特開 2015-232677 光源装置及び投影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-232677(P2015-232677A)

(43)【公開日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】光源装置及び投影装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20151201BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20151201BHJP

   H04N 9/31 20060101ALI20151201BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/14 A

   G03B21/00 F

   H04N9/31 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-120110(P2014-120110)

(22)【出願日】2014年6月11日

(71)【出願人】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092646

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 清

(74)【代理人】

【識別番号】100083769

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 仁

(74)【代理人】

【識別番号】100083002

【弁理士】

【氏名又は名称】伊丹 辰男

(74)【代理人】

【識別番号】100174193

【弁理士】

【氏名又は名称】落合 憲治

(72)【発明者】

【氏名】杉山 知隼

【テーマコード（参考）】

2K103

5C060

【Ｆターム（参考）】

2K103AA01

2K103AA07

2K103AB10

2K103BA02

2K103BA11

2K103BA13

2K103BA15

2K103BC41

2K103BC47

2K103BC51

2K103CA17

5C060GA01

5C060HC00

5C060HC17

5C060HD07

5C060JB00

(57)【要約】

【課題】投影装置の組み立て後における調整作業を低減させ、各色のスクリーンにおける照度分布が合致した光源装置及び投影装置を提供する。
【解決手段】投影装置１０は、励起光源である励起光照射装置７０と、励起光源から所定のタイミングで光線束を出射するよう励起光源を制御する光源制御手段４１と、が備えられている。さらに、蛍光板装置１００の蛍光板１０１は、励起光照射装置７０からの出射光が励起光として照射される蛍光体層が設けられた蛍光発光領域１０３と、励起光源からの出射光を拡散透過させ、拡散角度が異なる複数の拡散板が隣接して形成される拡散透過領域１０４と、が設けられる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

励起光源と、
前記励起光源から所定のタイミングで光線束を出射するよう前記励起光源を制御する光源制御手段と、
前記励起光源からの出射光が励起光として照射される蛍光体層が設けられた蛍光発光領域と、前記励起光源からの出射光を拡散透過させ、拡散角度が異なる複数の拡散板が隣接して形成される拡散透過領域と、が設けられる蛍光板と、
を有することを特徴とする光源装置。

【請求項2】

前記蛍光板は蛍光ホイールであり、
前記拡散透過領域は、夫々円弧形状とされる複数の前記拡散板が環状形状とされて設けられることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。

【請求項3】

前記光源制御手段は、設定された時間配分に基づいて、前記励起光源からの出射光が夫々の前記拡散板を拡散透過されるよう前記励起光源を制御すること特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。

【請求項4】

前記時間配分の設定は、前記蛍光体層に照射される励起光の照射スポットの大きさに対応して決定されることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。

【請求項5】

前記時間配分の設定は、前記蛍光体層から発せられる蛍光光の周辺照度比に対応して決定されることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。

【請求項6】

前記励起光源は青色レーザダイオードを含み構成されて青色波長帯域光を出射可能に形成され、前記蛍光体層は緑色波長帯域の蛍光光を発光可能に形成され、
さらに赤色発光ダイオードを含み構成されて赤色波長帯域光を出射可能に形成される赤色光源装置を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか記載の光源装置。

【請求項7】

請求項１乃至請求項６の何れか記載の光源装置と、
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手段と、
を有することを特徴とする投影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蛍光体層及び拡散透過領域を有する蛍光板を備える光源装置及び投影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

特許文献１に開示される投影装置は、赤色光源装置と、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等の蛍光板を有する蛍光板装置と、が配置されている。励起光照射装置は、出射光が蛍光板の拡散透過領域を拡散透過されることにより、青色光源ともされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−１９６９４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般に、投影装置に各種機器を組み込んだ場合、取り付けの寸法誤差が生じる。特許文献１に開示される投影装置においても、取り付けの寸法誤差が生じており、励起光照射装置と蛍光板装置の間の距離は、個々の投影装置毎に異なっている。

【0007】

励起光照射装置と蛍光板装置の間の距離が異なると、蛍光板の蛍光体層に照射される励起光の照射スポットの大きさや形状が異なったものとなる。そうすると、蛍光発光光とされる緑色波長帯域光のスクリーンに対する照度分布が、個々の投影装置毎に異なったものとなってしまう。そうすると、青色波長帯域光と緑色波長帯域光のスクリーンに対する照度分布が異なったものとなり、スクリーンに投影される画像に違和感が生じてしまう。

【0008】

そこで、特許文献１の投影装置においては、投影装置の組み立て完了後に、蛍光板装置の位置を適宜調整して、励起光照射装置と蛍光板装置の間の距離を調整し、青色波長帯域光のスクリーンに対する照度分布に緑色波長帯域光の照度分布を合致させる調整作業を行っている。しかしながら、このような調整作業は、手間が掛かり煩雑である。また、蛍光板の位置を調整することにより、蛍光光の明るさが減衰してしまうこともある。

【0009】

よって、本発明の目的は、投影装置の組み立て後における調整作業を低減し、励起光源からの出射光を光源とする光源光と、蛍光体層からの蛍光光との照度分布を合致させ、違和感のない鮮明な投影光を得ることのできる光源装置と、この光源装置を備える投影装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の光源装置は、励起光源と、前記励起光源から所定のタイミングで光線束を出射するよう前記励起光源を制御する光源制御手段と、前記励起光源からの出射光が励起光として照射される蛍光体層が設けられた蛍光発光領域と、前記励起光源からの出射光を拡散透過させ、拡散角度が異なる複数の拡散板が隣接して形成される拡散透過領域と、が設けられる蛍光板と、を有することを特徴とする。

【0011】

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手段と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、励起光源からの出射光を光源とする投影光と、蛍光体層から発光される蛍光光を光源とする投影光の照度分布を容易に合致させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る投影装置を示す外観斜視図である。

【図2】本発明の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。

【図3】本発明の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。

【図4】本発明の実施形態に係る蛍光板を示し、（ａ）は蛍光板の正面模式図であり、（ｂ）は一部断面模式図である。

【図5】本発明の実施形態に係る拡散板に光が照射される範囲を示す拡散板の正面模式図である。

【図6】本発明の実施形態に係る蛍光板装置の位置と励起光との関係を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図１は、投影装置１０の外観斜視図である。なお、本実施形態において、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。

【0015】

そして、投影装置１０は、図１に示すように、略直方体形状であって、投影装置１０の筐体の前方の側板とされる正面パネル１２の側方に投影口を覆うレンズカバー１９を有するとともに、この正面パネル１２には複数の排気孔１７を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

【0016】

また、筐体の上面パネル１１にはキー／インジケータ部３７が設けられ、このキー／インジケータ部３７には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源装置や表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

【0017】

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子やアナログＲＧＢ映像信号が入力される映像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、音声出力端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子（群）２０が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル１５や正面パネル１２には、各々複数の排気孔１７が形成されている。また、左側パネル１５の背面パネル近傍の隅部や背面パネル１３には、吸気孔１８も形成されている。

【0018】

次に、投影装置１０の投影装置制御手段について図２の機能ブロック図を用いて述べる。投影装置制御手段は、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。

【0019】

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等により構成されている。

【0020】

そして、この投影装置制御手段により、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あと、表示エンコーダ２４に出力される。

【0021】

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。

【0022】

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り、光源装置６０から出射された光線束を後述の光源側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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

そして、筐体の上面パネル１１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。

【0026】

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。

【0027】

また、制御部３８は、光源制御手段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、励起光源や赤色光源装置から所定のタイミングで赤色、緑色及び青色の波長帯域光を発光させる個別の制御を行う。

【0028】

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。

【0029】

次に、この投影装置１０の内部構造について図３に基づいて述べる。図３は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。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なる。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。

【0030】

光源装置６０は、赤色波長帯域光の光源とされる赤色光源装置１２０と、青色波長帯域光の光源であって、励起光源とされる励起光照射装置７０と、緑色波長帯域光の光源とされる緑色光源装置８０と、を備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と、蛍光板装置１００とにより構成される。そして、光源装置６０には、赤、緑、青の各色波長帯域光を導光し、出射する導光光学系１４０が配置されている。導光光学系１４０は、各色光源装置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。

【0031】

緑色光源装置８０を構成する励起光源である励起光照射装置７０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。そして、励起光照射装置７０は、背面パネル１３と光軸が平行になるよう配置された複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１から成る光源群、各青色レーザダイオード７１からの出射光の光軸を正面パネル１２方向に９０度変換する反射ミラー群７５、反射ミラー群７５で反射した各青色レーザダイオード７１からの出射光を集光する集光レンズ７８、及び、青色レーザダイオード７１と右側パネル１４との間に配置されたヒートシンク８１等を備える。

【0032】

光源群は、複数の青色レーザダイオード７１がマトリクス状に配列されて成る。また、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からの各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。また、反射ミラー群７５は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてミラー基板７６と一体化されて位置調整を行って生成され、青色レーザダイオード７１から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ７８に出射する。

【0033】

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、反射ミラー群７５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によって反射ミラー群７５や集光レンズ７８が冷却される。

【0034】

赤色光源装置１２０には、青色レーザダイオード７１と光軸が平行となるように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。そして、赤色光源装置１２０は、赤色光源装置１２０が出射する赤色波長帯域光の光軸が励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光及び蛍光板１０１から出射される緑色波長帯域光の光軸と交差するように配置されている。さらに、赤色光源装置１２０は、赤色光源１２１の右側パネル１４側に配置されるヒートシンク１３０を備える。そして、ヒートシンク１３０と正面パネル１２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及びヒートシンク１３０によって赤色光源１２１が冷却される。

【0035】

蛍光板装置１００は、正面パネル１２と平行となるように、つまり、励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置された蛍光板１０１と、この蛍光板１０１を回転駆動するモータ１１０と、励起光照射装置７０から出射される励起光の光線束を蛍光板１０１に集光するとともに蛍光板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集光レンズ群１０７と、蛍光板１０１から正面パネル１２方向に出射される光線束を集光する集光レンズ１１５と、を備える。なお、モータ１１０と正面パネル１２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によって蛍光板装置１００等が冷却される。

【0036】

蛍光板１０１の蛍光発光領域における蛍光体層は、励起光照射装置７０からの励起光としての青色波長帯域光が照射されると、緑色蛍光体が励起される。そして、この緑色蛍光体から全方位に緑色波長帯域光が出射される。蛍光発光された光線束は、背面パネル１３側へ出射され、集光レンズ群１０７に入射する。一方、蛍光板１０１における拡散透過領域に入射された励起光照射装置７０からの青色波長帯域光は、蛍光板１０１を拡散透過され、蛍光板１０１の背面側（換言すれば、正面パネル１２側）に配置された集光レンズ１１５に入射する。

【0037】

本実施形態においては、蛍光板１０１の拡散透過領域は、拡散角度が異なる二つの拡散板により形成されている。そして、夫々の拡散板に励起光照射装置７０からの出射光が透過される時間配分は、蛍光板１０１の蛍光体層に照射される励起光の照射スポットの大きさや、蛍光体層から発せられる蛍光光の周辺照度比に応じて決定され、設定される。光源制御回路４１は、この設定された時間配分に基づいて、励起光照射装置７０を制御する。これについては、詳細を後述する。

【0038】

そして、導光光学系１４０は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、導光光学系１４０には、励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光及び蛍光板１０１から出射される緑色波長帯域光と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色波長帯域光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー１４１が配置されている。

【0039】

また、蛍光板１０１を拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ１１５と正面パネル１２との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第一反射ミラー１４３が配置されている。第一反射ミラー１４３における左側パネル１５側には、集光レンズ１４６が配置され、さらにこの集光レンズ１４６の左側パネル１５側には、第二反射ミラー１４５が配置されている。第二反射ミラー１４５の背面パネル１３側には、集光レンズ１４７が配置されている。第二反射ミラー１４５は、第一反射ミラー１４３により反射され、集光レンズ１４６を介して入射される青色波長帯域光の光軸を背面パネル１３側に９０度変換する。

【0040】

また、第一ダイクロイックミラー１４１の左側パネル１５側には、集光レンズ１４９が配置されている。さらに、集光レンズ１４９の左側パネル１５側であって、集光レンズ１４７の背面パネル１３側には、第二ダイクロイックミラー１４８が配置されている。第二ダイクロイックミラー１４８は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して背面パネル１３側に９０度光軸を変換し、青色波長帯域光を透過させる。

【0041】

第一ダイクロイックミラー１４１を透過した赤色波長帯域光の光軸と、この赤色波長帯域光の光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー１４１により反射された緑色波長帯域光の光軸は、集光レンズ１４９に入射する。そして、集光レンズ１４９を透過した赤色及び緑色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８により反射され、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。一方、集光レンズ１４７を透過した青色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８を透過して、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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

このように投影装置１０を構成することで、蛍光板１０１を回転させるとともに励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０から異なるタイミングで光を出射すると、赤色、緑色及び青色の各波長帯域光が導光光学系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。

【0048】

次に、図４に基づいて、蛍光板装置１００及び蛍光板１０１について説明する。蛍光板１０１は、モータ１１０のモータ軸１１２と接続され、このモータ１１０により回転駆動される。蛍光板１０１は、励起光源である励起光照射装置７０から集光レンズ群１０７を介した出射光を励起光として照射スポットＳで照射され、緑色波長帯域の蛍光光を出射する蛍光発光領域１０３と、励起光照射装置７０からの出射光を拡散透過させる拡散透過領域１０４と、が設けられている。そして、拡散透過領域１０４は、夫々円弧形状とされ、拡散角度が異なる二つの拡散板である第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６が環状形状とされて設けられ、形成されている。

【0049】

蛍光板１０１の基材１０２は銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材１０２の励起光照射装置７０側の表面には、環状の溝を形成し、この溝の底部が銀蒸着等によってミラー加工される。蛍光発光領域１０３は、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の層が敷設されてなる。さらに、拡散透過領域１０４は、基材１０２の切抜き透孔部に、表面をサンドブラスト等で微細凹凸を形成した透明基材が嵌入されてなる。拡散透過領域１０４を構成する、第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６は、表面の微細凹凸を調整する等により、拡散角度を異ならせて形成されている。本実施形態においては、第１の拡散板１０５の拡散角度は、第２の拡散板１０６の拡散角度よりも小さく形成されている。

【0050】

蛍光板１０１は、モータ１１０により一定速度で回転駆動される。また、蛍光板１０１は、図示しないフォトセンサ等により、蛍光板１０１の回転位置が検出される。一方、励起光照射装置７０は、光源制御手段である光源制御回路４１（図２参照）により、所定のタイミングで光を出射するよう制御される。このようにして、蛍光板１０１が一定速度で回転駆動され、光源制御回路４１により励起光照射装置７０が制御されるので、所定範囲の蛍光発光領域１０３が照射スポットＳを通過するタイミングで励起光照射装置７０から光が出射される。そうすると、蛍光発光領域１０３の蛍光体層から緑色波長帯域光が発光される。また、所定範囲の拡散透過領域１０４が照射スポットＳを通過するタイミングで励起光照射装置７０から光を出射すれば、青色波長帯域光を得ることができる。

【0051】

さらに、光源制御回路４１には、第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６に対して光を出射する出射時間の時間配分が設定されている。例えば、第１の拡散板１０５に対する出射時間が多く設定された場合には、図５に示すＢＬ１の範囲が照射スポットＳを通過する間に励起光照射装置７０から光が出射される。同様に、第２の拡散板１０６に対する出射時間が多く設定された場合には、図５に示すＢＬ２の範囲が照射スポットＳを通過する間に励起光照射装置７０から光が出射される。このように、拡散角度の異なる第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６に青色波長帯域光を拡散透過させる時間配分を変更することにより、青色波長帯域光の周辺照度比を変更することができる。

【0052】

そして、第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６に青色波長帯域光を拡散透過させる時間配分を、蛍光発光領域１０３に照射される励起光の照射スポットＳの大きさに対応して設定すれば、緑色波長帯域光の周辺照度比に青色波長帯域光の周辺照度比を合わせることができる。

【0053】

例えば、図６に示すように、蛍光板装置１００の組み付けの寸法誤差の範囲である位置Ｑにおける励起光の照射スポットＳＱは、設計値の組み付け位置Ｐにおける照射スポットＳＰより小さい。照射スポットＳＱの中心の明るさに対する周辺部の明るさ（照度）は、中心部より減少する。しかし、照射スポットＳＱの面積は照射スポットＳＰの面積に比べて小さく、照射スポットＳＱの中心の明るさに対する周辺部の明るさ（照度）は、照射スポットＳＰの中心の明るさに対する周辺部の明るさ（照度）より、明るい。ゆえに、緑色波長帯域光の周辺照度比は小さくなる。よって、青色波長帯域光を拡散透過させる時間配分は、図５のＢＬ１に示すように、拡散角度が小さい第１の拡散板１０５に光が拡散透過する時間を多くするよう設定される。

【0054】

同様に、図６に示すように、位置Ｒにおける励起光の照射スポットＳＲは、照射スポットＳＰより大きい。照射スポットＳＲの面積は照射スポットＳＰの面積に比べて大きく、照射スポットＳＲの中心の明るさに対する周辺部の明るさ（照度）は、照射スポットＳＰの中心の明るさに対する周辺部の明るさ（照度）より、暗い。ゆえに、緑色波長帯域光の周辺照度比は大きくなる。よって、青色波長帯域光を拡散透過させる時間配分は、図５のＢＬ２に示すように、拡散角度が大きい第２の拡散板１０６に光が拡散透過する時間を多くするよう設定される。

【0055】

なお、照射スポットＳ（ＳＱ、ＳＰ、ＳＲ）を通過する間に励起光照射装置７０から光が出射されるＢＬ１、ＢＬ２に示した第１の拡散板１０５と、第２の拡散板１０６と、の比率は、図６に示すように、３段階としたが、これに限らず、組み付けの寸法誤差に応じて、更に細かく比率を変えて設定しても良い。また、拡散角度の異なる拡散板として、第１の拡散板１０５と、第２の拡散板１０６と、の２種類の拡散板を設けたが、これに限らず、拡散角度の異なる３種類以上の拡散板を設け、これら拡散板の比率を制御するようにしても良い。

【0056】

なお、位置Ｑから位置Ｒまでの寸法誤差の範囲は、約１ｍｍ程度以下とされている。また、本実施形態においては、図６に示すように、励起光照射装置７０からの出射光ＢＬの焦点Ｆは、蛍光板１０１よりも励起光照射装置７０側になるよう形成されている。

【0057】

また、青色波長帯域光を第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６に拡散透過させる時間配分の決定は、上記の他、緑色波長帯域光の周辺照度比を測定して決定することもできる。具体的には、投影装置１０の組み立て完了後、緑色波長帯域光をスクリーンに投影し、緑色波長帯域光の周辺照度比を測定し、この測定結果に基づいて、青色波長帯域光が第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６を拡散透過させる時間配分を決定することができる。この緑色波長帯域光の周辺照度比の測定は、照度測定機により手動で測定してもよい。または、投影装置１０に照度センサを設け、光源制御回路４１にこの照度センサを接続し、この照度センサにより緑色波長帯域光の周辺照度比を測定して自動で時間配分を設定するように構成することもできる。

【0058】

なお、青色波長帯域光を第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６に拡散透過させる時間配分は、一方の拡散板の時間配分が０、すなわち、他方の拡散板のみに青色波長帯域光が拡散透過される場合もある。

【0059】

以上の通り、本発明の実施形態における光源装置６０は、励起光源とされ、光源制御手段とされる光源制御回路４１により制御される励起光照射装置７０と、蛍光体層が設けられた蛍光発光領域１０３及び異なる拡散角度の第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６が隣接して形成された拡散透過領域１０４を有する蛍光板１０１が備えられる。

【0060】

これにより、拡散角度が異なる第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６の夫々に青色波長帯域光を拡散透過させることができる。よって、青色波長帯域光の拡散角度を変えることにより、青色波長帯域光の光束における中央と周辺との光密度分布の状態を変化させることができるので、蛍光板１０１から発せられる蛍光光の周辺照度比に合わせて青色波長帯域光の周辺照度比を調整することができる。従って、蛍光板１０１の組み付け後に、蛍光板１０１と励起光照射装置７０との距離を微調整する調整作業をしなくても、スクリーンに投影される画像について違和感がなく、鮮明な投影を行うことができる。

【0061】

また、異なる拡散角度を有する第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６は、隣接して形成されているので、第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６の切り替え構造を容易に形成することができるとともに、第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６の切り替えをスムーズに行うことができる。

【0062】

また、蛍光板１０１は、蛍光ホイールとして形成した。そして、拡散透過領域１０４は、夫々円弧形状とされる第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６が環状形状とされて設けられるようにした。これにより、蛍光板１０１を回転駆動させる構造とすることができるので、第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６の切り替え構造も簡単な回転駆動機構で形成することができる。

【0063】

また、光源制御回路４１は、設定された時間配分に基づいて、励起光照射装置７０から出射された出射光が第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６を拡散透過するよう励起光照射装置７０を制御する。これにより、蛍光光の周辺照度比と、励起光照射装置７０からの出射光による周辺照度比を、より精密に合致させることができるので、より違和感のない鮮明な投影光を得ることができる。

【0064】

また、第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６に透過される励起光照射装置７０からの出射光の時間配分の設定は、蛍光発光領域１０３の蛍光体層に照射される励起光の照射スポットＳの大きさに対応して決定される。照射スポットＳの大きさは、蛍光板１０１の励起光照射装置７０に対する位置で決定されるので、蛍光板１０１の取り付け状態に応じて時間配分の設定をすることができる。

【0065】

また、第１の拡散板１０５，第２の拡散板１０６に透過される励起光源からの出射光の時間配分の設定は、蛍光体層から発せられる蛍光光の周辺照度比に応じて決定される。これにより、実際にスクリーンに映し出される蛍光光の周辺照度比を確認して時間配分が決定されるので、より精密な時間配分の決定が可能となる。

【0066】

また、励起光照射装置７０は青色レーザダイオード７１により構成され、蛍光発光領域１０３における蛍光体層は緑色波長帯域光を発光する。光源装置６０は、これら励起光照射装置７０と、蛍光板装置１００と、さらに赤色光源装置１２０が備えられる。これにより、緑色波長帯域光の周辺照度比に合わせられた青色波長帯域光を出射することができる三色光源を備えた光源装置６０を得ることができる。

【0067】

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及び表示素子５１を制御する投影装置制御手段を備える。これにより、緑色波長帯域光と青色波長帯域光の周辺照度比が合致して、違和感のない鮮明な投影を行うことのできる投影装置１０を得ることができる。

【0068】

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。

【0069】

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］励起光源と、
前記励起光源から所定のタイミングで光線束を出射するよう前記励起光源を制御する光源制御手段と、
前記励起光源からの出射光が励起光として照射される蛍光体層が設けられた蛍光発光領域と、前記励起光源からの出射光を拡散透過させ、拡散角度が異なる複数の拡散板が隣接して形成される拡散透過領域と、が設けられる蛍光板と、
を有することを特徴とする光源装置。
［２］前記蛍光板は蛍光ホイールであり、
前記拡散透過領域は、夫々円弧形状とされる複数の前記拡散板が環状形状とされて設けられることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［３］前記光源制御手段は、設定された時間配分に基づいて、前記励起光源からの出射光が夫々の前記拡散板を拡散透過されるよう前記励起光源を制御すること特徴とする前記［１］又は前記［２］に記載の光源装置。
［４］前記時間配分の設定は、前記蛍光体層に照射される励起光の照射スポットの大きさに対応して決定されることを特徴とする前記［３］に記載の光源装置。
［５］前記時間配分の設定は、前記蛍光体層から発せられる蛍光光の周辺照度比に対応して決定されることを特徴とする前記［３］に記載の光源装置。
［６］前記励起光源は青色レーザダイオードを含み構成されて青色波長帯域光を出射可能に形成され、前記蛍光体層は緑色波長帯域の蛍光光を発光可能に形成され、
さらに赤色発光ダイオードを含み構成されて赤色波長帯域光を出射可能に形成される赤色光源装置を有することを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れか記載の光源装置。
［７］前記［１］乃至前記［６］の何れか記載の光源装置と、
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手段と、
を有することを特徴とする投影装置。

【符号の説明】

【0070】

１０ 投影装置 １１ 上面パネル
１２ 正面パネル １３ 背面パネル
１４ 右側パネル １５ 左側パネル
１７ 排気孔 １８ 吸気孔
１９ レンズカバー 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
７５ 反射ミラー群 ７６ ミラー基板
７８ 集光レンズ ８０ 緑色光源装置
８１ ヒートシンク
１００ 蛍光板装置
１０１ 蛍光板 １０２ 基材
１０３ 蛍光発光領域 １０４ 拡散透過領域
１０５ 第１の拡散板 １０６ 第２の拡散板
１０７ 集光レンズ群 １１０ モータ
１１２ モータ軸 １１５ 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 第一ダイクロイックミラー
１４３ 第一反射ミラー １４５ 第二反射ミラー
１４６ 集光レンズ １４７ 集光レンズ
１４８ 第二ダイクロイックミラー １４９ 集光レンズ
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】