特許 6693043 光源装置及びプロジェクタ

(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】6693043

(24)【登録日】2020年4月20日

(45)【発行日】2020年5月13日

(54)【発明の名称】光源装置及びプロジェクタ

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20200427BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20200427BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20200427BHJP

   F21V 15/01 20060101ALI20200427BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20200427BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20200427BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/14 F

   G03B21/00 F

   G03B21/14 A

   F21S2/00 390

   F21V15/01 380

   H04N5/74 Z

   F21Y101:02

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-265313(P2014-265313)

(22)【出願日】2014年12月26日

(65)【公開番号】特開2016-126083(P2016-126083A)

(43)【公開日】2016年7月11日

【審査請求日】2017年7月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100158

【弁理士】

【氏名又は名称】鮫島 睦

(74)【代理人】

【識別番号】100138863

【弁理士】

【氏名又は名称】言上 惠一

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(74)【代理人】

【識別番号】100145104

【弁理士】

【氏名又は名称】膝舘 祥治

(72)【発明者】

【氏名】近藤 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】山本 圭太

【審査官】 新井 重雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２２６２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−１２６１７８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−１６４６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１９８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０３６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１８６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００３０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３４８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４４３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８９８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００８５９７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１２９５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１９９４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ ２１／１４

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ １５／０１

Ｇ０３Ｂ ２１／００

Ｈ０４Ｎ ５／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体レーザ駆動回路によりパルス駆動されて光を出射する半導体レーザを含む光源と、
前記光源から出射された光の経路に配置される少なくとも１つのレンズと、
前記レンズを支持するレンズホルダと、
を備えた光源装置であって、
前記レンズホルダが、前記レンズホルダに接触する、強磁性体を含むレンズホルダ用配線を有し、
前記レンズホルダ用配線が、前記半導体レーザ駆動回路中に、前記半導体レーザと電気的に直列に接続されてなることを特徴とする、光源装置。

【請求項2】

半導体レーザ駆動回路によりパルス駆動されて光を出射する半導体レーザを含む光源と、
前記光源から出射された光の経路に配置される少なくとも１つのレンズと、
前記レンズを支持するレンズホルダと、
を備えた光源装置であって、
前記レンズホルダが、強磁性体を含み、前記レンズホルダにコイル状に巻きつけて配置されるレンズホルダ用配線を有し、
前記レンズホルダ用配線が、前記半導体レーザ駆動回路中に、前記半導体レーザと電気的に直列に接続されてなることを特徴とする、光源装置。

【請求項3】

半導体レーザ駆動回路によりパルス駆動されて光を出射する半導体レーザを含む光源と、
前記光源から出射された光の経路に配置される少なくとも１つのレンズと、
前記レンズを支持するレンズホルダと、
を備えた光源装置であって、
前記レンズホルダが、強磁性体を含み、前記レンズホルダにコイル状に巻きつけて配置される、強磁性体を含むレンズホルダ用配線を有し、
前記レンズホルダ用配線が、前記半導体レーザ駆動回路中に、前記半導体レーザと電気的に直列に接続されてなることを特徴とする、光源装置。

【請求項4】

前記レンズホルダが、弾性支持部材を介して変位可能なレンズホルダ用弾性支持部材に支持されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の光源装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載の光源装置を備えるプロジェクタであって、
前記プロジェクタが、前記光源装置から出射された光の経路に配置され、画像データに基づいて、前記光源装置から出射された光を順次変調して画像を形成する光変調手段を備え、
前記光変調手段が、光変調手段支持部材により支持され、
前記光源装置が駆動されるときに、前記光変調手段支持部材が、磁歪効果により振動するように構成されることを特徴とする、プロジェクタ。

【請求項6】

前記光変調手段支持部材が、前記光源装置の起動後の所定時間及び前記光源装置の動作終了前の所定時間のみ、磁歪効果により振動するように構成される、請求項５に記載のプロジェクタ。

【請求項7】

前記光変調手段支持部材が、前記半導体レーザが前記半導体レーザ駆動回路によりパルス駆動されていないときのみ、磁歪効果により振動するように構成される、請求項５に記載のプロジェクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザを含む光源を備えた光源装置、及びその光源装置を備えたプロジェクタに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光源装置を備えたプロジェクタ（投影型映像表示装置）は、広く普及している。プロジェクタには、半導体レーザを含む光源を備えた光源装置が用いられている。

【0003】

プロジェクタの例として、例えば、特許文献１には、照明手段から出射された光を、ライトバルブ手段により変調し形成した光学像を投射手段で拡大投射する投射型映像表示装置であって、前記ライトバルブ手段に振動を与える振動付加手段と、前記ライトバルブ手段の入射面と出射面の少なくとも一方に風を送る送風手段とを有し、前記振動付加手段と前記送風手段の双方を駆動する期間を有することを特徴とする投射型映像表示装置が開示されている。

【0004】

また、特許文献１には、更に、投射型映像表示装置の照明手段であるランプの交流駆動回路から、駆動波形を取り出して、ゲート手段により、ＣＰＵからの指令と合成し、ドライブ手段で合成した波形をピエゾ素子（ＰＺＴ）などで構成された加振手段に加えて動作させることが記載されている。

【0005】

特許文献２には、照明光束を映像に応じて変調して投影表示する投影型映像表示装置に用いる照明装置において、照明光束を出射する光源と、上記光源からの照明光束を複数の光束に分割する第１レンズアレイと、上記第１レンズアレイで分割された複数の光束が入射する第２レンズアレイと、上記第２レンズアレイを経た照明光束を受けて所定の偏光成分を出射させる偏光板と、上記第２レンズアレイを経た照明光束の一部を受光する第１光検出器と、を有することを特徴とする投影型映像表示装置用照明装置が開示されている。

【0006】

また、特許文献２には、更に、投影型映像表示装置用照明装置が、上記第２レンズアレイ及び／又は上記偏光板を保持するホルダと、上記ホルダを弾性支持部材を介して変位可能に支持する支持部材と、上記ホルダを上記支持部材に対して変位させる電磁駆動手段とを有することが記載されている。

【0007】

特許文献３には、照明光束を映像に応じて空間変調素子で空間変調して投影表示する投影型映像表示装置に用いる照明装置において、照明光束を出射する光源と、上記光源からの照明光束を複数の光束に分割する第１レンズアレイと、上記第１レンズアレイで分割された複数の光束が入射する第２レンズアレイと、上記第２レンズアレイを経た照明光束を受けて所定の偏光成分を出射させる偏光板と、上記偏光板を経た照明光束を収束する収束レンズと、上記第２レンズアレイを経た照明光束の一部を受光する受光手段と、上記第２レンズアレイ及び／又は上記偏光板を保持するホルダと、上記ホルダを変位可能に支持する支持部材と、上記ホルダを加振する駆動手段と、上記ホルダの上記支持部材に対する位置を検出する位置検出手段と、上記受光手段及び上記位置検出手段の出力を監視する制御手段と、を有することを特徴とする投影型映像表示装置用照明装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００４−２１９８５２号

【特許文献2】特開２００６−２８４７４４号

【特許文献3】特開２００７−０１７６８７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

光源装置には、その内部に配置された部品に塵埃が付着することにより、投射した画像に悪影響を及ぼすという問題がある。光源装置の光源で発生した光の経路に配置される光学素子、特にレンズには、光集塵という現象が生じるため、塵埃が付着しやすく、このような問題が生じやすい。

【0010】

そこで、本発明の実施形態に係る課題は、光源装置のレンズに対する塵埃の付着を低減することのできる光源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を解決するため、本発明の１つの実施形態は、
半導体レーザ駆動回路によりパルス駆動されて光を出射する半導体レーザを含む光源と、
前記光源から出射された光の経路に配置される少なくとも１つのレンズと、
前記レンズを支持するレンズホルダと、
を備えた光源装置であって、
前記半導体レーザが前記半導体レーザ駆動回路によりパルス駆動されるときに、前記レンズホルダが、磁歪効果により振動するように構成される光源装置である。

【発明の効果】

【0012】

本発明の実施形態によれば、光源装置のレンズに対する塵埃の付着を低減することのできる光源装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る光源装置の実施形態を示す斜視図である。

【図2】本発明に係る光源装置の第１の実施形態を示す模式図である。

【図3】本発明に係る光源装置の第２の実施形態を示す模式図である。

【図4】本発明に係る光源装置の別の実施形態を示す模式図である。

【図5】光源装置の構成を説明するための模式図である。

【図6】光源装置が備える回転ホイールの構成を示す模式図である。

【図7】プロジェクタの実施形態の構成を説明するための模式図である。

【図8】本発明に係るプロジェクタの実施形態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態に係る光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0015】

図１に示すように、本実施形態の光源装置１は、光源１０と、少なくとも１つのレンズ７０（図１の例では、集光レンズ２１及び受光レンズ５０）と、レンズ７０を支持するレンズホルダ７２（図１の例では、集光レンズホルダ２２及び受光レンズホルダ５２）とを備える。また半導体レーザ駆動回路６０を備える。本実施形態の光源装置１は、透過部材である回転ホイール３０、モータ４０及び光学部材である受光レンズ５０を含むことができる。

【0016】

次に、本発明の実施形態の光源装置１を、図２〜図４に示す模式図を用いて説明する。

【0017】

＜光源装置１の実施形態＞
図２に、本発明の第１の実施形態の光源装置１を示す。光源１０は、半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動されて光を出射する半導体レーザ１１を含む。少なくとも１つのレンズ７０は、光源１０から出射された光の経路に配置される。第１の実施形態の光源装置１は、更に半導体レーザ駆動回路６０を有する。半導体レーザ駆動回路６０からの電気配線は、光源１０に電気的に接続される。第１の実施形態の光源装置１は、更に光源１０と電気的に直列に接続されるレンズホルダ用配線７４を有する。第１の実施形態の光源装置１では、光源１０に含まれる半導体レーザ１１が、半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動されるときに、レンズ７０が、磁歪効果により振動するように構成される。レンズ７０が振動することにより、レンズ７０に対する塵埃の付着を低減することができる。

【0018】

図２を用いて、更に具体的に、第１の実施形態の光源装置１について説明する。

【0019】

図２に示すように、本発明の第１の実施形態の光源装置１に含まれるレンズホルダ７２は、強磁性体を含むレンズホルダ用配線７４を有する。レンズホルダ用配線７４は、レンズホルダ７２に接触するように配置されている。図２に示す例では、レンズホルダ用配線７４は、コイル状であり、レンズホルダ７２にコイル状に巻きついて接触する。図２に示すように、レンズホルダ用配線７４は、半導体レーザ駆動回路６０を電源としており、光源１０と電気的に直列に接続される。そのため、半導体レーザ駆動回路６０の電源がオンとなり、光源１０に電力が供給されると同時に、レンズホルダ用配線７４にも電力が供給される。光源１０は、半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動される。半導体レーザ駆動回路６０からのパルス状の電流は、コイル状のレンズホルダ用配線７４にも供給されるので、コイル状のレンズホルダ用配線７４にパルスに応じて変化する磁場が発生する。レンズホルダ用配線７４は強磁性体を含むので、パルスに応じて変化する磁場により発生する磁歪効果により、レンズホルダ用配線７４は振動する。この振動は、レンズホルダ７２を介してレンズ７０に伝わるので、レンズ７０が振動する。このようにして、第１の実施形態の光源装置１では、光源１０に含まれる半導体レーザ１１が半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動されるときに、レンズ７０が、磁歪効果により振動することができる。レンズ７０が振動することにより、レンズ７０に対する塵埃の付着を低減することができる。

【0020】

図３を用いて、本発明の第２の実施形態の光源装置１について説明する。

【0021】

図３に示すように、本発明の第２の実施形態の光源装置１に含まれるレンズホルダ７２は、強磁性体を含む。また、レンズホルダ７２は、レンズホルダ用配線７４を有する。レンズホルダ用配線７４は、レンズホルダ７２に接触するように配置されている。図３に示す例では、レンズホルダ用配線７４は、コイル状であり、レンズホルダ７２にコイル状に巻きついて接触する。図３に示すように、レンズホルダ用配線７４は、半導体レーザ駆動回路６０を電源としており、光源１０と電気的に直列に接続される。そのため、半導体レーザ駆動回路６０の電源がオンとなり、光源１０に電力が供給されると同時に、レンズホルダ用配線７４にも電力が供給される。光源１０は、半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動される。半導体レーザ駆動回路６０からのパルス状の電流は、コイル状のレンズホルダ用配線７４にも供給されるので、コイル状のレンズホルダ用配線７４にパルスに応じて変化する磁場が発生する。レンズホルダ７２は強磁性体を含むので、パルスに応じて変化する磁場により発生する磁歪効果により、レンズホルダ７２は振動する。この振動は、レンズ７０に伝わるので、レンズ７０が振動する。このようにして、第２の実施形態の光源装置１では、光源１０に含まれる半導体レーザ１１が半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動されるときに、レンズ７０が、磁歪効果により振動することができる。レンズ７０が振動することにより、レンズ７０に対する塵埃の付着を低減することができる。

【0022】

次に、本発明の第３の実施形態の光源装置１について説明する。

【0023】

本発明の第３の実施形態の光源装置１では、レンズホルダ７２が、強磁性体を含む以外は、上述の図２に示す第１の実施形態の光源装置１と同様である。すなわち、強磁性体を含むレンズホルダ７２は、強磁性体を含むレンズホルダ用配線７４を有する。レンズホルダ用配線７４は、レンズホルダ７２に接触するように配置されている。図２に示す例では、レンズホルダ用配線７４は、コイル状であり、レンズホルダ７２にコイル状に巻きついて接触する。図２に示すように、レンズホルダ用配線７４は、半導体レーザ駆動回路６０を電源としており、光源１０と電気的に直列に接続される。そのため、半導体レーザ駆動回路６０の電源がオンとなり、光源１０に電力が供給されると同時に、レンズホルダ用配線７４にも電力が供給される。光源１０は、半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動される。半導体レーザ駆動回路６０からのパルス状の電流は、コイル状のレンズホルダ用配線７４にも供給されるので、コイル状のレンズホルダ用配線７４にパルスに応じて変化する磁場が発生する。レンズホルダ用配線７４は強磁性体を含むので、パルスに応じて変化する磁場により発生する磁歪効果により、レンズホルダ用配線７４は振動する。更に、レンズホルダ７２は強磁性体を含むので、パルスに応じて変化する磁場により発生する磁歪効果により、レンズホルダ７２は振動する。これらの振動は、レンズホルダ７２を介してレンズ７０に伝わるので、レンズ７０が振動する。このようにして、第３の実施形態の光源装置１では、光源１０に含まれる半導体レーザ１１が半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動されるときに、レンズ７０が、磁歪効果により振動することができる。レンズ７０が振動することにより、レンズ７０に対する塵埃の付着を低減することができる。

【0024】

レンズホルダ用配線７４及び／又はレンズホルダ７２に含まれる強磁性体の種類は特に限られない。強磁性体としては、例えば、鉄、コバルト及びニッケル等の強磁性を示す金属単体、並びにそれらの合金を用いることができる。鉄、コバルト及びニッケルの合金としては、例えば、コバールを用いることができる。また、磁性体として、強磁性体のステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ４３０を用いることができる。また、磁性体として、強磁性を示すフェライトを用いることができる。

【0025】

なお、レンズホルダ用配線７４は、低い電気抵抗であることが好ましいので、強磁性体としては、金属の強磁性体、例えば鉄、コバルト及びニッケル、並びにそれらの合金を好ましく用いることができる。

【0026】

レンズホルダ７２のための強磁性体として、フェライトを好ましく用いることができる。フェライトは電気抵抗が高いため、レンズホルダ７２の内部に磁場の発生に伴う渦電流が発生することを抑制し、渦電流によるエネルギー損失を低減することができる。また、フェライトは、磁歪定数が大きく、機械的強度にも優れているため、レンズホルダ７２のための強磁性体として、好ましく用いることができる。

【0027】

レンズホルダ７２の形状は、レンズ７０を支持するために適切な形状である。レンズホルダ７２が強磁性体を含む場合、レンズホルダ７２は強磁性体のみからなることができる。また、レンズホルダ７２を構成する材料の一部に強磁性体を含むことができる。

【0028】

図２〜図４は、レンズホルダ用配線７４が、レンズホルダ７２の外表面に巻きつくように配置される態様を示すが、これに限られない。例えば、コイル状のレンズホルダ用配線７４を、レンズホルダ７２の内部に配置することもできる。

【0029】

上述の本発明の第１〜３の実施形態の光源装置１において、レンズホルダ７２が、弾性支持部材を介して変位可能なレンズホルダ用弾性支持部材７６に支持されていることが好ましい。レンズホルダ用弾性支持部材７６の弾性支持部材としては、バネ、板バネ、ゴム等の弾性体及びそれらの組み合わせを用いることができる。レンズホルダ用弾性支持部材７６を有することにより、磁歪効果により生じたレンズホルダ７２の振動の減衰を抑制させ、効率的にレンズ７０に伝えることができる。

【0030】

本発明の光源装置１の具体的な実施形態は、図１（具体的な特徴部は、図２〜図４）に示すような光源装置１であることができる。

【0031】

図１に示す実施形態の光源装置１は、光源１０と、集光レンズ２１及び受光レンズ５０と、集光レンズ２１及び受光レンズ５０を支持する集光レンズホルダ２２及び受光レンズホルダ５２とを備える。本実施形態の光源装置１は、透過部材である回転ホイール３０、及びモータ４０を含む。

【0032】

図１に示す実施形態の光源装置１において、光源１０は、半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動されて光を出射する半導体レーザ１１を含む。集光レンズ２１及び受光レンズ５０は、光源１０から出射された光の経路に配置される。本実施形態の光源装置１は、更に半導体レーザ駆動回路６０を有する。半導体レーザ駆動回路６０からの電気配線は、光源１０に電気的に接続される。本実施形態の光源装置１は、更に光源１０と電気的に直列に接続される集光レンズホルダ用配線２４（レンズホルダ用配線の１つ）及び受光レンズホルダ用配線５４（レンズホルダ用配線の１つ）を有する。すなわち、光源１０、集光レンズホルダ用配線２４及び受光レンズホルダ用配線５４は、電気的にすべて直列に接続される。そのため、半導体レーザ駆動回路６０の電源がオンとなり、光源１０に電力が供給されると同時に、集光レンズホルダ用配線２４及び受光レンズホルダ用配線５４にも電力が供給される。

【0033】

図１に示す実施形態の光源装置１において、集光レンズホルダ２２及び集光レンズホルダ用配線２４の少なくとも一方が強磁性体を含み、受光レンズホルダ５２及び受光レンズホルダ用配線５４の少なくとも一方が強磁性体を含む。光源１０は、半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動される。半導体レーザ駆動回路６０からのパルス状の電流は、コイル状の集光レンズホルダ用配線２４及び受光レンズホルダ用配線５４にも供給されるので、コイル状の集光レンズホルダ用配線２４及び受光レンズホルダ用配線５４にパルスに応じて変化する磁場が発生する。本実施形態の光源装置１では、光源１０に含まれる半導体レーザ１１が、半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動されるときに、集光レンズ２１及び受光レンズ５０が、磁歪効果により振動する。集光レンズ２１及び受光レンズ５０が振動することにより、集光レンズ２１及び受光レンズ５０に対する塵埃の付着を低減することができる。

【0034】

本発明の実施形態に係る光源装置１の構造について、図１、図５、図６を参照しつつ詳細に説明する。図５に示すように、本実施形態の光源装置１は、光源１０、コリメートレンズ２０、集光レンズ２１、透過部材である回転ホイール３０、モータ４０及び光学部材である受光レンズ５０を含んで構成されている。

【0035】

光源１０は、図１に示すように、複数の半導体レーザ１１が、平板形状のプレート１２において出射光の進行方向がプレートの出射面に対して垂直となり、かつ互いの出射光が平行となるように保持されている。詳細には、８個の半導体レーザ１１が１個のプレート１２に保持されており、この８個の半導体レーザ１１と１個のプレートとが、２つ重ねて配置されており、合計１６個の出射光が出射されるようになっている。半導体レーザ１１は、青色半導体レーザ１１とすることができる。青色半導体レーザ１１の出射光は、例えば３７０〜５００ナノメートルの波長帯域のうち、特定の波長をピークとする光、好ましくは４２０〜５００ナノメートルの波長帯域のうち、特定の波長をピークとする光である。

【0036】

プレート１２の出射面と反対側の面は、ヒートパイプ（パイプ状のヒートシンク）１３に接続され、さらにヒートパイプ１３は、ヒートパイプ１３を冷却するための複数のフィン１４に接続されている。さらに複数のフィン１４に吸い込み型のファン１５が備えられており、冷却媒体（例えば空気）が複数のフィン１４の間の空間に吸い込まれ、ヒートパイプ１３を強制対流冷却で冷却することができる。つまり、ヒートパイプ１３、複数のフィン１４、及び吸い込み型のファン１５を有する冷却装置により、半導体レーザ１１が駆動する際の発熱を効率よく冷却することができる。

【0037】

図５に戻り、集光レンズ２１は、光源１０からの出射光を集光して、回転ホイール３０において所定のスポット径となるように集光させる。回転ホイール３０は、光を透過させる透明な円板状の部材であり、回転軸を中心に回転する。また、その中心はモータ４０の駆動軸４０ａに固定されている。ここで、回転ホイール３０の素材は、光の透過率が高い素材であれば、ガラスや透明セラミックス、樹脂、サファイアや窒化ガリウムなどの結晶基板などを使用することができ、具体的にはサファイアを使用することができる。図６に回転ホイール３０の外観を示す。

【0038】

図６（ａ）は光源１０からの光が回転ホイール３０へ入射する面（図５内の矢印Ａで示す方向から見た面。以下、「入射面」又は「表面」ともいう。）を示しており、図６（ｂ）は、回転ホイール３０から蛍光が出射される面（入射面の反対側の面。以下、「出射面」又は「裏面」ともいう。）を示している。また、図６（ａ）における破線の円で示すスポットＳＰは、集光レンズ２１によって集光された光源１０からの入射光が照射される領域を示している。更に、図６（ｂ）における破線の円で示す蛍光領域ＦＬは、光源１０からの入射光よって後述する蛍光体層が発光する領域を示している。

【0039】

図６に示すように、回転ホイール３０には、入射面に外周縁から幅Ｗ１を有する輪状の透過領域（図６（ａ）参照）が設けられている。この透過領域は円周方向に三等分され、同一円周上に３つの透過領域ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３が設けられている。なお、透過領域ＴＲ１〜ＴＲ３の各々の角度範囲は三等分に限定されず、必要に応じて適宜設定することができる。

【0040】

図６（ａ）に示すように、透過領域ＴＲ１及びＴＲ２の入射面側には、それぞれ幅Ｗ１を有する円弧状の誘電体膜３１が形成されている。この誘電体膜３１によって、光源１０の青色半導体レーザ１１から出射される光の波長帯域を透過させ、それ以外の波長帯域の光を反射させる。この誘電体膜３１としては、ダイクロイックフィルタを用いることができる。これに対して、透過領域ＴＲ３の入射面側には誘電体膜３１が形成されていないため、特定の波長帯域の光を減衰させることはなく、全波長帯域の光を透過させる。また、透過領域ＴＲ３は青色半導体レーザ１１から出射される光を透過させるのみであれば、透過領域ＴＲ３に誘電体膜３１を形成してもよい。これにより、蛍光体ホイール３０の入射面全面に誘電体膜３１を形成することとになり、誘電体膜の形成工程を簡素化できる。

【0041】

次に、図６（ｂ）に示すように、透過領域ＴＲ１の出射面側には、透過領域の幅Ｗ１よりも狭い幅Ｗ２を有する円弧状の蛍光体層３２Ｒが形成されている（以下、蛍光体層を備える回転ホイールを蛍光体ホイール３０と称することがある）。蛍光体層３２Ｒは、光源１０の青色半導体レーザ１１から出射された光によって励起され、青色半導体レーザ１１から出射された光の波長帯域とは異なる波長帯域の蛍光を発生する。蛍光体層３２Ｒが発する蛍光は、例えば５５０〜７８０ナノメートルの波長帯域の蛍光（赤色光）を発生する。蛍光体層３２Ｒの具体的な材料の一例としては、ＹＡＧ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎを挙げることができる。

【0042】

また、透過領域ＴＲ２の出射面側には、幅Ｗ２を有する円弧状の蛍光体層３２Ｇが形成されており、蛍光体層３２Ｒと同様、青色半導体レーザ１１から出射された光の波長帯域とは異なる波長帯域の蛍光を発生する。例えば、青色半導体レーザ１１から出射された光によって例えば５００〜６５０ナノメートルの波長帯域の蛍光（緑色光）を発生する。蛍光体層３２Ｇの具体的な材料の一例としては、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２等の酸化物系蛍光体を挙げることができる。このように、蛍光体層３２Ｒと３２Ｇとはいずれも光源１０、より具体的には青色半導体レーザ１１から出射された光のピーク波長を包含する波長帯域（第１の波長帯域）を、第１の波長帯域と異なる波長帯域の光、つまり他の波長帯域（第２の波長帯域）の光に波長変換している。ここで、第１の波長帯域と、第２の波長帯域とは、一部の波長帯域が重複していてもよく、また、第２の波長帯域（蛍光体層が発生する蛍光の波長帯域）内に、所定のピーク波長の光が含まれていてもよい。

【0043】

また、透過領域ＴＲ３の出射面側には蛍光体層が形成されていないため、全波長帯域の光が透過する。すなわち、回転ホイール３０を透過した光源１０からの光はそのまま出射される。ただし、透過領域ＴＲ３に散乱面を形成し、回転ホイール３０の回転によって光源１０から出射された青色光を動的に拡散させることでスペックルノイズを低減させてもよい。

【0044】

図５に示すように、モータ４０はブラシレス直流モータであり、回転ホイール３０の表面に対して駆動軸４０ａが直交するように固定されている。モータ４０は、再生する動画のフレームレート（１秒当たりのフレーム数。単位は［ｆｐｓ］）に基づく回転速度で、図６の矢印Ｂに示す方向に回転させる。例えば、６０［ｆｐｓ］の動画を再生可能とする場合、回転ホイール３０の回転速度は毎秒６０回転の整数倍に定めるとよい。受光レンズ５０は、蛍光体層３２Ｒ及び３２Ｇから出射された光を集光する光学部材である。すなわち、光源１０から出射された光によって蛍光体層３２Ｒ及び３２Ｇで発生した蛍光を集光して、光源装置１の出射光として出射する。

【0045】

上述した構成の光源装置１においては、具体的には、光源１０から出射された複数の青色半導体レーザ１１の光は集光レンズ２１によって集光され、回転ホイール３０に照射される。回転ホイール３０はモータ４０によって図６の矢印Ｂの方向に回転しており、集光レンズ２１によって集光されたスポットＳＰが、透過領域ＴＲ１上に位置しているときは、蛍光体層３２Ｒに入射し、赤色光が受光レンズ５０へ出射される。また、スポットＳＰが透過領域ＴＲ２上に位置しているときは、蛍光体層３２Ｇに入射し、緑色光が受光レンズ５０へ出射される。さらに、スポットＳＰが透過領域ＴＲ３上に位置しているときは、蛍光体層が形成されていないため、入射した青色光が受光レンズ５０へ出射される。このようにして、光源装置１は、回転ホイール３０の回転に応じて赤色、緑色、青色の光を順番に繰り返し出射する。

【0046】

＜光源装置１を用いたプロジェクタ１００＞
次に図７を参照して、上述の実施形態に示した光源装置１を、いわゆる１チップ方式のＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタ１００における光源装置１として用いた場合の概略構成について説明する。なお、図７において、図５に示した各部と同じものについては同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。

【0047】

図７に示すプロジェクタ１００において、光源装置１から出射された光は、光変調手段１１０であるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）素子１１０で反射され、投射手段であるレンズ１２０によって集光されて、スクリーンＳに投影される。ＤＭＤ素子１１０は、スクリーンＳに投影された画像の各画素に相当する微細なミラーをマトリックス状に配列したものであり、各ミラーの角度を変化させてスクリーンＳへ出射する光を、マイクロ秒単位でオン／オフすることができる。ここで、ミラーの角度を、光源装置１から出射された光がレンズ１２０へ反射するようにした場合がオンの状態であり、レンズ１２０へ反射しないようにした場合がオフの状態である。

【0048】

また、ＤＭＤ素子１１０の各ミラーをオンにしている時間とオフにしている時間の比率によって、レンズ１２０へ入射する光の階調を変化させることにより、投影する画像の画像データに基づいた階調表示が可能になる。これにより、光源装置１から順次出射される赤色光、緑色光、青色光の各々に対して、個々のミラーで階調制御を行うことにより、スクリーンＳにカラー画像（動画も含む）を投影することができる。レンズ１２０は、主に投射レンズから構成され、ＤＭＤ素子１１０によって形成された画像を、所定の大きさに拡大してスクリーンＳに投射する。

【0049】

次に、本発明のプロジェクタ１００の実施形態について、図８を参照して更に説明する。なお、図８では、光源装置１に相当する部分については簡略化して図示している。

【0050】

図８に示す本発明のプロジェクタ１００の実施形態では、本発明の実施形態である光源装置１から出射された光の経路に配置され、画像データに基づいて、光源装置１から出射された光を順次変調して画像を形成する光変調手段１１０（ＤＭＤ）を備えることができる。光変調手段１１０は、光変調手段支持部材１１２により支持される。上述の集光レンズホルダ２２及び受光レンズホルダ５２などのレンズホルダ７２と同様に、光変調手段支持部材１１２は、光源装置１が駆動されるときに、磁歪効果により振動するように構成されることが好ましい。

【0051】

図８に示す本発明の実施形態のプロジェクタ１００では、光変調手段支持部材１１２が光変調手段支持部材用配線１１４を有する。光変調手段支持部材１１２及び光変調手段支持部材用配線１１４の少なくとも一方は、強磁性体を含む。光変調手段支持部材用配線１１４は、光変調手段支持部材１１２に接触するように配置されている。図８に示す例では、光変調手段支持部材用配線１１４は、コイル状であり、光変調手段支持部材１１２にコイル状に巻きついて接触する。図８に示すように、光変調手段支持部材用配線１１４は、半導体レーザ駆動回路６０を電源としており、光源１０と電気的に直列に接続される。そのため、半導体レーザ駆動回路６０の電源がオンとなり、光源１０に電力が供給されると同時に、光変調手段支持部材用配線１１４にも電力が供給される。光源１０は、半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動される。半導体レーザ駆動回路６０からのパルス状の電流は、コイル状の光変調手段支持部材用配線１１４にも供給されるので、コイル状の光変調手段支持部材用配線１１４にパルスに応じて変化する磁場が発生する。光変調手段支持部材１１２及び光変調手段支持部材用配線１１４の少なくとも一方は強磁性体を含むので、パルスに応じて変化する磁場により発生する磁歪効果により、光変調手段支持部材１１２は振動する。この振動により、光変調手段１１０が振動する。このようにして、本実施形態のプロジェクタ１００では、光源１０に含まれる半導体レーザ１１が半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動されるときに、光変調手段１１０が、磁歪効果により振動することができる。光変調手段１１０が振動することにより、光変調手段１１０に対する塵埃の付着を低減することができる。

【0052】

なお、プロジェクタ１００の動作中に光変調手段１１０が振動すると、投射画像に悪影響を及ぼす可能性がある。そのため、本実施形態のプロジェクタ１００では、光変調手段支持部材１１２が、光源装置１００の起動後の所定時間及び光源装置１００の動作終了前の所定時間のみ、磁歪効果により振動するように構成されることが好ましい。このような構成を可能にするために、図８に示すプロジェクタ１００は、光変調手段支持部材用配線１１４を短絡するための短絡スイッチ１１６を備えることができる。短絡スイッチ１１６がオンの場合には、光変調手段支持部材用配線１１４に電流が流れないので、光変調手段支持部材１１２が磁歪効果により振動しない。したがって、光源装置１００の起動後の所定時間及び光源装置１００の動作終了前の所定時間のみ、短絡スイッチ１１６をオフにし、その他の時間は、短絡スイッチ１１６をオンにすることにより、所定時間のみ、光変調手段支持部材用配線１１４を磁歪効果により振動させることができる。この結果、投射画像に悪影響を及ぼすことなく、光変調手段１１０が振動することにより、光変調手段１１０に対する塵埃の付着を低減することができる。

【0053】

また、別の実施形態のプロジェクタ１００では、光変調手段支持部材１１２が、半導体レーザ１１が半導体レーザ駆動回路６０によりパルス駆動されていないときのみ、磁歪効果により振動するように構成されることができる。この場合には、図８に示す光変調手段支持部材用配線１１４を半導体レーザ駆動回路６０に接続せず、別の電源を用いて光変調手段支持部材用配線１１４に電力を加え、所定の時間、光変調手段支持部材用配線１１４を磁歪効果により振動させることができる。または、複数の半導体レーザ１１が接続された光源１０の両端のアノードとカソードのみを短絡させる回路を設け、光変調手段支持部材用配線１１４を磁歪効果により振動させることができる。この結果、レーザ駆動時の投射画像に悪影響を及ぼすことなく、光変調手段１１０が振動することにより、光変調手段１１０に対する塵埃の付着を低減することができる。

【0054】

なお、本実施形態では、光変調手段１１０としてＤＭＤ素子を用いているが、これに限られるものではなく、用途に応じて、その他任意の光変調素子を用いることができる。また、磁歪効果により振動させることができる光学素子及び光学部品は、レンズ及び光変調素子に限られない。上述の実施形態と同様の構成を用いて、任意の光学素子及び光学部品を振動させることにより、塵埃の付着を低減することができる。また、本発明に係る光源装置１及びこの光源装置１を用いたプロジェクタ１００は、上述した実施形態に限られるものではなく、その他の様々な実施形態が本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0055】

１ 光源装置
１０ 光源
１１ 青色半導体レーザ（半導体レーザ）
１２ プレート
１３ ヒートパイプ
１４ フィン
１５ ファン
２０ コリメートレンズ
２１ 集光レンズ
２２ 集光レンズホルダ
２４ 集光レンズホルダ用配線
３０ 回転ホイール（蛍光体ホイール）
３１ 誘電体膜
３２Ｒ，３２Ｇ 蛍光体層
４０ モータ
４０ａ 駆動軸
５０ 受光レンズ
５２ 受光レンズホルダ
５４ 受光レンズホルダ用配線
６０ 半導体レーザ駆動回路
７０ レンズ
７２ レンズホルダ
７４ レンズホルダ用配線
７６ レンズホルダ用弾性支持部材
８２ レーザ光
８４ 投射光
１００ プロジェクタ
１１０ ＤＭＤ素子（光変調手段）
１１２ 光変調手段支持部材
１１４ 光変調手段支持部材用配線
１１６ 短絡スイッチ
１２０ レンズ（投射手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】