WO2019102596A1

WO2019102596A1 - 光源装置、プロジェクタ及び色度調整方法

Info

Publication number: WO2019102596A1
Application number: PCT/JP2017/042264
Authority: WO
Inventors: 高橋　功
Original assignee: Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-05-31
Also published as: JP2022028725A; JPWO2019102987A1; WO2019102987A1; US20210195151A1; US11340444B2; US11187888B2; JP7178469B2; CN111373322A; JP6974498B2; US20200218058A1

Abstract

長期間使用しても、射出する光の色が変化しにくい光源装置、プロジェクタ及び色度調整方法を提供する。　本発明に係る光源装置１は、励起光１２０を射出する励起光源１０１と、前記励起光１２０が照射され、該励起光１２０の一部を蛍光に変換し、該蛍光と前記励起光１２０の残りとを含む混色光１２１を放射する蛍光体ホイール１０５と、前記蛍光体ホイール１０５を回転させるモーター１１２と、前記蛍光体ホイール１０５から放射された前記混色光１２１の色度が所定の値になるように前記モーターの回転数を調整する調整部１０６と、を備える。

Description

光源装置、プロジェクタ及び色度調整方法

　本発明は、光源装置、プロジェクタ及び色度調整方法に関する。

　最近のプロジェクタの中には、蛍光体とＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などの固体光源とを組み合わせて白色光を得る光源装置を搭載するものがある。
　蛍光体とＬＤ等の固体光源とを用いて白色光を得る光源装置の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された光源装置は、青色の励起光を射出する励起光源と、蛍光体ホイールとを有する。蛍光体ホイールは、回転可能な回転基板と、該回転基板上に全周に亘って形成された蛍光体層とを有する。励起光は、集光レンズを介して蛍光体層上に集光される。蛍光体層は、励起光で励起され、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む。回転基板を一定の回転数で回転させた状態で、励起光を蛍光体層に照射する。励起光の一部が蛍光体層を透過し、残りは蛍光体で吸収されて黄色の蛍光に変換される。蛍光体層を透過した青色光（励起光）と蛍光体が発した黄色の蛍光とを合成することで、白色光を得る。

　白色光源ではないが、蛍光体を用いた光源装置の別の例が特許文献２に記載されている。特許文献２に記載された光源装置は、光源と、該光源から照射される光を蛍光に変換する蛍光体層が設けられた回転体と、該回転体を回転させる駆動源と、回転体の回転数を制御する制御手段と、回転体の温度を測定する温度測定手段と、を有する。
　蛍光体には、蛍光体の温度が上昇するにつれて励起光から受ける励起エネルギーを蛍光に変換する変換効率（内部量子効率とも呼ぶ。）が低下する性質がある。この性質のため、蛍光体の温度が変化した場合に、光源装置の出力光の光量が低下する場合がある。
　特許文献２に記載された光源装置では、制御手段が、温度測定手段からの温度情報に基づいて、蛍光体の層が設けられた回転体の回転数を制御する。回転体が回転することで、回転体の周囲の空気は、回転体と空気分子との摩擦力によって回転体の回転方向に揺動される。揺動された空気は、回転体の放射方向に流れを形成する。このように、回転体を回転して空気の流動を生じさせることで、回転体を冷却することができる。
　回転体の回転数に応じて空気の流動量が変化する。空気の流動量が多いほど、すなわち、回転数が高いほど、回転体を冷却する効果が増大する。特許文献２に記載された光源装置では、温度測定手段からの温度情報に基づいて、回転体の回転数を制御することで、回転体の温度を所定値に保っている。

特開２０１２－０８８６５７特許第４６７８５５６号

　特許文献１に記載の光源装置において、励起光源を長期間に亘って使用すると、励起光源が射出する励起光の光量が低下する場合がある。この場合、蛍光体ホイールの蛍光体層に照射される励起光の光量が変化し、蛍光体の温度が変化してしまう。蛍光体の温度が変化すると、蛍光体層の内部量子効率が変化するため、蛍光体が放射する蛍光の光量が変化してしまう場合がある。
　また、蛍光体が経年劣化することで、蛍光体放射する蛍光の光量が変化してしまう場合もある。
　このように蛍光体が放射する蛍光の光量が変化することで、光源装置が射出する白色光に含まれる蛍光と励起光との比率が変化する場合があった。すなわち、特許文献１に記載の光源装置においては、光源装置が射出する白色光の色が変化する問題がある。
　なお、特許文献２に記載の回転体の温度に応じて回転数を制御する手法を特許文献１に記載の光源装置に適用することで、回転体である蛍光体ホイールの温度を所定の値に保つことができる。しかし、蛍光体ホイールの温度を所定の値に保つだけでは、上述の励起光源や蛍光体などの経年劣化に伴う白色光の色合いの変化を抑制することは困難である。

　本発明の目的は、上述した問題を解決することができ、長期間使用しても、射出する光の色が変化しにくい光源装置、プロジェクタ及び色度調整方法を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明の第１の光源装置は、励起光を射出する励起光源と、前記励起光が照射され、該励起光の一部を蛍光に変換し、該蛍光と前記励起光の残りとを含む混色光を放射する蛍光体ホイールと、前記蛍光体ホイールを回転させるモーターと、前記蛍光体ホイールから放射された前記混色光の色度が所定の値になるように前記モーターの回転数を調整する調整部と、を備える。
　本発明の第１のプロジェクタは、上記光源装置と、前記光源装置が射出した光を変調して画像を成形する画像形成素子と、前記画像を投写する投写レンズと、を備える。
　本発明の第１の色度調整方法は、励起光の一部を蛍光に変換し、該蛍光と前記励起光の残りとを含む混色光を放射する蛍光体ホイールを有する光源装置の色度調整方法であって、前記蛍光体ホイールを回転させ、前記蛍光体ホイールから放射された前記混色光の色度が所定の値になるように前記蛍光体ホイールの回転数を調整することを含む。

　本発明によれば、光源装置を長期間に亘って使用した場合に、光源装置が射出する光の色が変化することを抑制することができる。

本発明の第１実施形態である光源装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態である光源装置の構成を示すブロック図である。図２に示す光源装置の色度調整方法の一手順を示す流れ図である。色度調整機構を有していない光源装置が射出する白色光の色度の変化をｘｙ色度座標にプロットした色度図である。色度調整機構を有していない光源装置の青色光と黄色の蛍光それぞれの照度維持率の変化を示す図である。本発明の第３実施形態である光源装置の構成を示すブロック図である。本発明の第４実施形態である光源装置に用いられる蛍光体ホイールの構成を示す構成図である。本発明の第６実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図である。本発明の第７実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　［第１実施形態］
　図１は、本発明の第１実施形態である光源装置の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、光源装置１は、励起光源１０１、蛍光体ホイール１０５、調整部１０６及びモーター１１２を備える。光源装置１は、混色光１２１を射出する装置である。光源装置１は、主にプロジェクタの光源に使用される。

　励起光源１０１は、励起光１２０を射出する。励起光源１０１として、ＬＥＤやＬＤなどの固体光源を用いることができる。
　蛍光体ホイール１０５は、励起光１２０が照射される位置に配置される。励起光源１０１から射出された励起光１２０は、蛍光体ホイール１０５へ入射する。蛍光体ホイール１０５は、励起光１２０の一部を蛍光に変換し、蛍光と励起光１２０の残りとを含む混色光１２１を放射する。この蛍光体ホイール１０５から放射された混色光１２１が、光源装置１の射出光である。
　モーター１１２は、蛍光体ホイール１０５を回転させる。調整部１０６は、蛍光体ホイール１０５から放射された混色光１２１の色度が所定の値になるように、モーター１１２の回転数を調整する。モーター１１２の回転数の変化と連動して、蛍光体ホイール１０５の回転数が変化する。

　次に、本実施形態の光源装置１の色度調整原理について説明する。
　蛍光体ホイール１０５が回転すると、蛍光体ホイール１０５の周囲の空気は、蛍光体ホイール１０５と空気分子との摩擦力によって蛍光体ホイール１０５の回転方向に揺動される。揺動された空気は、蛍光体ホイール１０５の放射方向に流れを形成する。このように、蛍光体ホイール１０５を回転して空気の流動を生じさせることで、蛍光体ホイール１０５を冷却することができる。空気の流動量が多いほど、すなわち、回転数が高いほど、蛍光体ホイール１０５を冷却する効果が増大し、その結果、蛍光体の温度が低下する。
　蛍光体の温度に応じて、励起光１２０から受ける励起エネルギーを蛍光に変換する変換効率（内部量子効率）が変化する。本実施形態では、蛍光体ホイール１０５の回転数を変化させることで、蛍光体の内部量子効率を制御し、混色光１２１に含まれる励起光１２０と蛍光との比率を調整する。

　また、蛍光体ホイール１０５を回転させることで、蛍光体ホイール上の励起光１２０が照射される位置を変化させることができる。この場合、蛍光体ホイール１０５が１回転する間における、蛍光体ホイール１０５上の単位面積当たりの励起光１２０の照射時間は、回転数に応じて変化する。回転数を高くすると、単位面積当たりの励起光１２０の照射時間が短くなり、その結果、蛍光体の温度が低下する。反対に、回転数を低くすると、単位面積当たりの励起光１２０の照射時間が長くなり、その結果、蛍光体の温度が上昇する。空気の流動に基づく冷却作用と単位面積当たりの励起光１２０の照射時間に基づく冷却作用との相乗効果のために、効率的に、混色光１２１に含まれる励起光１２０と蛍光との比率を調整することができる。

　以下、光源装置１の作用効果について、混色光１２１の色が変化する問題と合わせて詳細に説明する。
　まず、光源装置における混色光の色の変化の問題について説明する。
　経年劣化のために、励起光源から射出される励起光の光量が減少する場合がある。この場合、蛍光体に照射される励起光の光量も減少するため、蛍光体の温度が低下する。蛍光体の温度が低下すると、内部量子効率が上昇するため、励起光よりも蛍光の比率が高い混色光が、光源装置から射出される。

　また、蛍光体ホイールと励起光源との経年劣化の速度が異なる場合がある。例えば、蛍光体ホイールの劣化速度が励起光源の劣化速度より速い場合、蛍光体が発する蛍光の光量の低下は、励起光源が射出する励起光の光量の低下より速く進む。このため、蛍光よりも励起光の比率が高い混色光が、光源装置から射出される。
　反対に、励起光源の劣化速度が蛍光体ホイールの劣化速度より速い場合、励起光源が射出する励起光の光量の低下は、蛍光体が発する蛍光の光量の低下より速く進む。このため、励起光よりも蛍光の比率が高い混色光が、光源装置から射出される。
　このように、励起光源や蛍光体の経年劣化のために、光源装置から射出される混色光の色が変化する問題が発生する場合がある。

　本実施形態の光源装置１によれば、混色光１２１の色が変化する問題を以下のように解決することができる。
　混色光１２１に含まれる蛍光の量が増加する場合を考える。蛍光の量が増加する前の混色光１２１の色度の値を目標値（所定の値）とする。調整部１０６は、混色光１２１の色度が目標値（所定の値）となるように、モーター１１２の回転数を低下させる。これにより、蛍光体の温度が上昇し、蛍光体の内部量子効率が低下する。その結果、混色光１２１に含まれる蛍光の比率が低下する。
　混色光１２１に含まれる励起光１２０の量が増加する場合を考える。励起光１２０の量が増加する前の混色光１２１の色度の値を目標値（所定の値）とする。調整部１０６は、混色光１２１の色度が目標値（所定の値）となるように、モーター１１２の回転数を上昇させる。これにより、蛍光体の温度が低下し、内部量子効率が上昇する。その結果、混色光１２１に含まれる蛍光の比率が増大する。

　したがって、本実施形態の光源装置１によれば、光源装置１を長期間に亘って使用した場合に、光源装置１が射出する光の色が変化することを抑制することができる。

　<変形例>
　本実施形態の光源装置１において、調整部１０６は、混色光１２１の色度を測定するカラーセンサーと、カラーセンサーの測定値に基づいて、モーターの回転数を決定するモーター回転数決定部と、を有しても良い。
　また、本実施形態の光源装置１において、蛍光体ホイール１０５は、回転可能な基板と、基板上に円周方向に沿って形成された、励起光の一部を蛍光に変換して混色光１２１を放射する蛍光体層と、基板と蛍光体層との間に設けられ、混色光１２１の一部を透過させ、残りを反射する反射層と、を有し、カラーセンサーは、反射層を透過した混色光１２１の一部を受光しても良い。
　さらに、本実施形態の光源装置１において、調整部１０６は、色度の値を記憶したメモリと、カラーセンサーで測定した混色光１２１の色度とメモリが記憶した色度との差に基づいて、モーターの回転数を決定するモーター回転数決定部と、を有しても良い。
　さらに、本実施形態の光源装置１において、調整部１０６は、励起光１２１を蛍光体ホイール１０５に照射した照射時間を計測するタイマーと、タイマーで計測した照射時間が所定の時間に達した場合に、モーターの回転数を所定の回転数に変更するモーター回転数決定部と、を有しても良い。
　さらに、本実施形態の光源装置１において、蛍光体ホイール１０５の基板の一部が金属基板からなっていても良い。

　［第２実施形態］
　図２は、本発明の第２実施形態である光源装置の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、光源装置２は、励起光源２０１、偏光ダイクロイックミラー２０２、１／４波長板２０３、集光レンズ２０４、蛍光体ホイール２０５、カラーセンサー２０７、タイマー２０８、モーター回転数決定部２０９、メモリ２１０、モーター駆動部２１１、モーター２１２、レンズ２１３を備える。カラーセンサー２０７、タイマー２０８、モーター駆動部２１１及びモーター回転数決定部２０９からなる部分を、調整部と呼ぶことができる。

　励起光源２０１は、偏光ダイクロイックミラー２０２に向けて、ｓ偏光の励起光を射出する。励起光源２０１として、ＬＤなどの固体光源を用いることができる。ここでは、励起光源２０１は、青色ＬＤと、この青色ＬＤの射出光を平行光束化するコリメートレンズとを含む。なお、ＬＥＤ等の偏光を有していない光源を用いる場合には、入射光をｓ偏光に揃える偏光変換素子を用いる。
　偏光ダイクロイックミラー２０２は、励起光源２０１から射出した青色の励起光（ｓ偏光）が略４５°の入射角で入射するように配置されている。偏光ダイクロイックミラー２０２は、青色の波長域の光に対して、ｓ偏光を反射し、ｐ偏光を透過し、青色の波長域以外の波長域の光を透過する特性を有する。偏光ダイクロイックミラー２０２は、励起光源２０１からの青色の励起光（ｓ偏光）を１／４波長板２０３に向けて反射する。なお、励起光源２０１及び偏光ダイクロイックミラー２０２からなる部分において、ｓ偏光／ｐ偏光と反射／透過との対応関係を逆にしても良い。
　偏光ダイクロイックミラー２０２で反射された青色の励起光は、１／４波長板２０３及び集光レンズ２０４を介して蛍光体ホイール２０５に照射される。１／４波長板２０３は、直交する２つの偏光成分にπ／２（＝λ／４）の位相差を与えることで、直線偏光を円偏光に、又は、円偏光を直線偏光に変換することができる。集光レンズ２０４は、１／４波長板２０３を通過した励起光を蛍光体ホイール２０５上に集光する。

　蛍光体ホイール２０５は、薄い円盤状の透明基板を有する。透明基板は、円盤面の中心部を回転中心として回転可能である。透明基板は、例えば、サファイアからなる。透明基板上に、可視光を反射する反射層が設けられている。反射層上に、青色の励起光を吸収して黄色の蛍光を発する蛍光体を含む蛍光体層が設けられている。これら反射層及び蛍光体層はともに、円周方向に沿って円環状に形成されている。
　蛍光体層では、入射した青色の励起光で蛍光体が励起される。励起された蛍光体は、黄色の蛍光を全方位に放射する。全方位に放射された黄色の蛍光のうち、反射層側に向かう黄色の蛍光は、反射層で集光レンズ２０４側に向けて反射される。ここで、反射層は、全反射面を構成するものではないので、黄色の蛍光の一部（０.数パーセント）は反射層を透過する。
　集光レンズ２０４側から蛍光体層に入射した青色の励起光の一部は、蛍光体に吸収されずに、反射層に到達する。反射層は、到達した青色の励起光を蛍光体層に向けて反射する。ここで、反射層は、全反射面を構成するものではないので、到達した青色の励起光の一部（０.数パーセント）は反射層を透過する。反射層で反射された青色の励起光は、再び、蛍光体層内を集光レンズ２０４側に向かって進行する。

　蛍光体ホイール２０５において、蛍光体層は、青色の励起光と黄色の蛍光とを含む混色光である白色光を集光レンズ２０４に向けて放射する。一方、蛍光体ホイール２０５の背面（励起光が照射される面の裏側の面）からは、反射層を透過した、黄色の蛍光及び青色の励起光を含む混色光である白色光が放射される。反射層は、カラーセンサー２０７が色度を測定するのに必要な微量な白色光を通過させるように構成されている。反射層を通過した白色光の色度は、蛍光体層から集光レンズ２０４側に向かう白色光の色度に略一致する。

　カラーセンサー２０７は、蛍光体ホイール２０５の背面に配置されている。カラーセンサー２０７は、反射層を通過した白色光の色度を測定する機能を有する。色度測定機能として、既存の色度計の機能を適用することができる。一例として、ＲＧＢの割合から色度情報を得る構成を、以下に簡単に説明する。
　カラーセンサー２０７は、赤色のフィルターを備えた第１の受光面、緑色フィルターを備えた第２の受光面及び青色のフィルターを備えた第３の受光面を有する。赤色フィルターは、可視光のうち赤色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を吸収する。緑色フィルターは、可視光のうち緑色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を吸収する。青色フィルターは、可視光のうち青色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を吸収する。第１、第２及び第３の受光面の面積は、互いに同じである。カラーセンサー２０７は、第１の受光面に入射した光（赤色成分）の光量と、第２の受光面に入射した光（緑色成分）の光量と、第３の受光面に入射した光（青色成分）の光量と、をそれぞれ測定する。カラーセンサー２０７は、これらの測定情報を色度情報へ変換する。カラーセンサー２０７は、モーター回転数決定部２０９へ色度情報を送信する。

　タイマー２０８は、光源装置２の総駆動時間を計測する。ここで、総駆動時間は、蛍光体ホイール２０５に励起光が照射された時間の総和を意味する。
　モーター回転数決定部２０９は、メモリ２１０を備える。メモリ２１０は、比較用の色度データを記憶している。本実施形態では、比較用の色度として、メモリ２１０は、初期駆動時（光源装置２を始めて駆動したとき）にカラーセンサー２０７が測定した色度データを記憶している。モーター回転数決定部２０９は、後述する色度調整処理を行い、モーターの回転数を決定し、その情報をモーター駆動部２１１へ送る。
　モーター２１２は、蛍光体ホイール２０５を回転させる。モーター駆動部２１１は、モーター回転数決定部２０９から送信されるモーターの回転数の情報に基づき、モーター２１２を回転させる。

　次に、本実施形態の光源装置２の、青色の励起光と黄色の蛍光とを含む白色光を得る動作について、具体的に説明する。
　励起光源２０１は、Ｓ偏光である青色の励起光を射出する。励起光源２０１から射出された青色の励起光（Ｓ偏光）は、偏光ダイクロイックミラー２０２へ入射する。偏光ダイクロイックミラー２０２は、青色の励起光（Ｓ偏光）を１／４波長板２０３に向けて反射する。青色の励起光（Ｓ偏光）は、１／４波長板２０３を通過することで円偏光となる。１／４波長板２０３を通過した青色の励起光（円偏光）は、集光レンズ２０４に入射する。集光レンズ２０４は、青色の励起光（円偏光）を蛍光体ホイール２０５上に集光する。

　蛍光体ホイール２０５では、青色の励起光（円偏光）の一部は、蛍光体層を通過して反射層に到達する。反射層は、到達した青色の励起光（円偏光）を集光レンズ２０４側に向けて反射する。反射層で反射された青色の励起光（円偏光）の一部は、蛍光体層を通過する。蛍光体層を通過した青色の励起光（円偏光）は、集光レンズ２０４を介して１／４波長板２０３に入射する。
　反射層からの青色の励起光（円偏光）は、１／４波長板２０３を通過することでｐ偏光となる。１／４波長板２０３を通過した青色の励起光（ｐ偏光）は、偏光ダイクロイックミラー２０２を透過する。
　蛍光体層では、入射した青色の励起光で蛍光体が励起される。励起された蛍光体は、黄色の蛍光を全方位に放射する。全方位に放射された黄色の蛍光のうち、反射層側に向かう黄色の蛍光は、反射層で集光レンズ２０４側に向けて反射される。蛍光体層は、集光レンズ２０４側に向けて黄色の蛍光を射出する。蛍光体層からの黄色の蛍光は、集光レンズ２０４、１／４波長板２０３及び偏光ダイクロイックミラー２０２を順に通過する。

　偏光ダイクロイックミラー２０２を通過した、青色の励起光及び黄色の蛍光は、同一の光路でレンズ２１３に入射する。レンズ２１３は、青色の励起光及び黄色の蛍光を含む混色光である白色光を射出する。レンズ２１３が射出した白色光が、光源装置２の射出光である。

　一方、蛍光体ホイール２０５の背面からは、反射層を透過した、青色の励起光及び黄色の蛍光を含む混色光である白色光が放射される。蛍光体ホイール２０５の背面から放射した白色光は、カラーセンサー２０７に入射する。

　次に、本実施形態の光源装置２の色度調整動作について、具体的に説明する。
　図３は、光源装置２の色度調整方法の一手順を示す流れ図である。図２及び図３を参照して、光源装置２の色度調整方法を説明する。

　タイマー２０８が計測した時間（照射時間）が所定の時間に達すると、ステップＳ１０で、カラーセンサー２０７が、蛍光体ホイール２０５の背面から射出した白色光の色度を測定する。そして、カラーセンサー２０７は、測定結果に基づく色度情報をモーター回転数決定部２０９に出力する。ここで、所定の時間は、任意に設定することができる。例えば、１００時間や２００時間を所定の時間として設定しても良い。
　ステップＳ１１で、モーター回転数決定部２０９が、カラーセンサー２０７から出力された色度情報に含まれる色度と、メモリ２２０に記憶された比較用の色度（初期色度）との差である色度差を計算する。
　ステップＳ１２で、モーター回転数決定部２０９は、ステップＳ１１で計算した色度差に基づいて、モーター２１２の回転数を決定する。そして、モーター回転数決定部２０９は、決定した回転数を示す信号をモーター駆動部２１１へ送る。ここで、色度差とモーター２１２の回転数とを関連付けて格納したテーブルをメモリ２１０に格納しておき、モーター回転数決定部２０９が、テーブルを参照してモーター２１２の回転数を決定しても良い。
　ステップＳ１３で、モーター駆動部２１１は、モーター回転数決定部２０９からモーターの回転数を示す信号を受信する。モーター駆動部２１１は、受信信号に示される回転数（モーター回転数決定部２０９が決定した回転数）でモーター２１２を回転させる。

　以上説明した本実施形態の光源装置２によれば、第１実施形態と同様、長期間に亘って使用した場合に、射出する光の色が変化することを抑制することができる。

　以下、光源装置２の作用効果について、白色光の色が変化する問題と合わせて詳細に説明する。
　まず、色度調整機構を有していない光源装置において、励起光源の経時劣化に伴う白色光の色の変化の問題について説明する。

　図４は、色度調整機構を有していない光源装置が射出する白色光の色度の変化をｘｙ色度座標にプロットした色度図である。ｘｙ色度座標は、表色系の３原色である３刺激値ＸＹＺに基づくものである。ｘｙ色度座標において、右上（図の矢印の方向）側になるほど、黄色が強くなる。図４からわかるように、色度のプロット位置は、時間経過と共に右上方向へ移動している。これは、光源装置から射出された光の黄色成分が時間経過とともに強くなることを意味する。

　図５は、色度調整機構を有していない光源装置の青色光と黄色の蛍光それぞれの照度維持率の変化を示す図である。図５において、縦軸は照度維持率（％）を示し、横軸は光源駆動時間を示す。図５中、黒色のひし形は青色光を示し、黒色の四角は黄色の蛍光を示す。駆動時間が０（ｈ）ときの青色光と黄色の蛍光の照度をそれぞれ１００パーセントと規定する。
　図５からわかるように、時間経過とともに青色光と黄色の蛍光の照度が低下している。照度の低下率は、青色光と黄色の蛍光とで異なる。青色光の照度の低下率は、黄色の蛍光光の照度の低下率より大きい。これは、光源装置が射出した白色光に含まれる青色光と黄色の蛍光について、青色光に対する黄色の蛍光の比率が時間経過と共に増加することを意味する。この結果は、図４の結果と一致する。
　つまり、図４及び図５の結果から、光源装置を長期間使用すると、光源装置が射出する白色光の黄色味が強くなることが分かる。

　本実施形態の光源装置２によれば、白色光の黄色味が強くなる問題を以下のようにして解決することができる。
　例えば、タイマー２０８が所定の時間に達したときに、白色光に含まれている青色及び黄色の成分比率の変化のために、青色成分に対して黄色成分が増大していた場合、モーター回転数決定部２０９は、モーター２１２の回転数を減少させる。モーター２１２の回転数が減少すると、蛍光体ホイール２０５の回転速度が減少する。蛍光体ホイール２０５の回転速度が減少すると、ホイールの回転に伴う冷却効果が減少するとともに、単位面積当たりの励起光の照射時間が増大するため、蛍光体ホイール２０５の励起光の照射部位の温度が上昇する。これにより、蛍光体の温度が上昇し、その結果、内部量子効率が低下する。内部量子効率が低下すると、蛍光体が放射する黄色の蛍光の光量が低下する。その結果、蛍光体ホイール２０５が放射する白色光の黄色成分が低下する。したがって、光源装置２が射出する白色光の色度の変化を抑制することができる。
　また、蛍光体を長期間使用すると、蛍光の光量が徐々に低下する。この蛍光体の経時劣化のために、白色光に含まれている青色及び黄色の成分比率が変化する。例えば、蛍光体の劣化速度が励起光源の劣化速度より早い場合は、青色光に対する黄色の蛍光の比率が時間経過と共に減少する。この結果、光源装置が射出する白色光の色成分において、青色味が時間経過とともに強くなる場合がある。

　本実施形態の光源装置２によれば、白色光の青色味が強くなる問題を以下のようにして解決することができる。
　例えば、タイマー２０８が所定の時間に達したときに、白色光に含まれている青色及び黄色の成分比率の変化のために、黄色成分に対して青色成分が増加していた場合、モーター回転数決定部２０９は、モーター２１２の回転数を増大させる。モーター２１２の回転数が増大すると、蛍光体ホイール２０５の回転速度が増大する。蛍光体ホイール２０５の回転速度が増大すると、ホイールの回転に伴う冷却効果が増大するとともに、単位面積当たりの励起光の照射時間が減少するため、蛍光体ホイール２０５の励起光の照射部位の温度が低下する。これにより、蛍光体の温度が低下し、その結果、内部量子効率が増大する。内部量子効率が増大すると、蛍光体が放射する黄色の蛍光の光量が増大する。その結果、蛍光体ホイール２０５が放射する白色光の黄色成分が増大する。したがって、光源装置２が射出する白色光の色度の変化を抑制することができる。

　［第３実施形態］
　図６は、本発明の第３実施形態である光源装置の構成を示すブロック図である。図６を参照すると、光源装置３は、励起光源３０１、偏光ダイクロイックミラー３０２、１／４波長板３０３、集光レンズ３０４、蛍光体ホイール３０５、タイマー３０８、モーター回転数決定部３０９、メモリ３１０及びモーター駆動部３１１を有する。ここで、励起光源３０１、偏光ダイクロイックミラー３０２、１／４波長板３０３、集光レンズ３０４及び蛍光体ホイール３０５は、第２実施形態で説明したものと同じである。タイマー３０８、モーター回転数決定部３０９、メモリ３１０及びモーター駆動部３１１からなる部分は、調整部と呼ぶことができる。

　タイマー３０８は、光源装置３の総駆動時間を計測している。タイマー３０８は、モーター回転数決定部３０９に接続されている。タイマー３０８は、計測した総駆動時間の情報をモーター回転数決定部３０９へ送る。
　モーター回転数決定部３０９は、メモリ３１０を備えている。メモリ３１０には、総駆動時間とこの総駆動時間に対応するモーター回転数とを関連付けて格納したテーブルが記憶されている。このテーブルの総駆動時間とモーター回転数は、事前に取得した値である。

　以下、テーブルの作成手順を簡単に説明する。
　まず、光源装置３と同じ構成の光源装置とカラーセンサーを用意する。光源装置を駆動し、駆動開始時、すなわち、時刻０（ｈ）で、光源装置が射出する光の色度をカラーセンサーを用いて取得する。
　また、所定時間経過後の時刻ｔ1（ｈ）で、光源装置が射出する光の色度をカラーセンサーを用いて取得する。このとき、カラーセンサーが取得する光の色度が、時刻０（ｈ）に光源装置が射出する光の色度と略等しくなるように、光源装置のモーター回転数の調整を行なう。また、時刻ｔ1（ｈ）から所定時間経過後の時刻ｔ２（ｈ）で、同様に、光源装置が射出する光の色度をカラーセンサーを用いて取得する。そして、同様に、カラーセンサーが取得する光の色度が、時刻０（ｈ）に光源装置が射出する光の色度と略等しくなるように、光源装置のモーター回転数の調整を行なう。その後、この動作を複数回繰り返す。
　このとき、カラーセンサーで光の色度を測定した時間と、光源装置の調整後のモーター回転数を記録しておく。この記録した色度を測定した時間とモーター回転数を、上記のメモリ３１０に記憶されたテーブルの総駆動時間とモーター回転数とする。
　光源装置の構成が同じなら、総駆動時間に対する光源装置の射出光の色度は、略同じように変化すると考えられる。すなわち、テーブルを作成するのに用いた光源装置と同じ構成の光源装置３の射出光の色度は、テーブルを作成するのに用いた光源装置の射出光の色度と略同じように時間経過とともに変化する。

　したがって、光源装置３において、総駆動時間が所定の時間になったときに、メモリ３１０に記憶されたテーブルの総駆動時間に対応するモーター回転数でモーターを回転させれば、光源装置３の射出する光の色度は、光源装置３が時刻０（ｈ）のときに射出した光の色度と略同じになる。すなわち、光源装置３は、メモリ３１０に記憶されたテーブルを用いることで、カラーセンサーを用いないで、時刻０（ｈ）の時に射出される光の色度と略同じ色度の光を射出することが可能となる。
　以上が、テーブル作成に関わる説明である。

　再び、図６を参照する。モーター回転数決定部３０９は、タイマー３０８から送られた総駆動時間の情報に基づき、この総駆動時間に対応するモーター回転数をメモリ３１０のテーブルから取得する。モーター回転数決定部３０９は、メモリ３１０のテーブルから取得したモーターの回転数の情報をモーター駆動部３１１へ送る。
　モーター駆動部３１１は、モーター回転数決定部３０９から送られたモーターの回転数によりモーター３１２を回転させる。すなわち、モーター駆動部３１１に取り付けられている蛍光体ホイール３０５は、光源装置３の総駆動時間に応じた回転数で回転することになる。
　光源装置３は、光源装置２と同じように、励起光源３０１から射出された励起光を白色光に変更して射出する装置である。以下に本実施形態の光源装置３の色度調整動作について、具体的に説明する。

　光源装置３を駆動すると、タイマー３０８は、光源装置３の総駆動時間の計測を行なう。タイマー３０８が計測する総駆動時間が所定の時間に達したとき、計測された総駆動時間の情報は、タイマー３０８からモーター回転数決定部３０９に送られる。モーター回転数決定部３０９は、メモリ３１０に記憶されたテーブルを参照し、総駆動時間に対応するモーターの回転数の情報を取得する。取得されたモーターの回転数の情報は、モーター駆動部３１１へ送られる。
　モーター駆動部３１１は、送られてきたモーターの回転数でモーター３１２を回転させる。モーター３１２の回転に伴い、蛍光体ホイール３０５は回転する。
　本実施形態では、カラーセンサーを使用しないため、低コスト化を図ることが可能である。

　＜変形例＞
　上述したように、光源装置の蛍光体ホイールの回転数を変更しない場合、光源装置が射出する白色光は、黄色味が強くなる。そこで、モーター回転数決定部３０９は、タイマー３０８が計測した時間が所定の時間に達した場合に、モーター３１２の回転数の値を時刻０（ｈ）（初期状態）でのモーター３１２の回転数の値より小さい値としてもよい。これにより、モーター回転数決定部３０９は、光源装置３が射出する白色光の色度の変化を抑制することができる。
　また、モーター回転数決定部３０９は、タイマー３０８が計測した時間の増加に応じて、モーター３１２の回転数を減少させてもよい。この場合、上述した所定の時間ごとにモーター３１２の回転数の変更を行う制御と比較して、モーター回転数決定部３０９は、光源装置３が射出する白色光の色度を細かく調整することができる。

　［第４実施形態］
　本発明の第４実施形態である光源装置は、蛍光体ホイールが異なる以外は、第２実施形態の光源装置２と同様の構成を有する。
　図７に、本実施形態である光源装置に用いられる蛍光体ホイールの構成を示す構成図である。図７に示すように、蛍光体ホイール４の基板４４は、透明基板４１と金属基板４２を有する。
　透明基板４１と金属基板４２は、一体となって薄い円盤状の基板４４を形成している。透明基板４１は、扇形をしている。円盤状の基板４４から扇形の透明基板４１を除いた部分が、金属基板４２である。ここで、基板４４の全体に対する金属基板４２が占める割合は、透明基板４１が占める割合よりも大きい。なお、金属基板４２には、放熱性に優れ、コストの安いアルミニウムを用いるとよい。また、透明基板４１には、放熱性に優れたサファイアを用いるのがよい。
　また、基板４４には、円周方向に沿って円環状に蛍光体を含む蛍光体層４３が設けられている。蛍光体層４３と透明基板４１の間には、反射層が形成されている。反射層の構成は、第２実施形態で説明した反射層と同じである。
　蛍光体ホイール４は、光源装置２における蛍光体ホイール２０５と同様に用いることができる。

　本実施形態の光源装置は、光源装置２と同様の作用効果を奏する。ただし、蛍光体ホイール４の基板４４の大部分は、放熱性に優れた金属基板４２からなる。このため、蛍光体ホイール４は、蛍光体ホイール２０５より放熱性に優れる。さらに、金属基板４２は、安価なため、蛍光体ホイール２０５と比較して低コスト化が可能である。

　［第５実施形態］
　本発明の第５実施形態である光源装置は、蛍光体ホイールが異なる以外は、第２実施形態の光源装置２と同様の構成を有する。

　本実施形態の光源装置において、蛍光体ホイールは、薄い円盤状の基板と反射層を有する。基板は、セラミック結晶からなる。セラミック結晶は、蛍光物質を含有した透明物質からなる。透明物質は、例えば、無機結晶やガラス、高分子材料などである。蛍光物質は、例えば、希土類イオン、遷移金属イオン、有機染料分子、蛍光体などである。蛍光物質として、セリウムドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｃｅ:ＹＡＧ）などの希土類イオンがドープされた、またはクロムドープされたサファイアまたはチタンドープされたサファイアなどの遷移金属イオンがドープされた無機結晶なども用いることができる。本実施形態では、例えば、Ｃｅ:ＹＡＧセラミックス結晶の蛍光体を基板に用いる。また、基板の一方の面には、反射層が設けられている。反射層は、第２実施形態で説明したものと同じものである。
　本実施形態の光源装置も、第２実施形態に記載された光源装置２と同様の作用効果を奏する。

　［第６実施形態］
　図８は、本発明の第６実施形態であるＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式のプロジェクタ５の構成を示したブロック図である。図８に示すように、プロジェクタ５は、光源装置２、カラーホイール５０１、ライトトンネル５０２、ＴＩＲ（内部全反射プリズム）プリズム５０３、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）５０４、投写レンズ５０５及びレンズ群５０６を備える。光源装置２は、第２の実施形態で説明したものである。

　カラーホイール５０１は、薄い円盤状をしており、円盤面の中心軸を中心として回転可能である。カラーホイール５０１は、赤色、緑色及び青色の各フィルターを面上に有する。赤色、緑色及び青色の各フィルターは円周方向に順番に並べて配置されている。赤色フィルターは、赤色波長域の光を透過し、赤色波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有する。緑色フィルターは、緑色波長域の光を透過し、緑色波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有する。青色フィルターは、青色波長域の光を透過し、青色波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有する。
　ライトトンネル５０２は、カラーホイール５０１を通過した各単色光が入射可能な位置に配置される。ライトトンネル５０２は、入射した光を照度分布が均一化し、射出する。
　ＴＩＲプリズム５０３は、ライトトンネル５０２が射出した光が入射可能な位置に配置される。ＴＩＲプリズム５０３は、２つの三角プリズムを貼り合わせたものであって、プリズムとプリズムの間に空気層を有する。
　ＤＭＤ５０４は、ＴＩＲプリズム５０３からの光が入射可能な位置に配置される。ＤＭＤ５０４は、二次元的に配列された多数のマイクロミラーからなる画像形成面を有する。ＤＭＤ５０４は、入力映像信号に応じて入射光を変調することで画像を形成する。ＤＭＤ５０４は、画像形成素子の一例である。

　プロジェクタ５では、光源装置２が白色光を射出する。光源装置２から射出された白色光は、カラーホイール５０１に照射される。カラーホイール５０１が回転することで、白色光は、カラーホイール５０１の赤色、緑色及び青色の各フィルターに順に照射される。カラーホイール５０１は、赤色光、緑色光、青色光を順に射出する。
　カラーホイール５０１から射出された赤色光、緑色光、青色光は、ライトトンネル５０２に入射する。ライトトンネル５０２では、入射した赤色光、緑色光及び青色光それぞれの照度分布が均一化される。ライトトンネル５０２は、赤色光、緑色光及び青色光を順に射出する。

　ライトトンネル５０２から射出された赤色光、緑色光及び青色光はそれぞれ、ＴＩＲプリズム５０３を介してＤＭＤ５０４に入射する。ＤＭＤ５０４は、赤色光を変調して赤色画像を形成し、緑色光を変調して緑色画像を形成し、青色光を変調して青色画像を形成する。ＤＭＤ５０４は、赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光を順に射出する。赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光は、ＴＩＲプリズム５０３を介して投写レンズ５０５に入射する。投写レンズ５０５は、ＤＭＤ５０４で形成された赤色画像、緑色画像及び青色画像を重ねて不図示のスクリーン上に投写する。

　［第７実施形態］
　図９は、本発明の第７実施形態であるＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｄｉｓｐｌａｙ）方式のプロジェクタ６の構成を示したブロック図である。図９に示すように、プロジェクタ６は、光源装置２、フライアイレンズ系６０１、ダイクロイックミラー６０２Ｒ，６０２Ｇ、レンズ６０３、ミラー６０４、レンズ６０５、ミラー６０６、ミラー６０７、レンズ６０８Ｒ，６０８Ｇ，６０８Ｂ、液晶ディスプレイ６０９Ｒ，６０９Ｇ，６０９Ｂ、クロスダイクロイックプリズム６１０及び投写レンズ６１１を備える。光源装置２は、第２の実施形態で説明したものである。
　フライアイレンズ系６０１は、フライアイレンズ系６０１に入射した光の照度分布を均一化して射出するものである。フライアイレンズ系６０１は、光源装置２が射出する白色光が入射可能な位置に配置される。

　ダイクロイックミラー６０２Ｒは、赤色の波長域の光を反射し、赤色の波長域以外の波長域の光を透過する特性を有する。ダイクロイックミラー６０２Ｇは、緑色の波長域の光を反射し、緑色の波長域以外の波長域の光を透過する特性を有する。
　ダイクロイックミラー６０２Ｒは、フライアイレンズ系６０１が射出した白色光が略４５°の入射角で入射するように配置されている。ダイクロイックミラー６０２Ｒで反射された赤色光は、ミラー６０７及びレンズ６０８Ｒを介して液晶ディスプレイ６０９Ｒに入射する。
　ダイクロイックミラー６０２Ｇは、ダイクロイックミラー６０２Ｒを透過した光（青色成分及び緑色成分を含む）が略４５°の入射角で入射するように配置されている。ダイクロイックミラー６０２Ｇで反射された緑色光は、レンズ６０８Ｇを介して液晶ディスプレイ６０９Ｇに入射する。
　ダイクロイックミラー６０２Ｇを透過した青色光は、レンズ６０３、ミラー６０４、レンズ６０５、ミラー６０６及びレンズ６０８Ｂを介して液晶ディスプレイ６０９Ｂに入射する。ここで、レンズ６０３及びレンズ６０５は、リレーレンズを構成する。

　液晶ディスプレイ６０９Ｒは、入力映像信号（Ｒ）に応じて、入射した赤色光を変調することで赤色画像を形成する。液晶ディスプレイ６０９Ｂは、入力映像信号（Ｂ）に応じて、入射した青色光を変調することで青色画像を形成する。液晶ディスプレイ６０９Ｇは、入力映像信号（Ｇ）に応じて、入射した緑色光を変調することで緑色画像を形成する。
　液晶ディスプレイ６０９Ｒが射出した赤色画像光、液晶ディスプレイ６０９Ｂが射出した青色画像光及び液晶ディスプレイ６０９Ｇが射出した緑色画像光は、クロスダイクロイックプリズム６１０を介して投写レンズ６１１に入射する。クロスダイクロイックプリズム６１０は、液晶ディスプレイ６０９Ｒ，６０９Ｇ，６０９Ｂからそれぞれ射出された各色の画像光を合成する。ここで、液晶ディスプレイ６０９Ｒ，６０９Ｇ，６０９Ｂは、画像形成素子の一例である。
　投写レンズ６１１は、クロスダイクロイックプリズム６１０から入射した赤色画像光、青色画像光及び緑色画像光を不図示のスクリーン上に投写する。

　以上説明した各実施形態は、本発明の一例であり、本発明を限定するものではない。本発明の構成については、当業者が理解し得る技術的思想の範囲内で変更可能である。

１                          光源装置
１０１                      励起光源
１０５                      蛍光体ホイール
１０６                      調整部
１１２                      モーター
１２０                      励起光
１２１                      蛍光

Claims

　励起光を射出する励起光源と、
　前記励起光が照射され、該励起光の一部を蛍光に変換し、該蛍光と前記励起光の残りとを含む混色光を放射する蛍光体ホイールと、
　前記蛍光体ホイールを回転させるモーターと、
　前記蛍光体ホイールから放射された前記混色光の色度が所定の値になるように前記モーターの回転数を調整する調整部と、
　を備える、
　光源装置。
　請求項１に記載の光源装置において、
　前記蛍光体ホイールを回転させることで、前記蛍光体ホイール上の前記励起光が照射される位置が変化する、
　光源装置。
　請求項１又は２に記載の光源装置において、
　前記調整部は、
　前記混色光の色度を測定するカラーセンサーと、
　前記カラーセンサーの測定値に基づいて、前記モーターの回転数を決定するモーター回転数決定部と、を有する、
　光源装置。
　請求項３に記載の光源装置において、
　前記蛍光体ホイールは、
　回転可能な基板と、
　前記基板上に円周方向に沿って形成された、前記励起光の一部を蛍光に変換して前記混色光を放射する蛍光体層と、
　前記基板と前記蛍光体層との間に設けられ、前記混色光の一部を透過させ、残りを反射する反射層と、
を有し、
　前記カラーセンサーは、前記反射層を透過した前記混色光の一部を受光する、
　光源装置。
　請求項３又は４に記載の光源装置において、
　前記調整部は、
　色度の値を記憶したメモリと、
　前記モーター回転数決定部は、前記カラーセンサーで測定した前記混色光の色度と前記メモリが記憶した色度との差に基づいて、前記モーターの回転数を決定する、
　光源装置。
　請求項１又は２に記載の光源装置において、
　前記調整部は、
　前記励起光を蛍光体ホイールに照射した照射時間を計測するタイマーと、
　前記タイマーで計測した照射時間が所定の時間に達した場合に、前記モーターの回転数を所定の回転数に変更するモーター回転数決定部と、を有する、
　光源装置。
　請求項６に記載の光源装置において、
　前記モーター回転数決定部は、前記タイマーが計測した時間が所定の時間に達した場合に、前記モーターの回転数を初期状態での前記モーターの回転数の値より小さい値とする、
　光源装置。
　請求項１又は２に記載の光源装置において、
　前記調整部は、
　前記励起光を蛍光体ホイールに照射した照射時間を計測するタイマーと、
　前記タイマーが計測した時間の増加に応じて、前記モーターの回転数を減少させるモーター回転数決定部と、を有する、
　光源装置。
　請求項４に記載の光源装置において、
　前記蛍光体ホイールの前記基板の一部が金属基板からなる、
　光源装置。
　請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光源装置と、
　前記光源装置が射出した光を変調して画像を成形する画像形成素子と、
　前記画像を投写する投写レンズと、
　を備える、
　プロジェクタ。
　励起光の一部を蛍光に変換し、該蛍光と前記励起光の残りとを含む混色光を放射する蛍光体ホイールを有する光源装置の色度調整方法であって、
　前記蛍光体ホイールを回転させ、
　前記蛍光体ホイールから放射された前記混色光の色度が所定の値になるように前記蛍光体ホイールの回転数を調整することを含む、
　色度調整方法。