JP6477465B2 - 画像表示装置、及び光源装置 - Google Patents

Description

本技術は、プロジェクタ等の画像表示装置、光源装置、及び光学ユニットに関する。

従来からプロジェクタ等の画像表示装置が広く用いられている。例えば光源からの光が液晶素子等の光変調素子により変調され、その変調光がスクリーン等に投影されることで画像が表示される。例えば特許文献１には、ハロゲンランプ等のランプとその光を反射させるリフレクタからなる光源装置を有するプロジェクタについて記載されている。特許文献１には、プロジェクタの内部温度の上昇による信頼性の低下を抑制するための技術が記載されている（特許文献１の段落［００５６］等）。

近年では、プロジェクタに用いられる光源に、従来の水銀ランプ又はキセノンランプ等ではなく、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）といった固体光源を採用する製品が増えてきている。ＬＥＤ等の固定光源は寿命が長く従来のようなランプ交換が不要であり、また電源を入れて即時に点灯するといった利点を有する。

例えば特許文献２には、固体光源が励起光源として用いられるプロジェクタが記載されている。固体光源から出射された青色レーザ光が励起光として蛍光体ホイールに照射される。蛍光体ホイールは、基体とそこに形成された蛍光体層とを有しており、蛍光体層に励起光が照射されることで、黄色の蛍光が発せられる。青色光と、蛍光体層から発せられる黄色光とが合成されて白色光が出射される（特許文献２の段落［００２８］［００２９］等）。

特許文献２には、レーザ光の照射による蛍光体ホイールの発熱について記載されている。例えば光源装置の出力を向上させるために、蛍光体ホイールへの照射量が増加されると、蛍光体ホイールからの発熱量も増加する。特許文献１では、蛍光体ホイールを回転させつつ所定の位置に励起光を照射することで、蛍光体ホイールの冷却が図られている。また蛍光体ホイールの基材に熱伝導率の優れた水晶やサファイア等の結晶性部材が用いられることで、冷却性能が向上されている（特許文献２の段落［０００５］［０００６］等）。

特開２０１２−２１５７５０号公報 特開２０１２−１７３５９３号公報

このように光源として固体光源が用いられる場合において、温度の上昇等にともなう部材の劣化等を十分に防止することが重要となる。すなわち温度の上昇等に応じて適正な動作が可能な装置が求められる。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、温度環境の変化に応じて適正に動作することが可能な、固体光源を有する画像表示装置、それに用いられる光源装置、及び光学ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源部と、画像生成部と、投射部と、筐体部と、第１のセンサと、制御部とを具備する。
前記光源部は、１以上の固体光源を有する光源ユニットを含む。
前記画像生成部は、前記光源ユニットからの光をもとに画像を生成する。
前記投射部は、前記画像生成部により生成された画像を投射する。
前記筐体部は、前記光源部、前記画像生成部、及び前記投射部を囲む外枠部と、前記外枠部に形成され外部の空気を吸入する吸気口とを有する。
前記第１のセンサは、前記吸気口の近傍に配置され前記吸気口から吸入された前記外部の空気の温度を外部温度として測定する。
前記制御部は、前記第１のセンサにより測定された前記外部温度をもとに、前記１以上の固定光源の出力を制御する。

この画像表示装置では、吸気口の近傍に配置された第１のセンサにより、吸気口から吸入された外部の空気の温度が測定される。そして測定された外部温度をもとに、１以上の固定光源の出力が制御される。これにより主に外部の温度環境の変化に応じた適正な動作が可能となる。

前記制御部は、前記外部温度の上昇に応じて、前記１以上の固体光源の出力を低下させてもよい。
これにより外部温度の上昇に伴う内部の部品等の劣化等を防止することが可能となる。

前記制御部は、所定の温度を第１の基準温度として、前記外部温度が前記第１の基準温度よりも高い場合に、その温度差に応じて前記出力を低下させてもよい。
これにより外部温度の上昇に応じた適正な動作が可能となる。

前記画像表示装置は、前記光源ユニットに配置され、前記１以上の固体光源の温度を光源温度として測定する第２のセンサをさらに具備してもよい。この場合、前記制御部は、前記第２のセンサにより測定された前記光源温度をもとに、前記１以上の固定光源の出力を制御してもよい。
これにより光源温度が低い低温状態での過度の光照射により、部品が劣化してしまうこと等を防止することが可能となる。

前記制御部は、前記光源温度の低下に応じて、前記１以上の固体光源の出力を低下させてもよい。
これにより低温状態での過度の光照射により、部品が劣化してしまうこと等を防止することが可能となる。

前記制御部は、所定の温度を第２の基準温度として、前記光源温度が前記第２の基準温度よりも低い場合に、その温度差に応じて前記出力を低下させてもよい。
例えばこの第２の基準温度として推奨動作温度が設定されてもよい。他の温度が第２の基準温度として設定されてもよい。いずれにせよ低温状態による過度の光照射により、部品が劣化してしまうこと等を防止することが可能となる。

前記画像生成部は、入射する光を変調する１以上の光変調素子と、前記光源部からの光を前記１以上の光変調素子に入射させ、前記１以上の光変調素子により変調された変調光を前記投射部に出射する光学系とを有してもよい。
この場合、前記画像表示装置は、送出部と、第３のセンサとをさらに具備してもよい。
前記送出部は、フィルタを有し、前記フィルタを介して前記外部の空気を前記光学系に送る。
前記第３のセンサは、前記光学系に配置され、前記光学系の温度を光学系温度として測定する。
前記制御部は、前記第３のセンサにより測定された前記光学系温度をもとに、前記フィルタの状態を判定してもよい。
これによりフィルタの目詰まり等による温度上昇を防止することが可能となる。この結果、光学系や光変調素子、その他の部品の熱による劣化等を防止することができる。

前記１以上の光変調素子は、赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ変調する３つの光変調素子を有してもよい。この場合、前記光学系は、各色の光用の光学系として、赤色光学系、青色光学系、及び緑色光学系を有してもよい。また前記第３のセンサは、前記青色光学系に配置されてもよい。
この画像表示装置では、最も短波長でありエネルギーの高い青色光用の青色光学系に第３のセンサが配置される。これにより光学系温度の変化に応じた高い精度の動作が可能となる。

前記青色光学系は、前記青色光の偏光状態を制御する偏光板を有してもよい。この場合、前記第３のセンサは、前記偏光板に配置されてもよい。
このように偏光板の温度が光学系温度として測定されてもよい。これにより適切な動作が可能となる。

前記制御部は、所定の温度を第３の基準温度として、前記光学系温度が前記第３の基準温度よりも高い場合に、前記フィルタを交換する旨の表示を出力してもよい。
これによりフィルタの劣化等による熱の影響を防止することができる。

前記制御部は、所定の温度を第３の基準温度として、前記光学系温度が前記第３の基準温度よりも高い場合に、前記画像表示装置の動作を停止させてもよい。
これによりフィルタの劣化等による熱の影響を防止することができる。

本技術の一形態に係る光源装置は、光源ユニットと、出射部と、センサ部とを具備する。
前記光源ユニットは、所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源を有する。
前記出射部は、前記光源ユニットからの光により励起されて前記光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体を有し、前記所定波長域の光と前記発光体からの可視光とを含む光を出射可能である。
前記センサ部は、前記光源ユニットに配置され、前記１以上の固体光源の温度を光源温度として測定するセンサと、前記センサにより測定された前記光源温度をもとに、前記１以上の固定光源の出力を制御する制御部とを有する。

本技術の一形態に係る光学ユニットは、１以上の光変調素子と、光学系と、センサとを具備する。
前記１以上の光変調素子は、入射する光を変調する。
前記光学系は、１以上の固体光源からの光を前記１以上の光変調素子に入射させ、前記１以上の光変調素子により変調された変調光を、光を投射可能な投射光学系へ出射する。
前記センサは、前記光学系に配置され、前記光学系の温度を光学系温度として測定する。

以上のように、本技術によれば、温度環境の変化に応じて適正に動作することが可能な、固体光源を有する画像表示装置、それに用いられる光源装置、及び光学ユニットを提供することが可能となる。

本技術の一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。 画像表示装置が有する画像生成部及び投射部の構成例を示す概略図である。 図１に示す光源部の構成例を示す斜視図である。 図３の光源部の、蓋部を取り外した状態の図である。 図４に示す光源部を上方から見た平面図である。 光源部による光の出射を説明するための概略的な構成図である。 集光ユニットの構成例を示す斜視図である。 図７に示す集光ユニットを上方から見た平面図である。 支持部に支持された平面反射部を拡大した拡大図である。 環境温度センサの配置箇所の一例を示す模式的な図である。 制御部による複数のレーザ光源の出力制御の一例を示すグラフである。 光源温度センサの配置箇所の一例を示す模式的な図である。 光源温度センサの配置箇所の一例を示す模式的な図である。 制御部による複数のレーザ光源の出力制御の一例を示すグラフである。 光学系温度センサの配置箇所の一例を示す模式的な図である。 集光ユニットが複数配置される他の構成例を示す模式的な図である。

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

［画像表示装置］
図１は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。画像表示装置５００は、例えばプレゼンテーション用、もしくはデジタルシネマ用のプロジェクタとして用いられる。その他の用途に用いられる画像表示装置にも、以下に説明する本技術は適用可能である。

画像表示装置５００は、光を出射可能な光源部１００と、光源部１００からの光をもとに画像を生成する画像生成部２００と、画像生成部２００により生成された画像をスクリーン等に投射する投射部４００とを有する。また画像表示装置５００は、光源部１００、画像生成部２００、及び投射部４００を囲む外枠部５０１と、外枠部５０１に形成され外部の空気を吸入する吸気口５０２とを含む筐体部５０３を有する。

外枠部５０１は略直方体形状を有し、前面部５０４、背面部５０５、側面部５０６、底面部５０７、及び上面部を有する。吸気口５０２は、外枠部５０１の２つの側面部５０６ａ及び５０５ｂに、前面部５０４から背面部５０５に向かう前後方向（ｙ軸方向）に延在する長方形状に形成されている。吸気口５０２には、内部への異物の侵入を防ぐために、傾斜をつけた庇状の複数の羽根５０８が形成されている。なお図１では、上面部の図示が省略されている。

また画像表示装置５００は、画像生成部２００が有する照明光学系２２０（図２参照）を冷却するために、外部の空気を照明光学系２２０に送る送出部５１０を有する。送出部５１０は、フィルタ５１１と、図示しないファン機構とを有する。本実施形態では、筐体部５０３の内部側の、側面部５０６に形成された吸気口５０２に対向する位置に、吸気口５０２に沿ってフィルタ５１１が配置される。このフィルタ５１１の下方にファン機構が配置され、ファン機構が駆動することで、吸気口５０２から吸入された外部の空気が、フィルタ５１１を介して照明光学系２２０に吹き付けられる。なお送出部５１０の構成は限定されず、フィルタ５１１を介して外部の空気が照明光学系２２０に送られるのであれば、任意の構成が採用されてよい。フィルタ５１１の種類も限定されず、外部からのごみや塵埃等の侵入を防止することが可能であれば、どのようなものが用いられてもよい。例えばスポンジタイプのものや帯電タイプのものがある。

また画像表示装置５００は、センサ機構５２０を有する。センサ機構５２０は、吸気口５０２の近傍に配置された環境温度センサ（第１のセンサ）５２１と、光源部１００に配置された光源温度センサ（第２のセンサ）５２２と、画像生成部２００の照明光学系２２０に配置され光学系温度センサ（第３のセンサ）５２３とを有する。センサ機構５２０については、後にくわしく説明する。

また画像表示装置５００は、装置内の各機構の動作を制御可能な制御部５２５を有する（図２参照）。制御部５２５は、光源部１００、画像生成部２００、投射部４００、ファン機構、センサ機構５２０、その他の機構と電気的に接続され、各機構に制御信号を出力する。例えばセンサ機構５２０等により測定された温度情報をもとに、光源部１００等の動作を制御したり、画像表示装置５００の動作を停止させたりすることも可能である。

制御部５２５は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等を有し、ＣＰＵがＲＯＭに予め記録されている制御用プログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、各機構を制御する。制御部５２５の構成は限定されず、任意のハードウェア及びソフトウェアが用いられてよい。例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＰＬＤ(Programmable Logic Device)、その他ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデバイスが用いられてもよい。また図２では破線にて制御部５２５が図示されているが、制御部５２５が配置される箇所等も限定されず、適宜設定されてよい。

図２は、画像表示装置５００が有する画像生成部２００及び投射部４００の構成例を示す概略図である。図２に示すように、外枠部５０１の背面部５０５から前面部５０４にかけて光源部１００、画像生成部２００、及び投射部４００が配置される。投射部４００は、その出射面４０１が前面部５０４から外部側に突出するように配置される。

画像生成部２００は、光源部１００から出射された赤色光、緑色光、及び青色光を含む白色光Ｗをもとに画像を生成する。画像生成部２００は、照射された光をもとに画像を生成する画像生成素子２１０と、画像生成素子２１０に光源部１００からの出射光を照射する照明光学系２２０とを有する。投射部４００は、画像生成素子２１０により生成された画像を投射する。

画像生成素子２１０は、本実施形態において、入射する光を変調する光変調素子に相当する。また照明光学系２２０は、光源部からの光を１以上の光変調素子に入射させ、１以上の光変調素子により変調された変調光を投射部４００に出射する光学系に相当する。また投射部４００は、光を投射可能な投射光学系に相当する。

図２に示すように、画像生成部２００は、インテグレータ素子２３０と、偏光変換素子２４０と、集光レンズ２５０とを有する。インテグレータ素子２３０は、二次元に配列された複数のマイクロレンズを有する第１のフライアイレンズ２３１、及び、その各マイクロレンズに１つずつ対応するように配列された複数のマイクロレンズを有する第２のフライアイレンズ２３２を含んでいる。

光源部１００からインテグレータ素子２３０に入射する平行光は、第１のフライアイレンズ２３１のマイクロレンズによって複数の光束に分割され、第２のフライアイレンズ２３２における対応するマイクロレンズにそれぞれ結像される。第２のフライアイレンズ２３２のマイクロレンズのそれぞれが、二次光源として機能し、輝度が揃った複数の平行光を、偏光変換素子２４０に入射光として照射する。

インテグレータ素子２３０は、全体として、光源部１００から偏光変換素子２４０に照射される入射光を、均一な輝度分布に整える機能を有する。

偏光変換素子２４０は、インテグレータ素子２３０等を介して入射する入射光の、偏光状態を揃える機能を有する。この偏光変換素子２４０は、例えば光源部１００の出射側に配置された集光レンズ２５０等を介して、青色レーザ光Ｂ３、緑色光Ｇ３及び赤色光Ｒ３を含む出射光を出射する。

照明光学系２２０は、ダイクロイックミラー２６０及び２７０、ミラー２８０、２９０及び３００、リレーレンズ３１０及び３２０、フィールドレンズ３３０Ｒ、３３０Ｇ及び３３０Ｂ、画像生成素子としての液晶ライトバルブ２１０Ｒ、２１０Ｇ、及び２１０Ｂ、ダイクロイックプリズム５４０を含んでいる。液晶ライトバルブ２１０Ｒ、２１０Ｇ、及び２１０Ｂは、本実施形態において、赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ変調する３つの光変調素子に相当する。

また照明光学系２２０は、各色の光の光路上に配置された、入射偏光板３７０及び出射偏光板３８０を有する。入射偏光板３７０及び出射偏光板３８０は、各色用の液晶ライトバルブ２１０の入射側及び出射側に液晶ライトバルブ２１０を間に挟むようにして配置される。従って液晶ライトバルブ２１０Ｒの前後に入射偏光板３７０Ｒ及び出射偏光板３８０Ｒが配置され、液晶ライトバルブ２１０Ｇの前後に入射偏光板３７０Ｇ及び出射偏光板３８０Ｇが配置される。液晶ライトバルブ２１０Ｂの前後には、入射偏光板３７０Ｂ及び出射偏光板３８０Ｂが配置される。

入射偏光板３７０は、液晶ライトバルブ２１０に入射する光の偏光状態を制御して、その偏光方向を揃えることが可能である。これにより光の偏光度が向上され、高い精度での画像の生成及び表示が可能となる。出射偏光板３８０は、液晶ライトバルブ２１０により変調された変調光の偏光状態を制御して、その偏光度を向上させる。これにより高品質の画像が表示可能となる。入射偏光板３７０及び出射偏光板３８０の具体的な構成は限定されず、任意の構成が採用可能である。

ダイクロイックミラー２６０及び２７０は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させる性質を有する。図２を参照して、例えば、ダイクロイックミラー２６０が、緑色光Ｇ３及び青色光Ｂ３を選択的に反射する。ダイクロイックミラー２７０は、ダイクロイックミラー２６０により反射された緑色光Ｇ３及び青色光Ｂ３のうち、緑色光Ｇ３を選択的に反射する。残る青色光Ｂ３が、ダイクロイックミラー２７０を透過する。これにより、光源部１００から出射された光が、異なる色の複数の色光に分離される。なお複数の色光に分離するための構成や、用いられるデバイス等は限定されない。

分離された赤色光Ｒ３は、ミラー２８０により反射され、フィールドレンズ３３０Ｒを通ることによって平行化された後、入射偏光板３７０Ｒを介して、赤色光の変調用の液晶ライトバルブ２１０Ｒに入射する。緑色光Ｇ３は、フィールドレンズ３３０Ｇを通ることによって平行化された後、入射偏光板３７０Ｇを介して、緑色光の変調用の液晶ライトバルブ２１０Ｇに入射する。青色光Ｂ３は、リレーレンズ３１０を通ってミラー２９０により反射され、さらにリレーレンズ３２０を通ってミラー３００により反射される。ミラー３００により反射された青色光Ｂ３は、フィールドレンズ３３０Ｂを通ることによって平行化された後、入射偏光板３７０Ｂを介して、青色光の変調用の液晶ライトバルブ２１０Ｂに入射する。

液晶ライトバルブ２１０Ｒ、２１０Ｇ及び２１０Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給する図示しない信号源（例えばＰＣ等）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ２１０Ｒ、２１０Ｇ及び２１０Ｂは、供給される各色の画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調し、それぞれ赤色画像、緑色画像及び青色画像を生成する。変調された各色の光（形成された画像）は、出射偏光板３８０Ｒ、３８０Ｇ、及び３８０Ｂを介してダイクロイックプリズム３４０に入射して合成される。ダイクロイックプリズム３４０は、３つの方向から入射した各色の光を重ね合わせて合成し、投射部４００に向けて出射する。

投射部４００は、複数のレンズ４１０等を有し、ダイクロイックプリズム３４０によって合成された光を図示しないスクリーンに照射する。これにより、フルカラーの画像が表示される。

図２に示す照明光学系２２０は、ＲＧＢの各色の光用の光学系として、赤色光学系、青色光学系、及び緑色光学系を有する。本実施形態では、ミラー２８０、フィールドレンズ３３０Ｒ、入射偏光板３７０Ｒ、液晶ライトバルブ２１０Ｒ、及び出射偏光板３８０Ｒが赤色光学系に相当する。またダイクロイックミラー２７０、フィールドレンズ３３０Ｇ、入射偏光板３７０Ｇ、液晶ライトバルブ２１０Ｇ、及び出射偏光板３８０Ｇが緑色光学系に相当する。そして、ミラー２８０及び３００、リレーレンズ３１０及び３２０、フィールドレンズ３３０Ｂ、入射偏光板３７０Ｂ、液晶ライトバルブ２１０Ｂ、及び出射偏光板３８０Ｂが青色光学系に相当する。

図３は、光源部１００の構成例を示す斜視図である。図４は、図３の光源部１００の、蓋部１０を取り外した状態の図である。図４では、図３に示すヒートシンク９０の図が省略されている。

光源部１００は、青色波長域のレーザ光、及び、そのレーザ光によって励起される蛍光物質から生じる赤色波長域から緑色波長域の光を合成して白色光を出射する。図１に示すように、光源部１００は、底部に設けられたベース部１と、ベース部１に支持される筐体部３とを有する。ベース部１には、１以上の固体光源を有する光源ユニット３０と、光源ユニット３０の光を受けて白色光を生成して出射する蛍光体ユニット４０とが装着される。図４に示すように、筐体部３内の空間部４にて、光源ユニット３０からの出射光Ｌが蛍光体ユニット４０に照射される。

ベース部１は、平面形状でなり、また一方向に延びる細長い形状を有する。ベース１の細長く延びる長手方向が光源部１００の左右方向となり、長手方向に直交する短手方向が前後方向となる。従って短手方向で対向する２つの長手部分の一方が前方側５となり、他方が後方側６となる。また長手方向及び短手方向の両方に直交する方向が、光源部１００の高さ方向となる。図１に示す例では、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向が、それぞれ左右方向、前後方向及び高さ方向となる。

筐体部３は、ベース部１の平面方向に垂直な高さ方向に延在する側壁部９と、側壁部９を覆う蓋部１０とを有する。本実施形態では、２つの側壁部材１１と、蓋部材１２と、図示しない後方部材と、前方部材１４とで、側壁部９及び蓋部１０からなる筐体部３が構成される。これら複数の枠部材は、隣接する２つの部分に互いの部材が重なるオーバーラップ部２１が形成されるように配置される。オーバーラップ部２１とは、一方の部材の一部分と、隣接する部材の一部分とが、重なって配置される部分のことである。図１に示す例では、側壁部材１１の上方部分と、蓋部材１２の折り曲げ部２０とにより、オーバーラップ部２１が形成されている。その他の部材の隣接する部分にもオーバーラップ部が形成されている。

このように本実施形態では、複数の枠部材が、隣接する部分にオーパーラップ部２１が形成されるように組み立てられる。これにより、光源ユニット３０から蛍光体ユニット４０に向かう出射光やその反射光が、筐体部３の外側に漏れてしまうことを十分に抑えることが可能となる。すなわち筐体部３による光の遮断効果を向上させることが可能となる。また筐体部３を一体的に形成する場合と比べると、例えば各枠部材を安価な板金等を加工することで準備することも可能となり、安価にまた簡単に筐体部３を組み立てることが可能となる。

オーバーラップ部２１の形状や大きさ等は限定されない。少なくとも隣接する部材が重なるように配置されればよい。隣接する部分の全体においてオーバーラップ部２１が形成されると、光の遮断効果は高く維持されるが、設計上の制約等により、部分的に重ならない部分が生じてもよい。また筐体部３内の光源ユニット３０や蛍光体ユニット４０の位置や、出射光の光路の位置によって、光が漏れる可能性が高い部分では、オーバーラップ部２１を大きくして、遮光性を向上させるといった設計も可能である。

例えば隣接する部材が重なり合うように配置され、それらの部材同士が当接されず、間に空間が形成されてもよい。この場合でも重なる領域の大きさを十分にとれば光の漏れを抑えることが可能となる。部材間の空間を蛍光体ユニット等を冷却するための冷却風の流路として利用することも可能である。このように当接しないように重ねられて配置された部材同士によっても、オーバーラップ部２１は形成される。

また筐体部３を複数の枠部材で構成させることで、冷却風を吸入する吸気口や冷却風を排気する排気口を簡単に形成することが可能となる。また空間部４内での冷却風の流路を屈曲させるための構成等も簡単に実現することができる。吸気口及び排気口の位置を適宜設計することや、冷却風の流路を屈曲することにより、筐体部３からの出射光の漏れを抑えた効果的な冷却が可能となる。

図４に示すように、ベース部１の後方側６には、長手方向に並ぶように２つの光源ユニット３０が配置される。光源ユニット３０は、１以上の固定光源として、青色レーザ光Ｂ１を出射可能な複数のレーザ光源３１を有する（図５参照）。複数のレーザ光源３１は、前後方向を光軸方向として、その方向に沿って前方側５に向けて青色レーザ光Ｂ１が出射されるように配置される。

２つの光源ユニット３０の前方には、それぞれ集光光学系が配置される。集光光学系は、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１を蛍光体ユニット４０の所定のポイントに集光させる。図４では、光源ユニット３０の前方には支持部３２が図示されている。支持部３２は、光源ユニット３０と集光光学系とを１つのユニットとして支持する部材である。この支持部３２により、光源ユニット３０と集光光学系とを有する集光ユニット３３が構成される。

この集光ユニット３３により集光された青色レーザ光Ｂ１を励起光として、蛍光体ユニット４０から白色光が光軸Ａに沿って出射される。白色光の光軸Ａの方向は、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１の光軸方向と同じ方向に設定されている。すなわち蛍光体ユニット４０は、青色レーザ光Ｂ１の光軸方向と同じ方向で白色光が出射されるように、ベース部１の前方側５に配置されている。

図５は、図４に示す光源部１００を上方から見た平面図である。図５では、支持部３２の図示が省略されている。図６は、光源部１００による光の出射を説明するための概略的な構成図である。

集光ユニット３３は、複数のレーザ光源３１を含む光源ユニット３０と、複数のレーザ光源３１からの出射光である青色レーザ光Ｂ１を所定のポイントＰに集光する集光光学系３４と、光源ユニット３０及び集光光学系３４を１つのユニットとして支持する支持部３２とを有する。

複数のレーザ光源３１は、例えば、４００ｎｍ−５００ｎｍの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する青色レーザ光Ｂ１を発振可能な青色レーザ光源である。複数のレーザ光源３１は、所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源に相当する。固体光源として、ＬＥＤ等の他の光源が用いられてもよい。また所定波長域の光も、青色レーザ光Ｂ１に限定されない。

集光光学系３４は、複数のレーザ光源３１から出射された青色レーザ光Ｂ１を、蛍光体ユニット４０の後方側から蛍光体４１上に集光する。本実施形態の集光光学系３４は、非球面反射面３５と、平面反射部３６とを有する。非球面反射面３５は、複数のレーザ光源３１からの出射光を反射して集光する。

平面反射部３６は、非球面反射面３５により反射された複数のレーザ光源３１からの光を蛍光体４１へ反射する。平面反射部３６は、複数のレーザ光源３１からの光を反射する反射面として平面反射面３７を有し、この平面反射面３７を用いて光を蛍光体４１へ反射する。これにより複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１が、蛍光体ユニット４０が有する蛍光体４１上の所定のポイントＰに集光される。

上記した支持部３２は、光源ユニット３０、非球面反射面３５、及び平面反射部３６を１つのユニットとして支持することになる。なお、これらを１つのユニットとして一体的に支持可能であるのならば、支持部３２の形状や大きさは限定されない。典型的には、青色レーザ光Ｂ１が外部に漏れないように、筐体状を有する支持部３２が用いられる。これにより青色レーザ光Ｂ１の利用効率が向上する。

蛍光体ユニット４０の内部には、図６に示す蛍光体ホイール４２が設けられる。蛍光体ホイール４２は、青色レーザ光Ｂ１を透過させる円盤形状の基板４３と、その基板４３の配置面４４上に設けられた蛍光体層４１とを有している。基板４３の中心には、蛍光体ホイール４２を駆動するモータ４５が接続され、蛍光体ホイール４２は、基板４３の中心を通る法線に回転軸４６を有し、回転軸４６を中心として回転可能に設けられている。

蛍光体ホイール４２の回転軸４６は、その延在方向が蛍光体ユニット４０の略中央を通る光軸Ａと同じ方向となるように設けられる。また回転軸４６は、蛍光体層４１の所定のポイントＰが蛍光体ユニット４０の略中央（光軸Ａ上）に位置するように、光軸Ａとは異なる位置に配置される。図５に示すように、集光ユニット３３は、蛍光体ユニット４０の略中央に配置された所定のポイントＰに青色レーザ光Ｂ１を集光する。

図６に示すように、蛍光体ホイール４２は、基板４３の２つの主面のうち、蛍光体層４１が設けられていない側の主面４７を集光ユニット３３側に向けるようにして配置されている。また、蛍光体ホイール４２は、集光ユニット３３により集光される青色レーザ光Ｂ１の焦点位置が蛍光体層４１上の所定のポイントに一致するように配置されている。

蛍光体層４１は、複数のレーザ光源３１からの光に励起されてその光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体に相当する。本実施形態では、蛍光体層４１は、約４４５ｎｍの中心波長を持つ青色レーザ光Ｂ１によって励起されて蛍光を発する蛍光物質を含んでいる。そして蛍光体層４１は、複数のレーザ光源３１が出射する青色レーザ光Ｂ１の一部を、赤色波長域から緑色波長域までを含む波長域の光（すなわち黄色光）に変換して出射する。

蛍光体層４１に含まれる蛍光物質としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体が用いられる。なお、蛍光物質の種類、励起される光の波長域、及び励起により発生される可視光の波長域は限定されない。

また、蛍光体層４１は、励起光の一部を吸収する一方、励起光の一部を透過させることにより、複数のレーザ光源３１から出射された青色レーザ光Ｂ１も出射することができる。これにより、蛍光体層４１から出射される光は、青色の励起光と黄色の蛍光との混色による白色光となる。このように励起光の一部を透過させるため、蛍光体層４１は、例えば光透過性を有する粒子状の物質であるフィラー粒子を含んでいてもよい。

モータ４５によって基板４３が回転することにより、レーザ光源３１は、蛍光体層４１上の照射位置を相対的に移動させながら、蛍光体層４１に励起光を照射する。これにより蛍光体ユニット４０により、蛍光体層４１を透過した青色レーザ光Ｂ２と、蛍光体層４１からの可視光である緑色光Ｇ２及び赤色光Ｒ２を含む白色光が合成光として出射される。蛍光体ホイール４２が回転することで、蛍光体層４１上の同一の位置に長時間励起光が照射されることによる劣化を避けることができる。

蛍光体ユニット４０は、本実施形態において出射部に相当する。なお蛍光体ユニット４０の構成は限定されず、例えば蛍光体ホイール４２が用いられなくてもよい。例えば他の保持部により蛍光体層４１が保持されて、そこに集光ユニット３３からの青色レーザ光が集光されてもよい。

図７は、集光ユニット３３の構成例を示す斜視図である。図７では、支持部３２の図示が省略されている。図８は、図７に示す集光ユニット３３を上方から見た平面図である。

図７に示すように、本実施形態では、光源ユニット３０として２８個のレーザ光源３１を有するレーザ光源アレイが用いられる。光源ユニット３０は、開口４８が形成された板状のフレーム４９を有し、フレーム４９の裏面５０（後方側６の面）に、複数のレーザ光源３１が実装された実装基板５１（ＰＣＢ等）が配置される。複数のレーザ光源３１は、フレーム４９の開口４８を介して、前方側５に向けて光軸Ａの光軸方向と同じ方向に沿って青色レーザ光Ｂ１を出射する。レーザ光源３１は、光源部１００の左右方向（ｘ軸方向）に４つ、高さ方向（ｚ軸方向）に７つ並ぶように配置される。

フレーム４９の前面５２（前方側５の面）には、複数のレーザ光源３１の位置に応じて２８個のコリメータレンズ５３が配置される。コリメータレンズ５３は、回転対称非球面レンズであり、各レーザ光源３１から出射される青色レーザ光Ｂ１を略平行光束にする。本実施形態では、直線状に並ぶ４つのコリメータレンズ５３が一体的に形成されたレンズユニット５４が用いられる。このレンズユニット５４が高さ方向に沿って７つ配列される。レンズユニット５４は、フレーム４９に固定された保持部材５５により保持される。なお図面上においてコリメータレンズ５３をレーザ光源３１として説明を行う場合がある。

光源ユニット３０の構成は限定されず、例えばフレーム４９が用いられなくてもよい。レーザ光源３１の数や配列、コリメータレンズ５３の構成等も限定されない。例えばレンズユニット５４が用いられず、レーザ光源３１ごとにコリメータレンズが配置されてもよい。あるいは複数のレーザ光源３１からの光束が、１つのコリメータレンズによりまとめて略平行光束にされてもよい。なお、図面上では複数のレーザ光源３１（コリメータレンズ５３）から出射される青色レーザ光Ｂ１の一部の光束が図示されている。

複数のレーザ光源３１の前方側５には、非球面反射面３５を有する反射部材５６が配置される。反射部材５６は、非球面反射面３５が複数のレーザ光源３１と対向するように配置される。非球面反射面３５は、複数のレーザ光源３１が配置される配置面５２の平面方向（ｘｚ面方向）に対して斜めに配置される。これにより青色レーザ光Ｂ１は、平面反射部３６に向けて反射される。反射部材５６としては、例えば反射ミラーが用いられる。

非球面反射面３５は、典型的には鏡面状の凹面反射面であり、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１を反射して集光可能なように形状が設計される。また非球面反射面３５は、回転対称非球面であってもよいし、回転対称軸を有さない自由曲面であってもよい。複数のレーザ光源３１の位置、光を反射する方向及び集光の位置、非球面反射面３５に入射するレーザ光Ｂ１の光束の大きさや入射角度等をもとに、非球面反射面３５の形状は適宜設定される。反射部材５６の材料は限定されず、例えば金属材料やガラス等が用いられる。

反射部材５６の外形や大きさは、青色レーザ光Ｂ１の照射領域の大きさに合わせて適宜設定可能である。例えば略矩形状の反射部材５６が用いられてもよいし、三角形状やその他多角形状の反射部材５６等が用いられてもよい。これにより、複数のレーザ光源３１らの光を集光するために集光レンズが用いられる場合よりも、反射部材５６の外形を適宜調整して小さくすることが可能となる。この結果、集光光学系３４をコンパクトにすることが可能となり、光源部１００の大型化を抑えることが可能となる。

図８に示すように、反射部材５６は支持部材５７により支持される。支持部材５７は、支持部３２にネジ留めにより固定される。これにより反射部材５６は支持部３２により支持される。

図９は、支持部３２に支持された平面反射部３６を拡大した拡大図である。平面反射部３６は、平面反射面３７を有する平面反射部材６０を含む。平面反射面３７は、非球面反射面３５により反射された青色レーザ光Ｂ１を蛍光体層４１上の所定のポイントＰへ反射する。平面反射面３７は、典型的には鏡面である。平面反射部材６０としては、例えば反射ミラーが用いられる。平面反射部材６０の材料は限定されず、例えば金属材料やガラス等が用いられる。

また平面反射部３６は、平面反射部材６０を保持する部材保持部６１と、部材保持部６１の下部を回転可能及び傾動可能に支持する支持フレーム６２と、部材保持部６１の上部側で部材保持部６１及び支持フレーム６２を連結する連結部６３とを有する。

図９に示すように、部材保持部６１は板状でなり、一方の面のほぼ全体領域に凹部６４が形成されている。その凹部６４に板状の平面反射部材６０が嵌めこまれる。部材保持部６１は、高さ方向（ｚ軸方向）に沿って立設される。凹部６４が形成された面の法線方向、すなわち平面反射面３７の法線方向は、ｚ軸に直交する方向となる。

部材保持部６１の端部には、ｚ軸方向に延在する軸部６５が形成されている。軸部６５は、部材保持部６１と一体的に形成されており、例えば軸部６５が回転すると部材保持部６１も回転する。従って部材保持部６１に保持された平面反射部材６０も軸部６５と一体的に動く。すなわち部材保持部６１は、平面反射面３７を軸部６５と一体的に保持している。

図９に示すように、軸部６５は、部材保持部６１の上下に直線状に並ぶようにそれぞれ形成される。部材保持部６１の上下には取付部６６が形成され、その取付部６６に軸部６５が形成される。上下に形成される取付部６６同士、及び軸部６５同士は互いに同様の形状を有する。

２つの軸部６５のうち一方の軸部６５が支持フレーム６２に形成された軸支持孔６７に挿入される。他方の軸部６５は、平面反射面３７の角度を調整する際に操作される操作部６８として用いられる。操作部６８側の取付部６６に連結部６３が取り付けられる。例えば平面反射面３７の配置位置や集光ユニット３３の設計等をもとに、軸支持孔６７に挿入される軸部６５が適宜選択される。

部材保持部６１が形成される際には、その上下となる部分に同じ形状を有する軸部６５がそれぞれ形成される。すなわち軸部６５と操作部６８とを区別することなく同じ形状で形成すればよいので、部材保持部６１の製造コストを下げることができる。また軸支持孔６７に挿入される軸部６５を選択することが可能なので、部材保持部６１の取付に関する自由度を向上させることができる。

支持フレーム６２は、下部支持部６９と、上部支持部７０と、これらを連結する連結フレーム７１とを有する。下部支持部６９及び上部支持部７０は、ｚ軸方向において、部材保持部６１の下部及び上部と略等しい位置に、互いに対向するように配置される。連結フレーム７１はｚ軸方向に沿って延在して、下部支持部６９及び上部支持部７０を連結する。

下部支持部６９には、部材保持部６１の軸部６５を支持する軸支持孔６７が形成されている。軸支持孔６７に軸部６５が挿入されることで、部材保持部６１が回転可能及び傾動可能に支持される。例えば軸支持孔６７として、短軸方向と長軸方向を有する長円形状の孔が形成される。その長円形状の軸支持孔６７に、短軸方向の大きさと略等しい直径を有する円形状の挿入軸が挿入される。挿入軸は、軸支持孔６７に対して回転可能なように、かつ長軸方向にて傾動可能なように挿入される。例えばこのような構成により、軸部６５（軸Ｂ）を回転軸とした回転駆動系と、軸支持孔６７を基準とした軸Ｃを回転軸とした回転駆動系（傾動駆動系）の２軸駆動機構が実現される。これにより軸部６５の回転方向及び傾動方向において平面反射面３７の角度を調整することが可能となる。

なお、軸部６５を回転可能及び傾動可能に支持するための構成は、上記のものに限定されず任意の構成が採用されてよい。また下部支持部６９を有する支持フレーム６２や軸部６５を有する部材保持部６１の材質等も限定されず、例えば金属やプラスチック等が適宜用いられてよい。

図９に示すように、支持フレーム６２は、フレーム支持部７４により支持される。フレーム支持部７４は、平面反射部３６等を１つのユニットとして支持する支持部３２に含まれる。本実施形態では、支持フレーム６２は、フレーム支持部７４に対して、光源部１００の前後方向（ｙ軸方向）において移動可能に支持される。支持フレーム６２がｙ軸方向に移動すると、部材保持部６１と支持フレーム６２とが一体的に移動する。これにより平面反射面３７の位置が調整される。

支持フレーム６２を移動可能とするための移動機構の構成は限定されない。例えば支持フレーム６２をガイドするガイド部等が、フレーム支持部７４の上下に形成される。また移動方向に弾性力を発揮するバネ部材等が適宜用いられて移動機構が構成されてもよい。その他、任意の構成が採用されてよい。移動機構により、軸Ｄを駆動軸とする直線駆動機構が実現される。

平面反射面３７の位置及び角度の調整は、ネジ７７が仮留めの状態で行われる。操作部６８が回転されることで、軸部６５を中心とした平面反射面３７の角度が調整される。これにより、左右方向での集光ポイントＰの位置を調整することができる。また操作部６８を前後方向に移動させて軸部６５を傾動させることで、平面反射面３７の傾きを調整することができる。これにより、高さ方向での集光ポイントＰの位置を調整することができる。また支持フレーム６２の前後方向における位置を調整することで、集光ポイントＰのフォーカス位置を調整することができる。調整が終了すると、ネジ７７が締められて連結部６３及び上部支持部７０がフレーム支持部７４に固定される。

本実施形態に係る光源部１００では、２つの集光ユニット３３が、蛍光体層４１を通る軸Ａを対称にした２つの位置にそれぞれ配置されている。このような構成により、レーザ光源３１の数が倍の５６個となり、蛍光体層４１から出射される白色光の高輝度化を図ることができる。

例えば５６個ものレーザ光源３１からの光を集光レンズにて集光させようとすると、非常に大きなレンズが必要となる。しかしながら本実施形態では、非球面反射面３５を用いた集光ユニット３３が用いられるので、光源部の大型化を抑えることができる。従って、装置の大型化を抑えながら、高輝度化を図ることが可能となる。

なお２つの集光ユニット３３からの青色レーザ光Ｂ１が、１つの集光ポイントＰに集光されてもよい。一方、それぞれの集光ポイントが蛍光体層４１上の異なる位置に設定されてもよい。これにより蛍光体層４１の劣化を抑えることができる。

本実施形態では、蛍光体ユニット４０からの白色光Ｗの光軸方向と、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１の出射方向とが同じ方向となるので、青色レーザ光Ｂ１の取り扱いが容易となる。例えば光源部１００の組み立て等や各部材の調整等を行う場合等において、青色レーザ光Ｂ１の進行方向を把握することが容易である。従って不意のレーザ光の照射等を防止する等の安全対策を容易に行うことが可能となる。

また本実施形態では、蛍光体４１への集光に非球面反射面３５が用いられる。これにより光源部１００のコンパクト化が可能となる。例えば高輝度化のためにレーザ光源３１の数が増加する場合でも、集光光学系３４の大きさを抑えることができる。この結果、装置の大型化を抑えつつ高輝度化を達成することが可能となる。また非球面反射面３５が用いられることで、必要な輝度や形状に応じた構造を容易に実現することも可能となる。

また本実施形態では、非球面反射面３５により反射された青色レーザ光Ｂ１を、蛍光体４１へ向けて反射する平面反射部材６０が用いられる。このような反射部材を設けることで、集光光学系３４の設計に関する自由度を増加させることができる。この結果、光源部１００の小型化や所望の形状の実現等を図ることができる。

また本実施形態では、支持部３２により、複数のレーザ光源３１及び集光光学系３４が１つのユニットとして支持される。従ってユニット化された集光ユニット３３を複数配置することも容易となる。すなわちマルチユニットに対応することが可能となる。集光ユニット３３の形状等も柔軟に変更可能であるので、種々の構成を有する集光ユニット３３を、適宜組み合わせて様々な仕様に対応することも可能である。

このような光源部１００を備えることにより、画像表示装置５００の小型化を図ることができる。また光源部１００の形状等を適宜設定することで、画像表示装置５００の外形のデザイン性の向上等を図ることも可能となる。

［センサ機構］
本実施形態に係るセンサ機構について説明する。上記したようにセンサ機構５２０は、環境温度センサ（第１のセンサ）５２１と、光源温度センサ（第２のセンサ）５２２と、光学系温度センサ（第３のセンサ）５２３とを有する。

図１０は、環境温度センサ５２１の配置箇所の一例を示す模式的な図である。環境温度センサ５２１は、吸気口５０２の近傍に配置され、吸気口５０２から吸入された外部の空気Ｌの温度を外部温度として測定する。本実施形態では、筐体部３の内部の吸気口５０２の近傍であり、吸気口５０２よりも下方に位置する箇所に、段差状の載置面５２７が形成されている。この載置面５２７に、環境温度センサ５２１が配置される。

図１０に示すように、筐体部３の内部には、吸気口５０２から水平方向で内部へと向かう方向に延在する流路部材５２８が形成されている。流路部材５２８の先端部分には、下方へ向けて折り曲げられた折り曲げ部５２９が形成されている。従って吸気口５０２から吸入された外部の空気Ｌは、環境温度センサ５２１の方に向けて下方に進み、環境温度センサ５２１上を通って、筐体部５０２の底面部５０７に進む、そして、筐体部５０２の底面部５０７に沿って、筐体部３の内部に進む。すなわち環境温度センサ５２１は、吸気口５０２から吸入された外部の空気Ｌの流路上に配置される。これにより、外部温度を高い精度で測定することが可能となる。

なお、外部の空気Ｌを吸入する吸気口５０２の近傍であれば、環境温度センサ５２１が配置される位置は限定されない。本実施形態では、図１に示すように、筐体部３の前面部５０４側に環境温度センサ５２１が配置されたが、これに限定されない。吸気口５０２の形状や大きさ、外部の空気Ｌの流路を規定する内部構造等をもとに、外部温度を測定可能な位置に環境温度センサ５２１は適宜配置されればよい。例えば外部温度が測定可能であるのならば、吸入された外部の空気Ｌの流路上とは異なる位置に、配置箇所が設定されてもよい。また筐体部３の内部において、周囲に発熱する部品がない位置に環境温度センサ５２１を配置すれば、正確な温度測定が可能となる。

図１では、２つの側面部５０６ａ及び５０６ｂのうちの一方に形成された吸気口５０２の近傍に環境温度センサ５２１が配置された。もちろん反対側の側面部５０６ｂに形成された吸気口５０２の近傍に環境温度センサ５２１が配置されてもよい。また両方の側面部５０６ａ及び５０６ｂの近傍に２つの環境温度センサ５２１が配置されてもよい。２つ以上の環境温度センサ５２１が配置されてもよい。

温度を測定する温度センサとしては、周知のものも含めて任意のものが用いられよい。このことは、後に説明する光源温度センサ５２２及び光学系温度センサ５２３についても同様である。

環境温度センサ５２１により測定された外部温度をもとに、制御部５２５により、複数のレーザ光源３１の出力が制御される。本実施形態では、測定された外部温度の上昇に応じて、複数のレーザ光源３１の出力が低下される。具体的には、所定の温度を第１の基準温度として、外部温度が第１の基準温度よりも高い場合に、その温度差に応じて出力が低下される。これにより、外部温度に応じて、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１の輝度が適正に制御される。

図１１は、制御部５２５による複数のレーザ光源３１の出力制御の一例を示すグラフである。ここに示す例では、第１の基準温度として３０℃が設定されている。従って、外部温度が３０℃よりも低い場合には、１００％の出力でレーザ光が出力される（グラフのＡの部分参照）。そして、外部温度が３０℃よりも高くなった場合に、レーザ光の出力を抑える制御が開始する。図１１に示す例では、３０℃から４０℃まで上昇した場合に、約１５％の輝度が低下され、約８５％の出力でレーザ光が出力される（グラフのＢの部分参照）。なお温度上昇に応じて、どの程度の輝度を低下させるかについては限定されず、使用環境や装置内の部品の耐熱性等をもとに適宜設定されてよい。

このように、環境温度センサ５２１により測定された外部温度をもとに、複数のレーザ光源３１の出力が制御される。これにより主に外部の温度環境の変化に応じた適正な動作が可能となる。例えば外部温度が２５℃から４０℃まで上昇した場合、通常では、筐体３内部の空気や部材の温度も約１５℃上昇することになる。しかしながら、レーザ光源３１の出力を低下させることで、レーザ光源３１や画像生成部２００が有する他の光学素子部材の温度上昇を十分に抑えることが可能となる。なお従来から知られているファン制御（高温になったときにファンの電圧を増加する制御）が並行して行われてもよい。これにより、温度上昇を十分に抑えることが可能となる。高温環境下における部品温度の上昇が抑制されることで、熱による部品の劣化を防止することが可能となる。その結果、光学部品の長寿命化が実現する。このように外部温度をモニター可能な環境温度センサ５２１を配置することで、外部温度の上昇に伴う適正な動作が可能となる。

図１２及び図１３は、光源温度センサ５２２の配置箇所の一例を示す模式的な図である。図１２は、ヒートシンク９０の接続部９１と、そこに取り付けられる実装基板５１とを模式的に示す図である。ヒートシンク９０の接続部９１に、光源部１００のフレーム４９等が接続されることになる。なお図１２では、実装基板５１に実装されるレーザ光源３１（コリメータレンズ５３）は図示されていない。図１３は、図１２のＣ−Ｃ線での断面図である。図１３では、ヒートシンク９０の接続部９１に取り付けらえる実装基板５１と、実装基板５１に実装される複数のレーザ光源３１が図示されている。

図１３に示すように、接続部９１には、高さ方向に延在し、左右方向に並ぶ、複数の凹部９２が形成されている。図１２に示すように、その凹部９２を覆うようにして、複数のスリット５８を有する実装基板５１が取り付けられる。スリット５８間の実装部５９が凹部９２を覆うように、実装基板５１は取り付けられる。実装基板５１の上にはヒートスプレッダ９５が配置され、ヒートスプレッダ９５を介して、実装基板５１の実装部５９上に複数のレーザ光源３１が実装される。各光源ユニット３０に、左右方向に４つ、高さ方向に７つ並ぶ、合計２８個のレーザ光源３１がそれぞれ配置される。

光源温度センサ５２２は、光源ユニット３０に配置され、複数のレーザ光源３１の温度を光源温度として測定する。本実施形態では、光源温度センサ５２２は、各光源ユニット３０に１つずつ配置される。光源温度センサ５２２は、光源部１００の青色レーザ光Ｂ１の照射領域の中央領域Ｍに配置される。中央領域Ｍとは、複数のレーザ光源３１が配列された領域を照射領域として、その中心Ｏの近傍に位置する領域である。本実施形態では、５６個の複数のレーザ光源３１が配置される領域が青色レーザ光Ｂ１の照射領域となり、その中心Ｏを含む中央の領域（図１２の一点鎖線で囲まれた領域）が中央領域Ｍとなる。この中央領域Ｍに含まれる位置に、光源温度センサ５２２は設けられる。

図１３に示すように、本実施形態では、各光源ユニット３０の２８個並ぶレーザ光源３１のうちの中央であり、かつ隣接する光源ユニット３０側のレーザ光源の、実装基板５１を挟んだ反対側に光源温度センサ５２２が設けられる。すなわち左右方向に４つ並ぶレーザ光源３１が、高さ方向に７つ配列されるが、そのうちの中央の段の（上から４つの目の段の）レーザ光源３１のうち、隣接する光源ユニット３０側の最も端のレーザ光源３１ａの裏側に、光源温度センサ５２２が配置列される。光源温度センサ５２２は、それを駆動させる回路等ともに、実装基板５１の裏側に実装される。図１２では、実装基板５１の裏側にある光源温度センサ５２２が、破線で図示されている。

図１２に示すように、各光源ユニット３０の光源温度センサ５２２は、中心Ｏを基準として対称となる位置に配置される。光源部１００の中央領域Ｍは最も高温になる領域であるので、中央領域Ｍに対称的にセンサが設けられることで、光源部１００の最高温度を高精度に測定することが可能となる。従って光源温度の変動に応じた適正な動作が可能となる。また中心Ｏを基準として対称的に配置されることで、光源温度センサ５２２の取り付けが容易となる。また各光源ユニット３０に１つずつ光源温度センサ５２２が配置されるので、光源ユニット３０ごとの代表温度をモニターすることも可能となっている。

光源ユニット３０の数や配列の仕方によって、中央領域Ｍは変わってくる。例えば図１２に示す２つの光源ユニット３０の上方に、もう１つの光源ユニット３０が配置されるとする。３つの光源ユニット３０は、各中心が正三角形の頂点となるような位置関係で設けられるとする。この場合、照射領域の中心Ｏは正三角形の中心点の位置となり、図１２で示す点Ｑの付近が該当することになる。この点Ｑに最も近接したレーザ光源３１の裏側に光源温度センサ５２２が設けられる。このように光源ユニット３０の数や配列に応じて、中央領域Ｍに含まれるように、光源温度センサ５２２が配置されればよい。なお、複数のレーザ光源３１の温度が測定可能であるのなら、中央領域Ｍに含まれない位置に光源温度センサ５２２が配置されてもよい。また設置位置は、レーザ光源３１の反対側の位置に限定されない。

またヒートスプレッダ９５やヒートシンク９０による低熱抵抗を実現するための構成も限定されない。低熱抵抗のために、ヒートスプレッダ９５とヒートシンク９０との間に、グリースが用いられてもよいし、放熱シートやフェイズチェンジシート等が用いられてもよい。

光源温度センサ５２２により測定された光源温度をもとに、制御部５２５により、複数のレーザ光源３１の出力が制御される。本実施形態では、測定された光源温度の低下に応じて、複数のレーザ光源３１の出力が低下される。具体的には、所定の温度を第２の基準温度として、外部温度が第２の基準温度よりも低い場合に、その温度差に応じて出力が低下される。これにより、光源温度に応じて、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光の輝度が適正に制御される。

図１４は、制御部５２５による複数のレーザ光源３１の出力制御の一例を示すグラフである。ここに示す例では、第２の基準温度として６０℃が設定されている。従って、光源温度が６０℃よりも高い場合には、推奨動作温度に達した状態であるとして、１００％の出力でレーザ光が出力される（グラフのＡの部分参照）。第２の基準温度として推奨動作温度がそのまま設定されてもよいし、その近傍の他の温度が設定されてもよい。

光源温度が６０℃よりも低くなった場合には、レーザ光の出力を抑える制御が開始する。このことは、６０℃よりも高い状態から光源温度が低下していく状態と、動作開始から６０℃（例えば推奨動作温度としての６０℃）まで光源温度が達していない状態との両方を含む。図１４に示す例では、６０℃から０℃まで低下した場合（光源温度が０℃の状態の場合）に、約２０％の輝度が低下され、約８０％の出力でレーザ光が出力される（グラフのＢの部分参照）。なお温度の低下に応じて、すなわち低温状態に対して、どの程度の輝度を低下させるかについては限定されず、レーザ光源３１の出力性能等をもとに適宜設定されてよい。

光源温度が低温状態になると、レーザ光源３１のレーザ出力は高くなり、その光エネルギーを受けて、ＰＳコンバータ等の光学素子が劣化してしまう可能性がある。またレーザ光源３１自体の発熱により、レーザ光源３１自体も劣化してしまうことがある。本実施形態では、光源温度センサ５２２により測定された光源温度をもとに、複数のレーザ光源３１の出力が制御される。これにより光源温度が低い低温状態での過度の光照射により、レーザ光源３１や、画像生成部２００が有する光学部品が劣化してしまうこと等を防止することが可能となる。その結果、レーザ光源３１や光学部品の長寿命化を実現することが可能となる。

光源温度センサ５２２の測定結果をもとに、出力を絞るようにフィードバックがかけられることで、過剰な光出力の発生を防止することができるとともに、当初想定した温度に達したら、通常のドライブに戻すといった制御も可能となる。面状に配置された面光源が複数の区画から構成される場合には、各区画を組み合わせた全体において、中央部分に対称となるようにセンサが配置されればよい。このように光源温度の変動に応じた適正な動作が可能となる。

図１５は、光学系温度センサ５２３の配置箇所の一例を示す模式的な図である。図１５Ａは、図２に示す入射偏光板３７０Ｂを示す模式的な図である。図１５Ｂは、図１５ＡのＤ−Ｄ線での断面図である。

光学系温度センサ５２３は、照明光学系２２０に配置され、照明光学系２２０の温度を光学系温度として測定する。本実施形態では、青色光学系に含まれる入射偏光板３７０Ｂに光学系温度センサ５２３が設けられる、これにより最も短波長でありエネルギーの高い青色光による温度の上昇等を高精度にモニターすることが可能となる。なお光学系温度センサ５２３の配置箇所はこれに限定されない。例えば青色光学系の他の光学部材である出射偏光板３８０Ｂ等に光学系温度センサ５２３が設けられてもよい。また赤色光学系や緑色光学系の偏光板等に光学系温度センサ５２３が設けられてもよい。

図１５に示すように、入射偏光板３８０Ｂには、センサホルダ３８５が取り付けられる。センサホルダ３８５は、１方向に延在する本体部３８６と、本体部３８６の両端から本体部３８６の延在方向に直交する方向に延びる２つの脚部３８７とを有する。本体部３８６と２つの脚部３８７とにより、切欠き部３８９が形成される。入射偏光板３７０Ｂは、切欠き部３８９を覆うようにして、本体部３８６及び２つの脚部３８７の載置面３９０に固定される。図１５Ａでは、載置面３９０は紙面の向こう側となり、載置面３９０の反対側の裏面３９１が図示されている。

またセンサホルダ３８５は、本体部３８６の脚部３８７とは反対側に取手部３９２を有する。またセンサホルダ３８５は、本体部３８６の裏面３９１側に形成された貫通孔３９３と、貫通孔３９３と連結するように形成された配線経路部３９４とを有する。図１５Ｂに示すように、本体部３８６の裏面３９１側から、貫通孔３９３を介して入射偏光板３７０Ｂに当接するように、光学系温度センサ５２３が支持される。光学系温度センサ５２３は、接着剤３９５等により入射偏光板３７０Ｂに接着される。光学系温度センサ５２３を駆動するための配線等は、配線経路部３９４に沿って取り付けられ、制御部５２５に電気的に接続される。なお光学系温度センサ５２３を取り付けるための構成や方法は限定されない。

光学系温度センサ５２３により測定された光学系温度をもとに、制御部５２５により、フィルタ５１１の状態が判定される。例えば光学系温度が所定の温度よりも高い場合に、目詰まり等が発生してフィルタ５１１が適正に機能していない状態であると判定される。例えば所定の温度を第３の基準温度として、光学系温度が第３の基準温度よりも高い場合に、フィルタ５１１を交換する旨の表示が、画像表示装置５００の操作ディスプレイ等に出力される。あるいは警告音等が発せられてもよい。これによりユーザは適正なタイミングでフィルタ５１１の交換をすることが可能となる。あるいは、光学系温度が第３の基準温度よりも高い場合に、画像表示装置５００の動作が停止されてもよい。これにより、異常な高温状態における駆動により、光学部品等が劣化してしまうことを防止することが可能となる。

フィルタ５１１に塵埃等が堆積すると、目積り等が発生し、フィルタ５１１の圧力損失が高くなる。そうすると、ファン機構による冷却能力が低下して、照明光学系２２０の温度上昇及び光学部材の劣化が進んでしまう。本実施形態のように、光学系温度により測定された光学系温度をもとに、フィルタ５１１の状態を判定することで、フィルタ５１１の目詰まり等を高精度に検知することが可能となり、フィルタ５１１の劣化等による熱の影響を防止することが可能となる。

制御部５２５による制御としては、上記したものの他に種々設定されてよい。例えば光学系温度が所定の閾値（例えば５０℃）を超えた場合に、フィルタ５１１の交換を促すメッセージが出力されるとともに、ファンの出力が増加される。その後、再び光学系温度が閾値を超えた場合には、フィルタ５１１の交換を促すメッセージを再出力するとともに、一定時間後に画像表示装置５００の電源がシャットダウンされる。このような制御が実行されてもよい。"

特に劣化進行の早い、青色光学系の光路上にある光学部品に光学系温度センサ５２３を優先して配置することで、フィルタ５１１の寿命を高精度に予測して、フィルタ汚れに起因する機器内部の温度上昇を早期に検出及び報知することが可能となる。よって目詰りによる機器内部の温度上昇状態の継続を防止でき、光学部品の劣化を抑制することができる。

以上、本実施形態に係る画像表示装置５００では、環境温度センサ５２１により測定される外部温度と、光源温度センサ５２２により測定される光源温度と、光学系温度センサ５２３により測定される光学系温度とをもとに、適正な制御が適宜実行される。これにより、光学部品の劣化を抑制することが可能となり、光学部品の長寿命化を実現することが可能となる。

＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

上記では、環境温度センサ、光源温度センサ、及び光学系温度センサの３つのセンサが用いられた。このうちの任意の１つの温度センサ、あるいは任意の２つの温度センサが用いられ、そのセンサにより測定された温度をもとに上記で説明した制御が実行されてもよい。すなわち３つの温度センサを全て用いなくても、光学部品の劣化の防止等の効果は得られる。

光源部、画像生成部、投射部の構成や、配置箇所等は限定されない。なお、上記の光源部１００が本実施形態に係る光源装置として用いられてもよい。この場合、光源温度センサと、光源温度をもとにレーザ光源の出力を制御可能な制御部によりセンサ部が構成されてもよい。また上記の画像生成部２００が、本実施形態に係る光学ユニットとして用いられてもよい。

図１６は、集光ユニットが複数配置される他の構成例を示す模式的な図である。例えば図１６Ａ及びＢに示すように、光軸Ａを対称にして、４つの集光ユニット６３３（７３３）が配置されてもよい。各集光ユニット６３３（７３３）において、光軸Ａ上の集光ポイントに光が集光するように適宜調整が行われる。配置される集光ユニットの数は限定されず、より多くの集光ユニットが配置されてもよい。

図１６Ａでは、複数のレーザ光源が配置される配置面として、その平面形状が矩形状であるものが用いられる。配置面の平面形状とは、複数のレーザ光源からの出射光の出射方向からみた平面形状である。例えば図７に示す光源ユニット３０では、板状のフレーム４９の平面形状が配置面の平面形状に相当する。図１３に示すように、集光ユニット６３３の出射方向から見た外形も、配置面の形状に合わせて矩形状に形成されている。

図１６Ｂでは、複数のレーザ光源が配置される配置面として、その平面形状が三角形状であるものが用いられている。従って、集光ユニット７３３の外形も三角形状に形成することが可能となっている。集光光学系として非球面反射面が用いられるので、光源の数や配置等の自由度が高い。光源からの光束に応じて非球面反射面の形状や大きさ等を適宜設計することが可能だからである。その結果、図１６Ｂに示すような三角形状の配置面に複数の光源が配置された光源を用いることができる。そして光軸方向から見た外形が三角形状である集光ユニットを実現することができる。

このように集光ユニットの形状を自由に設定できるので、集光ユニットの形状をマルチユニットに適したような形状にすることも容易となり、限られたスペースに複数の集光ユニットを配置することも可能となる。この結果、光源装置の小型化を図ることができる。

また、光軸Ａを中心に対称的に複数の集光ユニットを配置することで、集光ユニットの数や、種々の形状を有する集光ユニットの組み合わせに関して自由度を持たせることができる。その結果、様々な仕様に対応することが可能となる。なお、配置面の平面形状は、矩形や三角形状に限定されず、多角形状や円形状等であってもよい。必要な集光ユニットの形状に合わせて配置面の形状も適宜設定すればよい。

図２に示す画像表示装置５００では、透過型液晶パネルを用いて構成された照明光学系２００が記載されている。しかしながら反射型液晶パネルを用いても照明光学系を構成することは可能である。画像生成素子として、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等が用いられてもよい。さらには、ダイクロイックプリズム３４０に代わり、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）やＲＧＢ各色の映像信号を合成する色合成プリズム、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム等が用いられてもよい。

また上記では、本技術に係る画像表示装置として、プロジェクタ以外の装置が構成されてもよい。また画像表示装置ではない装置に本技術に係る光源装置が用いられてもよい。

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）１以上の固体光源を有する光源ユニットを含む光源部と、
前記光源ユニットからの光をもとに画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された画像を投射する投射部と、
前記光源部、前記画像生成部、及び前記投射部を囲む外枠部と、前記外枠部に形成され外部の空気を吸入する吸気口とを有する筐体部と、
前記吸気口の近傍に配置され前記吸気口から吸入された前記外部の空気の温度を外部温度として測定する第１のセンサと、
前記第１のセンサにより測定された前記外部温度をもとに、前記１以上の固定光源の出力を制御する制御部と
を具備する画像表示装置。
（２）（１）に記載の画像表示装置であって、
前記制御部は、前記外部温度の上昇に応じて、前記１以上の固体光源の出力を低下させる
画像表示装置。
（３）（１）又は（２）に記載の画像表示装置であって、
前記制御部は、所定の温度を第１の基準温度として、前記外部温度が前記第１の基準温度よりも高い場合に、その温度差に応じて前記出力を低下させる
画像表示装置。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記光源ユニットに配置され、前記１以上の固体光源の温度を光源温度として測定する第２のセンサをさらに具備し、
前記制御部は、前記第２のセンサにより測定された前記光源温度をもとに、前記１以上の固定光源の出力を制御する
画像表示装置。
（５）（４）に記載の画像表示装置であって、
前記制御部は、前記光源温度の低下に応じて、前記１以上の固体光源の出力を低下させる
画像表示装置。
（６）（４）又は（５）に記載の画像表示装置であって、
前記制御部は、所定の温度を第２の基準温度として、前記光源温度が前記第２の基準温度よりも低い場合に、その温度差に応じて前記出力を低下させる
画像表示装置。
（７）（１）から（６）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部は、入射する光を変調する１以上の光変調素子と、前記光源部からの光を前記１以上の光変調素子に入射させ、前記１以上の光変調素子により変調された変調光を前記投射部に出射する光学系とを有し、
前記画像表示装置は、
フィルタを有し、前記フィルタを介して前記外部の空気を前記光学系に送る送出部と、
前記光学系に配置され、前記光学系の温度を光学系温度として測定する第３のセンサと
をさらに具備し、
前記制御部は、前記第３のセンサにより測定された前記光学系温度をもとに、前記フィルタの状態を判定する
画像表示装置。
（８）（７）に記載の画像表示装置であって、
前記１以上の光変調素子は、赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ変調する３つの光変調素子を有し、
前記光学系は、各色の光用の光学系として、赤色光学系、青色光学系、及び緑色光学系を有し、
前記第３のセンサは、前記青色光学系に配置される
画像表示装置。
（９）（８）に記載の画像表示装置であって、
前記青色光学系は、前記青色光の偏光状態を制御する偏光板を有し、
前記第３のセンサは、前記偏光板に配置される
画像表示装置。
（１０）（７）から（９）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記制御部は、所定の温度を第３の基準温度として、前記光学系温度が前記第３の基準温度よりも高い場合に、前記フィルタを交換する旨の表示を出力する
画像表示装置。
（１１）（７）から（９）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記制御部は、所定の温度を第３の基準温度として、前記光学系温度が前記第３の基準温度よりも高い場合に、前記画像表示装置の動作を停止させる
画像表示装置。

Ａ…光軸
Ｂ１…青色レーザ光
Ｇ２…緑色光
Ｒ２…赤色光
Ｗ…白色光
３０…光源ユニット
３１…レーザ光源
４０…蛍光体ユニット
５１…実装基板
１００…光源部
２００…画像生成部
２２０…照明光学系
３７０…入射偏光板
３８０…出射偏光板
４００…投射部
５００…画像表示装置
５０１…外枠部
５０２…吸気口
５０３…筐体部
５１０…送出部
５１１…フィルタ
５２０…センサ機構
５２１…環境温度センサ（第１のセンサ）
５２２…光源温度センサ（第２のセンサ）
５２３…光学系温度センサ（第３のセンサ）
５２５…制御部

Claims (12)

1. 各々が複数の固体光源を有し所定の基準点を基準として対称となる位置に配置される複数の光源ユニットと、前記複数の光源ユニットに対応して配置され各々が前記複数の光源ユニットの各々から出射される光を集光する複数の集光光学系とを含む光源部と、
   前記光源部から出射される光をもとに画像を生成する画像生成部と、
   前記画像生成部により生成された画像を投射する投射部と、
   前記光源部、前記画像生成部、及び前記投射部を囲む外枠部と、前記外枠部に形成され外部の空気を吸入する吸気口とを有する筐体部と、
   前記吸気口の近傍に配置され前記吸気口から吸入された前記外部の空気の温度を外部温度として測定する第１のセンサと、
   前記第１のセンサにより測定された前記外部温度をもとに、前記複数の固体光源の出力を制御する制御部と、
   各々が前記複数の光源ユニットの各々に配置され、前記複数の光源ユニットの各々が有する前記複数の固体光源の温度を光源温度として測定する複数の第２のセンサと
   を具備し、
   前記複数の光源ユニットは、同一平面上に配置され、各々が同じ方向に沿って光を出射し、
   前記複数の第２のセンサは、前記所定の基準点を基準として対称となる位置に配置され、
   前記制御部は、前記複数の第２のセンサの各々により測定された前記光源温度をもとに、前記複数の固体光源の出力を制御する
   画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置であって、
   前記複数の第２のセンサは、前記所定の基準点の近傍領域内に配置される
   画像表示装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像表示装置であって、
   前記制御部は、前記外部温度の上昇に応じて、前記複数の固体光源の出力を低下させる
   画像表示装置。
4. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
   前記制御部は、所定の温度を第１の基準温度として、前記外部温度が前記第１の基準温度よりも高い場合に、その温度差に応じて前記出力を低下させる
   画像表示装置。
5. 請求項１から４のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
   前記制御部は、前記光源温度の低下に応じて、前記複数の固体光源の出力を低下させる
   画像表示装置。
6. 請求項１から５のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
   前記制御部は、所定の温度を第２の基準温度として、前記光源温度が前記第２の基準温度よりも低い場合に、その温度差に応じて前記出力を低下させる
   画像表示装置。
7. 請求項１から６のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
   前記画像生成部は、入射する光を変調する１以上の光変調素子と、前記光源部からの光を前記１以上の光変調素子に入射させ、前記１以上の光変調素子により変調された変調光を前記投射部に出射する光学系とを有し、
   前記画像表示装置は、
   フィルタを有し、前記フィルタを介して前記外部の空気を前記光学系に送る送出部と、
   前記光学系に配置され、前記光学系の温度を光学系温度として測定する第３のセンサと
   をさらに具備し、
   前記制御部は、前記第３のセンサにより測定された前記光学系温度をもとに、前記フィルタの状態を判定する
   画像表示装置。
8. 請求項７に記載の画像表示装置であって、
   前記１以上の光変調素子は、赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ変調する３つの光変調素子を有し、
   前記光学系は、各色の光用の光学系として、赤色光学系、青色光学系、及び緑色光学系を有し、
   前記第３のセンサは、前記青色光学系に配置される
   画像表示装置。
9. 請求項８に記載の画像表示装置であって、
   前記青色光学系は、前記青色光の偏光状態を制御する偏光板を有し、
   前記第３のセンサは、前記偏光板に配置される
   画像表示装置。
10. 請求項７から９のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
    前記制御部は、所定の温度を第３の基準温度として、前記光学系温度が前記第３の基準温度よりも高い場合に、前記フィルタを交換する旨の表示を出力する
    画像表示装置。
11. 請求項７から９のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
    前記制御部は、所定の温度を第３の基準温度として、前記光学系温度が前記第３の基準温度よりも高い場合に、前記画像表示装置の動作を停止させる
    画像表示装置。
12. 各々が複数の固体光源を有し所定の基準点を基準として対称となる位置に配置される複数の光源ユニットと、
    前記複数の光源ユニットに対応して配置され各々が前記複数の光源ユニットの各々から出射される光を集光する複数の集光光学系と、
    各々が前記複数の光源ユニットの各々に配置され、前記複数の光源ユニットの各々が有する前記複数の固体光源の温度を光源温度として測定する複数のセンサと、
    前記複数のセンサの各々により測定された前記光源温度をもとに、前記複数の固体光源の出力を制御する制御部と
    を具備し、
    前記複数の光源ユニットは、同一平面上に配置され、各々が同じ方向に沿って光を出射し、
    前記複数のセンサは、前記所定の基準点を基準として対称となる位置に配置される
    光源装置。

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