JP7223252B2 - 光源装置及び投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及びこの光源装置を備える投影装置に関する。

特許文献１には、励起光源と、蛍光体層が設けられる光学ホイールと、光学ホイールと励起光源との間に設けられたダイクロイックミラーと、光学ホイールとダイクロイックミラーとの間に設けられて励起光の偏光方向を変える偏光変換素子である１／４波長板と、を有する光源装置を備えたプロジェクタが開示されている。ダイクロイックミラーは、励起光源からの励起光を透過して光学ホイールへ導光すると共に、光学ホイールによって反射された光を反射して、照明光学系へ導光する。また、蛍光体層は赤色及び緑色の波長帯域の光を発することが開示されている。

特開２０１２－２１２１２９号公報

特許文献１の画像表示装置においては、１つのホイールのみで色を生成しているため、赤色蛍光体と緑色蛍光体を使用して混色である黄色の期間を設けることは困難であった。また、光学ホイールの蛍光体層の蛍光体の励起に使用されずに蛍光と共に蛍光体層から出射する青色光も少なからず存在する。蛍光に混入した青色光は、１／４波長板を通過して偏光方向が変換される。従って、蛍光と共にダイクロイックミラーにより反射されて、光源光として導光される。つまり、赤色光及び緑色光に青色光が混入してしまい、色再現性を低下させる一因となっていた。

本発明は、以上の点に鑑み、簡易な構成で明るく色再現性の良い光源装置及びこの光源装置を備える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、互いに偏光方向が直交する第１の波長帯域光をそれぞれ出射する第１の光源部及び第２の光源部と、前記第１の光源部及び前記第２の光源部からの光が入射するように設けられ、一方の偏光方向の光を反射し、当該一方の偏光方向と直交する他方の偏光方向の光を透過するダイクロイックミラーと、前記ダイクロイックミラーを介して入射した前記第１の光源部からの光を励起光として前記第１の波長帯域光と波長帯域の異なる第１の蛍光を出射する第１の蛍光発光領域と、前記ダイクロイックミラーを介して入射された前記第１の波長帯域光を反射するとともに、入射された前記一方の偏光方向の光を前記他方の偏光方向に変換して出射する第１反射領域と、を含む第１の蛍光ホイールと、前記ダイクロイックミラーを介して入射した前記第２の光源部からの光を励起光として前記第１の波長帯域光及び前記第１の蛍光と波長帯域の異なる第２の蛍光を出射する第２の蛍光発光領域と、前記ダイクロイックミラーを介して入射された前記第１の波長帯域光を反射するとともに、入射された前記他方の偏光方向の光を前記一方の偏光方向に変換して出射する第２反射領域と、を含む第２の蛍光ホイールと、制御部と、を備え、前記ダイクロイックミラーは、前記第１の蛍光ホイールの前記第１の蛍光発光領域から出射された、前記第１の蛍光を光源光学系に向けて透過し、前記第１の波長帯域光のうち、前記第１の蛍光ホイールの前記第１反射領域で出射された前記他方の偏光方向の光を前記光源光学系に向けて透過し、前記第２の蛍光ホイールの前記第２の蛍光発光領域から出射された、前記第２の蛍光を前記光源光学系に向けて反射し、前記第１の波長帯域光のうち、前記第２の蛍光ホイールの前記第２反射領域で出射された前記一方の偏光方向の光を前記光源光学系に向けて反射し、前記制御部は、前記第１の蛍光と、前記第２の蛍光と、前記第１の蛍光ホイールの前記第１反射領域で出射された前記他方の偏光方向の光及び前記第２の蛍光ホイールの前記第２反射領域で出射された前記一方の偏光方向の光である前記第１の波長帯域光とを時分割制御により出射することを特徴とする。

本発明の投影装置は、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、簡易な構成で明るく色再現性の良い光源装置及び投影装置を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る投影装置の機能回路ブロックを示す図である。 本発明の実施形態１に係る投影装置の内部構造を示す平面模式図である。 本発明の実施形態１に係る蛍光ホイールの模式図であり、（ａ）は第１の蛍光ホイールを示し、（ｂ）は第２の蛍光ホイールを示す。 本発明の実施形態１に係る蛍光ホイールの図３（ａ）のＩＶ－ＩＶ断面を示す拡大模式図である。 本発明の実施形態２に係る蛍光ホイールの模式図であり、（ａ）は第１の蛍光ホイールを示し、（ｂ）は第２の蛍光ホイールを示す。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について説明する。図１は、投影装置１０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。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。

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、表示エンコーダ２４から出力された画像信号に対応して適宜のフレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子５０を駆動する。そして、投影装置１０は、光源装置６０から出射された光線光を、導光光学系を介して表示素子５０に照射することにより、表示素子５０の反射光で光像を形成し、投影光学系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を行うことができる。

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する。画像圧縮／伸長部３１は、その画像データを、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。

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。

筐体の上面パネル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に送出される。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。

制御部３８は、システムバス（ＳＢ）を介して音声処理部４７と接続されている。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を駆動して拡声報音させる。

また、制御部３８は、光源制御部としての光源制御回路４１を制御している。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、後述する励起光照射装置７００、第１の蛍光ホイール１２０、第２の蛍光ホイール３２０を回転駆動するモータ１１０，２１０等を含む光源装置６０の動作を制御することができる。

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本体の電源の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投影装置１０本体の電源をＯＦＦにする等の制御を行う。

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は左側パネル１５近傍に制御回路基板２４２を備えている。この制御回路基板２４２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、投影装置１０の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、光源光学系１７０や投影光学系２２０が配置されている。

光源装置６０は、励起光の光源であり青色波長帯域光（第１の波長帯域光）の光源ともされる光源部としての励起光照射装置７００と、緑色波長帯域光（第１の蛍光）の光源である緑色光源装置８０と、赤色波長帯域光（第２の蛍光）の光源である赤色光源装置３８０と、ダイクロイックミラー１４０を備える。光源装置６０と右側パネル１４との間には、背面パネル１３側から順に、電源コネクタ５７及びヒートシンク１５０が配置される。また、光源装置６０は、励起光照射装置７００を含む緑色光源装置８０や赤色光源装置３８０で発生する熱をヒートシンク１５０へ導くヒートパイプ１３０と、ヒートシンク８１，１５０を冷却する冷却ファン２６１を備えている。

光源部である励起光照射装置７００は、投影装置１０の左右方向略中央の背面パネル１３側に配置される。励起光照射装置７００は、青色波長帯域光をそれぞれ出射する第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７０１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。

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、図示しないが、保持部材７０１により２行４列のマトリクス状に配置される。励起光照射装置７００は、青色レーザダイオード７１の出射側から見て左側の２列の青色レーザダイオード７１が第１の光源７１０とされ、右側の２列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、Ｓ偏光に揃えて配置される。

各コリメータレンズ７３の出射側には、拡散板７０３が配置される。そして、拡散板７０３の出射側における第２の光源７２０に対応する位置には、１／２波長板７２２が配置される。１／２波長板７２２は、偏光方向を９０度回転させる作用があり、１／２波長板７２２によりＰ偏光をＳ偏光に変換できる。従って、第１の光源７１０から出射した青色波長帯域光は偏光方向がＳ偏光であるのに対し、第２の光源７２０から出射したＳ偏光の青色波長帯域光は１／２波長板７２２によってＳ偏光と偏光方向が直交するＰ偏光の青色波長帯域光に変換されて出射される。

第１の光源部は、複数の青色レーザダイオード７１を備える第１の光源７１０と、各青色レーザダイオード７１の光軸上に夫々配置されたコリメータレンズ７３と、各コリメータレンズ７３の出射側に配置された拡散板７０３と、を含む。また、第２の光源部は、複数の青色レーザダイオード７１を備える第２の光源７２０と、各青色レーザダイオード７１の光軸上に夫々配置されたコリメータレンズ７３と、各コリメータレンズ７３の出射側に配置された拡散板７０３と、拡散板７０３の出射側に配置された１／２波長板７２２と、を含む。

励起光照射装置７００の出射側には、励起光照射装置７００から出射される光が入射するようにダイクロイックミラー１４０が配置される。ダイクロイックミラー１４０は、一方の偏光方向の成分を反射し、当該一方の偏光方向と直交する他方の偏光方向の成分を透過するよう形成される。具体的には、ダイクロイックミラー１４０は、入射角度に応じてＰ偏光とＳ偏光を分光する特性を備えている。ダイクロイックミラー１４０は、第１の光源７１０及び第２の光源７２０に対して所定の角度傾斜して配置することで、Ｓ偏光の透過波長範囲とＰ偏光の透過波長範囲とがシフトして異なる。この特性を利用することで、第１の光源部（第１の光源７１０）から出射されるＳ偏光の光を反射し、（第２の光源７２０からＳ偏光の光を出射し、出射されたＳ偏光の光を１／２波長板７２２によってＰ偏光に変換する）第２の光源部から出射されるＰ偏光の光を透過するよう形成される。ダイクロイックミラー１４０に入射する青色波長帯域光の入射角度は、Ｐ偏光の青色波長帯域光とＳ偏光の青色波長帯域光を分光するため、４５度より大きい角度（例えば５５度）であることが望ましい。また、ダイクロイックミラー１４０における正面パネル１２側の面上には、赤色波長帯域光を反射可能に形成される反射部１４５がコーティングにより膜状に形成される。反射部１４５では、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光は透過される。

ダイクロイックミラー１４０の右側パネル１４側には、緑色光源装置８０を構成する第１の蛍光ホイール装置１００が配置される。第１の蛍光ホイール装置１００は、集光レンズ群１１１、第１の蛍光ホイール１２０及び第１の蛍光ホイール１２０を回転駆動させるモータ１１０を備える。集光レンズ群１１１は、励起光照射装置７００の第１の光源７１０から出射されてダイクロイックミラー１４０により反射されたＳ偏光の青色波長帯域光を第１の蛍光ホイール１２０に集光させるとともに第１の蛍光ホイール１２０から左側パネル１５方向に出射される光を集光する。

第１の蛍光ホイール１２０は、図３（ａ）に示すように、略円盤状に形成される。第１の蛍光ホイール１２０の中心軸１２１は、モータ１１０の軸部に固定される。第１の蛍光ホイール１２０の基材１２２は、銅やアルミニウム等の金属により形成することができる。第１の蛍光ホイール１２０の正面側（集光レンズ群１１１が設けられる側）における基材１２２の表面は、銀蒸着等によってミラー加工された反射面となっている。

第１の蛍光ホイール１２０には、基材１２２の正面側の外周縁部にＣ環状に形成される第１の蛍光発光領域１２３と、基材１２２の正面側に扇状に形成される第１の反射領域１２４が周方向に並設される。第１の蛍光発光領域１２３は、基材１２２の反射面上に緑色蛍光体の蛍光体層が敷設して形成される。第１の反射領域１２４は、図４に示すように、基材１２２の反射面上に設けられる拡散板１２４ａと、拡散板１２４ａの面上に設けられる１／４波長板１２４ｂとを備える。第１の反射領域１２４に入射するＳ偏光の青色波長帯域光は、１／４波長板１２４ｂを透過することで円偏光に変換され、拡散板１２４ａを透過して拡散され、基材１２２の反射面で反射されて再度拡散板１２４ａを透過して拡散され、１／４波長板１２４ｂを再度透過することでＰ偏光の青色波長帯域光に変換される。

なお、第１の反射領域１２４における基材１２２の反射面にサンドブラスト等により微小な凹凸を形成すれば、基材１２２の反射面で光を反射する際に拡散することができるので、拡散板１２４ａを省略することもできる。

図２に戻り、ダイクロイックミラー１４０の正面パネル１２側には、赤色光源装置３８０を構成する第２の蛍光ホイール装置３００が配置される。第２の蛍光ホイール装置３００は、集光レンズ群３１１、第２の蛍光ホイール３２０及び第２の蛍光ホイール３２０を回転駆動させるモータ３１０を備える。集光レンズ群３１１は、励起光照射装置７００の第２の光源７２０から出射されてダイクロイックミラー１４０を透過したＰ偏光の青色波長帯域光を第２の蛍光ホイール３２０に集光させるとともに第２の蛍光ホイール３２０から背面パネル１３方向に出射される光を集光する。

第２の蛍光ホイール３２０は、図３（ｂ）に示すように、略円盤状に形成される。第２の蛍光ホイール３２０の中心軸３２１は、モータ３１０の軸部に固定される。第２の蛍光ホイール３２０の基材３２２は、銅やアルミニウム等の金属により形成することができる。第２の蛍光ホイール３２０の正面側（集光レンズ群３１１が設けられる側）における基材３２２の表面は、銀蒸着等によってミラー加工された反射面となっている。基材３２２の反射面上の縁部には、円環状の第２の蛍光発光領域３２３が形成される。第２の蛍光発光領域３２３は、基材３２２の反射面上に赤色蛍光体の蛍光体層が敷設して形成される。

図２に戻り、光源光学系１７０は、集光レンズ１７３、ライトトンネルやガラスロッド等の導光装置１７５、集光レンズ１７８，１７９、照射ミラー１８５、コンデンサレンズ１９５を備える。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５０から出射された画像光を投影光学系２２０に向けて出射するので、投影光学系２２０の一部でもある。

集光レンズ１７３は、導光装置１７５の入射口の近傍に配置され、光源装置６０からの光源光を集光する。集光レンズ１７３により集光された各色波長帯域光は、導光装置１７５により輝度分布が均一化される。導光装置１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８，１７９で集光された後、照射ミラー１８５側へ導光される。

照射ミラー１８５は、集光レンズ１７８，１７９で集光された光線束を反射して、コンデンサレンズ１９５を介して表示素子５０に所定の角度で照射させる。なお、ＤＭＤとされる表示素子５０の背面パネル１３側にはヒートシンク１９０が設けられ、表示素子５０はこのヒートシンク１９０により冷却される。

光源光学系１７０により表示素子５０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５０の画像形成面で反射され、投影光として投影光学系２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影光学系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等により構成される。可動レンズ群２３５は、レンズモータや手動により移動可能に形成される。また、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、光源装置６０から適宜のタイミングで光を出射すると、青色、緑色及び赤色等の各波長帯域光が光源光学系１７０を介して表示素子５０に入射される。そのため、投影装置１０の表示素子５０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。

すなわち、光源装置６０の励起光照射装置７００における第１の光源７１０からＳ偏光の青色波長帯域光が出射されると、ダイクロイックミラー１４０により第１の蛍光ホイール装置１００に向けて反射される。ダイクロイックミラー１４０により反射されたＳ偏光の青色波長帯域光は、集光レンズ群１１１を介して第１の蛍光ホイール１２０上に照射される。第１の蛍光ホイール１２０の照射スポットに第１の蛍光発光領域１２３が位置する場合には、照射された青色波長帯域光を励起光として緑色波長帯域の蛍光が緑色蛍光体から発光される。緑色の蛍光体からは全方位に蛍光が発光され、第１の蛍光ホイール１２０の背面側に発光した光は基材１２２の反射面で反射されて第１の蛍光ホイール１２０の正面側に出射される。第１の蛍光ホイール１２０の第１の蛍光発光領域１２３から出射した緑色波長帯域光は、集光レンズ群１１１により集光されて、ダイクロイックミラー１４０を透過して光源光学系１７０の集光レンズ１７３により集光される。

第１の蛍光発光領域１２３に照射された励起光としての青色波長帯域光には、緑色の蛍光体を励起せずに、基材１２２の反射面で反射されてそのまま第１の蛍光発光領域１２３から出射される光が存在する場合がある。このような場合であっても、第１の蛍光発光領域１２３から出射した青色波長帯域光は、Ｓ偏光の光であるため、ダイクロイックミラー１４０により反射されて、いわゆる捨て光とされて、光源光学系１７０により導光されない。従って、蛍光とされる緑色波長帯域光に励起光（青色波長帯域光）が混入することがなく、色純度を高めることができる。

また、第１の蛍光ホイール１２０の照射スポットに第１の反射領域１２４が位置する場合には、Ｓ偏光とされる青色波長帯域光は、第１の反射領域１２４の１／４波長板１２４ｂを２回透過してＰ偏光の青色波長帯域光に変換される。従って、第１の反射領域１２４から出射されるＰ偏光の青色波長帯域光は、ダイクロイックミラー１４０を透過して光源光学系１７０の集光レンズ１７３により集光される。

一方、励起光照射装置７００における第２の光源７２０から出射されるＳ偏光の青色波長帯域光が１／２波長板７２２を介して変換されるＰ偏光の青色波長帯域光は、ダイクロイックミラー１４０を透過して第２の蛍光ホイール３２０の第２の蛍光発光領域３２３に照射される。第２の蛍光ホイール３２０の第２の蛍光発光領域３２３から出射する赤色波長帯域光は、集光レンズ群３１１により集光されてダイクロイックミラー１４０に向けて出射される。すると、この赤色波長帯域光は、ダイクロイックミラー１４０の反射部１４５により左側パネル１５側に反射される。従って、第２の蛍光発光領域３２３から出射した赤色波長帯域光は、光源光学系１７０の集光レンズ１７３により集光される。

ここで、第２の蛍光発光領域３２３の赤色蛍光体を励起した励起光は、Ｐ偏光の青色波長帯域光である。従って第１の蛍光ホイール１２０と同様に、蛍光体の励起に用いられずに第２の蛍光ホイール３００から出射した青色波長帯域光は、ダイクロイックミラー１４０を透過して捨て光とされるので、蛍光である赤色波長帯域光に混入しない。

従って、励起光照射装置７００の第１の光源７１０及び第２の光源７２０をそれぞれ個別に点灯制御すると共に、第１の蛍光ホイール１２０、第２の蛍光ホイール３２０をそれぞれ回転制御し、第１の光源７１０、第２の光源７２０、第１の蛍光ホイール１２０、第２の蛍光ホイール３２０を時分割制御することにより、光源装置６０は、赤色、緑色、青色の各色波長帯域光の光源光を出射することができる。

また、第１の光源７１０と第２の光源７２０を同時に点灯して、第１の蛍光ホイール１２０の照射スポットには第１の蛍光発光領域１２３を位置させて緑色波長帯域光を出射させ、第２の蛍光ホイール３２０の照射スポットには第２の蛍光発光領域３２３を位置させて赤色波長帯域光を出射させることにより、合成された黄色波長帯域光のタイミングを作ることもできる。同様にして、第１の蛍光ホイール１２０から青色波長帯域光を出射させ、第２の蛍光ホイール３２０から赤色波長帯域光を出射させれば、合成されたシアンのタイミングを作ることもできる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２を説明する。本実施形態は、実施形態１における第１の蛍光ホイール装置１００の第１の蛍光ホイール１２０を図５（ａ）に示す第１の蛍光ホイール１２０Ａに換え、第２の蛍光ホイール装置３００の第２の蛍光ホイール３２０を図５（ｂ）に示す第２の蛍光ホイール３２０Ａに換えたものである。本実施形態における図５（ａ）に示す第１の蛍光ホイール１２０Ａは、実施形態１における第１の蛍光ホイール１２０と比べて、第１の反射領域１２４の大きさ（すなわち周方向の角度範囲）を約半分として第１の反射領域１２４Ａとし、第１の蛍光発光領域１２３Ａは第１の反射領域１２４の減少分だけ大きさ（角度範囲）を増大させたものである。なお、第１の反射領域１２４Ａの構造は、図４に示す第１の反射領域１２４と同様である。

一方、図５（ｂ）に示す第２の蛍光ホイール３２０Ａは、ダイクロイックミラー１４０を介して入射した第２の光源７２０からのＰ偏光とされる青色波長帯域光をＳ偏光に変換して反射する第２の反射領域３２４Ａを更に備え、第２の蛍光発光領域３２３Ａと第２の反射領域３２４Ａは周方向に並設される。第２の反射領域３２４Ａの構造は、第１の反射領域１２４Ａと同様に、図４の第１の反射領域１２４と同様である。第２の反射領域３２４Ａの大きさ（角度範囲）は、第１の反射領域１２４Ａと同じ大きさ（角度範囲）として形成される。換言すれば、第１の反射領域１２４Ａ及び第２の反射領域３２４Ａは、実施形態１における第１の反射領域１２４の大きさ（角度範囲）を２分割して第１の蛍光ホイール１２０Ａと第２の蛍光ホイール３２０Ａに設けたものである。なお、第２の蛍光ホイール３２０Ａの第２の蛍光発光領域３２３Ａは、実施形態１における第２の蛍光発光領域３２３よりも大きさ（角度範囲）が第２の反射領域３２４Ａを設けた分だけ減少している。

実施形態２の構成によれば、第１の光源７１０及び第２の光源７２０を同時点灯させて、第１及び第２の蛍光ホイール１２０Ａ，３２０Ａの照射スポットに第１の反射領域１２４Ａ、第２の反射領域３２４Ａをそれぞれ位置させることにより、青色波長帯域光が光源光学系１７０に導光される。従って、青色波長帯域光を得る期間は、実施形態１に比べて半分となるが、光量は同等である。よって、第１の蛍光ホイール１２Ａ及び第２の蛍光ホイール３２０Ａにおける蛍光を発光させる期間に余裕を持たせることができる。また、第１の反射領域１２４Ａを反射する青色波長帯域光と第２の蛍光発光領域３２３Ａからの赤色波長帯域光とを混色させたマゼンダのタイミングを作ることもできる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は以上の実施形態によって限定されることはなく、種々の変更を加えて実施することができる。例えば、励起光照射装置７００の第１の光源７１０、第２の光源７２０は、全ての青色レーザダイオード７１の偏光方向を揃えて配置したが、これに限られず、例えば第１の光源７１０をＳ偏光に揃えて配置して、第２の光源７２０をＰ偏光に揃えて配置することもできる。このような構成にすることで、１／２波長板７２２が不要となる。また、第１の光源７１０及び第２の光源７２０の青色レーザダイオード７１は共通の保持部材７０１で保持しているが、それぞれ別体とされる保持部材により保持することもできる。

また、反射部１４５は、ダイクロイックミラー１４０の面に膜状に形成したが、これに限られず、ダイクロイックミラー１４０とは別体としてのダイクロイックミラー等とすることもできる。さらにまた、以上の実施形態においては表示素子としてＤＭＤを用いたＤＬＰ方式を例としたが、他の方式、例えば３ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）方式の投影装置にも本発明を適用することができる。

以上、本発明の実施形態によれば、光源装置６０は、偏光方向が直交する第１の波長帯域光である青色波長帯域光をそれぞれ出射する第１の光源部（第１の光源７１０）及び第２の光源部（第２の光源７２０）と、第１の光源部及び第２の光源部からの光が入射するように設けられ、一方の偏光方向の光を反射し、当該一方の偏光方向の光と直交する他方の偏光方向の光を透過するダイクロイックミラー１４０と、ダイクロイックミラー１４０を介して入射した第１の光源部からの光を励起光として第１の蛍光である緑色波長帯域光の蛍光を出射する第１の蛍光発光領域１２３，１２３Ａを含む第１の蛍光ホイール１２０，１２０Ａと、ダイクロイックミラー１４０を介して入射した第１の光源部からの光を励起光として第２の蛍光である赤色波長帯域光の蛍光を出射する第２の蛍光発光領域３２３，３２３Ａを含む第２の蛍光ホイール３２０，３２０Ａとを備える。ダイクロイックミラー１４０は、第１の蛍光または第２の蛍光のうちの一方の蛍光を透過し、他方の蛍光を反射する。

これにより、蛍光に励起光が混入することを低減させて、色再現性を向上させることができる。そして、蛍光発光領域を２つの蛍光ホイール（第１の蛍光ホイール１２０，１２０Ａ、第２の蛍光ホイール３２０，３２０Ａ）に分けているので、各蛍光のｄｕｔｙ区間に余裕を持たせることができ、光量を増大化することができるし、蛍光ホイールが１つの場合に比べて装置の温度上昇を低減することができる。

また、第１の蛍光ホイール１２０，１２０Ａ及び／又は第２の蛍光ホイール３２０，３２０Ａは、ダイクロイックミラー１４０を介して入射した青色波長帯域光の偏光方向を変換して反射する反射領域（第１の反射領域１２４，１２４Ａ及び／又は第２の反射領域３２４Ａ）を有し、第１の蛍光発光領域１２３，１２３Ａ及び／又は第２の蛍光発光領域３２３，３２３Ａと反射領域（第１の反射領域１２４，１２４Ａ及び／又は第２の反射領域３２４Ａ）とは周方向に並設されて配置される。これにより、励起光とされる青色波長帯域光を青色の光源とすることもできる。

また、光源装置６０は、第１の光源部、第２の光源部、第１の蛍光ホイール１２０，１２０Ａ、第２の蛍光ホイール３２０，３２０Ａの動作を制御する制御部を備える。これにより、適切なタイミングで光源光が出射させることができる。

また、反射部１４５は、ダイクロイックミラー１４０の面上に膜状に形成される。これにより、ダイクロイックミラー１４０と反射部１４５とを一体とし、装置を小型にすることができる。

また、第１の光源部又は第２の光源部の何れか一方である第２の光源７２０は１／２波長板７２２を備える。これにより、光源部は、保持部材７０１に青色レーザダイオード７１の偏光方向を揃えて配置することができ、配線を容易とすることができる。

また、ダイクロイックミラー１４０は、第１の光源７１０からの光を反射して第２の光源７２０からの光を透過するよう形成される。これにより、入射角度依存性を備えるＰＳ分光ダイクロイックフィルタを用いてダイクロイックミラー１４０を形成することができ、ダイクロイックミラー１４０への入射角度の調整により容易にＰＳ分光をすることができる。

このようにして、色純度を高めて色再現性を高めた青色波長帯域光、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光を光源として出射可能な光源装置６０を得ることができる。そして、光源装置６０と、表示素子５０や投影光学系２２０、投影装置制御部等により、色再現性を高めた投影装置１０を得ることができる。

なお、以上説明した各実施形態は、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］互いに偏光方向が直交する第１の波長帯域光をそれぞれ出射する第１の光源部及び第２の光源部と、
前記第１の光源部及び前記第２の光源部からの光が入射するように設けられ、一方の偏光方向の光を反射し、当該一方の偏光方向と直交する他方の偏光方向の光を透過するダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーを介して入射した前記第１の光源部からの光を励起光として前記第１の波長帯域光と波長帯域の異なる第１の蛍光を出射する第１の蛍光発光領域を含む第１の蛍光ホイールと、
前記ダイクロイックミラーを介して入射した前記第２の光源部からの光を励起光として前記第１の波長帯域光及び前記第１の蛍光と波長帯域の異なる第２の蛍光を出射する第２の蛍光発光領域を含む第２の蛍光ホイールと、
を備え、
前記ダイクロイックミラーは、前記第１の蛍光または前記第２の蛍光のうちの一方の蛍光を透過し、他方の蛍光を反射することを特徴とする光源装置。
［２］前記第１の蛍光ホイール及び／又は前記第２の蛍光ホイールは、前記ダイクロイックミラーを介して入射した前記第１の波長帯域光の偏光方向を、直交する他の偏光方向に変換して反射する反射領域を有し、
前記第１の蛍光発光領域と前記反射領域とは周方向に並設されて配置される、及び／又は前記第２の蛍光発光領域と前記反射領域とは周方向に並設して配置され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の光源部、前記第２の光源部、前記第１の蛍光ホイール及び前記第２の蛍光ホイールの動作を制御する制御部を備え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の光源部又は前記第２の光源部の何れか一方は、１／２波長板を備えることを特徴とする前記［１］乃至前記［３］の何れかに記載の光源装置。
［５］前記第１の波長帯域光は青色波長帯域光であり、
前記第１の蛍光は緑色波長帯域光であり、
前記第２の蛍光は赤色波長帯域光である、
ことを特徴とする前記［１］乃至前記［４］の何れかに記載の光源装置。
［６］前記［１］乃至前記［５］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
１２Ａ 第１の蛍光ホイール 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 ５０ 表示素子
５７ 電源コネクタ ６０ 光源装置
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 第１の蛍光ホイール装置 １１０ モータ
１１１ 集光レンズ群
１２０，１２０Ａ 第１の蛍光ホイール
１２１ 中心軸 １２２ 基材
１２３，１２３Ａ 第１の蛍光発光領域
１２４，１２４Ａ 第１の反射領域
１２４ａ 拡散板 １２４ｂ １／４波長板
１３０ ヒートパイプ １４０ ダイクロイックミラー
１４５ 反射部 １５０ ヒートシンク
１７０ 光源光学系 １７３ 集光レンズ
１７５ 導光装置 １７８ 集光レンズ
１７９ 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
２１０ モータ ２２０ 投影光学系
２２５ 固定レンズ群 ２３５ 可動レンズ群
２４２ 制御回路基板 ２６１ 冷却ファン
３００ 第２の蛍光ホイール装置 ３１０ モータ
３１１ 集光レンズ群
３２０，３２０Ａ 第２の蛍光ホイール
３２１ 中心軸 ３２２ 基材
３２３，３２３Ａ 第２の蛍光発光領域
３２４Ａ 第２の反射領域 ３８０ 赤色光源装置
７００ 励起光照射装置 ７０１ 保持部材
７０３ 拡散板 ７１０ 第１の光源
７２０ 第２の光源 ７２２ １／２波長板

Claims (7)

1. 互いに偏光方向が直交する第１の波長帯域光をそれぞれ出射する第１の光源部及び第２の光源部と、
   前記第１の光源部及び前記第２の光源部からの光が入射するように設けられ、一方の偏光方向の光を反射し、当該一方の偏光方向と直交する他方の偏光方向の光を透過するダイクロイックミラーと、
   前記ダイクロイックミラーを介して入射した前記第１の光源部からの光を励起光として前記第１の波長帯域光と波長帯域の異なる第１の蛍光を出射する第１の蛍光発光領域と、前記ダイクロイックミラーを介して入射された前記第１の波長帯域光を反射するとともに、入射された前記一方の偏光方向の光を前記他方の偏光方向に変換して出射する第１反射領域と、を含む第１の蛍光ホイールと、
   前記ダイクロイックミラーを介して入射した前記第２の光源部からの光を励起光として前記第１の波長帯域光及び前記第１の蛍光と波長帯域の異なる第２の蛍光を出射する第２の蛍光発光領域と、前記ダイクロイックミラーを介して入射された前記第１の波長帯域光を反射するとともに、入射された前記他方の偏光方向の光を前記一方の偏光方向に変換して出射する第２反射領域と、を含む第２の蛍光ホイールと、
   制御部と、
   を備え、
   前記ダイクロイックミラーは、
   前記第１の蛍光ホイールの前記第１の蛍光発光領域から出射された、前記第１の蛍光を光源光学系に向けて透過し、
   前記第１の波長帯域光のうち、前記第１の蛍光ホイールの前記第１反射領域で出射された前記他方の偏光方向の光を前記光源光学系に向けて透過し、
   前記第２の蛍光ホイールの前記第２の蛍光発光領域から出射された、前記第２の蛍光を前記光源光学系に向けて反射し、
   前記第１の波長帯域光のうち、前記第２の蛍光ホイールの前記第２反射領域で出射された前記一方の偏光方向の光を前記光源光学系に向けて反射し、
   前記制御部は、前記第１の蛍光と、前記第２の蛍光と、前記第１の蛍光ホイールの前記第１反射領域で出射された前記他方の偏光方向の光及び前記第２の蛍光ホイールの前記第２反射領域で出射された前記一方の偏光方向の光である前記第１の波長帯域光とを時分割制御により出射することを特徴とする光源装置。
2. 前記第１の蛍光ホイール及び／又は前記第２の蛍光ホイールは、前記第１の蛍光発光領域と前記第１反射領域とは周方向に並設されて配置される、及び／又は前記第２の蛍光発光領域と前記第２反射領域とは周方向に並設して配置されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
   
3. 前記制御部は、前記第１の光源部、前記第２の光源部、前記第１の蛍光ホイール及び前記第２の蛍光ホイールの動作を制御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の光源部又は前記第２の光源部の何れか一方は、１／２波長板を備え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。
5. 前記第１の波長帯域光は青色波長帯域光であり、
   前記第１の蛍光は緑色波長帯域光であり、
   前記第２の蛍光は赤色波長帯域光である、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装置。
6. 前記第１反射領域及び前記第２反射領域の少なくとも一方は、反射面に凹凸が形成されている基材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。
7. 請求項１乃至請求項６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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