JP6660567B2 - 光源装置及び投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及びこの光源装置を備える投影装置に関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画面、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撮影装置として、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。

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、光源として発光ダイオードやレーザダイオード、有機ＥＬ、あるいは、蛍光体等を用いる種々のプロジェクタの開発がなされている。

例えば、特許文献１のプロジェクタの光源用拡散ホイールは、第１の拡散角度を有する第１の拡散部と、第１の拡散部に隣接して第１の拡散部の径方向外側及び内側に配置された第２の拡散部と、を備える。第２の拡散部は、第１の拡散角度より拡散角度の小さな第２の拡散角度を有する。これにより、光源用拡散ホイールは、簡単な構成で、輝度ムラやスペックルノイズを抑制できるものとしている。

特開２０１３−６１５２５号公報

特許文献１のプロジェクタでは、青色の光源光としてレーザ光を使用することによるスペックルノイズを抑制するために、光学用拡散ホイールが拡散角度の異なる第１の拡散部と第２の拡散部を備える構成としている。しかし、このような拡散部の構成とすると、その構造が複雑となってしまう。

本発明は、以上の点に鑑み、スペックルノイズを低減させた光源装置及びこの光源装置を用いた投影装置を提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、励起光を出射する励起光源と、前記励起光を第１の波長帯域光に変換する第１の蛍光体層及び前記第１の蛍光体層の前記励起光が照射される面と逆側に設けられ前記第１の波長帯域光を反射する反射部を有する第１領域と、前記励起光を前記第１の波長帯域光と波長帯域が隣接する第２の波長帯域光に変換する第２の蛍光体層及び前記第２の波長帯域光を透過する透過部が設けられた第２領域と、が周方向に配置された蛍光体ホイールと、前記蛍光体ホイールの前記透過部を透過した前記第２の波長帯域光を反射し、前記蛍光体ホイールの前記透過部を透過した前記励起光を透過させるダイクロイックミラーと、を備える。

また、本発明の投影装置は、上述の光源装置と、前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記表示素子と前記光源装置を制御する前記制御部と、を有する。

本発明によれば、スペックルノイズを低減させた光源装置及びこの光源装置を用いた投影装置を提供することができる。

本発明の実施形態１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１に係る投影装置の機能回路ブロックを示す図である。 本発明の実施形態１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１に係る蛍光ホイールの模式図であり、（ａ）は正面図を示し、（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ断面図を示す。 本発明の実施形態１に係る第一ダイクロイックミラーの反射特性を示す図である。 本発明の実施形態１に係る第二ダイクロイックミラーの反射特性を示す図である。 本発明の実施形態２に係る蛍光ホイールの模式図であり、（ａ）は正面図を示し、（ｂ）は図７（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ断面図を示す。

（実施形態１）
以下、本発明を実施するための形態について述べる。図１は、本実施形態に係る投影装置１０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。

投影装置１０は、図１に示すように、略直方体形状であって、筐体の前方の側板である正面パネル１２の側方に投影口を覆うレンズカバー１９を有すると共に、この正面パネル１２には複数の吸気孔１８や排気孔１７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、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知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、筐体の背面パネルには、ＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ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、筐体の側板である図示しない右側パネル、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が形成されている。

つぎに、投影装置１０の投影装置制御手段について、図２の機能回路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。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。

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、表示素子制御手段として機能するものである。表示駆動部２６は、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を駆動する。そして、投影装置１０は、光源装置６０から出射された光線束を、導光光学系を介して表示素子５１に照射することにより、表示素子５１の反射光で光学像を形成し、後述する投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。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。

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する。画像圧縮／伸長部３１は、その画像データを、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。

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、ＣＰＵや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。

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に送出される。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でコード信号に復調された後、制御部３８に出力される。

制御部３８は、システムバス（ＳＢ）を介して音声処理部４７と接続されている。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を駆動して拡声報音させる。

また、制御部３８は、光源制御手段としての光源制御回路４１を制御している。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の励起光照射装置７０（図３参照）の動作を個別に制御する。また、光源制御回路４１は、制御部３８の指示により、投影モードに応じて、蛍光体ホイール１０１等の同期のタイミングを制御する。

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１０本体の電源の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１０本体の電源をＯＦＦにする等の制御を行う。

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、右側パネル１４の近傍に制御回路基板２４１を備えている。この制御回路基板２４１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、投影装置１０の筐体の略中央部分に光源装置６０を備えている。さらに、投影装置１０には、光源装置６０と左側パネル１５との間に、光源側光学系１７０や投影側光学系２２０を備えている。

光源装置６０は、励起光照射装置７０と、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光の光源である蛍光ホイール装置１００と、青色波長帯域光の光源である青色光源装置１２０と、を備える。光源装置６０には、各色波長帯域光を導光し、出射する導光光学系１４０が配置される。導光光学系１４０は、各装置（蛍光ホイール装置１００及び青色光源装置１２０）から出射される各色波長帯域光を光源側光学系１７０へ導光する。

励起光照射装置７０は、投影装置１０の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。そして、励起光照射装置７０は、背面パネル１３と光軸が平行になるよう配置された複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１から成る光源群（励起光源）、各青色レーザダイオード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、及び、青色レーザダイオード７１と右側パネル１４との間に配置されたヒートシンク８１等を備える。

光源群は、複数の青色レーザダイオード７１がマトリクス状に配置されて形成される。本実施形態の例では、図３の上下方向を行、紙面に垂直な方向を列として、左側パネル１５側から見た側面視２行３列のマトリクス状に合計６個の青色レーザダイオード７１が配置される。

各青色レーザダイオード７１の光軸上には、各青色レーザダイオード７１から出射される青色波長帯域光の指向性を高めるように平行光に変換する複数のコリメータレンズ７３が配置される。反射ミラー群７５は、複数の反射ミラーが階段状に配置されてミラー基盤と一体化して形成される。反射ミラー群７５は、青色レーザダイオード７１から出射される光線束を一方向に縮小して第一ダイクロイックミラー１４１へ向けて出射させる。

ヒートシンク８１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８１とによって青色レーザダイオード７１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等が冷却される。

蛍光ホイール装置１００は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光路上であって、正面パネル１２の近傍に配置される。蛍光ホイール装置１００は、蛍光体ホイール１０１、モータ１１０、集光レンズ群１１１、集光レンズ１１５を備える。

蛍光体ホイール１０１は、正面パネル１２と略平行となるように、つまり、励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置される。モータ１１０は、蛍光体ホイール１０１を回転駆動させる。集光レンズ群１１１は、励起光照射装置７０から出射される励起光を蛍光体ホイール１０１に集光させるとともに蛍光体ホイール１０１から背面パネル１３方向に出射される蛍光光を集光する。集光レンズ１１５は、蛍光体ホイール１０１から正面パネル１２方向に出射される蛍光光を集光する。なお、モータ１１０の正面パネル１２側には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１によって蛍光ホイール装置１００等が冷却される。

ここで、蛍光体ホイール１０１について説明する。図４（ａ）は、蛍光体ホイール１０１を正面側（図３の励起光の入射する側）から見た模式図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の蛍光体ホイール１０１のＩＶｂ−ＩＶｂ断面の模式図である。

蛍光体ホイール１０１は略円盤状に形成される。蛍光体ホイール１０１の中心軸１１２は図３のモータ１１０の軸部に固定される。蛍光体ホイール１０１の基材１０２は銅やアルミニウム等の金属により形成することができる。励起光照射装置７０側の基材１０２の表面は銀蒸着等によってミラー加工された反射面１０２ａとなっている。蛍光体ホイール１０１の外周縁近傍には、励起光の入射側に、緑色波長帯域光を出射する第１領域３１０と赤色波長帯域光を出射する第２領域３２０とが周方向に並設される。第１領域３１０は緑色蛍光体である第１の蛍光体層３１１を有し、第２領域３２０は赤色蛍光体である第２の蛍光体層３２１を有する。第１領域３１０及び第２領域３２０は、各々半円弧状に形成される。

第１の蛍光体層３１１は、ミラー加工された蛍光体ホイール１０１の反射面１０２ａ上に形成される。基材１０２上の第２領域３２０が設けられる位置には、透過領域３２２が形成される（図４（ｂ）参照）。透過領域３２２も半円弧状に形成される。透過領域３２２は、例えば、蛍光体ホイール１０１の基材１０２の外周縁部に形成された切欠き部に、透光性を有する透明基材が嵌入されて形成される。透過領域３２２の表面側には、反射防止（ＡＲ：Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルタ３２３が形成される。本実施形態では、第２の蛍光体層３２１の励起光が照射される面と逆側に、赤色波長帯域光（第２の波長帯域光）を透過する透過部Ｐ１が設けられる。透過部Ｐ１には、透過領域３２２と蛍光体ホイール１０１等の部材が配置されない空間とが含まれる。

第１の蛍光体層３１１は、励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光が照射されると、緑色波長帯域光（第１の波長帯域光）を蛍光光として出射する。また、第２の蛍光体層３２１は、励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光が照射されると、緑色波長帯域光と波長帯域が隣接する赤色波長帯域光（第２の波長帯域光）を蛍光光として出射する。透過領域３２２は、第２の蛍光体層３２１で発光した拡散光を蛍光体ホイール１０１の表側から裏側へ向かって透過させる。

図３に戻り、青色光源装置１２０には、青色レーザダイオード７１と光軸が平行となるように配置された青色光源１２１と、青色光源１２１からの出射光を集光する集光レンズ群１２５と、が設けられる。この青色光源１２１は、青色波長帯域光（第３の波長帯域光）を発する半導体発光素子である発光ダイオードである。そして、青色光源装置１２０は、青色光源装置１２０が出射する青色波長帯域光の光軸が、蛍光体ホイール１０１から出射される緑色波長帯域光の光軸と交差するように配置される。また、青色光源装置１２０は、青色光源１２１の右側パネル１４側にヒートシンク１３０を備える。このヒートシンク１３０と正面パネル１２との間には冷却ファン２６１が配置されている。青色光源１２１は、この冷却ファン２６１及びヒートシンク１３０によって冷却される。

導光光学系１４０は、ダイクロイックミラー（第一ダイクロイックミラー１４１，第二ダイクロイックミラー１４３，第三ダイクロイックミラー１４８）、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー１４５、各色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズ１４６，１４７，１４９等からなる。以下、各部材について説明する。

第一ダイクロイックミラー１４１は、反射ミラー群７５と集光レンズ群１１１との間の位置に配置される。図５は、蛍光体ホイール１０１の第１の蛍光体層３１１から出射される緑色波長帯域の蛍光光Ｌ１の分布曲線と、第一ダイクロイックミラー１４１の反射特性Ａ１とを示している。また「Ｂ」は青色波長帯域を示し、「Ｇ」は緑色波長帯域を示し、「Ｒ」は赤色波長帯域を示す。緑色波長帯域の蛍光光Ｌ１の分布曲線について説明する。図５の右側の縦軸は光強度を示し、横軸は光の波長を示す。次に、第一ダイクロイックミラー１４１の反射特性Ａ１について説明する。図５の左側の縦軸は反射率を示し、横軸は光の波長を示す。

第一ダイクロイックミラー１４１は、反射特性Ａ１に示すように緑色波長帯域光を主に反射し青色波長帯域光と赤色波長帯域光を透過させる。第一ダイクロイックミラー１４１は、緑色波長帯域の蛍光光Ｌ１の波長成分のうちの殆どの波長帯域の光を反射させて、図３の集光レンズ１４９へ導く。本図の第二ダイクロイックミラー１４３は、緑色波長帯域の蛍光光Ｌ１の波長成分のうち短波長側である青色波長帯域側と、長波長側である赤色波長帯域側の一部の光を透過させる。そのため、第一ダイクロイックミラー１４１で反射した緑色波長帯域光は、色純度が高い光として導光される。青色光源１２１が出射する青色波長帯域光は第一ダイクロイックミラー１４１を透過し、第１の蛍光体層３１１が出射する緑色波長帯域光は第一ダイクロイックミラー１４１を反射するため、青色波長帯域光と緑色波長帯域光は左側パネル１５方向に向かって同一光路とされる。

図３に戻り、蛍光体ホイール１０１から出射された赤色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ１１５と正面パネル１２との間には、第二ダイクロイックミラー１４３が配置される。ここで図６を参照して、第二ダイクロイックミラー１４３の反射特性について説明する。図６の左側の縦軸は反射率を示し、横軸は光の波長を示す。図５と同様、図６の「Ｂ」は青色波長帯域を示し、「Ｇ」は緑色波長帯域を示し、「Ｒ」は赤色波長帯域を示す。図６では、第２の蛍光体層３２１から透過領域３２２を介して出射される赤色波長帯域の蛍光光Ｌ２の分布曲線を示している。図６の右側の縦軸は光強度を示し、横軸は光の波長を示す。

第二ダイクロイックミラー１４３は、反射特性Ａ２に示すように赤色波長帯域光を主に反射し、青色波長帯域光、緑色波長帯域光を透過させる。第二ダイクロイックミラー１４３は、赤色波長帯域の蛍光光Ｌ２の波長成分のうちの殆どの波長帯域の光を反射させて、図３の集光レンズ１４６へ導く。本図の第二ダイクロイックミラー１４３は、赤色波長帯域の蛍光光Ｌ２の波長成分のうち短波長側である緑色波長帯域側と、長波長側の一部の光を透過させる。そのため、第二ダイクロイックミラー１４３で反射した赤色波長帯域光は、色純度が高い光として導光される。第二ダイクロイックミラー１４３は、赤色波長帯域光を反射してその光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する。第二ダイクロイックミラー１４３における左側パネル１５側には、集光レンズ１４６が配置される。この集光レンズ１４６の左側パネル１５側には、反射ミラー１４５が配置される。反射ミラー１４５は、集光レンズ１４６から入射される赤色波長帯域光の光軸を背面パネル１３側に９０度変換する。

集光レンズ１４７は、反射ミラー１４５の背面パネル１３側に配置される。また、第三ダイクロイックミラー１４８は、集光レンズ１４９の左側パネル１５側であって、集光レンズ１４７の背面パネル１３側に配置される。第三ダイクロイックミラー１４８は、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光を反射し、赤色波長帯域光を透過させる。

集光レンズ１４７により集光された赤色波長帯域光は、第三ダイクロイックミラー１４８を透過して、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３に集光される。

また、集光レンズ１４９は、第一ダイクロイックミラー１４１の左側パネル１５側に配置される。第一ダイクロイックミラー１４１により反射された緑色波長帯域光及び青色波長帯域光は、集光レンズ１４９に導光される。集光レンズ１４９に入射して集光された緑色波長帯域光及び青色波長帯域光は、第三ダイクロイックミラー１４８により反射され、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３に集光される。こうして、青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光が光源側光学系１７０に導光される。

光源側光学系１７０は、集光レンズ１７３、ライトトンネル１７５、集光レンズ１７８、光軸変換ミラー１８１、集光レンズ１８３、照射ミラー１８５、コンデンサレンズ１９５等により構成されている。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の背面パネル１３側に配置される表示素子５１から出射された画像光を投影側光学系２２０に向けて出射するので、投影側光学系２２０の一部でもある。

集光レンズ１７３は、ライトトンネル１７５の入射口の近傍に配置され、光源光を集光する。集光レンズ１７３により集光された各色波長帯域光は、ライトトンネル１７５に向かって出射される。

光軸変換ミラー１８１は、ライトトンネル１７５の背面パネル１３側の光軸上である、集光レンズ１７８の後方に配置される。ライトトンネル１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に光軸を変換される。

光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介して表示素子５１に所定の角度で照射される。なお、本実施形態では、表示素子５１としてＤＭＤを使用している。表示素子５１は、背面パネル１３側に設けられたヒートシンク１９０により冷却される。

光源側光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された光源光である光線束は、表示素子５１の画像形成面で反射され、投影光として投影側光学系２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影側光学系２２０は、コンデンサレンズ１９５、可動レンズ群２３５、固定レンズ群２２５等により構成される。可動レンズ群２３５は、レンズモータにより移動可能に形成される。そして、可動レンズ群２３５及び固定レンズ群２２５は、固定鏡筒に内蔵される。よって、可動レンズ群２３５を備える固定鏡筒は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。

このように投影装置１０を構成することで、蛍光体ホイール１０１を回転させるとともに励起光照射装置７０及び青色光源装置１２０から適宜のタイミングで光を出射すると、青色、緑色及び赤色の各波長帯域光が導光光学系１４０及び光源側光学系１７０を介して表示素子５１に入射される。そのため、投影装置１０の表示素子５１であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。

（実施形態２）
つぎに、実施形態２について説明する。本実施形態では、実施形態１の蛍光体ホイール１０１に代えて、蛍光体ホイール１０１Ａとしたものである。図７（ａ）は、蛍光体ホイール１０１Ａを正面側（図３の励起光の入射する側）から見た模式図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の蛍光体ホイール１０１ＡのＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ断面の模式図である。なお、蛍光体ホイール１０１Ａの説明で、実施形態１の蛍光体ホイール１０１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。

蛍光体ホイール１０１Ａは、蛍光体ホイール１０１と同様に略円盤状に形成され、基材１０２は銅やアルミニウム等の金属により形成することができる。励起光照射装置７０側の基材１０２の表面は銀蒸着等によってミラー加工された反射面１０２ａとなっている。

本実施形態では、第１領域３１０の第１の蛍光体層３１１が蛍光体ホイール１０１Ａの励起光の入射側に形成され、第２領域３２０の第２の蛍光体層３２１が蛍光体ホイール１０１Ａの背面側、すなわち第２の波長帯域光の出射側に形成される。また、透過領域３２２の裏面側には、ダイクロイックフィルタ３２４が形成される。ダイクロイックフィルタ３２４は、第２の蛍光体層３２１が出射する蛍光光を反射し、励起光を透過する。本実施形態では、ダイクロイックフィルタ３２４は、赤色波長帯域光を反射し、青色波長帯域光を透過する。本実施形態では、第２の蛍光体層３２１の励起光が照射される面と逆側に、赤色波長帯域光（第２の波長帯域光）を透過する透過部Ｐ２が設けられる。透過部Ｐ２には、蛍光体ホイール１０１Ａ等の部材が配置されない空間が含まれる。

第１の蛍光体層３１１は、励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光が照射されると、緑色波長帯域光（第１の波長帯域光）を蛍光光として出射する。また、透過領域３２２は、青色レーザダイオード７１から出射された励起光を蛍光体ホイール１０１Ａの表側から裏側へ向かって透過させる。第２の蛍光体層３２１は、透過領域３２２を透過した励起光が照射されると、赤色波長帯域光（第２の波長帯域光）を蛍光光として出射する。この蛍光光の大部分は、励起光と略同じ方向に拡散光として出射される。赤色波長帯域光の一部は、透過領域３２２側に出射することもあるが、ダイクロイックフィルタ３２４により反射される。よって、赤色波長帯域光は、励起光と略同方向に出射される。

第１の蛍光体層３１１から出射された緑色波長帯域光は、第一ダイクロイックミラー１４１へ向かい、その後実施形態１と同様に導光される。また、第２の蛍光体層３２１から出射された赤色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４３へ向かい、その後実施形態１と同様に導光される。

本実施形態では、第２の蛍光体層３２１から出射された蛍光光が蛍光体ホイール１０１Ａの表側へ出射されることを低減させることができるため、蛍光光を光源装置６０の光源光として効率良く利用することができる。なお、蛍光体ホイール１０１の第２領域３２０に形成された透過領域３２２と第２の蛍光体層３２１との間、若しくは透過領域３２２の第２の蛍光体層３２１が設けられた面とは反対側の面に、赤色波長帯域光（第２の波長帯域光）を透過すると共に青色光を反射するフィルタを積層しても良い。このような構成にすることで、青色の励起光のうち、赤色波長帯域光（第２の波長帯域光）の蛍光光の発光に寄与せずに第２の蛍光体層３２１を透過した一部の励起光が、フィルタで反射されるので、再度この一部の励起光が第２の蛍光体層３２１に戻される。そのため、フィルタで反射されたこの一部の励起光によって赤色波長帯域光（第２の波長帯域光）の蛍光光の発光に寄与することができるので、蛍光光の変換効率を向上させることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態の光源装置６０及び光源装置６０を有する投影装置１０は、励起光を第１の波長帯域光に変換する第１の蛍光体層３１１が設けられた第１領域３１０と、波長帯域が第１の波長帯域光と隣接する第２の波長帯域光に変換する第２の蛍光体層３２１が設けられた第２領域３２０と、が周方向に配置された蛍光体ホイール１０１，１０１Ａを備える構成とした。また、第１の蛍光体層３１１の励起光が照射される面と逆側に、第１の波長帯域光を反射する反射部が設けられ、第２の蛍光体層３２１の励起光が照射される面と逆側に、第２の波長帯域光を透過する透過部が設けられる。第１の波長帯域光と第２の波長帯域光は、いずれも蛍光光であるため、拡散光を光源光として導光させることができる。よって、スクリーンなどに投影された画像のスペックルノイズを低減させることができる。

また、第１の波長帯域光及び第２の波長帯域光のうち、一方が赤色波長帯域光であり他方が緑色波長帯域光である光源装置６０は、拡散光として出射された赤色波長帯域光と緑色波長帯域光を光源光とすることができる。よって、光源装置６０は投影画像のスペックルノイズを低減させることができる。

また、励起光が青色波長帯域光である光源装置６０は、紫外光等の短波長側の光出力と比較して低電力でも第１の蛍光体層３１１及び第２の蛍光体層３２１を励起させることができる。

また、青色波長帯域光を出射する発光ダイオード（青色光源１２１）を備える光源装置６０は、スペックルノイズの発生しにくい青色波長帯域の光源光を出射させることができる。

また、励起光源がレーザダイオードである光源装置６０は、第１の蛍光体層３１１と第２の蛍光体層３２１から高輝度の蛍光光を出射させることができる。

また、第２の蛍光体層３２１が透過領域３２２において励起光の入射側に設けられ、透過領域３２２には第２の波長帯域光の反射を防ぐ反射防止フィルタ３２３が形成される光源装置６０は、第２の蛍光体層３２１と第１の蛍光体層３１１が基材１０２の同一面側に形成されるため、蛍光体ホイール１０１を容易に形成することができる。また、励起光を第２の蛍光体層３２１に直接照射させることができるため、蛍光光を効率良く励起することができる。

また、第２の蛍光体層３２１が透過領域３２２において第２の波長帯域光の出射側に設けられ、透過領域３２２に励起光を透過し第２の波長帯域光を反射するダイクロイックフィルタ３２４が形成される光源装置６０は、第２の蛍光体層３２１により励起された蛍光光を、励起光と同方向に効率よく出射させることができる。

また、第１の波長帯域光のうち、所定の波長帯域の光を透過する第一ダイクロイックミラー１４１を備える光源装置６０は、色純度の高い第１の波長帯域光を光源光として利用することができる。

また、第２の波長帯域光のうち、所定の波長帯域の光を透過する第二ダイクロイックミラー１４３を備える光源装置６０は、色純度の高い第２の波長帯域光を光源光として利用することができる。

なお、以上説明した実施形態は、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、発明の趣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。これらの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。

例えば、図４の蛍光体ホイール１０１において、第１の蛍光体層３１１を赤色蛍光体層とし、第２の蛍光体層３２１を緑色蛍光体層としてもよい。この場合、図３の第一ダイクロイックミラー１４１、赤色波長帯域光を反射し、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を透過する構成とすることができる。また、第二ダイクロイックミラー１４３は、緑色波長帯域光を反射し、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を透過する構成とすることができる。さらに、第三ダイクロイックミラー１４８は、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を反射し、緑色波長帯域光を透過する構成とすることができる。

また、青色レーザダイオード７１の代わりに紫外波長帯域光等の短波長の光を出射する光源を用いてもよい。この光源は、レーザダイオードや発光ダイオードとすることができる。

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］ 励起光を出射する励起光源と、
前記励起光を第１の波長帯域光に変換する第１の蛍光体層が設けられた第１領域と、前記励起光を前記第１の波長帯域光と波長帯域が隣接する第２の波長帯域光に変換する第２の蛍光体層が設けられた第２領域と、が周方向に配置された蛍光体ホイールと、
を備え、
前記第１の蛍光体層の前記励起光が照射される面と逆側に、前記第１の波長帯域光を反射する反射部が設けられ、
前記第２の蛍光体層の前記励起光が照射される面と逆側に、前記第２の波長帯域光を透過する透過部が設けられていることを特徴とする光源装置。
［２］ 前記第１の波長帯域光及び前記第２の波長帯域光の一方が赤色波長帯域光であり、他方が緑色波長帯域光であることを特徴とする上記［１］に記載の光源装置。
［３］ 前記励起光は、青色波長帯域光であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
［４］ 青色波長帯域光を出射する発光ダイオードを備えることを特徴とする上記［１］乃至上記［３］の何れかに記載の光源装置。
［５］ 前記励起光源は、レーザダイオードであることを特徴とする上記［１］乃至上記［４］の何れかに記載の光源装置。
［６］ 前記第２の蛍光体層は、透過領域において前記励起光の入射側に設けられ、
前記透過領域には前記第２の波長帯域光の反射を防ぐ反射防止フィルタが形成される、
ことを特徴とする上記［１］乃至上記［５］の何れかに記載の光源装置。
［７］ 前記第２の蛍光体層は、透過領域において前記第２の波長帯域光の出射側に設けられ、
前記透過領域には前記励起光を透過し前記第２の波長帯域光を反射するダイクロイックフィルタが形成される、
ことを特徴とする上記［１］乃至上記［５］の何れかに記載の光源装置。
［８］ 前記第１の波長帯域光は緑色波長帯域光であり、前記第２の波長帯域光は赤色波長帯域光であることを特徴とする上記［１］乃至上記［７］の何れかに記載の光源装置。
［９］ 前記第１の波長帯域光のうち、長波長側の波長帯域の光を透過する第一ダイクロイックミラーを備えることを特徴とする上記［１］乃至上記［８］の何れかに記載の光源装置。
［１０］ 前記第２の波長帯域光のうち、短波長側の波長帯域の光を透過する第二ダイクロイックミラーを備えることを特徴とする上記［１］乃至上記［９］の何れかに記載の光源装置。
［１１］ 上記［１］乃至上記［１０］の何れか記載の光源装置と、
前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記表示素子と前記光源装置を制御する制御部と、
を有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
１７ 排気孔 １８ 吸気孔
１９ レンズカバー ２０ 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ＲＡＭ ２６ 表示駆動部
３１ 画像圧縮／伸長部 ３２ メモリカード
３５ Ｉｒ受信部 ３６ Ｉｒ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
６０ 光源装置 ７０ 励起光照射装置
７１ 青色レーザダイオード ７３ コリメータレンズ
７５ 反射ミラー群 ８１ ヒートシンク
１００ 蛍光ホイール装置 １０１，１０１Ａ 蛍光体ホイール
１０２ 基材 １０２ａ 反射面
１１０ モータ １１１ 集光レンズ群
１１２ 中心軸 １１５ 集光レンズ
１２０ 青色光源装置 １２１ 青色光源
１２５ 集光レンズ群 １３０ ヒートシンク
１４０ 導光光学系 １４１ 第一ダイクロイックミラー
１４３ 第二ダイクロイックミラー １４５ 反射ミラー
１４６ 集光レンズ １４７ 集光レンズ
１４８ 第三ダイクロイックミラー １４９ 集光レンズ
１７０ 光源側光学系 １７３ 集光レンズ
１７５ ライトトンネル １７８ 集光レンズ
１８１ 光軸変換ミラー １８３ 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 ２６１ 冷却ファン
３１０ 第１領域 ３１１ 第１の蛍光体層
３２０ 第２領域 ３２１ 第２の蛍光体層
３２２ 透過領域 ３２３ 反射防止フィルタ
３２４ ダイクロイックフィルタ
Ａ１，Ａ２ 反射特性 Ｌ１ 緑色波長帯域の蛍光光
Ｌ２ 赤色波長帯域の蛍光光 Ｐ１，Ｐ２ 透過部

Claims (11)

1. 励起光を出射する励起光源と、
   前記励起光を第１の波長帯域光に変換する第１の蛍光体層及び前記第１の蛍光体層の前記励起光が照射される面と逆側に設けられ前記第１の波長帯域光を反射する反射部を有する第１領域と、前記励起光を前記第１の波長帯域光と波長帯域が隣接する第２の波長帯域光に変換する第２の蛍光体層及び前記第２の波長帯域光を透過する透過部が設けられた第２領域と、が周方向に配置された蛍光体ホイールと、
   前記蛍光体ホイールの前記透過部を透過した前記第２の波長帯域光を反射し、前記蛍光体ホイールの前記透過部を透過した前記励起光を透過させるダイクロイックミラーと、
   を備える、
   ことを特徴とする光源装置。
   
2. 前記第１の蛍光体層と前記第２の蛍光体層とは、基材の同一面側に形成されており、
   前記第１の波長帯域光及び前記第２の波長帯域光の一方が赤色波長帯域光であり、他方が緑色波長帯域光であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記励起光は、青色波長帯域光であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
4. 青色波長帯域光を出射する発光ダイオードを更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源装置。
5. 前記励起光源は、レーザダイオードであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装置。
6. 前記第２の蛍光体層は、透過領域において前記励起光の入射側に設けられ、
   前記透過領域には前記第２の波長帯域光の反射を防ぐ反射防止フィルタが形成される、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。
7. 前記第２の蛍光体層は、透過領域において前記第２の波長帯域光の出射側に設けられ、
   前記透過領域には前記励起光を透過し前記第２の波長帯域光を反射するダイクロイックフィルタが形成される、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。
8. 前記第１の波長帯域光は緑色波長帯域光であり、前記第２の波長帯域光は赤色波長帯域光であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の光源装置。
9. 前記第１の波長帯域光のうち、長波長側の波長帯域の光を透過する第一ダイクロイックミラーを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の光源装置。
10. 前記ダイクロイックミラーは、前記第２の波長帯域光のうち、短波長側の波長帯域の光を透過する第二ダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の光源装置。
11. 請求項１乃至請求項１０の何れか記載の光源装置と、
    前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
    前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
    前記表示素子と前記光源装置を制御する制御部と、
    を有することを特徴とする投影装置。
    

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