源はそれぞれ所定の偏光方向の光を出射し、
   前記第１の反射素子は、入射される前記第１の光源からの光における偏光方向の光を反射可能に形成され、
   前記第２の反射素子は、入射される前記第１の反射素子の反射光における偏光方向の光を透過可能かつ入射される前記第２の光源からの光における偏光方向の光を反射可能に形成される、
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記第２の反射素子は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する、
   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の反射素子の反射光及び前記第２の反射素子で反射された反射光は同一の光路に入射する、
   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１の光源の出射光は、前記第２の光源の出射光と同じ偏光方向の光を出射するよう配置され、
   前記第１の光源と前記第１の反射素子との間又は前記第２の光源と前記第２の反射素子との間の光路上には、λ／２波長板が配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光源装置。
5. 前記第１の光源の出射光は、前記第２の光源の出射光に対して９０度の位相差を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光源装置。
6. 前記第１の反射素子に入射する前記第１の光源からの光の偏光方向と前記第２の反射素子に入射する前記第２の光源からの光の偏光方向は９０度の位相差を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光源装置。
7. 前記第２の反射素子を透過した光を反射又は透過して、前記第２の反射素子で反射した光を透過又は反射可能に形成される第３の反射素子を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の光源装置。
8. 前記第３の反射素子は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射することを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
9. 前記第４の反射素子は、前記第３の反射素子を透過又は反射した光を透過又は反射することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の光源装置。
10. 前記第１の光源及び前記第２の光源からの出射光は、同じ波長帯域の光であることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の光源装置。
11. 前記第１の光源及び前記第２の光源からの出射光は、青色波長帯域光であることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
12. 前記蛍光部は、緑色波長帯域光の蛍光光を出射可能に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の光源装置。
13. 請求項１乃至請求項１２の何れか１項に記載の光源装置と、
    前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
    前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
    前記表示素子と前記光源装置を制御する投影装置制御部と、
    を有することを特徴とする投影装置。
    

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