特許 6659061 プロジェクタ

(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】6659061

(24)【登録日】2020年2月10日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】プロジェクタ

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20200220BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20200220BHJP

   H04N 9/31 20060101ALI20200220BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/14 A

   G03B21/00 D

   H04N9/31 500

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-531034(P2018-531034)

(86)(22)【出願日】2016年8月3日

(86)【国際出願番号】JP2016072804

(87)【国際公開番号】WO2018025351

(87)【国際公開日】20180208

【審査請求日】2019年1月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】300016765

【氏名又は名称】ＮＥＣディスプレイソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】加藤 厚志

【審査官】 新井 重雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１２５２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−８２０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７００３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３４１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１３１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１４９４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ ２１／００−２１／３０

Ｈ０４Ｎ ９／１２−９／３１

Ｆ２１Ｋ ９／００−９／９０

Ｆ２１Ｓ ２／００−１９／００

Ｇ０３Ｂ ３３／００−３３／１６

Ｇ０９Ｇ ３／００−３／３８

Ｈ０４Ｎ ５／５６−５／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の照明光として用いられる励起光の入射により、第２の照明光および第３の照明光を含む蛍光を発生し、前記励起光と前記蛍光とを互いに反対の方向へ出射する蛍光ホイールと、
前記第１ないし第３の照明光に対応して設けられた第１ないし第３の画像表示素子と、
前記蛍光ホイールより出射された励起光を前記第１の画像表示素子に導く第１の照明光学系と、
前記蛍光ホイールより出射された前記蛍光に含まれる前記第２の照明光および第３の照明光を、前記第２の画像表示素子および前記第３の画像表示素子に導く第２の照明光学系および第３の照明光学系と、を備え、
前記第１ないし第３の照明光学系の経路の距離が等しいことを特徴とするプロジェクタ。

【請求項2】

請求項１記載のプロジェクタにおいて、
前記蛍光ホイールは、前記励起光を透過する基板と、該基板に固定された前記励起光の入射により前記蛍光を発生する蛍光体と、を有するプロジェクタ。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
前記蛍光ホイールの前記蛍光体が形成されない側に形成され、前記蛍光を反射し、前記励起光を透過する反射膜を有するプロジェクタ。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記励起光が青色光であり、前記蛍光が黄色光であり、前記第２の照明光が緑色光であり、前記第３の照明光が赤色光であるプロジェクタ。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第１ないし第３の画像表示素子が透過型液晶パネルであるプロジェクタ。

【請求項6】

請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第１ないし第３の画像表示素子が反射型液晶パネルであるプロジェクタ。

【請求項7】

請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第１ないし第３の画像表示素子がＤＭＤであるプロジェクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はプロジェクタに関し、特に、３板型のプロジェクタに好適な蛍光ホイールの構成、および、光学系の構成を備えたプロジェクタに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特開２０１２−１２３１７９号公報）に開示されるような、励起光として青（Ｂ：Ｂｌｕｅ）色レーザーなどを用いて、この励起光が蛍光体に照射され、そこで発光する蛍光を赤（Ｒ：Ｒｅｄ）、緑（Ｇ：Ｇｒｅｅｎ）、Ｂの表示パネルの照明として利用する３板型のプロジェクタが実用化されている。
同じく、蛍光やレーザー光をそのまま時分割で単一のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）への照明に用いるＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタも実用化されている。

【0003】

このようなプロジェクタに使用されている蛍光ホイールの構成としては、前者の３板型プロジェクタにおいては、透明な円形形状を用い、この基板の片側表面に黄色（Ｙ色）の蛍光体を形成して、この蛍光体にＢ色レーザー光を照射して、黄色の蛍光（Ｙ色蛍光）と励起光であるＢ色光とが混合された白色光を得る。そして、この白色光を光学系で３色に分光して各色液晶パネルの照明に利用している。蛍光ホイールに入射する励起光の進行方向と同じ方向に白色光が形成されるようになっている。従って蛍光ホイールの使い方としては透過型と見ることができる。

【0004】

ところで、光源部に白色放電ランプを用いた３板型の液晶プロジェクタが知られているが、光源部を透過型の蛍光ホイールに置き換えてＢ色レーザーの励起光を与える構成とすることでこの液晶プロジェクタの光学系をほぼ共通に利用できる。
後者の単板型のＤＬＰにおいては、蛍光ホイールはアルミなどの金属の円形基板上にリング状の蛍光体を形成され、この蛍光体に励起光が集光されて照射される。そして蛍光が得られる。リング状の蛍光体として単一発光色を与える蛍光材料を用いるのではなく、蛍光ホイールを複数の領域に分割して、各領域に異なる蛍光を発光する蛍光体を用いることが多い。また、蛍光体を形成しない領域を設けるなどしてＲ、Ｇ、Ｂ、および、さらに別の色の光を時分割的に得られるようにしている。この蛍光ホイールは入射する励起光の進行方向と逆方向に蛍光を取り出して利用されることが多い。従って蛍光ホイールの使い方としては反射型と見ることができる。

【0005】

光源部に白色放電ランプを用いた単板型のＤＬＰプロジェクタが知られているが、光源部を反射型の蛍光ホイールに置き換えてＢ色レーザーの励起光を与える構成とすることで単板型のＤＬＰの光学系をほぼ共通に利用できる。
一般的に単板型のプロジェクタに比べると３板型のプロジェクタは光利用率が高いので高性能であると言われている。これは表示パネルに対して照明光が時分割でなく常時照射されるからである。レーザーなど固体光源と蛍光からなる光源を用いるプロジェクタでも同様と考えることができる。

【0006】

ところで３板型は単板型に比べて光学系は複雑になる。なぜなら、使用している表示パネルの数が多く、その分、光路や部品点数の増加することは避けられない。よって小型化が困難である。さらにまた、レーザーと蛍光体とからなる光源部分だけ見ても、放電ランプに比べると構成部品点数の増加や、それに伴うコストの増加は避けられない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−１２３１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記のように、３板型のプロジェクタは、使用している表示パネルの数が多く、その分、光路や部品点数の増加することは避けられず、小型化が困難であるとされ、また、レーザーと蛍光体とからなる光源部分だけ見ても、放電ランプに比べると構成部品点数の増加や、それに伴うコストの増加は避けられないことから、光学系が複雑になる。本発明は、光学系の構成が簡素に改善された、高画質の、蛍光体を用いた３板型のプロジェクタを実現する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明によるプロジェクタは、第１の照明光として用いられる励起光の入射により、第２の照明光および第３の照明光を含む蛍光を発生し、前記励起光と前記蛍光とを互いに反対の方向へ出射する蛍光ホイールと、
前記第１ないし第３の照明光に対応して設けられた第１ないし第３の画像表示素子と、
前記蛍光ホイールより出射された励起光を前記第１の画像表示素子に導く第１の照明光学系と、
前記蛍光ホイールより出射された前記蛍光に含まれる前記第２の照明光および第３の照明光を、前記第２の画像表示素子および前記第３の画像表示素子に導く第２の照明光学系および第３の照明光学系と、を備え、
前記第１ないし第３の照明光学系の経路の距離が等しい。

【発明の効果】

【0010】

上記の構成を備える本発明によれば、光学系の構成が簡素に改善された、高画質の、蛍光体を用いた３板型のプロジェクタが実現される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明によるプロジェクタの第１の実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。

【図2】（ａ），（ｂ）のそれぞれは、第１の実施形態で使用される蛍光ホイール１０２を示す図である。

【図3】本発明によるプロジェクタの第２の実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明によるプロジェクタの第３の実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。

【図5】発明によるプロジェクタの第４の実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。

【図6】第１の実施形態で使用されレーザー光源１０１の一例を示す図である。

【図7】第３の実施形態で使用される蛍光ホイール４０２の構成を示す側面図である。

【発明の実施の形態】

【0012】

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0013】

第１の実施形態
図１は本発明によるプロジェクタの第１の実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。本実施形態のプロジェクタは、表示パネルに透過型の液晶パネルを使用した３板型の液晶プロジェクタである。
図１に示す光学系は、レーザー光源１０１と、ダイクロイックミラー１０３、１０８と、反射ミラー１１０、１０９、１１１、１１２と、蛍光ホイール１０２と、レンズ系１０４、１０５および１０６、１０７と、クロスダイクロイックプリズム１１３と、液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂと、投射レンズ１１４を備えている。

【0014】

レーザー光源１０１には、例えば、波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍのＢ色のビームを発光する半導体レーザーを用いることができる。このレーザー光源１０１が発光するビームは、蛍光ホイール１０２の励起光である。図１では１個の光源のみ描いてあるが、装備する個数としては１個に限定はされない。
レーザー光源１０１としては、例えば、図６に示すように複数個のＢ色レーザーを用いる構成とすることもできる。図６に示す例では、複数個のＢ色レーザーを備えたレーザー光源６０１と、レンズ系６０２、６０３、６０４を用いた。この構成例ではレーザー光源６０１からの複数のビームを一旦集光し、再び平行化する過程で励起光全体の光束径を小さくしている。

【0015】

ダイクロイックミラー１０３には、レーザー光源１０１が出射する励起光であるＢ色の光を透過し、他の可視光帯域の光を反射する特性の薄膜が蒸着されているものを用いた。
ダイクロイックミラー１０８には、Ｇ色の波長域の光を反射してＲ色の波長帯域の光を透過する特性の薄膜が蒸着されているものを用いた。

【0016】

反射ミラー１１０はＲ色の波長帯域の光を反射する特性のミラーである。Ａｌが蒸着されたミラーの他、Ｒ色を反射するダイクロイックミラーとしても良い。
反射ミラー１０９はＧ色の波長帯域の光を反射する特性のミラーである。Ａｌが蒸着されたミラーの他、Ｇ色を反射するダイクロイックミラーとしても良い。

【0017】

反射ミラー１１１はＢ色の波長帯域の光を反射する特性のミラーである。Ａｌが蒸着されたミラーの他、Ｂ色を反射するダイクロイックミラーとしても良い。
反射ミラー１１２はＢ色の波長帯域の光を反射する特性のミラーである。Ａｌが蒸着されたミラーの他、Ｂ色を反射するダイクロイックミラーとしても良い。

【0018】

蛍光ホイール１０２は回転可能な円板上に蛍光体が形成されたものである。図２（ａ）は本実施形態の蛍光ホイール１０２の構成例を示す図である。
透明基板２０１とモーター２０２と、蛍光体２０３と、反射膜２０４とを備える。透明基板２０１としてはガラスなどを利用することができる。励起光の照射により蛍光体２０３がしばしば高温になることが知られている。そこで冷却のし易さを考慮して透明基板２０１の材質をサファイヤとすることが好ましい。

【0019】

モーター２０２は透明基板２０１を回転駆動させるものであって、通常、円形とされる透明基板２０１の中央に取り付けられる。
蛍光体２０３は透明基板２０１上に、リング状に塗布や接着などで定着され、安定的に固定されている。蛍光材料としては、ＹＡＧ系の蛍光体を用いれば、励起光からＹ色に色変換した蛍光が得られる。

【0020】

励起光を透過する透明基板２０１の蛍光体２０３が形成されていない側には、蛍光を反射して励起光を透過する特性の反射膜２０４が形成されている。このような特性の反射膜としてはダイクロイックミラーと同様の技術を利用すれば作製可能である。
レンズ系は励起光を蛍光ホイール１０２の蛍光体部分に集光するためのレンズ系１０４、１０５と、蛍光ホイール１０２を透過した励起光を平行化するためのレンズ系１０６、１０７である。本実施形態では２枚の構成の例を紹介したが必ずしも２枚が最適という訳ではなく設計に応じて変更可能である。

【0021】

ダイクロイックプリズム１１３はＲ、Ｇ、Ｂの画像光を合成するために使用するもので、周知技術である。透過型の液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは周知の技術で用いるものと同様である。
投射レンズ１１４は、液晶パネル１１Ｒ（第３の画像表示素子）、１１Ｇ（第２の画像表示素子）、１１Ｂ（第１の画像表示素子）により形成され、ダイクロイックプリズム１１３により合成されたフルカラーの画像光を拡大して投射する。

【0022】

次に、本実施形態の動作について説明する。図１において、レーザー光源１０１からの励起光は、ダイクロイックミラー１０３を透過し、レンズ系１０４、１０５で集光される。レーザー光源１０１が半導体レーザーの場合、ビームは全くの平行光線という訳ではなく、拡がりを持っているので、レーザー光源１０１の直後にレンズなどを設置して平行光線とすることが好ましい。
励起光の集光位置付近が蛍光ホイール１０２の蛍光体２０３の形成面となるように蛍光ホイール１０２が配置されている。励起光の集光照射によりＹ色の蛍光が形成される。

【0023】

蛍光ホイール１０２の蛍光体２０３に励起光が入射することにより蛍光が発生するが、このほかに、波長変換されなかった励起光も存在する。この光はＢ色であって、それらが分離される。
蛍光体２０３により発生したＹ色蛍光はレーザー光源１０１側に反射し、励起光であるＢ色光はＹ色蛍光と逆側に取り出される。これは、図２（ａ）に示すように、蛍光ホイール１０１の基板２０１の、蛍光体２０３が形成されていない側にはＹ色蛍光を反射してＢ色を透過する特性の反射面２０４が設けられているからである。従って模式的には図２（ｂ）に示すようになる。蛍光ホイール１０１に形成されている蛍光体がＹＡＧ系蛍光体であれば、Ｙ色蛍光はＲ色とＧ色の波長帯域の光を有する。つまり、レーザー光源１０１の駆動を連続点灯とするなら、Ｂ色光と、Ｇ色光およびＲ色光とが同時に逆方向に発生していることになる。

【0024】

上記のように、蛍光ホイール１０２で発生した蛍光（Ｙ色光）は励起光とは逆方向に進行する。蛍光体による波長変換により得られる蛍光の発光特性は、一般にランバーシアン配光に近い放射特性と持っている。
レンズ系１０４、１０５はこの放射特性を略平行光束（コリメート）にするように設計されている。これは、周知のレンズ設計技術によるものである。

【0025】

上記の光学系により平行光束となったＹ色光がダイクロイックミラー１０３により反射され、ダイクロイックミラー１０８に向かう。ダイクロイックミラー１０８では、Ｇ色光が反射され、Ｒ色光は透過する。この２色は、それぞれ、各々反射ミラー１０９、１１０によって進行方向が変更された後にＧ色用液晶パネル１１ＧおよびＲ色用液晶パネル１１Ｒを照明する。液晶パネル１１Ｇ、１１Ｒの前後には不図示の偏光板が設けられている。また、プロジェクタの光利用率の効率化の観点から、偏光方向を統一するための光学素子を備えていることが望ましい。なぜなら、レーザー光源１０１からの光は直線偏光特性を有しているが、蛍光は非偏光の光であり、照明光として有効となるのは直線変更特性を有する光に限定されることによる。
一方、蛍光ホイール１０２で蛍光に変換されなかったＢ色レーザー光は、反射ミラー１１１、１１２により折り返されて、液晶パネル１１Ｂの照明光として利用される。

【0026】

蛍光ホイール１０２とレンズ１０５の間、または、蛍光ホイール１０２とレンズ１０６との間、または、その両方に拡散板を設けることができる。この拡散板の作用としては、蛍光体２０３上に集光される励起光の集光状態の均一性を向上させることと、蛍光に変換されずにＢ色光として利用される励起光に、所定の発散角を与えるためである。このような構成とすることで、略ランバーシアン配光の放射特性のＹ色蛍光と同様の光源としての取り扱いが可能になる。
所定の発散角を与えられたＢ色光がレンズ系１０６、１０７により略平行光束とされる。レンズ系１０６、１０７はレンズ系１０５、１０６と同様に周知のレンズ設計技術で得ることができる。また、レンズ系１０５、１０６とレンズ系１０６、１０７を同じレンズ系とすることも不可能ではない。同じレンズ系なら、部品共通化、コスト的には有利になる。いずれにしても設計事項であって製品仕様を勘案して決めればよい。

【0027】

略平行光束となったＢ色光は反射ミラー１１１、１１２で進行方向を変更されてＢ色用液晶パネル１１Ｂの照明光となる。液晶パネル１１Ｂの前後には偏光板（不図示）が設けられている。図１に示したプロジェクタ構成において、各色の液晶パネルの照明の均一性を向上させるためにインテグレータ光学系を設けることが可能である。３板型の液晶プロジェクタで頻繁に用いられるのがフライアイインテグレータある。図１にはインテグレータ光学系を描いてはいないが、この、第１の実施形態でもインテグレータ光学系を設けることは可能である。液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂで光変調された光はクロスダイクロイックミラー１１３で光合成されて投射レンズ１１４で拡大投射される。
ところで、Ｙ色蛍光を分離した光によるＲ色系統の光学系（第３の照明光学系）とＧ色系統の光学系（第２の照明光学系）の経路は、光源となる蛍光ホイール１０２から各液晶パネル１１Ｒと１１Ｇまでの距離は等しい。なぜなら、Ｙ色の進行方向を光軸に４５度に配置したダイクロイックミラー１０８で分光しているからである。また、Ｙ色系統の光学系とＢ色系統の光学系（第１の照明光学系）とでは蛍光ホイール１０２から各色液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂまでの距離は等しい。なぜなら、蛍光ホイール１０２が投射レンズ１１４の光軸の延長上（クロスダイクロイックプリズム１１３の中心とＧ色液晶パネル１１Ｇの中央を結ぶ直線の延長上、図１では破線で示したところ）に設けられているので、Ｂ色系統とＲ色系統の光学系が蛍光ホイール１０２の基板面を境に対称な配置とされているからである。結果としてＲ、Ｇ、Ｂの３系統とも液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂと蛍光ホイール１０２との距離を同じにすることができた。従来の３板型の液晶プロジェクタでは必要とされていたリレー光学系を不要とすることができた。Ｒ、Ｇ、Ｂの３系統の光学系のうち、１系統がリレー光学系となることで、投射画質面、特に、画面の輝度や色の均一性を確保するのに苦労を要していた。しかしながら本実施形態ではリレー光学系を必要としない、３系統とも同じ光学系統で済むので、均一で明るい高画質な投射画像を得ることができる。

【0028】

第２の実施形態
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は本発明によるプロジェクタの第２の実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。第１の実施形態では表示パネルとして透過型の液晶パネルを用いたのに対して、本実施形態では、表示パネルとして反射型の液晶パネル（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いており、それに伴って異なる光学系部品が用いられている。
図３に示す光学系は、Ｂ色レーザー光源３０１と、ダイクロイックミラー３０３、３０８と、レンズ系３０４、３０５と、蛍光ホイール３０２と、レンズ系３０６、３０７と、反射ミラー３１１と、偏光ビームスプリッター３０９、３１０、３１２と、反射型液晶パネル３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂと、クロスダイクロイックプリズム３１３と、投射レンズ３１４とを備えている。

【0029】

動作については、第１の実施形態と同様である。レーザー光源３０１からの励起光が蛍光ホイール３０２の蛍光体表面近傍に集光し、そこでＹ色蛍光を得る。このＹ色蛍光はレーザー光源３０１側に進むが、レーザー光源３０１と蛍光ホイール３０２の間に設けられたダイクロイックミラー３０３で反射し、ダイクロイックミラー３０８へ向かう。なぜならダイクロイックミラー３０３の特性がＹ色光を反射し、Ｂ色光を透過する特性になっているからである。
ダイクロイックミラー３０８に達したＹ色光は、Ｇ色光を反射し、Ｒ色光を透過する特性のダイクロイックミラー３０８によりＧ色光とＲ色光に分離される。ダイクロイックミラー３０８で反射したＧ色光は偏光ビームスプリッター３０９で反射して反射型液晶パネル３１Ｇで光変調される。ダイクロイックミラー３０８を透過したＲ色光は偏光ビームスプリッター３１０で反射して反射型液晶パネル３１Ｒで光変調される。

【0030】

本実施形態の光学系では、表示パネル３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂへの照明の均一性を向上させるためにインテグレータ光学系を設けることができる。また、表示パネル３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂの変調に利用する光は直線偏光であって、蛍光は非偏光である。従って光学系に偏光を統一するための光学素子を設けることが好ましい。さらにまた、表示パネル３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂには偏光板や位相差板などを設けることが好ましい。蛍光ホイールからのＢ色光は不図示の拡散板などによる光拡散と、レンズ系３０６、３０７による平行化の作用を受けた上でＢ色用の表示パネル３１Ｂに向かう。その途中で反射ミラー３１１による光路の変更を経験する。さらに偏光ビームスプリッター３１２で反射され、Ｂ色用表示パネル３１Ｂで光変調される。Ｒ色やＧ色の光学系統と同じくインテグレータ光学系や偏光統一のための光学素子を設けることが好ましい。
偏光ビームスプリッター３０９、３１０、３１２は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するもので、各偏光ビームスプリッター３０９、３１０、３１２は、入射位置には入射光をＳ偏光とする位相差板や偏光板が設けられ、各色表示パネル３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂとの間には、１／４波長板が設けられている。この１／４波長板を２回通過することにより、各色表示パネル３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂで光変調された光はＰ偏光とされ、各偏光ビームスプリッター３０９、３１０、３１２を通過し、ダイクロイックプリズム３１３で合成されて投射レンズ３１４で拡大投射される。

【0031】

さて、蛍光ホイール３０２に着目すると、投射レンズ３１４の光軸の延長、クロスダイクロイックプリズム３１３の中心と表示パネルの中央を通る直線の延長上に設けられている。従って、蛍光ホイール３０２に対してＢ色とＲ色の光学系統は対称であり、蛍光ホイール３０２からＢ色の表示パネル３１ＢおよびＲ色の表示パネル３１Ｒまでの距離は等しい。さらに、Ｒ色の表示パネル３１ＲとＧ色の表示パネル３１Ｇと蛍光体ホイール３０２までの距離も等しい。従ってＲ、Ｇ、Ｂいずれの光学系等においても、表示パネル３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂと蛍光体ホイール３０２までの距離は等しいこととなり、リレー光学系を構築する必要はない。そのため、部品点数を少なくすることができ、低コストの投射画面の表示品質において均一性の優れた画像を得ることができる。
また、本実施形態では反射型の表示素子であるＬＣＯＳを用いている。反射型の表示素子としては、ＬＣＯＳ以外にも、例えば、ＤＭＤなどを使用することができる。

【0032】

第３の実施形態
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は本発明によるプロジェクタの第３の実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。
図４に示す光学系は、Ｂ色レーザー光源４０１と、ダイクロイックミラー４０３、３０９と、レンズ系４０４、４０５と、蛍光ホイール４０２と、レンズ系４０６、４０７と、反射ミラー４０８と、偏光ビームスプリッター４１０、４１１、４１２と、反射型液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂと、クロスダイクロイックプリズム４１３と、投射レンズ４１４とを備えている。

【0033】

本実施形態と第２の実施形態との違いは蛍光ホイールからの光の取出し方向ということになる。第１の実施形態でもそうであったが第２の実施形態においてＹ色蛍光はレーザー光源４０１側に反射していた。それに対して本実施形態では、Ｙ色蛍光の進行方向が励起光の進行方向延長上に向かい、波長変換されなかった励起光のＢ色光が反射してレーザー光源４０１側に進行するように蛍光ホイール４０２が構成されている。
図７は、本実施形態で使用される蛍光ホイール４０２の構成を示す側面図である。透明基板７０１と、モーター７０２と、リング状に形成された蛍光体７０３と、基板面の蛍光体が形成されていない側に形成されたＢ色を透過しＹ色を反射する特性の反射面７０４と、蛍光体の基板と反対側（空気側）に形成されたＢ色を反射しＹ色を透過させる反射面７０５を備えている。なお、この反射面７０５は蛍光体７０３の近傍となる位置に蛍光ホイール４０２と独立に配置することも可能である。

【0034】

上記のような構成により、Ｙ色光から発生したＧ色光とＲ色光が表示パネル４１Ｇ、４１Ｒを照明し、Ｂ色光は表示パネル４１Ｂを照明する。なお、図４に示した構成において、レーザー光源４０１からの光がＰ偏光光ならば、偏光ビームスプリッター４０３にはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する特性とすればよい。蛍光ホイール４０２から偏光ビームスプリッター４０３に向かうＢ色光の偏光方向をＳ偏光にするために、レンズ系や蛍光ホイール４０２の近傍に１／４波長板などの位相差板を設けることが好ましい。動作および効果などは第１の実施形態や第２の実施形態と同様である。

【0035】

第４の実施形態
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図５は本発明によるプロジェクタの第４の実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。
この種のプロジェクタの高輝度化は蛍光の強度に依存する。従って蛍光ホイールで発光する蛍光を増加するのが望ましい。
本実施形態は、図３に示した第２の実施形態の構成を基本とし、さらに、励起光としてのレーザー光源を追加したものである。本実施形態では、レーザー光源５０１、５０２を蛍光ホイール３０２の基板面の両側に配備している。こうすることでレーザー光源５０２からの蛍光だけでなく、レーザー光源５０１からの励起も加わり、より強力なＹ色蛍光を得ることが可能である。なお、蛍光ホイール３０２に対して対称にＲ色光学系統とＢ色光学系統が存在しているので光学系構成の簡素化や高画質化の効果はこれまでの実施形態と同様である。

【0036】

上記の各実施形態に示される本発明は、レーザーを励起光として蛍光を形成し、この蛍光を緑（Ｇ色光）と赤（Ｒ色光）の表示パネルの照明に利用し、励起光を青（Ｂ色光）の表示パネルの照明として利用する３板型のプロジェクタの光学系において、蛍光を発光する蛍光ホイールの構成に特徴がある。
本発明に用いられる蛍光ホイールは、透過型の蛍光ホイールと反射型の蛍光ホイールのコンビネーション的な使い方をする。すなわち、蛍光ホイールは透過型をベースとするものの、蛍光は励起光の進行方向とは逆方向に取出し（反射型の蛍光ホイールと同じ光取出し方法）、Ｂ色光は励起光の一部を励起光の進行方向と同じ方向に取り出している。

【0037】

蛍光ホイールのところに着目すると、例えばＧ色光とＲ色光を含むＹ色光と、Ｂ色光とが逆方向に同時に形成されていることになる。常時Ｙ色光とＢ色光が発生しているのがポイントである。３板型には常時Ｒ、Ｇ、Ｂの３色が必要である。このため、従来の透過型の蛍光ホイールのように、励起光と蛍光とが混合した白色光を同じ方向に形成していたのと異なる。従って、まず、以降の光学系において分光のための部品が不要になる。それは部品点数削減、小型化促進、コスト低減の効果がある。特に、この蛍光ホイールからは２色（例えばＹ色とＢ色）を逆方向に発生させることができるので、従来光学系で必要だったリレー光学系をも不要にする。なぜなら、発光部分（蛍光ホイール上の発光部）から表示パネルまでの距離をＲ、Ｇ、Ｂの全色を同じにすることが可能になるからである。このことは、投射画面輝度の均一性向上による高性能化、非リレー光学系による部品点数削減とコスト軽減、光学系構成の簡素化といった効果がある。

【符号の説明】

【0038】

１０１、３０１、４０１、５０１、５０２、６０１ レーザー光源
１０２、３０２、４０２ 蛍光ホイール
１０３、１０８、３０３、３０８、４０９ ダイクロイックミラー
１０４、１０５、１０６、１０７、３０４、３０５、３０６、３０７、４０４、４０５、４０６、４０７、６０２、６０３、６０４ レンズ
１０９、１１０、１１１、１１２、３１１、４０８ ミラー
１１３、３１３、４１３ クロスダイクロイックプリズム
１１４、３１４、４１４ 投射レンズ
１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ、３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ、４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ 表示パネル
２０１、７０１ 基板
２０２、７０２ モーター
２０３、７０３ 蛍光体
２０４ 反射膜
７０４、７０５ 反射面
３０９、３１０、３１２、４０３、４１０，４１１、４１２ 偏光ビームスプリッター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】