JP6536874B2

JP6536874B2 - 投影装置

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Publication number: JP6536874B2
Application number: JP2014257915A
Authority: JP
Inventors: 和靖深野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2019-07-03
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Description

本発明は、光源装置を備えた投影装置に関する。

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。

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、光源として赤色、緑色、青色の発光ダイオードやレーザダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等の固体発光素子を用いるようにする開発がなされており多くの提案がなされている。

そして、レーザダイオードを使用する光源装置は、小型化が容易であり、プロジェクタに適した小型高輝度の光源装置とすることができるも、レーザ光による投影画像では、スペックルノイズが生じ、投影画像の画質を低下させることがあった。

また、レーザ光を励起光とし、蛍光体を用いた波長変換素子により赤色光、緑色光、青色光を出射する光源も提案され、小型高輝度の光源を形成することを可能とする蛍光体板も提供されるようになってきた（例えば、特許文献１）。

更に、高輝度且つ長寿命の光源とするため、波長変換素子とする蛍光体板を振動させるようにして平行移動させことにより、波長変換素子への励起光の照射位置を変化させ、蛍光体の劣化や焼き付きの防止を図ることも行われている。

特開２０１２−１８５９８０号公報

上述の様に、レーザ光を励起光とし、波長変換素子である蛍光体板を振動させる光源は、小型・高輝度・長寿命の光源としてプロジェクタ等の画像投影装置に適しているも、移動する蛍光体板にレーザ光を照射する光源では、画面内の局所的なチラツキが発生し、画像を見辛くすることがあった。

本発明は上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、小型・高輝度・長寿命の光源であって、明るく見易い高画質の画像投影を可能とする光源、及び、この光源を用いることにより小型とすることのできる投影装置を提供するものである。

本発明に係る投影装置は、励起光源と、前記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光光を発する蛍光体板と、前記蛍光体板を前記蛍光体板の板面の面内の所定の方向と当該所定の方向に対してほぼ直交方向に移動させる第１駆動部及び第２駆動部と、前記第１駆動部による前記蛍光体板の移動と前記第２駆動部による前記蛍光体板の移動との位相をずらす制御を行うことにより前記蛍光体板に円運動を生じさせて前記蛍光体板に照射される励起光の照射軌跡を円形とし前記第１駆動部及び前記第２駆動部の振動周期を画像の１フレーム周期の１倍を含む整数倍とする制御を行う駆動制御部と、を有する光源装置と、画像光を生成する表示素子と、を備え、前記駆動制御部は、前記表示素子の制御に同期させて前記第１駆動部及び前記第２駆動部の駆動を制御し、前記蛍光体板に照射される励起光の前記円形の照射軌跡は１周毎に始点に戻り、周毎に同じ照射軌跡であることを特徴とする。

本発明によれば、レーザ光を用いて小型・高輝度・長寿命の光源としつつ、明るく鮮明な見易い画像投影を可能とする投影装置を提供することができる。

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。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。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。本発明の実施形態に係る光源装置に用いる波長変換素子の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る投影装置の画像形成制御等の要素を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る光源装置に用いる波長変換素子の制御状態を示す図である。本発明の実施形態に係る投影装置における画像形成制御の手順を示すフローチャート図である。本発明の実施形態に係る光源装置に用いる波長変換素子の他の制御状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳説する。図１は、投影装置１０としてのプロジェクタ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。

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には複数の吸気孔１８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。

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。

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には、吸気孔１８も形成されている。

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。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、マイクロプロセッサー等の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。

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後、表示エンコーダ２４に出力される。

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。

表示駆動部２６は、表示素子制御部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の各ミラーをオン又はオフさせて光源からの照射光を投影側光学系に入射又は投影側光学系以外の個所に反射させるように駆動するものである。

そして、この投影装置１０では、光源装置６０から出射された光線束を照射光学系１７０を介して表示素子５１に照射することにより、表示素子５１の反射光により画像光を形成し、可動レンズ群２３５を備える投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像光を投影する。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。

尚、画像変換部２３、表示エンコーダ２４、ビデオＲＡＭ２５、表示駆動部２６は、制御部３８に制御されてスケーラ５５として機能するものである。

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。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。

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。

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。

また、制御部３８は、光源制御部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の緑色光源装置における励起光源部及び赤色光源装置や青色光源装置の発光タイミングを個別に制御する。

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本体の電源ＯＦＦ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本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。

次に、この投影装置１０の内部構造について述べる。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、図３に示すように、右側パネル１４の近傍に制御回路基板を備えている。この制御回路基板は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えている。また、投影装置１０は、制御回路基板の側方、つまり、投影装置筐体の略中央部分に光源装置６０を備えている。

この光源装置６０は、投影装置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近傍に配置される励起光源部７０及びこの励起光源部７０から出射される光線束の光軸上であって正面パネル１２の近傍に配置される蛍光発光部８０による緑色光源装置９０と、励起光源部７０と蛍光発光部８０との間に配置される赤色光源装置１２０及び青色光源装置１３０と、照射光学系１７０でもあるダイクロイックミラー１７３と、を備え、照射光学系１７０は更にマイクロレンズアレイ１７５及び集光レンズ１７８や照射ミラー１８５を備える。

緑色光源装置９０の励起光源部７０は、背面パネル１３と光軸が平行になるよう配置された半導体発光素子による励起光源７１と、各励起光源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と、励起光源７１と右側パネル１４との間に配置されたヒートシンク７８と、を備える。

励起光源７１は、２行３列の計６個の半導体発光素子である青色レーザダイオードがマトリクス状に配列されており、各青色レーザダイオードの光軸上には、各青色レーザダイオードからの出射光を平行光に変換する集光レンズであ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おり、励起光源７１から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して蛍光発光部８０に出射する。

励起光源７１から出射された励起光は、青色及び赤色を透過し緑色を反射させるダイクロイックミラー１７３を透過して、さらに集光レンズ群８３を透過して蛍光発光部８０の蛍光体プレート８１に対して光軸を垂直とするようにして照射される。蛍光体プレート８１は、蛍光体を焼結させて固体化しプレート状にした蛍光体板を蛍光体領域として備えるものである。

そして、励起光が蛍光体プレート８１の蛍光体板に照射されることにより、蛍光体プレート８１で励起されて出射される緑色波長帯域光は、全方位に蛍光発光され、直接ダイクロイックミラー１７３側へ、或いは、後に記述するが、前方のヒートシンク８５側の反射面で反射した後にダイクロイックミラー１７３側へ出射される。

そして、蛍光体プレート８１から出射される緑色波長帯域光は、ダイクロイックミラー１７３により反射されて励起光の光軸と直交する方向に変化させられ、マイクロレンズアレイ１７５に照射される。

ヒートシンク７８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７８とによって、緑色光源装置９０の励起光源部７０や赤色光源装置１２０、青色光源装置１３０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が冷却される。

緑色光源装置９０の蛍光発光部８０は、正面パネル１２と平行となるように、つまり、励起光源部７０からの出射光の光軸と平行となるように配置された蛍光体プレート８１と、この蛍光体プレート８１に照射する励起光及び蛍光体プレート８１から出射された蛍光光を集光する集光レンズ群８３と、ヒートシンク８５と、を備える。

なお、ヒートシンク８５には銀蒸着等によってミラー加工されることで光を反射する反射面が形成され、その反射面に蛍光体層の蛍光体領域が配置される。この、蛍光体プレート８１の蛍光体領域は、例えば焼結体であってもよい。また例えば、ヒートシンク８５に反射面を形成せずに、蛍光体プレート８１の蛍光体領域は、反射面が形成された金属板の上に蛍光体を設置したものであってもよい。

さらに、蛍光発光部８０の正面パネル１２側には、冷却手段である冷却ファン２４４が配置されており、この冷却ファン２４４によって、蛍光発光部８０のヒートシンク８５が冷却される。

赤色光源装置１２０は、蛍光発光部８０に入射する励起光の光軸とその光源の光軸が垂直に交わるように配置されて、２行３列の発光ダイオード群の内、四隅に位置する四個の発光素子からなる赤色光源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、を備える。また、赤色光源１２１は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての赤色発光ダイオードである。

そして、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光は、ダイクロイックミラー１７３を透過し、蛍光発光部８０から出射された緑色波長帯域光と光軸を合わせて照射光学系１７０のマイクロレンズアレイ１７５に照射される。

また、青色光源装置１３０は、蛍光発光部８０に入射する励起光の光軸とその光源の光軸が垂直に交わるように配置されて２行３列の発光ダイオード群の内、中央に位置する二個の発光素子からなる青色光源１３１と、青色光源１３１からの出射光を集光する集光レンズ群１３５と、を備え、２行３列の発光ダイオード群の四隅に位置する赤色光源１２１と並べるようにして配置されている。また、青色光源１３１は、青色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての青色発光ダイオードである。

そして、青色光源装置１３０から出射される青色波長帯域光は、ダイクロイックミラー１７３を透過し、赤色波長帯域光や蛍光発光部８０から出射された緑色波長帯域光と同様に、照射光学系１７０のマイクロレンズアレイ１７５に照射されることとなる。

表示素子５１は、この表示素子５１と背面パネル１３との間には表示素子５１を冷却するためのヒートシンク１９０が配置されて、このヒートシンク１９０によって表示素子５１が冷却される。

また、表示素子５１の正面近傍には、照射光学系１７０の照射ミラー１８５からの光をＤＭＤである表示素子５１に適正な角度で入射し、表示素子５１により反射されて、表示素子５１から出射されるオン光を投影側光学系２２０に入射させるコンデンサレンズ１９５が配置されている。

投影側光学系２２０のレンズ群は、表示素子５１で反射されたオン光をスクリーンに放出する。この投影側光学系２２０としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群２２５と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群２３５とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群２３５を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

赤色光源装置１２０とされる４個の赤色光源１２１である赤色発光ダイオードからの赤色波長帯域光は、集光レンズ群１２５により照射光学系１７０のマイクロレンズアレイ１７５の所定の照射領域に入射される。

なお、赤色光源装置１２０に両サイドを挟まれるように配置される青色光源装置１３０とされる２個の青色光源１３１である青色発光ダイオードからの青色波長帯域光も、集光レンズ群１３５によりマイクロレンズアレイ１７５の所定の照射領域に入射される。

このため、各赤色光源１２１及び青色光源１３１からの各出射光は、先述のダイクロイックミラー１７３を透過してマイクロレンズアレイ１７５に対して垂直に入射され、各光源からの各々の光線束が各光源の配置に合わせてマイクロレンズアレイ１７５に照射される。

また、先述の緑色光源装置９０では、励起光源部７０における励起光源７１からのレーザ光は、各光線束が各々コリメータレンズ７３により略平行な光線束とされるとともに、各光線束も相互に略平行とされて、照射光学系１７０のダイクロイックミラー１７３を透過し、集光レンズ群８３により集光されて蛍光体プレート８１に照射され、蛍光体プレート８１から蛍光光を発生させる。

そして、蛍光体プレート８１から出射された蛍光光は、集光レンズ群８３により略平行な状態の光線束とされてダイクロイックミラー１７３で反射され、マイクロレンズアレイ１７５の略全面に垂直に入射されるものである。

なお、照射光学系１７０において、マイクロレンズアレイ１７５の各領域の入射面に入射された光は、集光レンズ１７８により所定面とされる表示素子５１の表面において重ねるように集光される。

従って、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光、及び、青色波長帯域光は、マイクロレンズアレイ１７５と集光レンズ１７８とにより、各々輝度分布が均一化された光線束とされて表示素子５１に照射される。

そして、赤色光源装置１２０からの赤色波長帯域光、緑色光源装置９０からの緑色波長帯域光、青色光源装置１３０からの青色波長帯域光が時分割により順次表示素子５１に照射され、表示素子５１は、表示駆動部２６に制御されて赤色波長帯域光の照射時に表示素子５１の各ミラーが制御されることにより、赤色画像光を投影側光学系２２０を介して図示しないスクリーンに投影し、スクリーンに赤色画像を形成する。

同様に、表示素子５１は、緑色波長帯域光の照射時には緑色画像光によりスクリーンに緑色画像を形成し、青色波長帯域光の照射時には青色画像光によりスクリーンに青色画像を形成し、赤色画像、緑色画像、青色画像を１秒間に１２０回形成してフルカラーの画像投影を可能としている。

そして、この光源装置６０の緑色光源とする蛍光体プレート８１は、図４に示すように、プレート基板３２１に対して蛍光体領域とする蛍光体板３２３を移動可能に保持しているものである。

即ち、蛍光体板３２３の周囲四方に配置するようにしてプレート基板３２１に形成された４個の支持部３２５の中央に蛍光体板３２３を位置させ、蛍光体板３２３の隣接する２辺を２個の支持部３２５に各々取付けた弾性体３２７により支持し、蛍光体板３２３の他の２辺を、残る２個の支持部３２５に各々取付けた第１駆動素子３３１とするボイスコイルモータ及び第２駆動素子３３２とするボイスコイルモータにより支持し、第１駆動素子３３１により蛍光体板３２３をＹ方向に往復移動可能に、第２駆動素子３３２により蛍光体板３２３をＸ方向に往復移動可能に支持しているものである。

そして、図５に示すように、光源制御回路４１により励起光源７１とした青色レーザダイオード、赤色光源１２１とされた赤色発光ダイオード、青色光源１３１とした青色発光ダイオードを順次点灯制御するに際し、スケーラ５５によって表示素子５１に、緑色画像用の画像成形制御、赤色画像用の画像成形制御、青色画像用の画像成形制御、を行うと共に、モータドライバー（ＭＴＤ）３１０を介して蛍光体プレート８１のプレートに組み込んだ第１駆動素子３３１及び第２駆動素子３３２の駆動制御もスケーラ５５によって行うものである。

これら第１駆動素子３３１及び第２駆動素子３３２の駆動制御は、図６に示すように、第１駆動素子３３１としたボイスコイルモータの入力端子である第１端子３３５に印加する周期をＴとする交流電圧と、第２駆動素子３３２としたボイスコイルモータの入力端子である第２端子３３６に印加する周期を同一のＴとする交流電圧とには、９０度の位相差をもって印加するようにするものである。

従って、Ｙ方向に蛍光体板３２３を往復移動させる駆動部とした第１駆動素子３３１の伸縮と、Ｘ方向に蛍光体板３２３を往復移動させる駆動部とした第２駆動素子３３２の伸縮と、の位相を９０度ずらし、蛍光体板３２３の周期的移動を円運動として蛍光体板３２３に照射される励起光の照射軌跡３４１ａを円形とし、蛍光体板３２３の広範囲に励起子を照射して蛍光体板３２３の劣化を遅延させ、長寿命の緑色光源装置９０とすることができる。

なお、投影装置が、高輝度モード、低輝度モード等、複数のモードを有する場合には、第１端子３３５に印加する交流電圧と第２端子３３６に印加する交流電圧とをモードによって異なる波形とし、励起光の照射軌跡を異ならせることができる。例えば、低輝度モードでは図６に示す点線で示す波形とし、高輝度モードでは、実線で示すように、点線で示す低輝度モードと比較して、各波形の位相は同じであるが、第１端子３３５に印加する交流電圧と、第２端子３３６に印加する交流電圧と、の波形の振幅を大きくすることで、点線で示す低輝度モードの照射軌跡３４１ｂに対して、実線で示すように大きな照射軌跡３４１ａとすることができる。よって、高輝度の励起光で投影しても温度上昇を抑制し、効率良く投影することができる。

また、この蛍光体板３２３を移動させるに際し、駆動制御部としての機能する制御部３８及びスケーラ５５は、図７に示すように、投影開始入力操作（Ｓ１００）が行われると、モータドライバー３１０の作動を開始して第１駆動素子３３１及び第２駆動素子３３２を作動させることにより、蛍光体板３２３の直交するＸ方向及びＹ方向への振動による円運動を開始させる（Ｓ１１０）。

そして、蛍光体板３２３の位置検出を行って蛍光体板３２３の移動位置を検出し（Ｓ１２０）、蛍光体板３２３が一定位置を通過移動するタイミング信号をスケーラ５５に入力してスケーラ５５で位置確認（Ｓ１３０）を行い、蛍光体板３２３が一定位置を通過移動するタイミングに合わせて画像同期信号を形成する画像同期信号出力（Ｓ１４０）を行う。

更に、モータドライバー３１０による第１駆動素子３３１及び第２駆動素子３３２の振動周期を画像の１フレーム周期の１倍を含む整数倍とする駆動素子同期制御（Ｓ１５０）を行い、光源制御回路４１に赤色光源１２１、励起光源７１、青色光源１３１の点灯制御を開始させて投影開始（Ｓ２００）を行うものである。

従って、赤色画像、緑色画像、青色画像を形成するに際し、緑色波長帯域光が蛍光体板３２３から出射されるときの励起光の蛍光体板３２３への照射位置を蛍光体板３２３の同一個所とすることができる。

このため、蛍光体板３２３に塗布された蛍光体の塗り斑等により蛍光体板３２３の励起光照射位置により蛍光体板３２３の発光輝度が微妙に変化する場合で有っても、緑色画像光に使用する蛍光体板３２３の発光位置が画像のフレームよって変化することが防止されることとなり、画揺れを防止することができる光源装置６０及び投影装置１０とすることができる。

尚、この第１駆動素子３３１及び第２駆動素子３３２の振動周期や振動幅は、制御部３８のＥＥＰ−ＲＯＭ３０５に記憶させ、制御部３８とスケーラ５５とにより映像信号の画像同期信号に周期を合わせた蛍光体板３２３の駆動制御を行うものである。即ち、光源装置６０の駆動制御部は、投影装置制御手段による表示素子５１の制御に同期させて駆動部である第１駆動素子３３１及び第２駆動素子３３２の駆動を制御する。

また、蛍光体板３２３の駆動制御に際しては、図６に示したように、蛍光体板３２３を円運動させるようにして励起光の照射軌跡３４１を真円形とする場合に限るものでなく、第１駆動素子３３１への駆動電圧と第２駆動素子３３２に印加する周期をＴとした駆動電圧の位相をずらせることにより、図８に示すように励起光の照射軌跡３４１ａを楕円形とすることもある。

なお、実線で示す第２駆動素子３３２の位相は、第１駆動素子３３１の位相に対して所定量（＋４５°）ずらしているが、点線で示す第２駆動素子３３２の位相のように、第１駆動素子３３１の位相に対して実線のずれ量と同じだけ反対方向（−４５°）に位相をずらすことで、励起光の照射軌跡３４１ｂは点線で示すように、照射軌跡３４１ａと直交する方向の楕円形となる。

このように照射軌跡３４１ａと照射軌跡３４１ｂとが互いに直交する方向の楕円形であるため、照射軌跡３４１ａと照射軌跡３４１ｂとは４点でしか重ならない。よって、例えば、奇数回目の投影時には照射軌跡３４１ａ、偶数回目の投影時には照射軌跡３４１ｂと、交互にすることで、蛍光体プレート８１の蛍光体を均等に使用することができる。

更に、蛍光体板３２３の形状に合わせ、蛍光体板３２３が長方形の場合などには、駆動素子を１個として蛍光体板３２３を蛍光体板３２３の長軸方向に沿った直線往復運動による振動を行わせつつ、表示素子５１の制御と同期させることもあり、光源装置６０をより小型化することもできる。

尚、蛍光体板３２３に励起光を照射するに際し、励起光の光軸を蛍光体板３２３に対して垂直とすることにより、効率良く蛍光体板３２３の局所に励起光を照射し、励起光の発光効率を高めると共に、蛍光体板３２３から出射される緑色波長帯域光を励起光を集光させる集光レンズ群８３に入射させることができ、緑色光源をコンパクトにまとめることが容易となる。

そして、第１駆動素子３３１及び第２駆動素子３３２は、ボイスコイルモータに限るものでなく、ピエゾアクチュエータなど、小型の駆動素子であれば足りるものである。

また、図３に示した光源装置６０は、励起光源部７０と蛍光発光部８０との間に配置したダイクロイックミラー１７３を赤色波長帯域光と青色波長帯域光とを透過させ、緑色波長帯域光を反射するダイクロイックミラーとしているも、赤色光源装置１２０及び青色光源装置１３０と蛍光発光部８０とを各出射光の光軸を平行として並べるように配置し、励起光源部７０から出射される励起光の光軸を赤色、青色、緑色波長帯域光の光軸と直交させるように配置することもある。

この場合、蛍光発光部８０の前方に配置するダイクロイックミラーとしては励起光を反射して蛍光体プレート８１に照射し、蛍光体プレート８１からの緑色波長帯域光を透過させるダイクロイックミラーとすることもある。

更に、励起光源部７０の励起光源７１は、青色波長帯域光を出射するレーザダイオードに限るものでなく、紫外線を出射するレーザダイオードとすることもある。

そして、図３に示した投影装置１０は、照射光学系１７０にマイクロレンズアレイ１７５を用いてマイクロレンズアレイ１７５と集光レンズ１７８とにより光源光を均一な光束としているも、マイクロレンズアレイ１７５に換えてライトトンネルや導光ロッドを用いることもある。

そして、上記投影装置１０は、赤色光源１２１及び青色光源１３１に発光ダイオードを用いているも、赤色光源１２１や青色光源１３１にレーザダイオードを用いて拡散板によりレーザ光を拡散させる場合において、拡散板を駆動素子の１個または２個を用いて直線的な往復運動又は円運動させてスペックルノイズを除去するとき、拡散板の往復運動周期又は円運動周期を画像同期信号と同期させるものである。

このように、拡散板の運動周期を画像の同期信号を同期させることにより、拡散板の拡散状態がレーザ光の照射位置により微妙に変化する場合であっても、画像のフレームが切替わっても拡散板の同一個所を透過した光源光を使用して投影画像を形成することができ、より見易い投影画像とすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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、発明の要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。

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] 励起光源と、
前記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光光を発する蛍光体板と、
前記蛍光体板を、前記蛍光体板の板面の面内方向に移動させる駆動部と、
前記駆動部によって前記蛍光体板を所定の周期で移動させる制御をする駆動制御部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
[２] 前記駆動部は、第１駆動部と第２駆動部とを有し、第１駆動部と第２駆動部とはほぼ直交する方向に前記蛍光体板を移動させることを特徴とする前記[１]に記載した光源装置。
[３] 前記駆動制御部は、前記第１駆動部による前記蛍光体板の移動と、前記第２項胴部による前記蛍光体の移動との位相をずらす制御を行うことにより、前記蛍光体板に円運動を生じさせることを特徴とする前記[２]に記載した光源装置。
[４] 前記蛍光体板の前方にダイクロイックミラーを有し、前記励起光は前記蛍光体板にほぼ垂直に照射され、前記蛍光光は前記ダイクロイックミラーにより励起光の光軸と分離されることを特徴とする前記[１]乃至前記[３]の何れかに記載した光源装置。
[５] 赤色光源として赤色波長帯域光を出射する発光ダイオードと、
青色光源として青色波長帯域光を出射する発光ダイオードと、
を更に備え、
前記蛍光光は緑色波長帯域光であることを特徴とする前記[１]乃至前記[４]の何れかに記載した光源装置。
[６] 光源装置と、
画像光を生成する表示素子と、
前記表示素子から出射された画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置や前記表示素子を制御する投影装置制御手段と、
を備え、
前記光源装置が、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置であり、
前記光源装置の前記駆動制御部は、前記投影装置制御手段による前記表示素子の制御に同期させて前記駆動部を駆動することを特徴とする投影装置。

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１６採光窓
１７排気孔１８吸気孔
１９レンズカバー２０各種端子
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ＲＡＭ２６表示駆動部
３１画像圧縮伸長部３２メモリカード
３５Ｉｒ受信部３６Ｉｒ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
５５スケーラ
６０光源装置
７０励起光源部７１励起光源
７３コリメータレンズ７５反射ミラー群
７８ヒートシンク
８０蛍光発光部８１蛍光体プレート
８３集光レンズ群８５ヒートシンク
９０緑色光源装置
１２０赤色光源装置１２１赤色光源
１２５集光レンズ群
１３０青色光源装置
１３１青色光源１３５集光レンズ群
１７０照射光学系
１７３ダイクロイックミラー１７５マイクロレンズアレイ
１７８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２４４ヒートシンク
２６１冷却ファン
３０５ＥＥＰ−ＲＯＭ３１０モータドライバー
３２１プレート基板３２３蛍光体板
３２５支持部３２７弾性体
３３１第１駆動素子３３２第２駆動素子
３３５第１端子３３６第２端子
３４１ａ、３４１ｂ照射軌跡

Claims

励起光源と、前記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光光を発する蛍光体板と、前記蛍光体板を前記蛍光体板の板面の面内の所定の方向と当該所定の方向に対してほぼ直交方向に移動させる第１駆動部及び第２駆動部と、前記第１駆動部による前記蛍光体板の移動と前記第２駆動部による前記蛍光体板の移動との位相をずらす制御を行うことにより前記蛍光体板に円運動を生じさせて前記蛍光体板に照射される励起光の照射軌跡を円形とし前記第１駆動部及び前記第２駆動部の振動周期を画像の１フレーム周期の１倍を含む整数倍とする制御を行う駆動制御部と、を有する光源装置と、
画像光を生成する表示素子と、
を備え、
前記駆動制御部は、前記表示素子の制御に同期させて前記第１駆動部及び前記第２駆動部の駆動を制御し、
前記蛍光体板に照射される励起光の前記円形の照射軌跡は１周毎に始点に戻り、周毎に同じ照射軌跡であることを特徴とする投影装置。
前記蛍光体板の前方にダイクロイックミラーを有し、前記励起光は前記蛍光体板にほぼ垂直に照射され、前記蛍光光は前記ダイクロイックミラーにより前記励起光の光軸と分離されることを特徴とする請求項１に記載した投影装置。
赤色光源として赤色波長帯域光を出射する発光ダイオードと、
青色光源として青色波長帯域光を出射する発光ダイオードと、
を更に備え、
前記蛍光光は緑色波長帯域光であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した投影装置。
前記表示素子から出射された画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置や前記表示素子を制御する投影装置制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載した投影装置。