特許 6954784 光源装置および投射装置

(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】6954784

(24)【登録日】2021年10月4日

(45)【発行日】2021年10月27日

(54)【発明の名称】光源装置および投射装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20211018BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20211018BHJP

   F21V 7/28 20180101ALI20211018BHJP

   F21V 9/00 20180101ALI20211018BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20211018BHJP

   H04N 9/31 20060101ALI20211018BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20211018BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20211018BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/14 A

   F21S2/00 370

   F21V7/28 240

   F21V9/00

   G03B21/00 F

   H04N9/31

   F21Y115:10

   F21Y115:30

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-151407(P2017-151407)

(22)【出願日】2017年8月4日

(65)【公開番号】特開2019-32354(P2019-32354A)

(43)【公開日】2019年2月28日

【審査請求日】2020年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100168217

【弁理士】

【氏名又は名称】大村 和史

(72)【発明者】

【氏名】高塚 保

【審査官】 川俣 郁子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／１４５９４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２１２１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２７７８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０２３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１５１１８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１３８０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９９２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１４５９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００３１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８５０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１５８４３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０１４００３８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｋ９／００−９／９０

Ｆ２１Ｓ２／００−４５／７０

Ｇ０３Ｂ２１／００−２１／１０

２１／１２−２１／１３

２１／１３４−２１／３０

３３／００−３３／１６

Ｈ０４Ｎ９／１２−９／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源からの光で励起される蛍光体層を有する回転波長変換素子、
前記蛍光体層から放射される放射光を集光するレンズ、および
前記回転波長変換素子と同期して回転され、前記レンズによって集光された光を受ける入射面を有し、前記入射面に入射された前記光から特定の色成分を分離するダイクロイックフィルタ部を有する回転色分離素子を備え、
前記回転色分離素子を、前記入射面の法線方向が前記レンズの光軸に対して傾斜するように、配置し、
前記光が前記入射面で反射されることによる反射光の一部が、前記レンズの有効口径の範囲から外れて、前記回転波長変換素子へ回帰しない、光源装置。

【請求項2】

前記回転色分離素子の傾斜角度を０度より大きく１０度以下の角度範囲で設定する、請求項１記載の光源装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の光源装置を備える、投射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、光源装置および投射装置に関し、特にたとえば、単色レーザからのレーザ光を蛍光体ホイール（回転波長変換素子）に照射し、蛍光体ホイールからの放射光をカラーホイール（回転色分離素子）で分光する、ＤＬＰ（登録商標：Digital Light Processing）方式の光源装置およびそれを用いる投射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

背景技術の一例が特許文献１に開示される。この特許文献１では、青色レーザ光によって蛍光体ホイールに形成されている蛍光体層の蛍光体を励起して黄色光に波長変換するとともに透明領域から青色光を透過させ、それぞれカラーホイールに入射する。カラーホイールに形成した透明領域から青色光（Ｂ）を取り出し、ダイクロイックフィルタによって形成した赤透過領域で黄色光から赤色光（Ｒ）を取り出し、ダイクロイックフィルタによって形成した緑透過領域で黄色光から緑色光（Ｇ）を取り出し、ダイクロイックフィルタによって形成した黄透過領域から青色をカットした黄色光（Ｙ）を取り出す。このような各色成分をＤＭＤ（Digital Micromirror Device）またはＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）で空間変調することによって、映像を投射レンズから投射する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＷＯ２０１５／１４５９４０Ａ１［G03B 21/14, H04N 9/31, …］

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

背景技術のように蛍光体ホイールとカラーホイールが平行に配置されていると、カラーホイールで黄色光から各色成分を抽出する際の透過しない残存光成分がカラーホイールで反射され、その反射光が戻り光として蛍光体ホイールに再帰される。そのため、その戻り光のエネルギによって蛍光体層が損傷し、特性が劣化するという問題がある。特に、高出力レーザを用いる場合、その傾向が顕著であった。

【0005】

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、投射装置を提供することである。

【0006】

この発明の他の目的は、蛍光体層の劣化を可及的抑制できる、投射装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の発明は、光源からの光で励起される蛍光体層を有する回転波長変換素子、蛍光体層から放射される放射光を集光するレンズ、および回転波長変換素子と同期して回転され、レンズによって集光された光を受ける入射面を有し、入射面に入射された光から特定の色成分を分離するダイクロイックフィルタ部を有する回転色分離素子を備え、回転色分離素子を、入射面の法線方向がレンズの光軸に対して傾斜するように、配置し、光が入射面で反射されることによる反射光の一部が、レンズの有効口径の範囲から外れて、回転波長変換素子へ回帰しない、光源装置である。

【0008】

第１の発明では、レンズ（実施例では２２）は、回転波長変換素子から放射された光を集光して回転色分離素子へ入射させ、回転色分離素子からの反射光を集光して回転波長変換素子に戻す。このとき、回転色分離素子の入射面を光軸に対してＡ度傾斜しているので、回転色分離素子で特定の色を取り出すときの残存成分は、その傾斜角度Ａの２倍だけ光軸からずれた方向に反射される。したがって、回転色分離素子からの反射光が傾斜角度Ａの２倍ずれた方向に進むと、その反射光の一部がレンズの有効口径から外れ、結果的に蛍光体ホイールまで回帰しなくなる。そのため、回転色分離素子から回転波長変換素子への戻り光の光量すなわちエネルギが、戻り光の全部が回転波長変換素子に戻る場合に比べて、小さくなる。そのため、回転波長変換素子における蛍光体層の損傷の程度が、回転色分離素子が光軸に対して垂直な場合に比べて、小さくなり、蛍光体層の劣化を抑制できる。

【0009】

第２の発明は、第１の発明に従属し、回転色分離素子の傾斜角度を０度より大きく１０度以下の角度範囲で設定する、光源装置である。

【0010】

第２の発明では、回転色分離素子の傾斜角度Ａを、光軸に対して０度より大きく、１０度以下の範囲（０＜Ａ≦１０）で設定する。レンズの光軸に対する回転色分離素子の傾斜角度Ａを大きくすればそれに応じて、回転波長変換素子の蛍光体層の表面においての、回転色分離素子からの反射光（戻り光）によるピーク照度および温度上昇は小さくなり、蛍光体層の損傷の程度が小さくなる。しかしながら、傾斜角度Ａが大きくなるに従って色分離特性が悪くなる。したがって、回転色分離素子の傾斜角度Ａは、光軸に対して０度より大きく、１０度以下の範囲とすることが望ましい。

【0011】

第３の発明は、第１または第２の発明の光源装置を備える、投射装置である。

【発明の効果】

【0012】

この発明によれば、回転色分離素子を、入射面の法線方向がレンズの光軸に対して傾斜するように、配置したため、回転波長変換素子（たとえば、蛍光体ホイール）へ戻る回転色分離素子（たとえば、カラーホイール）からの戻り光を、回転波長変換素子と回転色分離素子が平行な場合に比べて、少なくできるので、回転波長変換素子の蛍光体層の劣化すなわち特性の劣化を可及的抑制できる。

【0013】

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１はこの発明の一実施例の投射装置の外観を示す斜視図である。

【図2】図２は図１実施例における要部である光源装置の一実施例を示す図解図である。

【図3】図３は図２に示す光源装置に含まれる蛍光体ホイールを平面的に示す図解図である。

【図4】図４は図２に示す光源装置に含まれるカラーホイールを平面的に示す図解図である。

【図5】図５は図２実施例における黄色成分（Ｙ）、緑色成分（Ｇ）または赤色成分（Ｒ）を抽出するときの光路の一例を示す図解図である。

【図6】図６は図２実施例における青色成分（Ｂ）を抽出するときの光路の一例を示す図解図である。

【図7】図７はカラーホイールからの反射光（戻り光）とレンズの有効口径との関係を示す図解図である。

【図8】図８はカラーホイールの傾斜角度が０度のときの蛍光体ホイールの蛍光体層の表面における照度分布の一例を示す図解図である。

【図9】図９はカラーホイールの傾斜角度が３度のときの蛍光体ホイールの蛍光体層の表面における照度分布の一例を示す図解図である。

【図10】図１０はカラーホイールの傾斜角度が５度のときの蛍光体ホイールの蛍光体層の表面における照度分布の一例を示す図解図である。

【図11】図１１はカラーホイールの傾斜角度が１０度のときの蛍光体ホイールの蛍光体層の表面における照度分布の一例を示す図解図である。

【図12】図１２はカラーホイールの傾斜角度が１５度のときの蛍光体ホイールの蛍光体層の表面における照度分布の一例を示す図解図である。

【図13】図１３はカラーホイールの傾斜角度が２０度のときの蛍光体ホイールの蛍光体層の表面における照度分布の一例を示す図解図である。

【図14】図１４は図２実施例における蛍光体ホイールの蛍光体層の表面における最大ピーク照度をカラーホイールの傾斜角度との関係で示すグラフであり、縦軸が最大ピーク照度を示し、横軸が傾斜角度を示す。

【図15】図１５は図２実施例におけるカラーホイールにおける分光特性をカラーホイールの傾斜角度との関係で示すグラフであり、縦軸が透過率を示し、横軸が波長を示す。

【図16】図１６は図１実施例における要部である光源装置の他の実施例を示す図解図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［第１実施例］
図１を参照して、この発明の一実施例の投射装置１００は、ハウジング１０２を含み、このハウジング１０２の内部にはたとえば図２に示す光源装置１０が内蔵される。この光源装置１０（の空間変調素子４０）からは、フルカラーの映像信号が出力され、それがハウジング１０２の上面に形成された投射口１０４から、投射スクリーン（図示せず）へ向けて投射される。なお、図１では図面の簡単化のためにハウジング１０２に形成される通気口などは省略している。

【0016】

光源装置１０は、図２に詳細に示すように、複数のレーザ光源バンク１２１、…、１２ｎを備え、各レーザ光源バンク１２１、…、１２ｎは、それぞれが青色レーザ光を出力する複数のレーザダイオード１２ａ、１２ａ、…を含む。各レーザダイオード１２ａから出射される青色レーザ光は、光軸に対して右に４５度傾斜して設置されるダイクロイックミラー１４１、…、１４ｎによってそれぞれ反射され、この図において左方向へ光路変換される。

【0017】

この実施例では最後段のダイクロイックミラー１４ｎより前のダイクロイックミラー１４は後段から入射される青色レーザ光を透過するので、全てのレーザ光源バンク１２１、…、１２ｎからの青色レーザ光が、ダイクロイックミラー１４１の左側に配置された集光レンズ１６によって集光され、集光レンズ１６の左側に配置されているディフューザ１８に入射される。ディフューザ１８を経た略平行光（青色レーザ光）は、ダイクロイックミラー２０に入射される。

【0018】

この実施例では、レーザ光源バンク１２とダイクロイックミラー１４の組を増減することによって、出力できる映像信号の明るさを増減することができる。たとえば、１つのレーザ光源バンク１２とダイクロイックミラー１４の組で１０００ｌｍ（ルーメン）だとすると、４つで４０００ｌｍとなる。

【0019】

ダイクロイックミラー２０は、この実施例では、ミラー１４１、…、１４ｎとは反対側（左）に４５度傾斜して設置され、入射面が青色光を反射する。したがって、平行光レンズを経た青色レーザ光は、ダイクロイックミラー２０で反射されて、この図における上方向へ光路変換される。

【0020】

ダイクロイックミラー２０で反射された平行光は、レンズ２２を形成する２つの集光レンズ２２ａおよび２２ｂによって、回転波長変換素子である蛍光体ホイール２４上に集光される。

【0021】

蛍光体ホイール２４は、図３に示すように、たとえばガラス、プラスチックあるいは金属からなる円板２６を含み、この円板２６の一方主面（図示において下側面）の外周縁には、一部に形成された透明部２８を残して、所定の径方向における幅を有する黄色用の蛍光体層３０ｙおよび緑色用の蛍光体層３０ｇが形成される。集光レンズ２２ａおよび２２ｂによって円錐状に集光された青色レーザ光（円錐先端）は、蛍光体層３０ｙおよび３０ｇの幅のほぼ中央において、蛍光体層３０ｙおよび３０ｇ上に照射される。

【0022】

蛍光体ホイール２４はよく知られているように、円板２６の中心に設けられた回転軸（図示せず）が同期モータ（図示せず）の出力軸に連結され、したがって、同期モータによってたとえば１２０Ｈｚの回転速度で回転される。ただし、モータはステッピングモータであってもよい。

【0023】

一方、上記透明部２８は、円板２６において中心角が約６０度の円弧であり、黄色用蛍光体層３０ｙは中心角が約２００度の円弧として形成され、緑色用蛍光体層３０ｇは中心角が約１００度の円弧として形成される。そのため、青色レーザ光が蛍光体ホイール２４の下面（入射面）に集光されると、時分割的に、透明部２８を透過して青色レーザ光が図示において蛍光体ホイール２４の上方に出射され、蛍光体層３０ｙおよび３０ｇがそれぞれ励起され、黄色および緑色のそれぞれの放射光が発生される。

【0024】

蛍光体ホイール２４で発生した黄色および緑色のそれぞれの放射光は、レンズ２２のレンズ２２ｂおよび２２ａで略平行光となってダイクロイックミラー２０を経て、レンズ２２のレンズ２２ｃで集光されて、カラーホイール３２の上面（図示において）に入射される。つまり、レンズ２２は、蛍光体ホイール２４からカラーホイール３２へまたはその逆方向に、光を拡散‐集光する。

【0025】

カラーホイール３２は図４に示すように、ガラスまたはプラスチックからなる透明円板３４を含み、その透明円板３４の一方主面には、約１００度の中心角で赤色の赤色ダイクロイックフィルタ部３６が形成され、残余の部分（中心角で約２６０度の範囲）は透明のままとされる。つまり、カラーホイール３２には、赤色ダイクロイックフィルタ部３６および透明部３８が形成されている。このカラーホイール３２もよく知られているように、透明円板３４の中心に設けられた回転軸（図示せず）が同期モータ（図示せず）の出力軸に連結され、したがって、同期モータによってたとえば１２０Ｈｚの回転速度で、前述の蛍光体ホイール２４と同期して、回転される。モータはステッピングモータであってよい。

【0026】

カラーホイール３２には上述のようにレンズ２２ｃで集光された黄色および緑色の光が入射されるが、それぞれの光が透明部３８に入射されたときには、黄色および緑色の光がそのままカラーホイール３２を透過して、カラーホイール３２の下方面側に出力される。他方、黄色光が赤色ダイクロイックフィルタ部３６に入射したとき、黄色光に含まれる赤色成分がこの赤色ダイクロイックフィルタ部３６を通ってカラーホイール３２の下方面側に出力される。したがって、カラーホイール３２から、赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）および黄色成分（Ｙ）が出力され、ＤＭＤを含むＤＬＰ（登録商標）チップのような空間変調素子４０に入力される。

【0027】

つまり、赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）および黄色成分（Ｙ）は、図５に示す経路でたとえば空間変調素子４０まで入力される。ただし、これらの色成分は、カラーホイール３２の回転位置（位相）に応じて時分割的に出力されるものである。また、図５では、蛍光体ホイール２４への１次光は細線で示し、それ以外は１点鎖線で示してあるが、両者が重なると判別できなくなるので、意図的に光路の大きさ（径）を変えていることに留意されたい。

【0028】

なお、この実施例の光源装置１０において、青色成分（Ｂ）は、上述の色成分とは異なる経路を通る。

【0029】

すなわち、レーザ光源バンク１２１、…、１２ｎからダイクロイックミラー１４１、…、１４ｎを経てダイクロイックミラー２０に入射された青色レーザ光は、このダイクロイックミラー２０で上方向に反射される。その後、蛍光体ホイール２４の透明部２８を通ってレンズ４２、ミラー４４、レンズ４６を経て略平行光とされ、さらにミラー４８、ミラー４９およびディフューザ５０を経て、ダイクロイックミラー２０の、レーザ光源バンク１２１、…、１２ｎからの青色レーザ光が反射される面とは反対の面で反射され、レンズ２２のレンズ２２ｃで集光されて、カラーホイール３２に入射される。

【0030】

カラーホイール３２では、赤色ダイクロイックフィルタ部３６以外の領域は透明部３８であり、したがって、レンズ２２ｃで集光された青色成分（Ｂ）は、そのまま空間変調素子４０に入力される。つまり、青色成分（Ｂ）は図６に示す経路で空間変調素子４０まで入力される。

【0031】

ただし、実施例のような投射装置１００における空間変調素子４０での具体的な空間変調制御は既によく知られたところであり、ここではこれ以上の説明は省略する。

【0032】

この実施例の光源装置１０では、回転波長変換素子である蛍光体ホイール２４と回転色分離素子であるカラーホイール３２とを、互いに平行からずらして配置している。

【0033】

もし、蛍光体ホイール２４とカラーホイール３２とが平行であれば、レンズ２２の光軸５２は蛍光体ホイール２４およびカラーホイール３２の両方に対して垂直となり、レンズ２２で集光された蛍光体ホイール２４からの光はカラーホイール３２の入射面に垂直（直角）に入射される。したがって、その黄色光から赤色成分を赤色ダイクロイックフィルタ部３６で抽出（分離）した残りの光成分は、カラーホイール３２の入射面から垂直に反射し、レンズ２２を通って、蛍光体ホイール２４にそのまま回帰する。そのため、蛍光体ホイール２４の蛍光体層３０ｙが回帰反射光（戻り光）のエネルギによって損傷し、蛍光体層３０ｙの特性劣化を生じる。これは、投射装置１００の出力が高出力化すればするほど、すなわち、レーザ光源バンク１２１、…、１２ｎからの光エネルギが大きくなればなるほど顕著に表れる。

【0034】

これに対して、実施例のように蛍光体ホイール２４とカラーホイール３２を互いに平行からずらせて配置すれば、カラーホイール３２からの反射光（戻り光）が蛍光体ホイール２４の蛍光体層３０ｙが損傷する程度が軽減される。それは、カラーホイール３２から蛍光体ホイール２４への再帰反射光の光量すなわちエネルギが小さくなるためである。

【0035】

具体的には、蛍光体ホイール２４は、蛍光体ホイール２４とカラーホイール３２の間に設けられているレンズ２２の光軸５２に対して垂直または略垂直に（実質的に垂直に）配置し、カラーホイール３２の入射面の法線方向がその光軸５２に対して傾斜するように、カラーホイール３２を配置する。つまり、カラーホイール３２は傾斜角度Ａ（図２）だけ傾斜して配置される。

【0036】

このようにカラーホイール３２の入射面を光軸５２に対してＡ度傾斜させたとき、その傾斜角度Ａの２倍だけ光軸５２からずれた方向に反射される。一方で、レンズ２２の光路の太さ、すなわち、各レンズ２２ａ‐２２ｃ、とりわけレンズ２２ｃの有効口径は、コストを可及的抑制するために、必要最小の大きさに設計されている。したがって、カラーホイール３２からの反射光が傾斜角度Ａずれた方向に進むと、図７に示すように、その戻り光の一部がレンズ２２（レンズ２２ｃ）の有効口径から外れ、結果的に蛍光体ホイール２４まで回帰しなくなる。ただし、図７において点線は、蛍光体ホイール２４とカラーホイール３２とが互いに平行な状態、すなわち、カラーホイール３２の入射面の法線方向がレンズ２２の光軸５２に対して傾斜していないときの戻り光を示している。つまり、カラーホイール３２から蛍光体ホイール２４への再帰反射光の光量すなわちエネルギが小さくなる。そのため、蛍光体ホイール２４において蛍光体層３０ｙの損傷の程度が、カラーホイール３２が傾斜しておらず光軸５２に対してカラーホイール３２の入射面が垂直の場合に比べて、小さくなる。したがって、蛍光体層の劣化を抑制できる。

【0037】

図８‐図１３は、蛍光体ホイール２４の蛍光体層３０ｙの表面におけるカラーホイール３２からの反射光による照度度分布（エネルギ分布）を示すシミュレーション写真である。

【0038】

図８は上記傾斜角度Ａが０度の場合、すなわち、カラーホイール３２が傾斜していないときの照度分布図である。この場合、蛍光体層表面には赤色で示される比較的大きい高照度領域（高エルギ領域）が形成されているのがわかる。つまり、反射光すなわち戻り光による蛍光体層表面におけるピーク照度が大きい。

【0039】

図９は上記傾斜角度Ａが３度の場合の照度分布図である。この場合、蛍光体層表面の高照度領域は図８の場合に比べて小さい。したがって、蛍光体層表面における戻り光（反射光）によるピーク照度はやや小さい。

【0040】

図１０は、傾斜角度Ａが５度の場合の照度分布図である。この場合、蛍光体層表面においては高照度領域はほとんどなくなり図９の場合に比べてさらに小さくなっている。したがって、蛍光体層表面の戻り光によるピーク照度は小さい。

【0041】

図１１は、傾斜角度Ａが１０度の場合の照度分布図である。この場合、蛍光体層表面においては高照度領域はなくなり、蛍光体層表面における戻り光によるピーク照度はさらに小さい。

【0042】

図１２は、傾斜角度Ａが１５度の場合の照度分布図である。この場合、蛍光体層表面における戻り光によるピーク照度はさらに小さい。

【0043】

図１３は、傾斜角度Ａが２０度の場合の照度分布図である。この場合、蛍光体層表面における戻り光によるピーク照度はさらに一層小さい。

【0044】

このように、レンズ２２の光軸５２に対するカラーホイール３２の傾斜角度Ａを大きくすればそれに応じて、蛍光体ホイール２４の蛍光体層３０ｙ、３０ｇの表面においての、カラーホイール３２からの反射光（戻り光）によるピーク照度および温度上昇は小さくなり、蛍光体層の損傷の程度が小さくなる。

【0045】

さらに、図８‐図１３の照度分布図は、換言すれば、蛍光体ホイール２４の蛍光体層３０ｙの表面の主として戻り光によるピーク照度を示しているといえる。図８を見ると、カラーホイール３２の傾斜角度Ａの関係を傾斜角度Ａが０度では赤色の高照度領域が明瞭に確認できるので、最大ピーク照度は大きく、図９‐図１３のように傾斜角度Ａが大きくなれば、最大ピーク照度は徐々に小さくなっている。

【0046】

発明者等は、傾斜角度Ａの変化に応じて最大ピーク照度がどのような変化を呈するか検証し、それを図１４のグラフで表した。このグラフからわかるように、傾斜角度Ａを５度に設定したとき、蛍光体ホイール２４の蛍光体層３０ｙの表面における最大ピーク照度は、傾斜角度Ａ＝０度のときに比べて約２５％減少し、傾斜角度Ａを１０度に設定したとき最大ピーク照度は傾斜角度Ａ＝０度のときに比べて約４０％減少する。しかしながら、傾斜角度Ａを１５度以上に設定しても最大ピーク照度の減少はほぼ飽和に近づき、カラーホイール３２からの戻り光の影響がなくなり、青色レーザ光の入射光だけの最大ピーク照度となる。

【0047】

他方、図１５のグラフに示すように、傾斜角度Ａに応じて、カラーホイール３２における赤色成分（５７０ｎｍ）の分光特性が変化する。傾斜角度Ａが０度、３度および５度のときには分光特性がそれほど悪くなっていないが、傾斜角度Ａが１０度、１５度および２０度のときには分光特性がブロードになり、赤色成分の色純度が悪くなる。いわゆる色ダレを生じる。

【0048】

このような発明者等の一連の実験によって、カラーホイール３２を傾ける傾斜角度Ａは０度より大きく１０度以下の角度範囲（０＜Ａ≦１０）で設定されることが望ましいことが分かった。傾斜角度Ａが１５度以上なら、色純度の低下により、投射映像の品質低下を生じるからである。

【0049】

つまり、カラーホイール３２の傾斜角度Ａは、カラーホイール３２での分光特性がブロードにならない範囲で、赤色成分（波長５７０ｎｍ）の透過率が０％‐１０％の範囲とすることが望ましい。
［第２実施例］
第１実施例ではカラーホイール３２が図面上で右上に傾斜しているが、このカラーホイール３２は、図１６に示すように、図面上で左上に傾斜する傾斜方向で設置されてもよい。ただし、傾斜角度Ａも第１実施例と同様に設定される。この第２実施例においても、第１実施例と同様に、蛍光体ホイール２４において蛍光体層３０ｙの損傷ないし劣化を可及的抑制できる。

【0050】

上述の第１実施例または第２実施例では、回転波長変換素子である蛍光体ホイール２４と回転色分離素子であるカラーホイール３２との間から単色レーザ光（青色レーザ光）を導入し、蛍光体ホイール２４のカラーホイール３２側の内面からその内面に形成された蛍光体層３０ｙおよび３０ｇに青色レーザ光を照射した。

【0051】

しかしながら、青色レーザ光の照射方向は背景技術で引用した特許文献１のように、蛍光体ホイールの外面側（カラーホイールとは反対側）の面から照射するようにしてもよい。

【0052】

さらに、第１実施例または第２実施例では、カラーホイール３２において蛍光体ホイール２４から放射される黄色光から分離することによって赤色成分を取り出し、蛍光体ホイール２４から放射される黄色光および緑色光ならびに別経路を経た青色光をカラーホイール３２からそのまま出力した。

【0053】

しかしながら、カラーホイール３２で任意の色成分を分離することができる。特許文献１のように、蛍光体ホイールから黄色光を放射し、その黄色光からカラーホイールで赤色成分、緑色成分および青色成分を分離することも可能である。その場合、各色成分を抽出する際の残存成分が蛍光体ホイールに再帰反射するので、上述の各実施例のように回転色分離素子を傾斜させると、蛍光体層の劣化防止に効果的である。

【0054】

要は、この発明は、回転波長変換素子の蛍光体層から放射される光を、集光するレンズ２２を通して回転光分離素子に入射して、その入射光から所要の波長の色成分を回転光分離素子で分離または抽出する際の、回転光分離素子から回転波長変換素子へ回帰する戻り光がある、光源装置にすべて適用することができる。

【0055】

上述の実施例では光源として単色青色レーザ光を用いたが、同じ青色光であっても、たとえば４４０ｎｍと４６０ｎｍなど波長の異なるレーザを組み合わせることも可能である。また、ＬＥＤ等、レーザ素子以外の光源を使用することも可能である。

【符号の説明】

【0056】

１００ …投射装置
１０４ 投射口
１０ …光源装置
１２１、…、１２ｎ …レーザ光源バンク
１４１、…、１４ｎ、２０ …ダイクロイックミラー
２２ …レンズ
２４ …蛍光体ホイール
３２ …カラーホイール
５２ …光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】