特許 6332678 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6332678

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30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 20060101AFI20180521BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20180521BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20180521BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/14 A

   G03B21/00 F

   F21S2/00 340

   H04N5/74 Z

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-108870(P2014-108870)

(22)【出願日】2014年5月27日

(65)【公開番号】特開2015-225152(P2015-225152A)

(43)【公開日】2015年12月14日

【審査請求日】2017年5月15日

(73)【特許権者】

【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】増田 弘樹

【審査官】 中村 直行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０３２６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２１２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３７６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７０１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２０３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０５６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１００４２０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ ２１／００ − ２１／６４

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｈ０４Ｎ ５／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の光源と、
前記第１の光源からの出射光を励起光とする蛍光体層と、前記第１の光源からの出射光を透過又は拡散透過させる領域と、が設けられた蛍光板と、
前記蛍光板を挟んで前記第１の光源と対向して配置される第２の光源と、
を有することを特徴とする光源装置。

【請求項2】

前記蛍光板を有する蛍光板装置を備え、
前記蛍光板は蛍光ホイールであり、
前記第１の光源と前記蛍光板装置との間には、前記第１の光源からの出射光を透過し、前記蛍光板装置の前記蛍光板の蛍光体層からの出射光、及び、前記蛍光板装置の前記蛍光板を透過又は拡散透過された前記第２の光源からの出射光を反射する第１のダイクロイックミラーが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。

【請求項3】

前記第１のダイクロイックミラーにより反射された光線束の光軸上に、前記第１の光源からの出射光を透過し、前記蛍光板装置の前記蛍光板の蛍光体層からの出射光、及び、前記蛍光板装置の前記蛍光板を透過又は拡散透過された前記第２の光源からの出射光を反射する第２のダイクロイックミラーが配置されることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。

【請求項4】

前記蛍光板装置と前記第２の光源との間には、前記蛍光板装置の前記蛍光板を透過又は拡散透過された第１の光源からの出射光を反射し、前記第２の光源からの出射光を透過させる第３のダイクロイックミラーが配置されるとともに、前記第３のダイクロイックミラーで反射された光線束を第２のダイクロイックミラーに向けて反射させる反射ミラーを有す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】

前記第１の光源は、レーザダイオードを含み、前記第２の光源は、ＬＥＤを含む請求項１乃至請求項４の何れか記載の光源装置。

【請求項6】

前記第１の光源は、青色波長帯域光を発する光源であり、
前記第２の光源は、赤色波長帯域光を発する光源であり、
前記蛍光体層は、緑色波長帯域光を発する蛍光体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、投影装置と、この投影装置に適した光源装置に関する。

【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、光源として発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体発光素子を用いたものや、励起光が照射されることにより蛍光光を発光する蛍光体層を有する蛍光ホイール等の蛍光板装置を備える投影装置が種々開発されている。

【0004】

特許文献１には、青色のレーザ光を発する半導体レーザと、赤色光を発するＬＥＤと、半導体レーザのレーザ光を励起光として緑色を発する蛍光体及び青色のレーザ光を拡散する拡散部を有するカラーホイールを備える投影装置としてのデータプロジェクタ装置が開示されている。これらの各色光は、青色光及び赤色光を透過し、緑色光を反射するダイクロイックミラーや、青色光を透過し、赤色光と緑色光を反射するダイクロイックミラーにより同一の光軸に合わせられ、マイクロミラー素子に照射される。

【0005】

このように、波長の異なる各光源の光を同一光軸とするためには、ダイクロイックミラーにより一方を透過させ、他方を反射して反射光と透過光の光軸および進行方向を一致させるようにして合成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−７０１２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ここで、ダイクロイックミラーにより、波長帯域が重なり合う二つの光について、一方の光を透過させ、他方の光を反射させるように構成すると、反射される他方の光のうち、波長帯域が重なり合う領域の光が無効光となってしまう場合がある。特許文献１に開示される投影装置においては、青色光及び赤色光を透過し、緑色光を反射するダイクロイックミラーにおいては、緑色光の波長領域のうち赤色光と重なる領域の光は、このダイクロイックミラーを透過されてしまうので、画像形成に用いられることなく無効光となってしまう。従って、緑色光の利用効率が悪いものとなってしまう。

【0008】

よって、本発明の目的は、画像形成に用いられない無効光を低減し、光源光の利用効率を向上させた光源装置及び投影装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の光源装置は、第１の光源と、前記第１の光源からの出射光を励起光とする蛍光体層と、前記第１の光源からの出射光を透過又は拡散透過させる領域と、が設けられた蛍光板と、前記蛍光板を挟んで前記第１の光源と対向して配置される第２の光源と、を有することを特徴とする。

【0010】

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】

【0011】

本発明によれば、画像形成に用いられることなく無効光とされてしまう光源からの出射光を低減することができるので、光源光の利用効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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投影装置の各色波長帯域光の波長分布と光強度を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係る投影装置における第１のダイクロイックミラーの透過率と、第１のダイクロイックミラーにより透過又は反射される各色波長帯域光の波長分布と光強度を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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、光源装置６０の赤色、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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

光源装置６０は、第１の光源としての青色波長帯域光の光源であって、励起光源ともされる励起光照射装置７０と、第２の光源としての赤色波長帯域光の光源とされる赤色光源装置１２０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、蛍光ホイール等の蛍光板を含む蛍光板装置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の入射口に集光する。

【0030】

第１の光源としての励起光照射装置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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

緑色光源装置８０を構成する蛍光板装置１００は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光路上であって、正面パネル１２の近傍に配置される。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ホイール等の蛍光板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。

【0034】

蛍光板１０１は、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受けて緑色波長帯域の蛍光光を出射する蛍光発光領域と、第１の光源としての励起光照射装置７０からの出射光である励起光を透過又は拡散透過する領域と、が周方向に連続して設けられている。

【0035】

蛍光板１０１の基材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ており、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いる。さらに、励起光を透過又は拡散透過する領域のうち、透過する領域とされる場合には、基材の切抜き透孔部に透光性を有する透明基材が嵌入される。拡散透過する領域とされる場合には、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る。

【0036】

蛍光板１０１の蛍光体層は、第１の光源とされる励起光照射装置７０からの励起光としての青色波長帯域光が蛍光板１０１の緑色蛍光体層に照射されると、緑色蛍光体層における緑色蛍光体が励起され、緑色蛍光体から全方位に緑色波長帯域光を出射する。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の透過又は拡散透過する領域に入射される励起光照射装置７０からの青色波長帯域光は、蛍光板１０１を透過又は拡散透過され、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。また、蛍光板１０１の透過又は拡散透過する領域に入射される第２光源とされる赤色光源装置１２０からの赤色波長帯域光は、蛍光板１０１を透過又は拡散透過され、蛍光板１０１の正面側（換言すれば、背面パネル１３側）に配置された集光レンズ群１０７に入射する。

【0037】

第２の光源とされる赤色光源装置１２０は、蛍光板装置１００を挟んで第１の光源とされる励起光照射装置７０と対向して配置される。赤色光源装置１２０には、青色レーザダイオード７１と光軸が直交す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同一とな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の正面パネル１２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の右側パネル１４側には冷却ファン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。

【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、第１の光源としての励起光照射装置７０と蛍光板装置１００との間に、励起光照射装置７０からの出射光である青色波長帯域光を透過し、蛍光板装置１００からの出射光である緑色波長帯域光、及び、蛍光板装置１００の蛍光板１０１を透過又は拡散透過された第２の光源としての赤色光源装置１２０からの出射光である赤色波長帯域光を反射する第１のダイクロイックミラー１４１が配置されている。第１のダイクロイックミラー１４１による緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光の反射は、光軸を左側パネル１５方向に９０度変換するようにして行われる。

【0039】

第１の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、第１のダイクロイックミラー１４１により反射された光線束の光軸上には、第２のダイクロイックミラー１４８が配置されている。この第２のダイクロイックミラー１４８は、第１のダイクロイックミラー１４１と同様に、励起光照射装置７０からの出射光である青色波長帯域光を透過し、蛍光板装置１００からの出射光である緑色波長帯域光、及び、蛍光板装置１００の蛍光板１０１を透過又は拡散透過された第２の光源としての赤色光源装置１２０からの出射光である赤色波長帯域光を反射する。第２のダイクロイックミラー１４８による緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光の反射は、光軸を背面パネル１３方向に９０度変換するようにして行われる。

【0040】

また、蛍光板１０１を透過又は拡散透過した青色波長帯域光及び赤色光源装置１２０からの出射光である赤色波長帯域光の光軸上、つまり、蛍光板装置１００と第２の光源とされる赤色光源装置１２０との間には、第３のダイクロイックミラー１４３が配置されている。この第３のダイクロイックミラー１４３は、蛍光板装置１００の蛍光板１０１を透過又は拡散透過された第１の光源としての励起光照射装置７０からの出射光である青色波長帯域光を反射し、第２光源としての赤色光源装置１２０からの出射光である赤色波長帯域光を透過させる。第３のダイクロイックミラー１４３による青色波長帯域光の反射は、光軸を左側パネル１５方向に９０度変換するようにして行われる。

【0041】

第３のダイクロイックミラー１４３の左側パネル１５側には、集光レンズ１４６が配置されている。集光レンズ１４６の左側パネル１５側には、反射ミラー１４５が配置されている。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。

【0042】

このように構成される導光光学系１４０により、赤色、緑色、青色の各色波長帯域光は、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３に入射される。すなわち、第１の光源としての励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光は、第１のダイクロイックミラー１４１を透過し、集光レンズ群１０７、蛍光板１０１の透過又は拡散透過する領域、集光レンズ１１５を介して、第３のダイクロイックミラー１４３により反射される。そして、この青色波長帯域光は、集光レンズ１４６を介して反射ミラー１４５により反射され、集光レンズ１４７を介して第２のダイクロイックミラー１４８を透過して集光レンズ１７３に入射される。

【0043】

また、蛍光板装置１００からの出射光である緑色波長帯域光は、第１のダイクロイックミラー１４１に反射され、集光レンズ１４９を介して第２のダイクロイックミラー１４８により反射された、集光レンズ１７３に入射される。第２の光源としての赤色光源装置１２０からの出射光である赤色波長帯域光は、集光レンズ１１５、蛍光板１０１の透過又は拡散透過する領域、集光レンズ群１０７を介して、第１のダイクロイックミラー１４１により反射され、集光レンズ１４９を介して第２のダイクロイックミラー１４８により反射され、集光レンズ１７３に入射する。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

次に、図４及び図５に基づいて、第１のダイクロイックミラー１４１が青色波長帯域光を透過し、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射するスペクトルについて説明する。図４は、各色波長帯域光のスペクトルを示す。図４のうち、波長が４４０ｎｍから４５０ｎｍに分布する光ＢＬＤは、第１の光源とされる励起光照射装置７０が出射される青色波長帯域光のスペクトルである。同様に、波長４５０ｎｍから７００ｎｍに分布する光ＧＦＬは、蛍光板装置１００から出射される緑色波長帯域光のスペクトルである。そして、波長５８０ｎｍから６６０ｎｍに分布する光ＲＬＥＤは、第２光源とされる赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光のスペクトルである。

【0051】

次に、図５により、各色波長帯域光が第１のダイクロイックミラー１４１により反射又は透過された場合のスペクトルを示す。図５のうち、実線で示すＢＴＭは、第１のダイクロイックミラー１４１の透過率を示す。図５の実線ＢＴＭに示すように、第１のダイクロイックミラー１４１により、波長が約４７０ｎｍ以下の波長の光はほとんどすべてが透過される。また、波長が約４７０ｎｍ以上であって、約５１０ｎｍ以下の光は、一部の光が透過され、他の光は反射される。そして、波長が約５１０ｎｍより長い波長の光は、ほとんどすべての光が反射される。

【0052】

従って、波長が５８０ｎｍから６６０ｎｍに渡る赤色波長帯域光ＲＬＥＤは、第１のダイクロイックミラー１４１により、すべての光が反射される。ここで、第２のダイクロイックミラー１４８は、第１のダイクロイックミラー１４１と同じダイクロイックミラーが用いられている。よって、図３に示す通り、第１のダイクロイックミラー１４１により反射された赤色波長帯域光ＲＬＥＤは、第２のダイクロイックミラー１４８により再度反射され、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、その後表示素子５１に照射される。

【0053】

一方、緑色波長帯域光ＧＦＬは、図５に示す通り、実線ＢＴＭの透過率を有する第１のダイクロイックミラー１４１により、波長が約５１０ｎｍ以下の光は、一部は反射されるが、その他の光は透過されることとなる。

【0054】

また、図５に示すように、波長が約５１０ｎｍ以上の緑色波長帯域光ＧＦＬは、第１のダイクロイックミラー１４１によりすべての光が反射される。そして、第１の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ＧＦＬは、全ての波長帯域の光が反射される赤色波長帯域光ＲＬＥＤと同様に、第２のダイクロイックミラー１４８によっても反射され、ライトトンネル１７５の入射口に集光され、その後、表示素子５１に照射される。

【0055】

ここで、仮に、光源装置６０として、赤色光源装置１２０を蛍光板装置１００に対して励起光照射装置７０と対向して配置することなく、第１のダイクロイックミラー１４１とは異なり、赤色波長帯域光ＲＬＥＤを透過させて、緑色波長帯域光ＧＬＦを反射するダイクロイックミラーを用いた従来の構成の場合には、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光を一致させるため、赤色波長帯域光ＲＬＥＤと緑色波長帯域光ＧＬＦが重なり合う波長範囲（波長５８０ｎｍから６６０ｎｍの範囲）の光を共に反射、又は、共に透過させることになる。

【0056】

このため、例えば重なる波長範囲を透過させるダイクロイックミラーでは、赤色波長帯域光を有効に利用できるも、重なる波長範囲の緑色波長帯域光は透過してしまい、無効光とされてしまう。しかしながら、本実施形態の光源装置６０においては、第１のダイクロイックミラー１４１及び第２のダイクロイックミラー１４８を用いることにより、緑色波長帯域光ＧＬＦの波長範囲のうち、赤色波長帯域光ＲＬＥＤと重なる波長範囲（波長５８０ｎｍから６６０ｎｍの範囲）の緑色波長帯域光ＧＬＦを、表示素子５１に照射されない無効な光とすることなく、有効光として表示素子５１に照射することができる。

【0057】

このように、隣接する波長領域である緑色波長帯域光ＧＦＬと赤色波長帯域光ＲＬＥＤが、両光の波長範囲が重なり合う部分も含めて同一の光軸とされて表示素子５１に照射されるので、両光の波長範囲が重なり合う部分の緑色波長帯域光を無効光とすることなく、利用することができる。そして、一般に、赤色波長帯域光の光強度は、他の緑色、青色と比べると現状では弱いものである。そして、赤色蛍光体や赤色ＬＥＤを用いて赤色波長帯域光を発光させても、赤色蛍光体は、発光効率や温度飽和の影響で輝度が低く、赤色ＬＥＤの場合は複数個の合成が難しく、そもそもの光の利用効率が低いことで、いずれにしても輝度が低くなり易い。従って、本実施形態のように、緑色波長帯域光ＧＦＬと赤色波長帯域光ＲＬＥＤが重なり合う範囲の緑色波長帯域光ＧＦＬを有効光として利用することで、赤色波長帯域光の輝度を向上させることができる。

【0058】

またさらに、表示素子５１から出射される画像光のうち、白色の色味は、光強度が強い青色又は緑色に寄ったものとなる。しかしながら、本構成により、赤色波長帯域光の輝度が、緑色波長帯域光における赤色波長帯域光と重なる波長範囲の光により向上されることで、白色の色味が赤色寄りに修正され、適切な白色の色味として改善される。

【0059】

また、投影装置１０から出射される投影光の輝度を向上させるために励起光照射装置７０の青色レーザダイオード７１の数を増やす等した場合には、励起光の光強度が強くなった分、蛍光板１０１の蛍光体層から発する緑色波長帯域光の蛍光光の輝度も高くなる。すると、緑色波長帯域光と赤色波長帯域光が重なり合う範囲の光も輝度が高くなるので、赤色光源装置１２０の輝度を高くしなくても、赤色波長帯域光の輝度は高くなる。従って、本発明の構成により、白色の色味を維持しつつ、投影装置１０の輝度が向上される。

【0060】

以上の通り、本発明の実施形態の光源装置６０は、第１の光源としての励起光照射装置７０と、蛍光体層及び励起光照射装置７０からの出射光を透過又は拡散透過させる領域を有する蛍光板１０１を備える蛍光板装置１００と、第２の光源としての赤色光源装置１２０とが備えられる。そして、赤色光源装置１２０は、蛍光板装置１００を挟んで励起光照射装置７０と対向して配置される。

【0061】

これにより、蛍光板装置１００からの出射光と、赤色光源装置１２０からの出射光の向き及び光軸を合わせることができるので、蛍光板装置１００からの出射光の一部を赤色光源装置１２０の輝度向上に利用することができる。

【0062】

また、第１の光源としての励起光照射装置７０からの出射光を透過し、蛍光板装置１００からの出射光及び第２の光源としての赤色光源装置１２０からの出射光を反射する第１のダイクロイックミラー１４１を、励起光照射装置７０と蛍光板装置１００との間に配置した。

【0063】

これにより、蛍光板装置１００からの出射光と赤色光源装置１２０からの出射光について、両出射光の波長が重なり合う範囲の波長の光を無効光とすることなく、有効光として利用することができる。

【0064】

また、第１のダイクロイックミラー１４１により反射された光線束の光軸上に、第１の光源としての励起光照射装置７０からの出射光を透過し、蛍光板装置１００からの出射光及び第２の光源としての赤色光源装置１２０からの出射光を反射する第２のダイクロイックミラー１４８を配置した。

【0065】

これにより、第２のダイクロイックミラー１４８を第１のダイクロイックミラー１４１と同じダイクロイックミラーとすることができるので、光源装置６０における光学部品を共通化して、製造に掛かるコストを低減することができる。

【0066】

また、蛍光板装置１００と第２の光源である赤色光源装置１２０との間には、蛍光板装置１００の蛍光板１０１を透過又は拡散透過された第１の光源である励起光照射装置７０からの出射光を反射し、赤色光源装置１２０からの出射光を透過させる第３のダイクロイックミラー１４３を配置した。そして、第３のダイクロイックミラー１４３により反射した光を第２のダイクロイックミラー１４８に向けて反射する反射ミラー１４５を配置した。

【0067】

これにより、蛍光体層の励起光の光源とされる励起光照射装置７０の出射光を、励起光とするだけでなく、ダイクロイックミラーと全反射ミラーとによって容易に青色波長帯域光の光源光として、他の波長帯域光と同一光軸に導いて利用することができる。そして、励起光である青色波長帯域光と、第２の光源である赤色光源装置１２０からの赤色波長帯域光とは、波長帯域が隣接せず離れているので、この第３のダイクロイックミラー１４３により反射される青色波長帯域光の波長範囲で無効光が生じてしまうことはない。

【0068】

また、第１の光源は、レーザダイオードである青色レーザダイオード７１を含み、第２の光源は、赤色発光ＬＥＤとされる赤色光源１２１を含む光源装置６０とした。これにより、励起光源ともされる第１の光源をレーザダイオードで構成することができるとともに、赤色光源装置１２０は赤色発光ＬＥＤを用いて構成し、容易に高輝度の光源とすることができる。

【0069】

また、第１の光源は、青色波長帯域光を発する励起光照射装置７０とし、第２の光源は、赤色波長帯域光を発する赤色光源装置１２０とし、蛍光体層を有する蛍光板１０１を備える蛍光板装置１００は、緑色波長帯域光を発するものとした。これにより、赤色、緑色、青色の各色波長帯域光を出射可能に形成され、緑色波長帯域光の無効光を低減して光の利用効率を向上しつつ、赤色波長帯域光の輝度を向上させた光源装置６０を提供することができる。

【0070】

また、投影装置１０は、光源装置６０と、表示素子５１や投影側光学系２２０や投影装置制御手段が備えられる。これにより、緑色波長帯域光の無効光を低減して光の利用効率を向上しつつ、赤色波長帯域光の輝度を向上させた光源装置６０を有する投影装置１０を提供することができる。

【0071】

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。

【0072】

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］第１の光源と、
前記第１の光源からの出射光を励起光とする蛍光体層と、前記第１の光源からの出射光を透過又は拡散透過させる領域と、が設けられた蛍光板と、
前記蛍光板を挟んで前記第１の光源と対向して配置される第２の光源と、
を有することを特徴とする光源装置。
［２］前記蛍光板を有する蛍光板装置を備え、
前記蛍光板は蛍光ホイールであり、
前記第１の光源と前記蛍光板装置との間には、前記第１の光源からの出射光を透過し、前記蛍光板装置の前記蛍光板の蛍光体層からの出射光、及び、前記蛍光板装置の前記蛍光板を透過又は拡散透過された前記第２の光源からの出射光を反射する第１のダイクロイックミラーが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のダイクロイックミラーにより反射された光線束の光軸上に、前記第１の光源からの出射光を透過し、前記蛍光板装置の前記蛍光板の蛍光体層からの出射光、及び、前記蛍光板装置の前記蛍光板を透過又は拡散透過された前記第２の光源からの出射光を反射する第２のダイクロイックミラーが配置されることを特徴とする前記［２］に記載の光源装置。
［４］前記蛍光板装置と前記第２の光源との間には、前記蛍光板装置の前記蛍光板を透過又は拡散透過された第１の光源からの出射光を反射し、前記第２の光源からの出射光を透過させる第３のダイクロイックミラーが配置されるとともに、前記第３のダイクロイックミラーで反射された光線束を第２のダイクロイックミラーに向けて反射させる反射ミラーを有することを特徴とする前記［３］に記載の光源装置。
［５］前記第１の光源は、レーザダイオードを含み、前記第２の光源は、ＬＥＤを含む前記［１］乃至前記［４］の何れか記載の光源装置。
［６］前記第１の光源は、青色波長帯域光を発する光源であり、
前記第２の光源は、赤色波長帯域光を発する光源であり、
前記蛍光体層は、緑色波長帯域光を発する蛍光体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】

【0073】

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 １０７ 集光レンズ群
１１０ モータ 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１のダイクロイックミラー
１４３ 第３のダイクロイックミラー １４５ 反射ミラー
１４６ 集光レンズ １４７ 集光レンズ
１４８ 第２の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】