WO2016158297A1 - プロジェクター及び画像光投射方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a projector that projects image light and an image light projection method.
  • the white light output from the light source is separated into red, green, and blue primary color light sequentially using a color wheel that rotates at high speed, and each separated color light is separated according to the video signal.
  • a structure of a field sequential method also called a single plate method that forms a color image by sequentially modulating light is known.
  • a liquid crystal panel, DMD (Digital Micro-mirror Device: registered trademark), or the like is used as an image forming element used for light modulation.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-139689
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2012-212129 describes a projector using a laser diode that emits blue light as a light source.
  • the LED or laser diode When an LED or laser diode is used as a light source, the LED or laser diode can usually output only single wavelength light. Therefore, in the projector described in Patent Documents 1 and 2, in order to obtain light of each of the three primary colors of red, green, and blue, the light output from the light source is irradiated to the phosphor as excitation light and obtained directly from the light source. Invisible color light is emitted by the phosphors. For example, when a laser diode that emits blue laser light is used as a light source, red light and green light are emitted by a phosphor.
  • Patent Document 1 Since phosphors have different luminous efficiencies depending on the color light to be emitted (depending on the type of phosphor), in Patent Document 1, two or more types of light sources having different wavelengths are provided, and the light source used as excitation light is switched according to the phosphor. Has proposed.
  • the influence by the difference in the luminous efficiency of the phosphor can be reduced by reducing the types of the phosphor.
  • red light and green light are not emitted by separate phosphors, but yellow light containing red and green components is emitted.
  • color light may be used to separate red light and green light from the yellow light.
  • a light source device an apparatus that outputs light of each color for forming a color image on an image forming element, which includes a light source, a phosphor, and the like is referred to as a light source device.
  • a projector including a laser diode that emits blue laser light in a light source device can obtain blue light having higher color purity and saturation than a projector including a discharge lamp or the like in the light source device.
  • the blue light has the same luminance as that of the red light and the green light, and the red light and the green light. It looks brighter than light. This is due to the high saturation of blue light obtained with laser light, which is known as the Helmholtz-Colelausch effect (HK effect). Therefore, when blue laser light is used as a light source, the saturation difference between blue light, red light, and green light increases, and color braking is more prominent in the projected image than a projector using a discharge lamp or the like as the light source. It appears in.
  • a projector is a field sequential projector, A plurality of light sources that output primary color light having a peak wavelength in the primary color wavelength range, and that have different peak wavelengths in the primary color wavelength range;
  • An illumination optical system that guides primary color light output from the plurality of light sources to the image forming element, including an image forming element that spatially modulates primary color light output from the plurality of light sources to form image light;
  • a plurality of light sources that output primary color light having a peak wavelength in the primary color wavelength range, and that have different peak wavelengths in the primary color wavelength range;
  • An illumination optical system that guides primary color light output from the plurality of light sources to the image forming element, including an image forming element that spatially modulates primary color light output from the plurality of light sources to form image light;
  • the image light projection method of the present invention is an image light projection method in a field sequential projector,
  • the primary color light having a peak wavelength in the primary color wavelength range, and the primary color light having a different peak wavelength in the primary color wavelength range is output from a plurality of light sources,
  • the primary color light output from the plurality of light sources is guided by an illumination optical system to an image forming element that spatially modulates the primary color light to form image light,
  • the image light formed by the image forming element is projected by a projection optical system,
  • the brightness of the primary color light having the longest peak wavelength and the brightness of the primary color light having the shortest peak wavelength are the same.
  • an image light projection method in a field sequential projector The primary color light having a peak wavelength in the primary color wavelength range, and the primary color light having a different peak wavelength in the primary color wavelength range is output from a plurality of light sources,
  • the primary color light output from the plurality of light sources is guided by an illumination optical system to an image forming element that spatially modulates the primary color light to form image light,
  • the image light formed by the image forming element is projected by a projection optical system,
  • the current values flowing through the plurality of light sources are the same.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a light source device included in a projector according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a phosphor wheel included in the light source device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a color wheel included in the light source device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an arrangement example of light sources provided in the light source device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 5A is a schematic diagram illustrating a connection example of light sources included in the light source device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating another connection example of light sources included in the light source device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a light source device included in a projector according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a phosphor wheel included in the light source device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of the spectral transmittance characteristics of the dichroic mirror and the emission spectrum of the light source.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a projector according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing another configuration example of the projector of the present invention.
  • the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the HK effect occurs when a blue laser beam with high saturation appears brighter than it actually is. Therefore, it is considered that color braking is reduced if the “saturation” or “brightness” of blue light is lowered.
  • changing the luminance of blue light is not preferable because the color of the projected video (color video) that generates white light is changed by combining the red, green, and blue color lights.
  • color braking is reduced by reducing the “saturation” of blue light.
  • a plurality of types of laser diodes that output blue light having different peak wavelengths are prepared as light sources, and these are simultaneously emitted to widen the wavelength region width of the blue light, thereby reducing the saturation of the blue light.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a light source device included in a projector according to the present invention.
  • a light source device 1 includes a light source 1a, a collimator lens 1b, lenses 1c to 1e, 1i, 1k and 1m, a mirror 1f, a diffusion plate 1g, a dichroic mirror 1h, a quarter wavelength plate 1j, and a phosphor.
  • a unit 11 and a color filter unit 1n are provided.
  • the light source 1a a plurality of blue laser diodes (LD), which are semiconductor elements, that output blue light having a peak wavelength in the blue wavelength region are used. For example, S-polarized blue laser light is output from each blue LD.
  • LD blue laser diodes
  • the collimator lens 1b is provided for each blue LD, and converts the blue light output from each blue LD into a parallel light beam.
  • the lenses 1c to 1e convert each blue light (incident light beam) incident from the light source 1a via the collimator lens 1b into a parallel light beam with a reduced light beam diameter. By making the diameter of the outgoing light beam smaller than that of the incident light beam, the size of the members disposed after the lenses 1c to 1e can be reduced.
  • an example using three lenses 1c to 1e is shown, but the number of lenses is not limited to three, and may be increased or decreased as necessary.
  • Laser light (blue light) emitted from the lenses 1c to 1e is incident on the diffusing plate 1g with the optical path changed by the mirror 1f, diffused by the diffusing plate 1g, and then incident on the dichroic mirror 1h. Since the laser light is coherent and propagates without being diffused, when the output light from the light source 1a reaches the phosphor unit 1l as it is, each output light for each blue LD is collected on the phosphor wheel described later. Irradiated with light. In that case, there is a possibility that the temperature of each condensing part on the phosphor wheel rises and the phosphor wheel is damaged.
  • the diffusion plate 1g diffuses each output light for each blue LD so that each output light for each blue LD is irradiated onto the phosphor wheel with a uniform intensity distribution.
  • the dichroic mirror 1h transmits light having a first wavelength longer than the wavelength of the light source 1a and reflects light having a wavelength less than the first wavelength with respect to light incident as S-polarized light (first linearly polarized light).
  • the dichroic mirror 1h transmits light having a second wavelength shorter than the wavelength of the light source 1a with respect to light incident as P-polarized light (second linearly polarized light) and transmits light having a wavelength less than the second wavelength. It has the property of reflecting.
  • the dichroic mirror 1h having such characteristics can be realized by a dielectric multilayer film.
  • the dichroic mirror 1h guides the laser beam (blue light) incident through the diffusion plate 1g to the phosphor unit 1l.
  • a quarter-wave plate 1j and lenses 1i and 1k are disposed on the optical path between the dichroic mirror 1h and the phosphor unit 11.
  • the phosphor unit 1l includes a phosphor wheel 10 provided with a phosphor that emits laser light (blue light) as excitation light, and a phosphor wheel 10 in which a reflection region that reflects the laser light (blue light) is disposed, And a drive unit including a motor for rotating the phosphor wheel 10.
  • FIG. 2 shows an example of the phosphor wheel 10. As shown in FIG. 2, the phosphor wheel 10 has a yellow phosphor region 10 ⁇ / b> Y provided with a phosphor that emits yellow light, and a reflection film (mirror) that reflects laser light (blue light). And a region 10B.
  • the yellow phosphor region 10 ⁇ / b> Y and the reflection region 10 ⁇ / b> B are arranged along the circumference of the phosphor wheel 10.
  • the ratio of the area in the circumferential direction of the yellow phosphor region 10Y and the reflection region 10B is the light intensity of the yellow light, red light, green light, and blue light included in the output light of the light source device 1. It is set as appropriate according to the balance.
  • the quarter-wave plate 1j converts linearly polarized light (here, S-polarized light) incident from one surface into circularly polarized light, and circularly polarized light incident from the other surface is incident on the straight line incident from the one surface. Conversion into linearly polarized light (P-polarized light) having a polarization plane different from that of polarized light (90 ° different). Therefore, the blue light (S-polarized light) from the dichroic mirror 1h becomes circularly polarized light by passing through the quarter wavelength plate 1j.
  • the lenses 1i and 1k collect the blue light (circularly polarized light) that has passed through the quarter-wave plate 1j on the phosphor wheel 10 of the phosphor unit 11.
  • blue light (circularly polarized light) that has passed through the lens 1k is sequentially irradiated onto the yellow phosphor region 10Y and the reflection region 10B.
  • the phosphor excited by blue light (circularly polarized light) emits yellow fluorescence (unpolarized light).
  • the reflection region 10B reflects blue light (circularly polarized light) that has passed through the lenses 1i and 1k toward the lens 1k.
  • the yellow fluorescence from the yellow phosphor region 10Y and the blue light (circularly polarized light) from the reflection region 10B sequentially pass through the lenses 1k and 1i and the quarter wavelength plate 1j and enter the dichroic mirror 1h.
  • the lenses 1k and 1i only have to have a lens configuration in which the light from the phosphor wheel 10 becomes parallel light, and may be increased or decreased as necessary.
  • the blue light (circularly polarized light) from the reflection region 10B passes through the quarter-wave plate 1j again, so that the linearly polarized light (P-polarized light) having a 1/2 wavelength phase different from the polarized light (S-polarized light) of the light source 1a. ) And is incident on the dichroic mirror 1h.
  • the yellow fluorescence from the yellow phosphor region 10Y is polarized light (non-polarized light) whose vibration direction is random, the light characteristics do not change even if it passes through the quarter-wave plate 1j. Further, since the dichroic mirror 1h transmits yellow light having a wavelength sufficiently longer than that of blue light, yellow fluorescent light (non-polarized light) and blue light (P-polarized light) that have passed through the quarter-wave plate 1j pass through the dichroic mirror 1h. The light is transmitted, condensed by the lens 1m, and applied to the color filter unit 1n.
  • the color filter unit 1n includes a color wheel 11 that separates the emitted light and a drive unit that includes a motor that rotates the color wheel 11.
  • FIG. 3 shows an example of the color wheel 11. As shown in FIG. 3, the color wheel 11 includes a yellow transmission filter 11Y, a red transmission filter 11R, a green transmission filter 11G, and a diffusion plate (diffusion region) 11B.
  • FIG. 3 shows a configuration example in which the color wheel 11 includes the yellow transmission filter 11Y, but the yellow transmission filter 11Y may be omitted.
  • the yellow transmission filter 11 ⁇ / b> Y, the red transmission filter 11 ⁇ / b> R, the green transmission filter 11 ⁇ / b> G, and the diffusion plate 11 ⁇ / b> B are arranged along the circumference of the color wheel 11.
  • the areas of the yellow transmission filter 11Y, the red transmission filter 11R, and the green transmission filter 11G correspond to the yellow phosphor area 10Y of the phosphor wheel 10 shown in FIG. 2, and the area of the diffusion plate 11B is the phosphor shown in FIG. This corresponds to the reflection region 10 ⁇ / b> B of the wheel 10.
  • the ratio of the area in the circumferential direction (division ratio in the circumferential direction) of the yellow transmission filter 11Y, the red transmission filter 11R, the green transmission filter 11G, and the diffusion plate 11B corresponds to each of the phosphor wheels 10 shown in FIG. It is the same as the area ratio.
  • the phosphor wheel 10 and the color wheel 11 are controlled by corresponding driving units so as to rotate in synchronization with each other.
  • the yellow fluorescence emitted from the yellow phosphor region 10Y includes light of a red component, a green component, and a yellow component obtained by mixing them. Therefore, the yellow component light is transmitted through the yellow transmission filter 11Y, the red component light is transmitted through the red transmission filter 11R, and the green component light is transmitted through the green transmission filter 11G.
  • the blue light from the reflection region 10B is output while being diffused by the diffusion plate 11B.
  • the diffusion angle of the blue light by the diffusion plate 11B may be about 10 degrees, for example, but can be changed as needed.
  • the light source 1a uses a plurality of types of blue LDs (excitation light sources) having different peak wavelengths to widen the wavelength region width of the blue light, thereby saturation of the blue light. To reduce color braking.
  • blue LDs excitation light sources
  • the blue LD for example, a blue LD having a peak wavelength of output light of around 450 nm and a blue LD having a peak wavelength of output light of around 460 nm are used.
  • the blue LD used for the light source 1a is not limited to two types, and may have more types.
  • one blue LD used for the light source 1a is referred to as a first blue LD 12, and the other blue LD used for the light source 1a is referred to as a second blue LD 13.
  • the first blue LD 12 and the second blue LD 13 are arranged in a grid pattern, and are alternately arranged so that the blue LDs adjacent in the row direction and the column direction are different from each other.
  • the first blue LD 12 and the second blue LD 13 do not have to be arranged in a lattice pattern, and may be arranged in a staggered pattern.
  • FIG. 4 shows an example in which the first blue LD 12 and the second blue LD 13 are arranged in a grid of 6 rows and 4 columns.
  • the output light of the first blue LD and the second blue LD included in the light source 1a is diffused by the diffusion plate 1g.
  • the light distribution after the color wheel 11 is made uniform in luminance distribution by the light tunnel 2a as described later.
  • the light source device 1 according to the present embodiment uses a plurality of types of blue LDs having different peak wavelengths as the light source 1a, for example, when the first blue LD 12 and the second blue LD 13 are biased, the phosphor wheel 10 or Luminance unevenness and color unevenness occur in the light irradiated to the color wheel 11.
  • the first blue LD 12 and the second blue LD 13 are preferably arranged alternately so that the blue LDs adjacent in the row direction and the column direction are different from each other, as shown in FIG. Even when more types of blue LDs are used as the light source 1a, it is only necessary to prevent the same types of blue LDs from being biased.
  • the luminance of the first blue LD 12 and the second blue LD 13 provided in the light source 1a is different, the blue light with high luminance appears brighter and the saturation of the blue light is increased. Therefore, the luminance of the first blue LD 12 and the second blue LD 13 included in the light source 1a is the same (or the same level). In that case, the saturation of the mixed light of the blue light output from the first blue LD 12 and the blue light output from the second blue LD 13 can be reduced most. Even when more types of blue LDs are used as the light source 1a, the luminance of blue light having the longest peak wavelength and the luminance of blue light having the shortest peak wavelength may be made the same (or similar).
  • the first blue LD 12 In order to make the luminance of the first blue LD 12 and the luminance of the second blue LD 13 the same, for example, when the first blue LD 12 and the second blue LD 13 have similar characteristics (forward current-relative luminous intensity characteristics), the first blue LD 12 What is necessary is just to make the electric current value sent through LD12 and 2nd blue LD13 the same. In that case, for example, as shown in FIGS. 5A and 5B, if a plurality of first blue LDs 12 and second blue LDs 13 are alternately connected in series using the wiring base material 14, the first blue LDs 12 connected in series and The current values flowing through the second blue LD 13 can be made the same.
  • the blue LDs may be connected in series and the current values flowing through them may be the same.
  • FIG. 5A the first blue LD 12 and the second blue LD 13 are divided into three blocks.
  • FIG. 5B the first blue LD 12 and the second blue LD 13 are divided into two blocks, and the first blue LD 12 is divided into blocks.
  • FIGS. 5A and 5B show an example in which each block is divided into a plurality of blocks each having two or more light sources. These blocks may be connected in series and supplied with current from a common power supply device, or may be supplied with the same power supply current from individual power supply devices for each block.
  • the output light of the light source 1a is diffused by the diffusion plate 1g, so that the color light in which the blue light output from the first blue LD 12 and the blue light output from the second blue LD 13 are mixed is produced.
  • the phosphor wheel 10 is irradiated. Therefore, the blue LD used for the light source 1a only needs to have a peak wavelength in a wavelength region where desired blue light can be obtained in the state of mixed color light. For example, since the wavelength of blue light obtained from a discharge lamp or the like conventionally used as a light source is 400 nm to 480 nm, the blue LD used for the light source 1a may have a peak wavelength in the range of 400 nm to 480 nm. However, it is desirable to select the peak wavelength of the blue LD used for the light source 1a in consideration of the characteristics of the dichroic mirror 1h included in the light source device 1.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of the spectral transmittance characteristics of the dichroic mirror and the emission spectrum of the light source.
  • FIG. 6 shows examples of spectral transmittance characteristics of S-polarized (Ts) blue light and P-polarized (Tp) blue light, respectively.
  • the dichroic mirror 1h included in the light source device 1 shown in FIG. 1 is in the wavelength region from the cutoff wavelength (first wavelength) of S-polarized light to the cutoff wavelength (second wavelength) of P-polarized light. , S-polarized light and P-polarized light can be separated.
  • the dichroic mirror having the characteristics shown in FIG.
  • the dichroic mirror 1h has a cutoff wavelength of S-polarized blue light in the vicinity of 480 nm and a cutoff wavelength of P-polarized blue light in the vicinity of 430 nm.
  • the emission spectrum of the blue LD whose output light peak wavelength is around 450 nm and the emission spectrum of the blue LD whose output light peak wavelength is around 460 nm are shown simultaneously. Therefore, in the wavelength range longer than the cutoff wavelength (first wavelength) of S-polarized light and in the wavelength range shorter than the cutoff wavelength (second wavelength) of P-polarized light, the S-polarized light and P-polarized light by the dichroic mirror 1h are used. Separation becomes impossible.
  • the blue LD used for the light source 1a may be selected from those having a peak wavelength in the range from the first wavelength to the second wavelength.
  • the first wavelength to the second wavelength of the dichroic mirror 1h is about 50 nm. Therefore, a plurality of types of blue LDs whose peak wavelength difference is within 50 nm may be used as the light source 1a.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a projector according to the present invention.
  • the projector includes a light source device 1, an illumination optical system 2, and a projection optical system 3.
  • the illumination optical system 2 includes a light tunnel 2a, lenses 2b, 2c and 2e, a mirror 2d, and an image forming element 2f.
  • the projection optical system 3 includes a projection lens.
  • Yellow light, red light, green light, and blue light that have passed through the color filter unit 1 n included in the light source device 1 are incident on the light tunnel 2 a of the illumination optical system 2.
  • the light tunnel 2a repeatedly outputs the incident light so that the luminance distribution becomes uniform by total reflection.
  • the light output from the light tunnel 2a is irradiated to the image forming element 2f through the lenses 2b and 2c, the mirror 2d, and the lens 2e.
  • the image forming element 2f spatially modulates red, green, yellow and blue light fluxes to form image light for each color light.
  • the DMD described above may be used for the image forming element 2f.
  • the image light formed by the image forming element 2f is enlarged by a projection lens provided in the projection optical system 3 and projected onto a screen (not shown) or the like.
  • the light source device 1 since the light source device 1 includes a plurality of types of blue LDs that output blue light having different peak wavelengths, the saturation of the blue light output from the light source device 1 is reduced. Therefore, a projector that can reduce color braking of the projected image is obtained.
  • FIG. 7 shows a configuration example including the light source device 1 and the illumination optical system 2 for guiding the blue light reflected by the phosphor wheel 10 to the image forming element (DMD) 2f.
  • the optical system of the projector is shown in FIG. It is not limited to the configuration shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a configuration example of such a projector.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing another configuration example of the projector of the present invention.
  • the projector shown in FIG. 8 includes an excitation optical system 100, a relay optical system 200, a color synthesis system 300, an illumination optical system 400, and a projection optical system 500.
  • the excitation optical system 100, the relay optical system 200, and the color synthesis system 300 correspond to the light source device 1 shown in FIG.
  • the excitation optical system 100 includes a light source 100a, a collimator lens 100b, lenses 100c to 100e, 100g and 100h, a phosphor unit 100i, and a diffusion plate 1f.
  • the relay optical system 200 includes lenses 200a, 200b, 200d and 200f, and mirrors 200c, 200e and 200g.
  • the color composition system 300 includes a dichroic mirror 300a, a lens 300b, and a light tunnel 300c.
  • the illumination optical system 400 includes lenses 400a, 400b and 400d, a mirror 400c, and an image forming element (DMD) 400e.
  • the projection optical system 500 includes a projection lens.
  • a plurality of types of blue laser diodes (LDs) that output blue light having different peak wavelengths are used for the light source 100a.
  • the collimator lens 100b is provided for each blue LD, and converts the blue light output from the blue LD into a parallel light beam.
  • the lenses 100c to 100e convert each blue light (incident light beam) incident from the light source 100a via the collimator lens 100b into a parallel light beam with a reduced light beam diameter.
  • the three lenses 100c to 100e are used here, the number of lenses is not limited to three, and may be increased or decreased as necessary.
  • the blue light emitted from the lenses 100c to 100e enters the diffusion plate 100f, is diffused by the diffusion plate 100f, and then enters the dichroic mirror 300a.
  • the dichroic mirror 300a shown in FIG. 8 has characteristics of transmitting blue light having a relatively short wavelength and reflecting other color light (yellow light, green light, red light, etc.) having a relatively long wavelength.
  • the dichroic mirror 1h provided in the optical device 1 shown in FIG. 1 it is not configured to switch transmission / reflection of blue light by polarization (S-polarized light and P-polarized light). Therefore, in the projector (optical device) shown in FIG. 8, it is not necessary to select the peak wavelength of the blue LD used for the light source 100a in consideration of the characteristics of the dichroic mirror 300a. In that case, as the blue LD used for the light source 100a, a blue LD having a peak wavelength in the range of 400 nm to 480 nm can be used.
  • the phosphor unit 100i includes a phosphor wheel provided with a phosphor that emits laser light (blue light) as excitation light, a phosphor wheel in which a transmission region that transmits laser light (blue light) is disposed, and the fluorescence And a drive unit including a motor for rotating the body wheel.
  • the phosphor wheel has, for example, a red phosphor region provided with a phosphor emitting red light, a green phosphor region provided with a phosphor emitting green light, and a transmission region transmitting blue light. Yes.
  • the phosphor wheel may be provided with a yellow phosphor region provided with a phosphor that emits yellow light.
  • the blue light transmitted through the dichroic mirror 300a is collected on the phosphor wheel provided in the phosphor unit 100i by the lenses 100g and 100h.
  • the blue light (circularly polarized light) that has passed through the lens 100h is sequentially irradiated to the red phosphor region, the green phosphor region, and the transmission region.
  • the phosphor wheel sequentially emits red light and green light, and subsequently transmits blue light. Note that the order of red light emission, green light emission, and blue light transmission only needs to match the order of the color of the image light formed by the image forming element, and the order of red, green, and blue is necessary. Absent.
  • the blue light transmitted through the phosphor wheel is guided to the dichroic mirror 300a by the relay optical system 200, passes through the dichroic mirror 300a, is condensed by the lens 300a, and enters the light tunnel 300c.
  • red fluorescent light and green fluorescent light emitted from the phosphor wheel that emits blue light as excitation light pass through the lenses 100g and 100h and enter the dichroic mirror 300a.
  • the dichroic mirror 300a reflects the red fluorescence and the green fluorescence from the phosphor wheel, changes the optical path, and guides it to the light tunnel 300c.
  • the light output from the light tunnel 300c is applied to the image forming element (DMD) 400e through the lenses 400a and 400b, the mirror 400c, and the lens 400d, as in the projector shown in FIG.
  • the image light formed by the image forming element 400e is enlarged by a projection lens 500a included in the projection optical system 500 and projected onto a screen (not shown) or the like.
  • a projector capable of reducing color braking of the projected video can be obtained.
  • the light source device excitation optical system 100, relay optical system 200, and color synthesis system 300 shown in FIG. 8

Abstract

　フィールドシーケンシャル方式のプロジェクターであって、原色の波長域にピーク波長を有する原色光を出力する、原色の波長域におけるピーク波長が異なる複数の光源と、複数の光源から出力された原色光を空間的に変調して画像光を形成する映像形成素子を含む、映像形成素子まで複数の光源から出力された原色光を導く照明光学系と、映像形成素子で形成された画像光を投射する投射光学系とを有する。

Description

プロジェクター及び画像光投射方法
　本発明は画像光を投射するプロジェクター及び画像光投射方法に関する。
　カラー映像を投射するプロジェクターには、高速に回転するカラーホイールを用いて光源から出力された白色光を赤、緑、青の三原色の色光に順次分離し、分離された各色光を映像信号にしたがって順次光変調することでカラー映像を形成するフィールドシーケンシャル方式（単板方式とも呼ばれる）の構成が知られている。光変調に用いる映像形成素子には、液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device：登録商標）等が利用される。
　上述したカラーホイールを用いるプロジェクターでは、従来、高輝度な放電ランプ等を光源として用いる構成が主流であった。しかしながら、近年は光源の長寿命化や低消費電力化等を実現するため、レーザダイオードやＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体素子を光源に用いたプロジェクターが開発されている。
　例えば、特許文献１（特開２０１４－１３９６８９号公報）には紫外光及び青色光を発光するＬＥＤやレーザダイオードを光源に用いたプロジェクターが記載されている。また、特許文献２（特開２０１２－２１２１２９号公報）には青色光を発光するレーザダイオードを光源に用いたプロジェクターが記載されている。
　光源としてＬＥＤやレーザダイオードを用いる場合、該ＬＥＤやレーザダイオードは、通常、単一波長光しか出力できない。そのため、特許文献１や２に記載されたプロジェクターでは、赤、緑、青の三原色の各色光を得るために、光源から出力された光を励起光として蛍光体に照射し、該光源から直接得られない色光をそれぞれ蛍光体で発光させている。例えば、青色のレーザ光を発光するレーザダイオードを光源に用いる場合は、蛍光体で赤色光や緑色光を発光させる。蛍光体は、発光する色光によって（蛍光体の種類によって）発光効率が異なるため、特許文献１では、波長が異なる２種類以上の光源を備え、蛍光体に応じて励起光として用いる光源を切り換えることを提案している。
　なお、蛍光体の発光効率の差異による影響は蛍光体の種類を減らすことでも軽減できる。例えば、青色のレーザ光を励起光に用いて赤色光及び緑色光を発光させる場合、赤色光と緑色光とを個別の蛍光体で発光させるのはなく、赤色と緑色の成分を含む黄色光を発光する蛍光体を用いることが考えられる。その場合、カラーホイールを用いて該黄色光から赤色光及び緑色光を色分離すればよい。以下では、光源や蛍光体等を備えた、映像形成素子にカラー映像を形成するための各色光を出力する装置を光源装置と称す。
　このように、青色のレーザ光を発光するレーザダイオードを光源装置に備えるプロジェクターでは、放電ランプ等を光源装置に備えるプロジェクターよりも色純度や彩度が高い青色光を得ることができる。
　しかしながら、放電ランプ等を備える光源装置と同程度の輝度の各色光をレーザダイオードを備える光源装置から出力させる場合、青色光は、赤色光や緑色光と同一輝度であっても、赤色光や緑色光よりも明るく見えてしまう。これはレーザ光で得られる青色光の彩度が高いことが原因であり、ヘルムホルツ・コールラウシュ効果（Ｈ－Ｋ効果）として知られている。
　したがって、青色のレーザ光を光源に用いると、青色光と、赤色光及び緑色光との彩度の差が大きくなり、放電ランプ等を光源とするプロジェクターよりも投射映像にカラーブレーキングがより顕著に表れてしまう。
特開２０１４－１３９６８９号公報 特開２０１２－２１２１２９号公報
　本発明は投射映像のカラーブレーキングを低減できるプロジェクター及び画像光投射方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため本発明のプロジェクターは、フィールドシーケンシャル方式のプロジェクターであって、
　原色の波長域にピーク波長を有する原色光を出力する、前記原色の波長域における前記ピーク波長が異なる複数の光源と、
　前記複数の光源から出力された原色光を空間的に変調して画像光を形成する映像形成素子を含む、前記映像形成素子まで前記複数の光源から出力された原色光を導く照明光学系と、
　前記映像形成素子で形成された画像光を投射する投射光学系と、
を有し、
　前記複数の光源から出力される原色光のうち、ピーク波長が最長の原色光の輝度と、ピーク波長が最短の原色光の輝度とが同じである。
　または、フィールドシーケンシャル方式のプロジェクターであって、
　原色の波長域にピーク波長を有する原色光を出力する、前記原色の波長域における前記ピーク波長が異なる複数の光源と、
　前記複数の光源から出力された原色光を空間的に変調して画像光を形成する映像形成素子を含む、前記映像形成素子まで前記複数の光源から出力された原色光を導く照明光学系と、
　前記映像形成素子で形成された画像光を投射する投射光学系と、
を有し、
　前記複数の光源に流れる電流値が同じである。
　一方、本発明の画像光投射方法は、フィールドシーケンシャル方式のプロジェクターにおける画像光投射方法であって、
　原色の波長域にピーク波長を有する、前記原色の波長域における前記ピーク波長が異なる原色光を複数の光源から出力し、
　前記複数の光源から出力された原色光を、該原色光を空間的に変調して画像光を形成する映像形成素子まで照明光学系により導き、
　前記映像形成素子で形成された画像光を投射光学系により投射し、
　前記複数の光源から出力される原色光のうち、ピーク波長が最長の原色光の輝度と、ピーク波長が最短の原色光の輝度とが同じである方法である。
　または、フィールドシーケンシャル方式のプロジェクターにおける画像光投射方法であって、
　原色の波長域にピーク波長を有する、前記原色の波長域における前記ピーク波長が異なる原色光を複数の光源から出力し、
　前記複数の光源から出力された原色光を、該原色光を空間的に変調して画像光を形成する映像形成素子まで照明光学系により導き、
　前記映像形成素子で形成された画像光を投射光学系により投射し、
　前記複数の光源に流れる電流値が同じである方法である。
図１は、本発明のプロジェクターが備える光源装置の一構成例を示す模式図である。 図２は、図１に示した光源装置が備える蛍光体ホイールの一例を示す模式図である。 図３は、図１に示した光源装置が備えるカラーホイールの一例を示す模式図である。 図４は、図１に示した光源装置が備える光源の配置例を示す模式図である。 図５Ａは、図１に示した光源装置が備える光源の接続例を示す模式図である。 図５Ｂは、図１に示した光源装置が備える光源の他の接続例を示す模式図である。 図６は、ダイクロイックミラーの分光透過率特性及び光源の発光スペクトルの一例を示すグラフである。 図７は、本発明のプロジェクターの一構成例を示す模式図である。 図８は、本発明のプロジェクターの他の構成例を示す模式図である。
　次に本発明について図面を参照して説明する。
　上述したように、Ｈ－Ｋ効果は、彩度が高い青色のレーザ光が実際よりも明るく見えることで起こる。したがって、カラーブレーキングは青色光の「彩度」または「輝度」を下げれば低減すると考えられる。
　しかしながら、青色光の輝度を変動させると、赤、緑、青の各色光を合成することで白色光を生成する投射映像（カラー映像）の色味が変わってしまうために好ましくない。例えば、青色光の輝度を下げると、投射映像全体が黄色寄りの映像となってしまう。
　そこで、本発明では、青色光の「彩度」を下げることでカラーブレーキングを低減させる。具体的には、ピーク波長が異なる青色光を出力する複数種類のレーザダイオードを光源として用意し、それらを同時に発光させて青色光の波長領域幅を広げることで青色光の彩度を低下させる。
　図１は、本発明のプロジェクターが備える光源装置の一構成例を示す模式図である。
　図１に示すように、光源装置１は、光源１ａ、コリメータレンズ１ｂ、レンズ１ｃ～１ｅ、１ｉ、１ｋ及び１ｍ、ミラー１ｆ、拡散板１ｇ、ダイクロイックミラー１ｈ、１／４波長板１ｊ、蛍光体ユニット１ｌ、並びにカラーフィルタユニット１ｎを備える。
　光源１ａには、青色の波長域にピーク波長を有する青色光を出力する、半導体素子である複数の青色レーザダイオード（ＬＤ）が用いられる。各青色ＬＤからは、例えばＳ偏光の青色レーザ光が出力される。
　コリメータレンズ１ｂは、青色ＬＤ毎に設けられ、各青色ＬＤから出力された青色光を平行光束に変換する。
　レンズ１ｃ～１ｅは、光源１ａからコリメータレンズ１ｂを介して入射される各青色光（入射光束）を、光束径を縮小した平行光束に変換する。出射光束の径を入射光束よりも小さくすることで、レンズ１ｃ～１ｅ以降に配置される部材のサイズを小さくできる。ここでは３つのレンズ１ｃ～１ｅを用いる例を示しているが、レンズの数は３つに限定されるものではなく、必要に応じて増減してもよい。
　レンズ１ｃ～１ｅから出射したレーザ光（青色光）は、ミラー１ｆにより光路が変更されて拡散板１ｇに入射され、該拡散板１ｇにて拡散された後、ダイクロイックミラー１ｈに入射される。
　レーザ光は、コヒーレントな光であり、拡散せずに伝播するため、光源１ａの出力光がそのまま蛍光体ユニット１ｌまで到達すると、後述する蛍光体ホイール上に青色ＬＤ毎の各出力光がそれぞれ集光した状態で照射される。その場合、蛍光体ホイール上における各集光部位の温度が上昇して蛍光体ホイールの破損を招くおそれがある。拡散板１ｇは、青色ＬＤ毎の各出力光が均一な強度分布で蛍光体ホイール上に照射されるように、青色ＬＤ毎の各出力光を拡散させる。
　ダイクロイックミラー１ｈは、Ｓ偏光（第１の直線偏光）で入射する光に対して、光源１ａの波長よりも長い第１の波長以上の光を透過し、第１の波長未満の光を反射する特性を有する。また、ダイクロイックミラー１ｈは、Ｐ偏光（第２の直線偏光）で入射する光に対して、光源１ａの波長よりも短い第２の波長以上の光を透過し、第２の波長未満の光を反射する特性を有する。このような特性を有するダイクロイックミラー１ｈは、誘電体多層膜によって実現できる。
　ダイクロイックミラー１ｈは、拡散板１ｇを介して入射されたレーザ光（青色光）を蛍光体ユニット１ｌへ導く。ダイクロイックミラー１ｈと蛍光体ユニット１ｌとの間の光路上には、１／４波長板１ｊ、並びにレンズ１ｉ及び１ｋが配置されている。
　蛍光体ユニット１ｌは、レーザ光（青色光）を励起光として発光する蛍光体が設けられた蛍光体領域及びレーザ光（青色光）を反射する反射領域が配置された蛍光体ホイール１０と、該蛍光体ホイール１０を回転させるモータを含む駆動部とを有する。図２に蛍光体ホイール１０の一例を示す。
　図２に示すように、蛍光体ホイール１０は、黄色光を発光する蛍光体が設けられた黄色蛍光体領域１０Ｙと、レーザ光（青色光）を反射する反射膜（鏡）が設けられた反射領域１０Ｂとを備えている。黄色蛍光体領域１０Ｙ及び反射領域１０Ｂは、蛍光体ホイール１０の円周に沿って並ぶように配置されている。黄色蛍光体領域１０Ｙ及び反射領域１０Ｂの円周方向における面積の割合（円周方向の分割比）は、光源装置１の出力光に含む黄色光、赤色光、緑色光及び青色光の光強度のバランスに応じて適宜設定される。
　１／４波長板１ｊは、一方の面から入射された直線偏光（ここではＳ偏光）を円偏光に変換し、他方の面から入射された円偏光を、上記一方の面から入射される直線偏光とは異なる偏光面（９０°異なる）の直線偏光（Ｐ偏光）に変換する。そのため、ダイクロイックミラー１ｈからの青色光（Ｓ偏光）は、１／４波長板１ｊを通過することで円偏光となる。レンズ１ｉ及び１ｋは、１／４波長板１ｊを通過した青色光（円偏光）を蛍光体ユニット１ｌの蛍光体ホイール１０上に集光する。このとき、蛍光体ホイール１０を回転させることで、レンズ１ｋを通過した青色光（円偏光）が黄色蛍光体領域１０Ｙ及び反射領域１０Ｂに順次照射される。黄色蛍光体領域１０Ｙでは青色光（円偏光）により励起された蛍光体が黄色蛍光（非偏光）を発する。反射領域１０Ｂはレンズ１ｉ及び１ｋを通過した青色光（円偏光）を該レンズ１ｋ方向へ反射する。
　黄色蛍光体領域１０Ｙからの黄色蛍光と反射領域１０Ｂからの青色光（円偏光）とは、レンズ１ｋ及び１ｉ、並びに１／４波長板１ｊを順次通過してダイクロイックミラー１ｈに入射される。レンズ１ｋ及び１ｉは、蛍光体ホイール１０からの光が平行光となるレンズ構成であればよく、必要に応じて増減してもよい。
　ここで、反射領域１０Ｂからの青色光（円偏光）は、１／４波長板１ｊを再び通過することで、光源１ａの偏光（Ｓ偏光）から１／２波長位相が異なる直線偏光（Ｐ偏光）に変換されてダイクロイックミラー１ｈに入射される。黄色蛍光体領域１０Ｙからの黄色蛍光は、振動方向がランダムな偏光（非偏光）であるため、１／４波長板１ｊを透過しても光の特性は変化しない。また、ダイクロイックミラー１ｈは、青色光よりも波長が十分に長い黄色光を透過させるため、１／４波長板１ｊを通過した黄色蛍光（非偏光）及び青色光（Ｐ偏光）はダイクロイックミラー１ｈを透過し、レンズ１ｍによって集光されてカラーフィルタユニット１ｎに照射される。
　カラーフィルタユニット１ｎは、照射光を色分離するカラーホイール１１と該カラーホイール１１を回転させるモータを含む駆動部とを有する。図３にカラーホイール１１の一例を示す。図３に示すように、カラーホイール１１は、黄色透過フィルター１１Ｙ、赤色透過フィルター１１Ｒ、緑色透過フィルター１１Ｇ及び拡散板（拡散領域）１１Ｂを有する。図３は、カラーホイール１１に黄色透過フィルター１１Ｙを備える構成例を示しているが、黄色透過フィルター１１Ｙは無くてもよい。
　黄色透過フィルター１１Ｙ、赤色透過フィルター１１Ｒ、緑色透過フィルター１１Ｇ及び拡散板１１Ｂは、カラーホイール１１の円周に沿って並ぶように配置されている。
　黄色透過フィルター１１Ｙ、赤色透過フィルター１１Ｒ及び緑色透過フィルター１１Ｇの領域は、図２に示した蛍光体ホイール１０の黄色蛍光体領域１０Ｙに対応し、拡散板１１Ｂの領域は図２に示した蛍光体ホイール１０の反射領域１０Ｂに対応する。黄色透過フィルター１１Ｙ、赤色透過フィルター１１Ｒ、緑色透過フィルター１１Ｇ及び拡散板１１Ｂの円周方向における面積の割合（円周方向の分割比）は、図２に示した蛍光体ホイール１０のそれぞれに対応する領域の割合と同じである。
　蛍光体ホイール１０及びカラーホイール１１は、互いに同期して回転するように対応する駆動部により制御される。黄色蛍光体領域１０Ｙが発する黄色蛍光には、赤色成分及び緑色成分、並びにそれらを混色した黄色成分の光を含む。そのため、黄色成分の光が黄色透過フィルター１１Ｙを透過し、赤色成分の光が赤色透過フィルター１１Ｒを透過し、緑色成分の光が緑色透過フィルター１１Ｇを透過する。反射領域１０Ｂからの青色光は、拡散板１１Ｂにより拡散されつつ出力される。拡散板１１Ｂによる青色光の拡散角は、例えば１０度程度であればよいが、必要に応じて適宜変更できる。
　このような構成において、上述したように、本実施形態では光源１ａとしてピーク波長が異なる複数種類の青色ＬＤ（励起光源）を用いて青色光の波長領域幅を広げることで、青色光の彩度を低下させて、カラーブレーキングを低減する。
　青色ＬＤには、例えば、出力光のピーク波長が４５０ｎｍ付近の青色ＬＤと、出力光のピーク波長が４６０ｎｍ付近の青色ＬＤとを用いる。光源１ａに用いる青色ＬＤは２種類に限定されるものではなく、より多くの種類を備えていてもよい。以下では、光源１ａに用いる一方の青色ＬＤを第１青色ＬＤ１２と称し、光源１ａに用いる他方の青色ＬＤを第２青色ＬＤ１３と称す。
　第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３は、例えば図４に示すように格子状に配列され、行方向及び列方向で隣接する青色ＬＤが互いに異なるように交互に配置される。第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３は、格子状に配列される必要はなく、千鳥状に配列されていてもよい。図４は、第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３を、６行４列の格子状に配列する例を示している。青色ＬＤの数は、６×４＝２４個に限定されるものではなく、必要に応じて増減してもよい。
　上述したように、光源１ａが備える第１青色ＬＤ及び第２青色ＬＤの出力光は拡散板１ｇによって拡散される。また、カラーホイール１１通過後の光は、後述するようにライトトンネル２ａによって輝度分布が均一化される。但し、本実施形態の光源装置１では、光源１ａとしてピーク波長が異なる複数種類の青色ＬＤを用いるため、例えば第１青色ＬＤ１２や第２青色ＬＤ１３が偏って配置されると、蛍光体ホイール１０やカラーホイール１１に照射される光に輝度ムラや色ムラが生じてしまう。したがって、第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３は、図４に示したように、行方向及び列方向で隣接する青色ＬＤが互いに異なるように、交互に配置することが好ましい。光源１ａとして、より多くの種類の青色ＬＤを用いる場合も、同一種類の青色ＬＤが偏って配置されないようにすればよい。
　また、光源１ａが備える第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３の輝度が異なっていると、輝度が高い青色光がより明るく見えることで青色光の彩度が高くなってしまう。そのため、光源１ａが備える第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３の輝度は同じ（または同程度）にする。その場合、第１青色ＬＤ１２から出力される青色光と第２青色ＬＤ１３から出力される青色光の混色光の彩度を最も低減できる。光源１ａとして、より多くの種類の青色ＬＤを用いる場合も、ピーク波長が最長の青色光の輝度とピーク波長が最短の青色光の輝度とを同じ（または同程度）にすればよい。
　第１青色ＬＤ１２の輝度と第２青色ＬＤ１３の輝度とを同じにするには、例えば第１青色ＬＤ１２と第２青色ＬＤ１３とが同様の特性（順電流－相対光度特性）の場合、第１青色ＬＤ１２と第２青色ＬＤ１３とに流す電流値を同じにすればよい。その場合、例えば図５Ａ及びＢに示すように配線基材１４を用いて複数の第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３を交互に直列に接続すれば、該直列に接続された第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３に流れる電流値をそれぞれ同じにできる。光源１ａとして、より多くの種類の青色ＬＤを用いる場合も、各青色ＬＤを直列に接続してそれらに流れる電流値をそれぞれ同じにすればよい。
　なお、図５Ａでは第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３が３つのブロックに分割され、図５Ｂでは第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３が２つのブロックに分割されて、ブロック毎に第１青色ＬＤ１２及び第２青色ＬＤ１３が直列に接続される構成例を示している。すなわち、図５Ａ及びＢは、それぞれが２以上の光源を有する複数のブロックに分割された例を示している。これらのブロックは、直列に接続されて共通の電源装置から電流が供給されてもよく、ブロック毎に個別の電源装置から同じ電源電流が供給されてもよい。
　また、上述したように光源１ａの出力光は、拡散板１ｇによって拡散されることで、第１青色ＬＤ１２から出力される青色光と第２青色ＬＤ１３から出力される青色光とが混色した色光が蛍光体ホイール１０に照射される。したがって、光源１ａに用いる青色ＬＤは、混色光の状態で所望の青色光が得られる波長領域内にピーク波長があればよい。例えば、従来、光源として用いていた放電ランプ等で得られる青色光の波長は４００ｎｍ～４８０ｎｍであるため、光源１ａに用いる青色ＬＤも４００ｎｍ～４８０ｎｍの範囲にピーク波長があればよい。
　但し、光源１ａに用いる青色ＬＤのピーク波長は、光源装置１が備えるダイクロイックミラー１ｈの特性も考慮して選択することが望ましい。
　図６は、ダイクロイックミラーの分光透過率特性及び光源の発光スペクトルの一例を示すグラフである。図６は、Ｓ偏光（Ｔｓ）の青色光の及びＰ偏光（Ｔｐ）の青色光の分光透過率特性の一例をそれぞれ示している。
　上述したように、図１に示した光源装置１が備えるダイクロイックミラー１ｈは、Ｓ偏光のカットオフ波長（第１の波長）からＰ偏光のカットオフ波長（第２の波長）までの波長域において、Ｓ偏光とＰ偏光とを分離できる。
　図６に示す特性を有するダイクロイックミラーは、Ｓ偏光の青色光のカットオフ波長が４８０ｎｍ付近にあり、Ｐ偏光の青色光のカットオフ波長が４３０ｎｍ付近にある。なお、図６では、出力光のピーク波長が４５０ｎｍ付近の青色ＬＤの発光スペクトルと出力光のピーク波長が４６０ｎｍ付近の青色ＬＤの発光スペクトルとを同時に示している。
　したがって、Ｓ偏光のカットオフ波長（第１の波長）よりも長い波長域、並びにＰ偏光のカットオフ波長（第２の波長）よりも短い波長域では、ダイクロイックミラー１ｈによるＳ偏光とＰ偏光の分離が不可能になる。そのため、光源１ａに用いる青色ＬＤは、上記第１の波長から第２の波長までの範囲内にピーク波長があるものを選択すればよい。通常、ダイクロイックミラー１ｈの上記第１の波長から第２の波長までは、およそ５０ｎｍ程度である。そのため、光源１ａには、ピーク波長の差の範囲が５０ｎｍ以内となるような複数種類の青色ＬＤを用いればよい。
　次に図１に示した光源装置１を備えるプロジェクターの一例について図面を用いて説明する。
　図７は、本発明のプロジェクターの一構成例を示す模式図である。
　図７に示すように、プロジェクターは、光源装置１、照明光学系２及び投射光学系３を有する。
　光源装置１には、図１に示した光源装置１を用いればよい。
　照明光学系２は、ライトトンネル２ａ、レンズ２ｂ、２ｃ及び２ｅ、ミラー２ｄ、並びに映像形成素子２ｆを備える。投射光学系３は投射レンズから構成される。
　光源装置１が備えるカラーフィルタユニット１ｎを通過した黄色光、赤色光、緑色光及び青色光は照明光学系２のライトトンネル２ａに入射される。
　ライトトンネル２ａは、入射された光を繰り返し全反射させることで輝度分布が均一となるようにして出力する。ライトトンネル２ａから出力された光は、レンズ２ｂ及び２ｃ、ミラー２ｄ、並びにレンズ２ｅを介して映像形成素子２ｆに照射される。
　映像形成素子２ｆは、赤、緑、黄及び青の光束をそれぞれ空間的に変調し、色光毎の画像光を形成する。映像形成素子２ｆには、上述したＤＭＤを用いればよい。映像形成素子２ｆで形成された画像光は、投射光学系３が備える投射レンズにより拡大されて不図示のスクリーン等に投射される。
　本発明によれば、光源装置１としてピーク波長が異なる青色光を出力する複数種類の青色ＬＤを備えることで、光源装置１から出力される青色光の彩度が低下する。
　そのため、投射映像のカラーブレーキングを低減できるプロジェクターが得られる。
　なお、図７は、蛍光体ホイール１０で反射した青色光を映像形成素子（ＤＭＤ）２ｆまで導く光源装置１及び照明光学系２を備えた構成例を示しているが、プロジェクターの光学系は図７に示した構成に限定されるものではない。例えば、蛍光体ホイールを透過した青色光を映像形成素子（ＤＭＤ）まで導く光学系を備えたプロジェクターもある。図８はそのようなプロジェクターの構成例を示している。
　図８は、本発明のプロジェクターの他の構成例を示す模式図である。
　図８に示すプロジェクターは、励起光学系１００、リレー光学系２００、色合成系３００、照明光学系４００及び投射光学系５００を有する。図８に示すプロジェクターでは、励起光学系１００、リレー光学系２００及び色合成系３００が、図１に示した光源装置１に相当する。
　励起光学系１００は、光源１００ａ、コリメータレンズ１００ｂ、レンズ１００ｃ～１００ｅ、１００ｇ及び１００ｈ、蛍光体ユニット１００ｉ、並びに拡散板１ｆを備える。リレー光学系２００は、レンズ２００ａ、２００ｂ、２００ｄ及び２００ｆ、並びにミラー２００ｃ、２００ｅ及び２００ｇを備える。色合成系３００は、ダイクロイックミラー３００ａ、レンズ３００ｂ及びライトトンネル３００ｃを備える。照明光学系４００は、レンズ４００ａ、４００ｂ及び４００ｄ、ミラー４００ｃ、並びに映像形成素子（ＤＭＤ）４００ｅを備える。投射光学系５００は投射レンズから構成される。
　光源１００ａには、図１に示した光源装置１と同様に、ピーク波長が異なる青色光を出力する複数種類の青色レーザダイオード（ＬＤ）が用いられる。
　コリメータレンズ１００ｂは、青色ＬＤ毎に設けられ、青色ＬＤから出力された青色光を平行光束に変換する。
　レンズ１００ｃ～１００ｅは、光源１００ａからコリメータレンズ１００ｂを介して入射される各青色光（入射光束）を、光束径を縮小した平行光束に変換する。ここでは３つのレンズ１００ｃ～１００ｅを用いているが、レンズの数は３つに限定されるものではなく、必要に応じて増減してもよい。
　レンズ１００ｃ～１００ｅから出射した青色光は、拡散板１００ｆに入射され、該拡散板１００ｆにて拡散された後、ダイクロイックミラー３００ａに入射される。
　図８に示すダイクロイックミラー３００ａは、波長が比較的短い青色光を透過させ、波長が比較的長いその他の色光（黄色光、緑色光、赤色光等）を反射する特性を備えている。すなわち、図１に示した光学装置１が備えるダイクロイックミラー１ｈのように、偏光（Ｓ偏光及びＰ偏光）によって青色光の透過／反射を切り換える構成ではない。そのため、図８に示すプロジェクター（光学装置）では、ダイクロイックミラー３００ａの特性を考慮して、光源１００ａに用いる青色ＬＤのピーク波長を選択する必要がない。その場合、光源１００ａに用いる青色ＬＤは、４００ｎｍ～４８０ｎｍの範囲にピーク波長があるものを用いることができる。
　蛍光体ユニット１００ｉは、レーザ光（青色光）を励起光として発光する蛍光体が設けられた蛍光体領域及びレーザ光（青色光）を透過させる透過領域が配置された蛍光体ホイールと、該蛍光体ホイールを回転させるモータを含む駆動部とを有する。蛍光体ホイールには、例えば赤色光を発光する蛍光体が設けられた赤色蛍光体領域、緑色光を発光する蛍光体が設けられた緑色蛍光体領域、青色光を透過させる透過領域が設けられている。蛍光体ホイールには、黄色光を発光する蛍光体が設けられた黄色蛍光体領域が設けられていてもよい。
　ダイクロイックミラー３００ａを透過した青色光はレンズ１００ｇ及び１００ｈにより蛍光体ユニット１００ｉが備える蛍光体ホイール上に集光する。このとき、蛍光体ホイールを回転させることで、レンズ１００ｈを通過した青色光（円偏光）が、赤色蛍光体領域、緑色蛍光体領域及び透過領域に順次照射される。その結果、蛍光体ホイールは、赤色光及び緑色光を順次発光し、それに続いて青色光を透過させる。なお、赤色光の発光、緑色光の発光及び青色光の透過の順番は、映像形成素子により形成する画像光の色の順に一致していればよく、赤、緑、青の順である必要はない。
　蛍光体ホイールを透過した青色光は、リレー光学系２００によってダイクロイックミラー３００ａまで導かれ、ダイクロイックミラー３００ａを透過した後、レンズ３００ａにより集光されてライトトンネル３００ｃへ入射される。
　一方、青色光を励起光にして発光した蛍光体ホイールからの赤色蛍光及び緑色蛍光は、レンズ１００ｇ及び１００ｈを通過してダイクロイックミラー３００ａへ入射される。ダイクロイックミラー３００ａは、蛍光体ホイールからの赤色蛍光及び緑色蛍光を反射して光路を変更し、ライトトンネル３００ｃへ導く。
　ライトトンネル３００ｃから出力された光は、図１に示したプロジェクターと同様に、レンズ４００ａ及び４００ｂ、ミラー４００ｃ、並びにレンズ４００ｄを介して映像形成素子（ＤＭＤ）４００ｅに照射される。映像形成素子４００ｅで形成された画像光は、投射光学系５００が備える投射レンズ５００ａにより拡大されて不図示のスクリーン等に投射される。
　図８に示した構成においても、投射映像のカラーブレーキングを低減できるプロジェクターが得られる。
　さらに、図８に示した光源装置（励起光学系１００、リレー光学系２００及び色合成系３００）では、ダイクロイックミラー３００ａの特性を考慮して、光源１００ａに用いる青色ＬＤのピーク波長を選択する必要がない。そのため、図１に示した光源装置１と比べて光源１００ａに用いる青色ＬＤの選択自由度が向上する。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。

Claims (14)

  1. 　フィールドシーケンシャル方式のプロジェクターであって、
    　原色の波長域にピーク波長を有する原色光を出力する、前記原色の波長域における前記ピーク波長が異なる複数の光源と、
    　前記複数の光源から出力された原色光を空間的に変調して画像光を形成する映像形成素子を含む、前記映像形成素子まで前記複数の光源から出力された原色光を導く照明光学系と、
    　前記映像形成素子で形成された画像光を投射する投射光学系と、
    を有し、
    　前記複数の光源から出力される原色光のうち、ピーク波長が最長の原色光の輝度と、ピーク波長が最短の原色光の輝度とが同じであるプロジェクター。
  2. 　フィールドシーケンシャル方式のプロジェクターであって、
    　原色の波長域にピーク波長を有する原色光を出力する、前記原色の波長域における前記ピーク波長が異なる複数の光源と、
    　前記複数の光源から出力された原色光を空間的に変調して画像光を形成する映像形成素子を含む、前記映像形成素子まで前記複数の光源から出力された原色光を導く照明光学系と、
    　前記映像形成素子で形成された画像光を投射する投射光学系と、
    を有し、
    　前記複数の光源に流れる電流値が同じであるプロジェクター。
  3. 　請求項１または２に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記原色光は青色光であり、
    　前記複数の光源から出力された青色光がそれぞれ照射される、該青色光を励起光として蛍光を発する蛍光体領域、並びに該青色光を反射させる反射領域を備えた蛍光体ホイールをさらに有するプロジェクター。
  4. 　請求項１または２に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記原色光は青色光であり、
    　前記複数の光源から出力された青色光がそれぞれ照射される、該青色光を励起光として蛍光を発する蛍光体領域、並びに該青色光を透過させる透過領域を備えた蛍光体ホイールをさらに有するプロジェクター。
  5. 　請求項３に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記複数の光源から出力された青色光を前記蛍光体ホイールまで導くダイクロイックミラーと、
    　前記蛍光体ホイールと前記ダイクロイックミラーとの間の光路上に配置された１／４波長板と、
    をさらに有し、
    　前記ダイクロイックミラーは、
    　前記複数の光源から出力された第１の直線偏光から成る青色光を反射させ、前記蛍光体ホイールから前記１／４反射板を介して入射される第２の直線偏光から成る青色光を透過させるプロジェクター。
  6. 　請求項４に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記複数の光源から出力された青色光を前記蛍光体ホイールまで導くダイクロイックミラーと、
    　前記蛍光体ホイールを透過した青色光を前記ダイクロイックミラーまで導くリレー光学系と、
    をさらに有し、
    　前記ダイクロイックミラーは、
    　前記複数の光源から出力された青色光及び前記蛍光体ホイールから前記リレー光学系を介して入射される青色光を透過させ、前記蛍光体ホイールから発せされた蛍光を反射させるプロジェクター。
  7. 　請求項５または６に記載のプロジェクターにおいて、
    　赤色光を透過させる赤色透過フィルター、緑色光を透過させる緑色透過フィルター及び青色光を拡散させつつ透過させる拡散領域を備え、前記ダイクロイックミラーを介して、前記蛍光体ホイールからの蛍光が前記赤色透過フィルター及び前記緑色透過フィルターに照射され、前記蛍光体ホイールからの青色光が前記拡散領域に照射されるカラーホイールをさらに有し、
    　前記カラーホイールは、
    　前記赤色透過フィルター、前記緑色透過フィルター及び前記拡散領域に、前記蛍光体ホイールからの蛍光及び青色光が順次照射されるように回転されるプロジェクター。
  8. 　請求項１から７のいずれか１項に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記光源は、レーザ光を出力する半導体素子であるプロジェクター。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記複数の光源が出力する原色光のピーク波長は４００ｎｍから４８０ｎｍの範囲であるプロジェクター。
  10. 　請求項１から９のいずれか１項に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記複数の光源として、出力光のピーク波長が異なる第１光源及び第２光源を備え、
    　前記第１光源及び前記第２光源は、
    　行方向または列方向で隣接する光源が互いに異なるように、交互に配置されたプロジェクター。
  11. 　請求項１から９のいずれか１項に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記複数の光源が、電気的に直列に接続されたプロジェクター。
  12. 　請求項１１に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記複数の光源が２以上の光源を有する複数のブロックに分割され、前記ブロック毎に、前記２以上の光源が電気的に直列に接続されたプロジェクター。
  13. 　フィールドシーケンシャル方式のプロジェクターにおける画像光投射方法であって、
    　原色の波長域にピーク波長を有する、前記原色の波長域における前記ピーク波長が異なる原色光を複数の光源から出力し、
    　前記複数の光源から出力された原色光を、該原色光を空間的に変調して画像光を形成する映像形成素子まで照明光学系により導き、
    　前記映像形成素子で形成された画像光を投射光学系により投射し、
    　前記複数の光源から出力される原色光のうち、ピーク波長が最長の原色光の輝度と、ピーク波長が最短の原色光の輝度とが同じである画像光投射方法。
  14. 　フィールドシーケンシャル方式のプロジェクターにおける画像光投射方法であって、
    　原色の波長域にピーク波長を有する、前記原色の波長域における前記ピーク波長が異なる原色光を複数の光源から出力し、
    　前記複数の光源から出力された原色光を、該原色光を空間的に変調して画像光を形成する映像形成素子まで照明光学系により導き、
    　前記映像形成素子で形成された画像光を投射光学系により投射し、
    　前記複数の光源に流れる電流値が同じである画像光投射方法。
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