(57)【要約】【課題】蛍光体の発光効率の低下や性質の変化を抑制する。【解決手段】励起光源１１、励起光を反射する第１領域１３、透過する第２領域１２を備え、第１回転角で第１領域１３、残回転角で第２領域１２となり励起光を反射透過する反射透過ホイール１４と、励起光によって黄色蛍光を放出する蛍光体部１５を備え、蛍光体部１５は励起光の一部を黄色蛍光に変換し、黄色蛍光と励起光の残りとを含む混色光を射出する蛍光体ホイール１６と、蛍光体部１５の表面温度を検出する温度センサ１７と、反射透過ホイール１４と蛍光体ホイール１６との回転基準位置を合わせることで両ホイールの回転同期をとる制御部１８と、を備え、制御部１８は、検出温度に基づき、蛍光体部１５に励起光が照射される位置が、第１回転角に含まれる位置または残回転角に含まれる位置となるよう蛍光体ホイール１６の回転基準位置を変化させる。【選択図】図１
2020079864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を射出する励起光源と、
前記励起光源から射出された前記励起光を反射する第１領域と、前記励起光源から射出された前記励起光を透過する第２領域とを備え、回転軸を中心とした１回転のうち、第１の回転角では前記第１領域となり、残りの回転角では前記第２領域となることで前記励起光を反射または透過する反射透過ホイールと、
前記反射透過ホイールの前記励起光源とは反対側に設けられ、回転軸を中心として前記反射透過ホイールと同期して同じ方向に回転し、前記励起光が照射されると黄色蛍光を放出する蛍光体部を備え、前記蛍光体部は前記入射した前記励起光の一部を黄色蛍光に変換し、前記黄色蛍光と前記励起光の残りとを含む混色光を射出する蛍光体ホイールと、
前記蛍光体部の表面温度を検出する温度センサと、
前記反射透過ホイールと前記蛍光体ホイールとの各々が有する回転動作の基準位置を合わせることで両ホイールの回転同期をとる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記蛍光体部に対して前記励起光が照射される位置が、前記第１の回転角に含まれる位置または前記残りの回転角に含まれる位置となるように、前記蛍光体ホイールの回転動作の基準位置を変化させる、光源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記蛍光体部の表面温度を取得し、前記表面温度が所定の上限温度閾値以上であるとき、前記蛍光体部に対して前記励起光が照射される位置が、前記第１の回転角に含まれる位置となるように、前記蛍光体ホイールの回転動作の基準位置を変化させる、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記蛍光体部の表面温度を取得し、前記表面温度が前記所定の上限温度閾値以上である高温箇所が複数存在し、隣り合う前記高温箇所間の前記蛍光体ホイールの円周上の距離が、前記第１の回転角に対応する前記反射透過ホイールの円周上の距離よりも短いとき、前記高温箇所の前記蛍光体ホイールの円周上における位置が、前記第１の回転角に含まれる位置となるように、前記蛍光体ホイールの回転動作の基準位置を変化させる、請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記蛍光体部の表面温度を取得し、前記表面温度が前記所定の上限温度閾値以上である高温箇所が複数存在し、隣り合う前記高温箇所間の前記蛍光体ホイールの円周上の距離が、前記第１の回転角に対応する前記反射透過ホイールの円周上の距離よりも長いとき、前記高温箇所のうち最も高温である最高温箇所を特定し、前記最高温箇所の前記蛍光体ホイールの円周上の位置が、前記第１の回転角に含まれる位置となるように、前記蛍光体ホイールの回転動作の基準位置を変化させる、請求項２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記蛍光体部の表面温度を取得し、前記表面温度が所定の下限温度閾値以下であるとき、前記蛍光体ホイールの回転方向の基準位置を変化させない、請求項１から４の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記励起光源は青色レーザ光を射出するレーザ光源であり、前記黄色蛍光と前記励起光の残りとを含む混色光に含まれる前記青色レーザ光の光量を検出する光センサをさらに含み、前記制御部は、前記光センサの検出値に基づいて、前記反射透過ホイールの回転動作の基準位置を制御する、請求項１から５の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１の領域と前記第２の領域とは、前記反射透過ホイールの回転軸の中心から円周方向へ延びる２つの半径と、前記２つの半径と当接する円周とから囲まれる異なる領域である、請求項１から６の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１の領域は、前記反射透過ホイールの円周の一部に形成された扇形の凸部領域であり、前記第２の領域は、前記凸部領域を除く前記円周の外部領域である、請求項１から６の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置の射出光を変調して画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部にて形成した画像を投射する投写光学系と、を有するプロジェクタ。
【請求項１０】
励起光を射出する励起光源と、前記励起光源から射出された前記励起光を反射する第１領域と、前記励起光源から射出された前記励起光を透過する第２領域とを備え、回転軸を中心とした１回転のうち、第１の回転角では前記第１領域となり、残りの回転角では前記第２領域となることで前記励起光を反射または透過する反射透過ホイールと、前記反射透過ホイールの前記励起光源とは反対側に設けられ、回転軸を中心として前記反射透過ホイールと同期して同じ方向に回転し、前記励起光が照射されると黄色蛍光を放出する蛍光体部を備え、前記蛍光体部は前記入射した前記励起光の一部を蛍光に変換し、前記蛍光と前記励起光の残りとを含む混色光を射出する蛍光体ホイールと、前記蛍光体部の表面温度を検出する温度センサと、を備えた光源装置の制御方法であって、
前記反射透過ホイールと前記蛍光体ホイールとの各々が有する回転動作の基準位置を合わせることで両ホイールの回転同期をとり、
前記温度センサの検出温度に基づいて、前記蛍光体部に対して前記励起光が照射される位置が、前記第１の回転角に含まれる位置または前記残りの回転角に含まれる位置となるように、前記蛍光体ホイールの回転動作の基準位置を変化させる、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、光源装置を用いたプロジェクタ、および光源装置の制御方法
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタを一例とする投写型表示装置の中には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やレーザ等の固体光源を使用するものが広く普及してきている。プロジェクタは、白色光を生成するため、一般的に赤色、緑色、青色の３種の光源を必要とする。固体光源を用いたプロジェクタでは、３色の光源の各々をＬＥＤ、レーザ等を用いて構成することなく、単色のレーザ光を蛍光体に照射して他の色を生成するものも多く市販されている。
例えば、青色のレーザ光を励起光として使用し、この励起光を蛍光体に照射することで青色のレーザ光の一部が黄色の蛍光に変換される。青色のレーザ光のうち、蛍光体で拡散反射された拡散反射光と、黄色の蛍光とを所定の比率（白色光を得ることができる比率）で混合することで、光源装置の出力光となる白色光を作り出している。
【０００３】
蛍光体は励起光を吸収すると共に、他の波長域の光を反射するという性質上、励起光の吸収および反射に伴い発熱し、高温になり易い。蛍光体が高温になると、蛍光体の発光効率が低下するという問題がある。また、蛍光体が高温になると、蛍光体の劣化や蛍光体の焦げ等が生じ、蛍光体自体の性質が変化してしまうという問題もある。蛍光体を用いた光源装置において、蛍光体の温度上昇を抑制することは重要な課題の１つとなっている。
【０００４】
蛍光体の温度上昇を抑制する技術として、以下の技術が知られている。特許文献１には、平面形状が円形の基板と、基板上において周方向に沿って設けられた蛍光体層とを有する蛍光体ホイールの中心を回転軸としてモータを用いて高速回転させることで、青色レーザ光が蛍光体ホイール上の同一の位置を照射しないようにする技術が開示されている。また、特許文献２には、回転軸を中心として回転する円盤状基板に形成された蛍光体の微小領域に青色レーザ光が照射され続けることを回避するため、円盤状基板を常時回転させることで、蛍光体の特性劣化、破損防止を行う技術が開示されている。このように、青色レーザ光が蛍光体の一点に集中して照射されないようにする技術は一般的に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０８８６５７号公報
【特許文献２】特開２０１４−０５６０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された技術では、以下のような問題がある。それは、蛍光体ホイール全体の温度上昇を抑制することは可能であるが、蛍光体ホイールの局所的な温度上昇を抑制することはできないという問題である。
すなわち、蛍光体ホイールに形成される蛍光体層は均一でなく、蛍光体層を形成する際に発生する斑、蛍光体層の表面に存在する埃などを原因として、局所的に不均一な部分が存在する。したがって、このような局所的に不均一な部分が、青色レーザ光のような強力な光源に曝されると、局所的に不均一な部分が著しく高温となり、当該部分の発光効率が著しく低下するという問題がある。また、局所的に不均一な部分に蛍光体層の焦げ等が生じ、蛍光体自体の性質が変化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題を解決し、局所的に不均一な部分の温度上昇に伴う蛍光体の発光効率の低下や性質の変化を抑制することが可能な光源装置、光源装置を用いたプロジェクタ、および光源装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光源装置は、励起光を射出する励起光源と、前記励起光源から射出された前記励起光を反射する第１領域と、前記励起光源から射出された前記励起光を透過する第２領域とを備え、回転軸を中心とした１回転のうち、第１の回転角では前記第１領域となり、残りの回転角では前記第２領域となることで前記励起光を反射または透過する反射透過ホイールと、前記反射透過ホイールの前記励起光源とは反対側に設けられ、回転軸を中心として前記反射透過ホイールと同期して同じ方向に回転し、前記励起光が照射されると黄色蛍光を放出する蛍光体部を備え、前記蛍光体部は前記入射した前記励起光の一部を黄色蛍光に変換し、前記黄色蛍光と前記励起光の残りとを含む混色光を射出する蛍光体ホイールと、前記蛍光体部の表面温度を検出する温度センサと、前記反射透過ホイールと前記蛍光体ホイールとの各々が有する回転動作の基準位置を合わせることで両ホイールの回転同期をとる制御部と、を備え、前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記蛍光体部に対して前記励起光が照射される位置が、前記第１の回転角に含まれる位置または前記残りの回転角に含まれる位置となるように、前記蛍光体ホイールの回転動作の基準位置を変化させる。
【０００９】
本発明のプロジェクタは、光源装置と、前記光源装置の射出光を変調して画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部にて形成した画像を投射する投写光学系と、を有する。
【００１０】
また、本発明の光源装置の制御方法は、励起光を射出する励起光源と、前記励起光源から射出された前記励起光を反射する第１領域と、前記励起光源から射出された前記励起光を透過する第２領域とを備え、回転軸を中心とした１回転のうち、第１の回転角では前記第１領域となり、残りの回転角では前記第２領域となることで前記励起光を反射または透過する反射透過ホイールと、前記反射透過ホイールの前記励起光源とは反対側に設けられ、回転軸を中心として前記反射透過ホイールと同期して同じ方向に回転し、前記励起光が照射されると黄色蛍光を放出する蛍光体部を備え、前記蛍光体部は前記入射した前記励起光の一部を蛍光に変換し、前記蛍光と前記励起光の残りとを含む混色光を射出する蛍光体ホイールと、前記蛍光体部の表面温度を検出する温度センサと、を備えた光源装置の制御方法であって、前記反射透過ホイールと前記蛍光体ホイールとの各々が有する回転動作の基準位置を合わせることで両ホイールの回転同期をとり、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記蛍光体部に対して前記励起光が照射される位置が、前記第１の回転角に含まれる位置または前記残りの回転角に含まれる位置となるように、前記蛍光体ホイールの回転動作の基準位置を変化させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、局所的に不均一な部分の温度上昇に伴う蛍光体の発光効率の低下や性質の変化を抑制することが可能な光源装置、光源装置を用いたプロジェクタ、および光源装置の制御方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態の光源装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態の光源装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第２実施形態の光源装置を構成する反射／透過ホイールを光の照射方向から見た模式図である。
【図４】第２実施形態の光源装置を構成する蛍光体ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図５】第２実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの動作を説明するフロー図である。
【図７】第２実施形態の第１の処理例の動作を説明するフロー図である。
【図８Ａ】第２実施形態の第１の処理例において蛍光体ホイールの位相を制御する前の状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図８Ｂ】第２実施形態の第１の処理例において蛍光体ホイールの位相を制御した後の状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】第２実施形態の第２の処理例の動作を説明するフロー図である。
【図１０】第２実施形態の第２の処理例において蛍光体ホイールの位相を制御した後のシーケンスを説明する図である。
【図１１】第３実施形態の光源装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】第３実施形態の光源装置を構成する蛍光体ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図１３】第３実施形態の光源装置を構成する蛍光体ユニットを構成する蛍光体ホイール、反射板ホイールを光の照射方向から見た模式図である。
【図１４】第３実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。
【図１５】第３実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの動作を説明するフロー図である。
【図１６Ａ】第３実施形態の光源装置のホワイトバランスが劣化していない状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図１６Ｂ】第３実施形態の光源装置のホワイトバランスが劣化した状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】図１５のステップＳ５２の処理における蛍光層の表面温度計測シーケンスを説明するためのタイミングチャートである。
【図１８Ａ】第３実施形態の反射板ホイールの位相を制御する前の状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図１８Ｂ】第３実施形態の蛍光体ホイールの位相と反射板ホイールの位相とを制御した後の状態を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による光源装置の概略構成を説明するブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の光源装置１１０は、励起光源１１と、反射透過ホイール１４と、蛍光体ホイール１６と、温度センサ１７と、制御部１８と、を有するものである。
【００１４】
励起光源１１は、励起光を射出する。反射透過ホイール１４は、励起光源１１から射出された励起光を反射する第１領域１３と、励起光源１１から射出された励起光を透過する第２領域１２とを備えている。反射透過ホイール１４は、回転軸を中心とした１回転のうち、第１の回転角では第１領域１３となり、残りの回転角では第２領域１２となることで励起光を反射または透過する。
蛍光体ホイール１６は、反射透過ホイール１４の励起光源１１とは反対側に設けられる。蛍光体ホイール１６は、回転軸を中心として反射透過ホイール１４と同期して同じ方向に回転する。蛍光体ホイール１６は、励起光が照射されると黄色蛍光を放出する蛍光体部１５を備える。蛍光体部１５は入射した励起光の一部を黄色蛍光に変換し、黄色蛍光と励起光の残りとを含む混色光を射出する。
温度センサ１７は、蛍光体部１５の表面温度を検出する。
制御部１８は、反射透過ホイール１４と蛍光体ホイール１６との各々が有する回転動作の基準位置を合わせることで両ホイールの回転同期をとる。制御部１８は、温度センサ１７の検出温度に基づいて、蛍光体部１５に対して励起光が照射される位置が、第１の回転角に含まれる位置または残りの回転角に含まれる位置となるように、蛍光体ホイール１６の回転動作の基準位置を変化させる。
このような構成を採用することで、蛍光体部１５の局所的に不均一な部分の温度上昇に伴う蛍光体部１５の発光効率の低下や性質の変化を抑制することができるのである。
【００１５】
なお、以下説明する実施形態において、励起光源１１は、一例として、後述する青色レーザ等から構成される。
反射透過ホイール１４の第１領域１３は、一例として、後述する反射／透過ホイール２ａの半径Ｒ１、Ｒ２と円弧Ｌ１とで囲まれる領域である反射部２ａ１等から構成される。反射透過ホイール１４の第２領域１２は、一例として、後述する反射／透過ホイール２ａの半径Ｒ１、Ｒ２と円弧Ｌ２とで囲まれる領域である透過部２ａ２等から構成される。
反射透過ホイール１４の第１の回転角は、一例として、後述する反射／透過ホイール２ａの反射部２ａ１の半径Ｒ１と半径Ｒ２との間のなす角度α等から構成される。反射透過ホイール１４の残りの回転角は、一例として、後述する反射／透過ホイール２ａの透過部２ａ２の半径Ｒ１と半径Ｒ２との間のなす角度β等から構成される。
【００１６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の光源装置の概略構成について説明する。図２は、第２実施形態の光源装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の光源装置１００は、光源１と、反射／透過ホイール２ａと、モータ２ｂと、全反射ミラー３、４と、ダイクロイックミラー５と、位相差板６と、蛍光体ユニット７と、カラーホイール８と、画像形成部９と、制御部１０とを備えている。なお、図１において、破線は光路を、実線は制御線をそれぞれ示している。
【００１７】
光源１は、例えば、青色レーザ光等から構成され、Ｓ偏光の青色レーザ光（励起光）を射出する。反射／透過ホイール２ａは、光源１から射出した励起光を、反射領域を用いて反射光路に分岐する、または、透過領域を用いて透過光路に分岐する。モータ２ｂは、回転軸を中心として反射／透過ホイール２ａを回転する。反射／透過ホイール２ａは、回転方向の基準位置を示す図示しないインデックスマーカを有する。図示しない検出部は、インデックスマーカを検出するタイミングを示すインデックス信号を制御部１０に送信する。
【００１８】
全反射ミラー３は、反射光路に分岐した励起光を全反射する。全反射ミラー４は、透過光路に分岐した励起光を全反射する。ダイクロイックミラー５は、Ｓ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー５は、全反射ミラー３で全反射された反射光路のＳ偏光の励起光を透過し、全反射ミラー４で全反射された透過光路のＳ偏光の励起光を透過する。位相差板６は、一方の光の偏光方向を他方の光の偏光方向へ変換する機能を有する。位相差板６は、ダイクロイックミラー５を透過したＳ偏光の励起光の偏光方向をＰ偏光に変換する。蛍光体ユニット７は、青色レーザ光で励起されると黄色蛍光を放出する蛍光体を有しており、青色レーザ光と黄色蛍光とを含む白色の混色光を射出する。蛍光体ユニット７を構成する蛍光体ホイール７１（図４）は、モータを用いて反射／透過ホイール２ａと同期して回転する。蛍光体ホイール７１は、回転方向の基準位置を示す図示しないインデックスマーカを有する。蛍光体ホイール７１の図示しない検出部は、インデックスマーカを検出するタイミングを示すインデックス信号を制御部１０に送信する。蛍光体ユニット７の詳細な構成については後述する。
【００１９】
カラーホイール８は、回転方向の基準位置を示す図示しないインデックスマーカを有する。カラーホイール８の図示しない検出部は、インデックスマーカを検出するタイミングを示すインデックス信号を制御部１０に送信する。カラーホイール８は、可視光に対して透明で回転可能な円形状の基板（例えば、ガラス基板）で構成され、円周方向に区分された第１〜第４の領域を有する。カラーホイール８の第１〜第４の各領域は、特定の波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を吸収する特性を有する。カラーホイール８の第１領域は赤色の光を、第２領域は緑色の光を、第３領域は白色の光を、第４領域は青色の光を透過する。
画像形成部９は、カラーホイールを透過した各領域の光を画像信号に基づいて変調する。
制御部１０は、反射／透過ホイール２ａの図示しない検出部が検出したインデックス信号、蛍光体ホイール７１の図示しない検出部が検出したインデックス信号、およびカラーホイール８の図示しない検出部が検出したインデックス信号を取得する。制御部１０は、取得したインデックス信号に基づいて、反射／透過ホイール２ａ、蛍光体ホイール７１、およびカラーホイール８のそれぞれが有する回転方向の基準位置（インデックスマーカ）を合わせ、これらの各ホイールの回転を同期させる制御信号を、後述する各ホイールの制御部（反射／透過ホイールモータ制御部１０３、蛍光体ホイールモータ制御部１０４、カラーホイールモータ制御部１０５（図５））に送信する。各ホイールの制御部は、制御部１０から送信された各ホイールの回転を同期させる制御信号に基づいて、反射／透過ホイール２ａ、蛍光体ホイール１７、およびカラーホイール８の回転同期をとる。制御部１０は、図示しない記憶部に格納されたコンピュータプログラムをロードすることで光源装置１００の全体の動作を制御する。
【００２０】
次に、図２の光源装置１００の動作を簡単に説明する。光源１から射出した青色レーザ光（励起光）を、反射／透過ホイール２ａが反射光路または透過光路に分岐する。反射光路または透過光路に分岐した励起光は、全反射ミラー３、４で全反射し、ダイクロイックミラー５に入射する。ダイクロイックミラー５は、入射したＳ偏光の励起光を透過する。透過光路に分岐しダイクロイックミラー５を透過した励起光は位相差板６を通過し、Ｐ偏光に変換され蛍光体ユニット７に入射する。反射光路に分岐しダイクロイックミラー５を透過した励起光は、カラーホイール８に入射する。
蛍光体ユニット７から射出された青色レーザ光と黄色蛍光とを含む白色の混色光（以下、蛍光射出光という。）は、位相差板６を透過しダイクロイックミラー５に入射する。青色レーザ光（励起光）が蛍光体ユニット７に入射する際に位相差板６を通ることでＳ偏光からＰ偏光に偏光方向が変換されているので、蛍光射出光は位相差板６を透過しても偏光方向は変化しない。
ダイクロイックミラー５は、Ｐ偏光の蛍光射出光を反射し、反射光路に分岐したＳ偏光の励起光を透過し、Ｐ偏光の蛍光射出光とＳ偏光の励起光とを同一の光路でカラーホイール８に入射する。
カラーホイール８は、第１領域〜第４領域を用いて分割した各色光を画像形成部９に照射する。画像形成部９は各領域光を画像信号に基づいて変調する。画像形成部９は、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）で構成され、変調した画像を図示しない投写レンズを通じて図示しない投写幕に投写する。
【００２１】
次に、本実施形態の光源装置を構成する反射／透過ホイール２ａについて説明する。図３は、本実施形態の光源装置を構成する反射／透過ホイール２ａを光の照射方向（図２の右方向）から見た模式図である。反射／透過ホイール２ａは、入射光を全反射する反射部２ａ１と入射光を全透過する透過部２ａ２とを有する。透過部２ａ２は、ガラス基板で構成してもよいし、反射／透過ホイール２ａの一部を切り欠いた状態で構成してもよい。
図３において、反射／透過ホイール２ａは中心Ｏ、半径Ｒ１、Ｒ２（ただし、Ｒ１＝Ｒ２とする。）の円形を有している。反射部２ａ１は、半径Ｒ１、Ｒ２と円弧Ｌ１とで囲まれた領域であり、半径Ｒ１と半径Ｒ２との間のなす角度はαである。透過部２ａ２は、半径Ｒ１とＲ２と円弧Ｌ２とで囲まれた領域であり、半径Ｒ１と半径Ｒ２との間のなす角度はβである。
【００２２】
次に、本実施形態の光源装置を構成する蛍光体ユニットの概略構成について説明する。図４は、本実施形態の光源装置を構成する蛍光体ユニットの概略構成を示す模式図である。
蛍光体ユニット７は、円盤状の蛍光体ホイール７１と、モータ７２と、温度センサ７３とを有する。蛍光体ホイール７１は、モータ７２を用いて反射／透過ホイール２ａと同期して回転する。蛍光体ホイール７１は、金属板７１ａと、金属板７１ａの外周部分に形成された蛍光層７１ｂとから構成されている。蛍光層７１ｂは、励起光（青色レーザ光）で励起されると黄色蛍光を発する蛍光体を含んでいる。蛍光層７１ｂは、全方位へ向けて黄色蛍光を放出する。金属板７１ａは、入射光を拡散し反射するように構成されている。金属板７１ａは、蛍光層７１ｂから金属板７１ａへ向けて放出した黄色蛍光と、蛍光体の励起に寄与しなかった励起光（青色レーザ光）とを反射する。蛍光体ユニット７が射出する光は、蛍光層７１ｂで励起された黄色蛍光と、蛍光体の励起に寄与しなかった青色光との混色光（蛍光射出光）となる。
温度センサ７３は、励起光（青色レーザ光）が入射する蛍光体ホイール７１の円周上における蛍光層７１ｂの表面温度を検出し、検出した温度値を制御部１０（図２）へ送信する。
【００２３】
次に、本実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの概略構成について説明する。図５は、本実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の光源装置１００を用いたプロジェクタ１０００は、メモリ１０１と、制御部１０２と、温度センサ７３と、反射／透過ホイールモータ制御部１０３と、蛍光体ホイールモータ制御部１０４と、カラーホイールモータ制御部１０５と、画像形成部駆動部１０６とを有する。
メモリ１０１は、プロジェクタ１０００の動作に必要なプログラムやデータを格納する。メモリ１０１として、例えば、半導体メモリ等を用いることができる。メモリ１０１は、内部に初期データ１０１ａを格納する。本実施形態において、初期データ１０１ａは、例えば、蛍光体ホイール７１の温度が上昇した場合、蛍光体ホイール７１を保護することが必要になる温度の上限値（以下、上限温度閾値という。）である。また、初期データ１０１ａは、例えば、蛍光体ホイール７１の温度が下降した場合、蛍光体ホイール７１を保護することが不要になる温度の下限値（以下、下限温度閾値という。）である。ここで、初期データ１０１ａとして、上限温度閾値は下限温度閾値よりも高い値であるものとする。
【００２４】
制御部１０２はＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成される。制御部１０２は、図２で説明した制御部１０が有する機能を含んでいる。制御部１０２は、反射／透過ホイール２ａ、蛍光体ホイール７１、カラーホイール８のそれぞれにおける図示しない検出部から送信されるインデックス信号に基づいて、反射／透過ホイール２ａ、蛍光体ホイール７１、カラーホイール８の回転数を検出する。制御部１０２は、反射／透過ホイールモータ制御部１０３、蛍光体ホイールモータ制御部１０４、カラーホイールモータ制御部１０５、および画像形成部駆動部１０６を制御する。
【００２５】
反射／透過ホイールモータ制御部１０３は、反射／透過ホイール２ａのモータ２ｂの位相を制御する。蛍光体ホイールモータ制御部１０４は、蛍光体ホイール７１のモータ７２の位相を制御する。カラーホイールモータ制御部１０５は、カラーホイール８のモータの位相を制御する。
制御部１０２は、温度センサ７３を用いて検出した蛍光体ホイール７１の円周上における蛍光層７１ｂの表面温度の値と、初期データ１０１ａとして格納している上限温度閾値とを比較する。蛍光層７１ｂの表面温度の値が上限温度閾値を超えた場合、制御部１０２は、蛍光体ホイールモータ制御部１０４を制御する。蛍光体ホイールモータ制御部１０４は、蛍光体ホイール７１の位相を制御する。
【００２６】
図４で説明した温度センサ７３は、内部にアナログデジタルコンバータを備えている。温度センサ７３は、デジタルデータを制御部１０２に送信する。なお、温度センサ７３はアナログデータを送信するものであってもよく、この場合、温度センサ７３の外部に設けられたアナログデジタルコンバータを用いてデジタルデータを制御部１０２に送信する。
また、制御部１０２は、画像形成部駆動部１０６を制御する。画像形成部駆動部１０６は、画像形成部９（図２）のＤＭＤ駆動動作を制御する。画像形成部９は、制御部１０２から送信される制御信号に基づいて、カラーホイール８（図２）を通過した赤色の光、緑色の光、青色の光、および白色の光をそれぞれ変調し、各色の画像を形成する。
【００２７】
次に、本実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの動作について説明する。図６は、本実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの動作を説明するフロー図である。なお、本フローにおけるステップＳ１２の蛍光層の表面温度計測シーケンスを開始する処理として、２つの処理方法を例として挙げている。この２つの処理方法については、第１の処理例および第２の処理例として以下説明を行う。
【００２８】
図６において、プロジェクタ１０００が起動すると、制御部１０２は、反射／透過ホイールモータ制御部１０３、蛍光体ホイールモータ制御部１０４、およびカラーホイールモータ制御部１０５を制御する。反射／透過ホイールモータ制御部１０３、蛍光体ホイールモータ制御部１０４、およびカラーホイールモータ制御部１０５は、それぞれ、反射／透過ホイール２ａ、蛍光体ホイール７１、およびカラーホイール８が同期して回転するように各モータを回転させる（ステップＳ１０）。
次に、制御部１０２は、反射／透過ホイール２ａ、蛍光体ホイール７１、およびカラーホイール８のそれぞれにおける図示しない検出部から送信されるインデックス信号に基づいて、反射／透過ホイール２ａ、蛍光体ホイール７１、およびカラーホイール８が正常に回転していることを検知する。そして、制御部１０２は、光源１から青色レーザ光を射出させる（ステップＳ１１）。
次に、制御部１０２は、蛍光層７１ｂの表面温度計測シーケンスを開始し（ステップＳ１２）、後に説明する２種類の処理方法を用いて蛍光層７１ｂの表面温度に応じて蛍光体ホイール７１の位相を制御する。
そして、制御部１０２は、画像形成部駆動部１０６を制御する（ステップＳ１３）。画像形成部駆動部１０６は、画像形成部９（図２）のＤＭＤ駆動動作を制御し、処理を終了する。
【００２９】
（第１の処理例）
次に、本実施形態の第１の処理例の動作について説明する。図７は、本実施形態の第１の処理例の動作を説明するフロー図である。第１の処理例では、同期して回転している反射／透過ホイール２ａ、蛍光体ホイール７１、カラーホイール８のうち、反射／透過ホイール２ａ、カラーホイール８の位相角に合わせて蛍光体ホイール７１の位相を制御する。
図６のステップＳ１２における蛍光層７１ｂの表面温度計測シーケンスが開始されると、制御部１０２は、温度センサ７３を用いた蛍光体ホイール７１の蛍光層７１ｂの表面温度の検出処理を行う（ステップＳ２０）。次に、制御部１０２は、温度センサ７３が検出した表面温度の値とメモリ１０１内の初期データ１０１ａとして格納している上限温度閾値とを比較する。制御部１０２が、蛍光層７１ｂの表面温度が上限温度閾値以上である（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）と判断するとステップＳ２３の処理へ移行する。制御部１０２が、蛍光層７１ｂの表面温度が上限温度閾値以上でない（未満である）（ステップＳ２１：Ｎｏ）と判断すると、ステップＳ２２の処理へ移行する。
【００３０】
ステップＳ２２の処理において、制御部１０２は、現在の位相状態を維持しつつステップＳ２０の処理へ移行し、温度センサ７３を用いた蛍光体ホイール７１の蛍光層７１ｂの表面温度の検出処理を継続する。
ステップＳ２３の処理において、制御部１０２は、蛍光体ホイール７１の回転方向の基準位置を示すインデックスマーカを検出するタイミングに基づいて、蛍光体ホイール７１の蛍光層７１ｂにおいて表面温度が高温となっている箇所を特定する。
【００３１】
次に、制御部１０２は、反射／透過ホイール２ａを用いた遮光タイミングと、蛍光層７１ｂの高温箇所に対する励起光の照射タイミングとが同期するように位相を制御する。上記したように、反射／透過ホイール２ａは、光源１から射出した励起光を反射／透過ホイール２ａの反射部２ａ１または透過部２ａ２に照射させることで、励起光の光路を反射光路または透過光路に分岐している。また、蛍光体ホイール７１は励起光の透過光路上に存在し、励起光は、反射／透過ホイール２ａの反射部２ａ１に照射するタイミングで遮光される。したがって、ステップＳ２３の処理において特定した表面温度が高温となっている箇所に対して励起光が照射するタイミングで、制御部１０２は、励起光が反射／透過ホイール２ａの反射部２ａ１に照射するよう蛍光体ホイール７１のモータ７２の位相を制御する。これにより、表面温度が高温となっている箇所に対する励起光の照射が遮光される。このように、制御部１０２は、ステップＳ２１の処理において蛍光層７１ｂの表面温度が上限温度閾値以上であると判断された高温箇所に励起光が照射されるタイミングと、反射／透過ホイール２ａを用いた遮光タイミングとが同期するように、蛍光体ホイール７１のモータ７２の位相制御を行う（ステップＳ２４）。
【００３２】
ステップＳ２５の処理において、制御部１０２は、温度センサ７３を用いた蛍光体ホイール７１の蛍光層７１ｂの表面温度の検出処理を行う。次に、制御部１０２は、温度センサ７３が検出した表面温度の値とメモリ１０１内の初期データ１０１ａとして格納している下限温度閾値とを比較する。制御部１０２が、蛍光層７１ｂの表面温度が下限温度閾値以下である（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）と判断するとステップＳ２０の処理へ移行する。制御部１０２が、蛍光層７１ｂの表面温度が下限温度閾値以下でない（超えている）（ステップＳ２６：Ｎｏ）と判断すると、ステップＳ２５の処理へ移行する。ステップＳ２０およびステップＳ２５の処理において、制御部１０２は、再び温度センサ７３を用いた蛍光体ホイール７１の蛍光層７１ｂの表面温度の検出処理を行う。
【００３３】
なお、上限温度閾値および下限温度閾値はある特定の値に限定されるものではない。例えば、蛍光層７１ｂの特性、励起光が蛍光層７１ｂに照射する部分と温度センサ７３が温度を検出する場所との間の距離、温度センサ７３と蛍光体ホイール７１とが存在する空間において、蛍光体ホイール７１の回転に伴い生じる空冷効果などを考慮し、任意の値に設定可能である。
【００３４】
次に、図６のステップＳ１２の蛍光層の表面温度計測シーケンスにおける反射／透過ホイール２ａが反射状態にあるか透過状態にあるか、蛍光体ホイール７１に対する励起光の照射状態の有無、蛍光体ホイール７１の表面温度状態、カラーホイール８の領域、および画像形成部９の画像形成動作の関係について説明する。図８Ａは、第１の処理例において蛍光体ホイールの位相を制御する前の状態を説明するためのタイミングチャートである。図８Ｂは、第１の処理例において蛍光体ホイールの位相を制御した後の状態を説明するためのタイミングチャートである。
【００３５】
図８Ａは、図７のステップＳ２１の処理において制御部１０２が、蛍光層７１ｂの表面温度が上限温度閾値以上である（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）と判断した状態を示す。図８Ｂは、図７のステップＳ２４の処理において制御部１０２が、蛍光層７１ｂの高温箇所に励起光が照射されるタイミングと、反射／透過ホイール２ａを用いた遮光タイミングとが同期するように、蛍光体ホイール７１のモータ７２の位相制御を行った状態を示す。
また、図８Ａ、図８Ｂにおいて、カラーホイール８の第１領域〜第４領域を、それぞれ赤領域、緑領域、白領域、青領域とする。
【００３６】
図８Ａ、図８Ｂにおいて、０°、９０°、１８０°および３６０°は、反射／透過ホイール２ａ、蛍光体ホイール７１の回転角度を示しており、０°〜３６０°の範囲で各ホイールが１回転する。また、図８Ａの場合、０°の位置において、各ホイールが基準位置（インデックスマーカの位置）にある。
図８Ａ、図８Ｂにおいて、反射／透過ホイール２ａが反射状態にある場合、励起光の光路は反射光路となり、光源１から射出した青色レーザ光（励起光）はそのまま出力され、カラーホイール８は青領域となる。したがって、反射／透過ホイール２ａとカラーホイール８とは完全同期状態にある。
【００３７】
制御部１０２は、温度センサ７３を用いた蛍光体ホイール７１の蛍光層７１ｂの表面温度の検出処理を行っている。図８Ａの場合、回転角が１８０°のとき、制御部１０２は、蛍光層７１ｂの表面温度が上限温度閾値以上であると判断する。この状態が継続すると、蛍光体ホイール７１に励起光が照射し続けるため、蛍光体ホイール７１の表面温度が上昇し続ける状態となる。
【００３８】
そこで、図７のステップＳ２４の処理において説明したように、制御部１０２は、蛍光層７１ｂの表面温度が上限温度閾値以上であると判断された高温箇所に励起光が照射されるタイミングと、反射／透過ホイール２ａを用いた遮光タイミングとが同期するように、蛍光体ホイール７１のモータ７２の位相制御を行う。図８Ｂの場合、蛍光体ホイール７１の位相を制御し、図８Ａと比較して蛍光体ホイール７１の位相を９０°遅らせている。すなわち、蛍光体ホイール７１のインデックスマーカの位置を９０°遅らせている。これにより、蛍光体ホイール７１の高温箇所は、反射／透過ホイール２ａが反射状態にある領域、換言すれば、励起光の光路が反射光路となり、蛍光体ホイール７１に対する励起光の照射が遮光された状態の領域に移ることになる。このような制御を行うことで蛍光体ホイール７１の励起光の照射による発熱を抑制することとしている。
【００３９】
なお、図８Ｂの場合、蛍光体ホイール７１の位相を９０°遅らせることを例に挙げて説明を行っている。しかしながら、蛍光体ホイール１７の高温箇所が、反射／透過ホイール２ａが反射状態にある領域（蛍光体ホイール１７に対して励起光が遮光される領域）に入る制御であれば、位相値は任意の値を採り得ることはもちろんである。
【００４０】
（第２の処理例）
次に、本実施形態の第２の処理例の動作について説明する。図９は、本実施形態の第２の処理例の動作を説明するフロー図である。上記説明した第１の処理例では、上限温度閾値以上の高温箇所が１箇所のみの場合を想定しているのに対し、第２の処理例では、上限温度閾値以上の高温箇所が複数箇所あった場合でも、順次励起光の遮光を行うことで、発熱を抑制することとしている。
図６のステップＳ１２における蛍光層７１ｂの表面温度計測シーケンスが開始されると、制御部１０２は、温度センサ７３を用いた蛍光体ホイール７１の蛍光層７１ｂの表面温度の検出処理を行う（ステップＳ３０）。以降、ステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ３３の処理は、図７で説明したステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３の処理と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００４１】
ステップＳ３４の処理において、制御部１０２は、表面温度が高温となっている箇所が複数存在するか否かを判断する。高温箇所が複数存在しない（ステップＳ３４：Ｎｏ）と判断すると、ステップＳ４０の処理へ移行する。高温箇所が複数存在する（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）と判断すると、ステップＳ３５の処理へ移行する。なお、ステップＳ４０〜ステップ４２の処理は、第１の処理例における図７のステップＳ２４〜ステップＳ２６の処理と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００４２】
ステップＳ３５の処理において、複数存在する隣り合う高温箇所間の距離を算出する。距離の算出は、任意の方法を採り得る。ステップＳ３６の処理において、制御部１０２は、複数存在する隣り合う高温箇所間の蛍光体ホイール７１の円周上の距離と、反射／透過ホイール２ａに占める反射部２ａ１の領域の角度に対応する円弧上の距離との間の大小の比較を行う。すなわち、この距離は、長さとしての絶対値ではなく、反射／透過ホイール２ａと蛍光体ホイール７１とが一回転した場合の一周当たりの相対的な距離で求められる。なお、反射／透過ホイール２ａの反射部２ａ１は、反射／透過ホイール２ａの構造上、所定の固定値となるため、メモリ１０１の初期データ１０１ａ内に予め格納しておくことも可能である。
【００４３】
隣り合う高温箇所間の蛍光体ホイール７１の円周上の距離が、反射／透過ホイール２ａに占める反射部２ａ１の領域の角度に対応する円弧上の距離よりも長くない（短い）（ステップＳ３７：Ｎｏ）と判断するとステップＳ３８の処理へ移行する。隣り合う高温箇所間の蛍光体ホイール７１の円周上の距離が、反射／透過ホイール２ａに占める反射部２ａ１の領域の角度に対応する円弧上の距離よりも長い（ステップＳ３７：Ｙｅｓ）と判断するとステップＳ３９の処理へ移行する。隣り合う高温箇所間の蛍光体ホイール７１の円周上の距離が、反射／透過ホイール２ａに占める反射部２ａ１の領域の角度に対応する円弧上の距離よりも短い場合、蛍光体ホイール７１上の隣り合う高温箇所間の距離は、反射／透過ホイール２ａの反射部２ａ１を用いた遮光タイミングの期間内に収まることになる。したがって、ステップＳ３８の処理において、制御部１０２は、表面温度が高温となっている箇所に対して励起光が照射するタイミングで、励起光が反射／透過ホイール２ａの反射部２ａ１に照射するよう蛍光体ホイール７１のモータ７２の位相を制御する。
【００４４】
隣り合う高温箇所間の蛍光体ホイール７１の円周上の距離が、反射／透過ホイール２ａに占める反射部２ａ１の領域の角度に対応する円弧上の距離よりも長い場合、蛍光体ホイール７１上の隣り合う高温箇所間の距離は、反射／透過ホイール２ａの反射部２ａ１を用いた遮光タイミングの期間内に収まらないことになる。したがって、ステップＳ３９の処理において隣り合う複数の高温箇所のうち最も温度が高い箇所を特定する。そして、ステップＳ４０の処理において、制御部１０２は、表面温度が最も高温となっている箇所に対して励起光が照射するタイミングで、励起光が反射／透過ホイール２ａの反射部２ａ１に照射するよう蛍光体ホイール７１のモータ７２の位相を制御する。なお、上限温度閾値および下限温度閾値が、ある特定の値に限定されるものではないことは、上記第１の処理例と同じである。
【００４５】
次に、第２の処理例において蛍光体ホイールの位相を制御した後の状態について具体的に説明する。図１０は、本実施形態の第２の処理例において蛍光体ホイールの位相を制御した後のシーケンスを説明する図である。
図１０における縦軸が示す状態、および横軸の角度は、図８Ａ、図８Ｂで説明したものと同様であるので詳細な説明は省略する。また、カラーホイール８の第１領域〜第４領域を、それぞれ赤領域、緑領域、白領域、青領域とする点、０°、９０°、１８０°および３６０°は、反射／透過ホイール２ａ、蛍光体ホイール７１の回転角度を示し、０°〜３６０°の範囲で各ホイールが１回転する点も、図８Ａ、図８Ｂと同様である。
【００４６】
制御部１０２は、温度センサ７３を用いた蛍光体ホイール７１の蛍光層７１ｂの表面温度の検出処理を行っている。図１０の場合、制御部１０２は、蛍光体ホイール７１の蛍光層７１ｂの表面温度が上限温度閾値以上である隣り合う高温箇所が２箇所存在すると判断する。そして、この２箇所の高温箇所間の蛍光体ホイール７１の円周上の距離が、反射／透過ホイール２ａに占める反射部２ａ１の領域の角度に対応する円弧上の距離よりも短いため（図９のステップ３７：Ｎｏ）、制御部１０２は、表面温度が高温となっている２箇所に対して励起光が照射するタイミングで、励起光が反射／透過ホイール２ａの反射部２ａ１に照射するよう蛍光体ホイール７１のモータ７２の位相を制御する。これにより、蛍光体ホイール７１の複数の高温箇所は、反射／透過ホイール２ａが反射状態にある領域、換言すれば、励起光の光路が反射光路となり、蛍光体ホイール７１に対する励起光の照射が遮光された状態の領域に移ることになる。このような制御を行うことで蛍光体ホイール７１の励起光の照射による発熱を抑制することとしている。
【００４７】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の光源装置の概略構成について説明する。図１１は、本実施形態の光源装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の光源装置２００は、励起光源２０８と、ダイクロイックミラー２０１と、位相差板２０２と、蛍光体ユニット２０３と、光センサ２０４と、カラーホイール２０５と、画像形成部２０６と、制御部２０７とを備えている。なお、図１１において、破線は光路を、実線は制御線をそれぞれ示している点は、図２と同様である。
【００４８】
本実施形態におけるダイクロイックミラー２０１、位相差板２０２、蛍光体ユニット２０３、カラーホイール２０５、画像形成部２０６、および制御部２０７が有する機能は、第２実施形態における図２と同じである。
カラーホイール２０５、画像形成部２０６は、第１実施形態（図２）におけるカラーホイール８、画像形成部９と同一の構成である。また、画像形成部２０６はＤＭＤ等で構成される。カラーホイール２０５は、回転方向の基準位置を示す図示しないインデックスマーカを有する。図示しない検出部は、インデックスマーカを検出するタイミングを示すインデックス信号を制御部２０７に送信する。制御部２０７は、インデックス信号に基づいて、蛍光体ユニット２０３の蛍光体ホイール３００の回転と反射板ホイール３０１（共に図１２）の回転とを同期させる。
【００４９】
励起光源２０８は、例えば、Ｓ偏光の青色レーザ等が用いられる。励起光源２０８が射出する青色レーザ光は、ダイクロイックミラー２０１、位相差板２０２を通過し、蛍光体ユニット２０３に入射する。位相差板２０２は、青色レーザ光の偏光方向をＳ偏光からＰ偏光に変換する。
蛍光体ユニット２０３から射出された蛍光射出光（蛍光体ユニット２０３から射出された青色レーザ光と黄色蛍光とを含む白色の混色光）は、位相差板２０２を透過しダイクロイックミラー２０１に入射する。ダイクロイックミラー２０１はＰ偏光の蛍光射出光を反射し、Ｐ偏光の蛍光射出光はカラーホイール２０５に入射する。
カラーホイール２０５は、第１領域〜第４領域を用いて分割した各色光を画像形成部２０６に照射する。画像形成部２０６は各領域光を画像信号に基づいて変調する。
【００５０】
ここで、本実施形態では、光センサ２０４を用いて蛍光射出光に含まれる青色レーザ光を検出している。光センサ２０４において検出した青色レーザ光の検出値は制御部２０７に送信される。そして、この検出値は、後述するホワイトバランスを調整するために使用される。
【００５１】
次に、本実施形態の光源装置を構成する蛍光体ユニットの概略構成について説明する。図１２は、本実施形態の光源装置を構成する蛍光体ユニットの概略構成を示す模式図である。
蛍光体ユニット２０３は、蛍光体ホイール３００と、反射板ホイール３０１と、モータ３０２、３０３と、温度センサ３０４とを有する。モータ３０２は、蛍光体ホイール３００を回転させる。モータ３０３は、反射板ホイール３０１を回転させる。蛍光体ホイール３００の回転軸と反射板ホイール３０１の回転軸とは同一直線上に位置する。蛍光体ホイール３００と反射板ホイール３０１とは、互いに同期して同一方向に回転する。温度センサ３０４は蛍光体ホイール３００に対して非接触の温度センサである。温度センサ３０４は、蛍光体ホイール３００において、励起光が照射される蛍光体の同一円周上の温度を検出する。
【００５２】
次に、本実施形態の光源装置を構成する蛍光体ユニットを構成する蛍光体ホイール、反射板ホイールについて説明する。図１３は、本実施形態の光源装置を構成する蛍光体ユニットを構成する蛍光体ホイール、反射板ホイールを光の照射方向から見た模式図である。
蛍光体ホイール３００は、円形状の金属板３００ａと、金属板３００ａの外周に形成された蛍光層３００ｂとを有する。反射板ホイール３０１は円形状を有し、該円形の外周の一部に扇形の凸部を有する金属板である。反射板ホイール３０１は、入射する励起光を拡散および反射するように構成されている。反射板ホイール３０１のうち、凸部を取り除いた円形部分は、蛍光体ホイール３００に照射される励起光を遮らない大きさで構成されている。凸部は、蛍光体ホイール３００に照射される励起光を遮る大きさで構成されている。ただし、凸部の形状は蛍光板ホイール３００に照射される励起光を遮ることが可能な形状であれば如何なる形状であってもよく、例えば扇形の形状としてもよい。
蛍光層３００ｂは第１実施形態の蛍光体ホイール７１の蛍光層７１ｂと同じ特性を有する。蛍光体ホイール３００が反射する光は、第１実施形態と同様に、蛍光層３００ｂで励起された黄色蛍光と、蛍光体の励起に寄与しなかった青色光との混色光（蛍光射出光）となる。
【００５３】
次に、本実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの概略構成について説明する。図１４は、本実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の光源装置２００を用いたプロジェクタ４０００は、メモリ４０１と、制御部４００と、光センサ２０４と、温度センサ３０４と、蛍光体ホイールモータ制御部４０４と、反射板ホイールモータ制御部４０５と、カラーホイールモータ制御部４０６と、画像形成部駆動部４０７とを有する。
【００５４】
メモリ４０１は、プロジェクタ４０００の動作に必要なプログラムやデータを格納する。メモリ４０１として、例えば、半導体メモリ等を用いることができる。メモリ４０１は、内部に初期データ４０１ａを格納する。本実施形態において、初期データ４０１ａは、例えば、蛍光体ホイール３００の温度が上昇した場合、蛍光体ホイール３００を保護することが必要になる上限温度閾値である。また、初期データ４０１ａは、例えば、蛍光体ホイール３００の温度が下降した場合、蛍光体ホイール３００を保護することが不要になる下限温度閾値である。ここで、初期データ４０１ａとして、上限温度閾値は下限温度閾値よりも高い値であるものとする。さらに、初期データ４０１ａは、例えば、青色レーザ光の初期の光量である。
【００５５】
制御部４００はＣＰＵ等で構成される。制御部４００は、図１１で説明した制御部２０７が有する機能を含んでいる。制御部４００は、蛍光体ホイール３００、反射板ホイール３０１、カラーホイール２０５のそれぞれにおける図示しない検出部から送信されるインデックス信号に基づいて、蛍光体ホイール３００、反射板ホイール３０１、カラーホイール２０５の回転数を検出する。制御部４００は、蛍光体ホイールモータ制御部４０４、反射板ホイールモータ制御部４０５、カラーホイールモータ制御部４０６、および画像形成部駆動部４０７を制御する。
【００５６】
蛍光体ホイールモータ制御部４０４は、蛍光体ホイール３００のモータ３０２の位相を制御する。反射板ホイールモータ制御部４０５は、反射板ホイール３０１のモータ３０３の位相を制御する。カラーホイールモータ制御部４０６は、カラーホイール２０５のモータの位相を制御する。
制御部４００は、温度センサ３０４を用いて検出した蛍光体ホイール３００の円周上における蛍光層３００ｂの表面温度の値と、初期データ４０１ａとして格納している上限温度閾値とを比較する。蛍光層３００ｂの表面温度の温度値が上限温度閾値を超えた場合、制御部４００は、蛍光体ホイールモータ制御部４０４を制御する。蛍光体ホイールモータ制御部４０４は、蛍光体ホイール３００の位相を制御する。
【００５７】
制御部４００は、光センサ２０４を用いて検出した蛍光射出光に含まれる青色レーザ光の光量と、初期データ４０１ａとして格納している青色レーザ光の初期の光量とを比較する。光センサ２０４において検出した青色レーザ光の光量と初期データ４０１ａに格納されている青色レーザ光の初期の光量との差分量に応じて、制御部４００は、蛍光体ホイールモータ制御部４０４と反射板ホイールモータ制御部４０５とを制御する。蛍光体ホイールモータ制御部４０４は、モータ３０２の位相を制御する。反射板ホイールモータ制御部４０５は、モータ３０３の位相を制御する。
制御部４００は、カラーホイールモータ制御部４０６、画像形成部駆動部４０７についても、第１実施形態と同様に、蛍光体ホイール３００、反射板ホイール３０１の位相に同期させる制御を行う。
【００５８】
次に、本実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの動作について説明する。図１５は、本実施形態の光源装置を用いたプロジェクタの動作を説明するフロー図である。
図１５において、プロジェクタ４０００が起動すると、制御部４００は、蛍光体ホイールモータ制御部４０４、反射板ホイールモータ制御部４０５、およびカラーホイールモータ制御部４０６を制御する。蛍光体ホイールモータ制御部４０４、反射板ホイールモータ制御部４０５、およびカラーホイールモータ制御部４０６は、それぞれ、蛍光体ホイール３００、反射板ホイール３０１、カラーホイール２０５が同期して回転するように各モータを回転させる（ステップＳ５０）。
【００５９】
次に、制御部４００は、蛍光体ホイール３００、反射板ホイール３０１、およびカラーホイール２０５のそれぞれにおける図示しない検出部から送信されるインデックス信号に基づいて、蛍光体ホイール３００、反射板ホイール３０１、およびカラーホイール２０５が正常に回転していることを検知する。そして、制御部４００は、励起光源２０８から青色レーザ光を射出させる（ステップＳ５１）。
次に、制御部４００は、蛍光層３００ｂの表面温度計測シーケンスを開始し（ステップＳ５２）、蛍光層３００ｂの表面温度に応じて蛍光体ホイール３００の位相を制御する。
次に、制御部４００は、光センサ２０４において検出した検出信号に基づいて、蛍光体ホイール３００が１周期（１回転）当たりに射出する蛍光射出光に含まれる青色レーザ光の光量を取得する（ステップＳ５３）。
【００６０】
次に、制御部４００は、初期データ４０１ａに格納されている青色レーザ光の初期の光量とステップＳ５３で取得した青色レーザ光の光量とを比較する（ステップＳ５４）。
次に、ステップＳ５３の処理で取得した青色レーザ光の光量と初期の光量との差に応じて、蛍光体ホイールモータ制御部４０４と、反射板ホイールモータ制御部４０５とを制御する。蛍光体ホイールモータ制御部４０４はモータ３０２を制御し、反射板ホイールモータ制御部４０５はモータ３０３を制御する（ステップＳ５５）。
そして、制御部４００は、画像形成部駆動部４０７を制御する（ステップＳ５６）。画像形成部駆動部４０７は、画像形成部２０６（図１１）のＤＭＤ駆動動作を制御し、処理を終了する。
【００６１】
ここで、ホワイトバランスの調整について簡単に説明する。本実施形態は、ホワイトバランスの調整を主目的とするものではないので、概略のみ説明する。励起光源２０８として、青色レーザ光を用いた場合、経年劣化等に伴い青色レーザ光の輝度が低下し、蛍光射出光に含まれる黄色蛍光と青色レーザ光との比率が変化してしまう。このため、反射板ホイール３０１が青色レーザ光を透過する領域を拡大することで、ホワイトバランスを調整することとしている。
具体的に、本実施形態の光源装置のホワイトバランスが劣化していない状態と、劣化した状態とについて説明する。図１６Ａは、本実施形態の光源装置のホワイトバランスが劣化していない状態を説明するためのタイミングチャートである。図１６Ｂは、本実施形態の光源装置のホワイトバランスが劣化した状態を説明するためのタイミングチャートである。
図１６Ａは光源装置の青色レーザ光の輝度が劣化していないので、蛍光体ユニット２０３の蛍光射出光は白色となっている。一方、図１６Ｂは光源装置の青色レーザ光の輝度が劣化しているため、蛍光体ユニット２０３の蛍光射出光は黄色味を帯びた白色となっている。そこで、反射板ホイール３０１の位相を調整し、青色レーザ光の透過領域を拡張することで、ホワイトバランスを調整することとしている。
【００６２】
次に、図１５のステップＳ５２の処理における蛍光層の表面温度計測シーケンスについて説明する。図１７は、図１６のステップＳ５２の処理における蛍光層の表面温度計測シーケンスを説明するためのタイミングチャートである。
図１５のステップＳ５２における蛍光層の表面温度計測シーケンスが開始されると、制御部４００は、温度センサ３０４を用いた蛍光体ホイール３００の蛍光層３００ｂの表面温度の検出処理を行う（ステップＳ６０）。次に、制御部４００は、温度センサ３０４が検出した表面温度の値とメモリ４０１内の初期データ４０１ａとして格納されている上限温度閾値と比較する。制御部４００が、蛍光層３００ｂの表面温度が上限温度閾値以上である（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）と判断するとステップＳ６３の処理へ移行する。制御部４００が、蛍光層３００ｂの表面温度が上限閾値以上でない（未満である）（ステップＳ６１：Ｎｏ）と判断すると、ステップＳ６２の処理へ移行する。
【００６３】
ステップＳ６２の処理において、制御部４００は、現在の位相状態を維持しつつステップＳ６０の処理へ移行し、温度センサ３０４を用いた蛍光体ホイール３００の蛍光層３００ｂの表面温度の検出処理を継続する。
ステップＳ６３の処理において、制御部４００は、蛍光体ホイール３００の回転方向の基準位置を示すインデックスマーカを検出するタイミングに基づいて、蛍光体ホイール３００の蛍光層３００ｂにおいて表面温度が高温となっている箇所を特定する。
【００６４】
次に、制御部４００は、反射板ホイール３０１を用いた遮光タイミングと、蛍光体ホイール３００の高温箇所に対する励起光の照射タイミングとが同期するように位相を制御する。上記したように、反射板ホイール３０１は、凸部を取り除いた円形部分は、励起光を遮らず、凸部は、励起光を遮るように構成されている。したがって、ステップＳ６３の処理において特定した表面温度が高温となっている箇所に対して励起光が照射するタイミングで、制御部４００は、励起光が反射板ホイール３０１の凸部に照射するよう蛍光体ホイール３００のモータ３０２の位相を制御する。これにより、表面温度が高温となっている箇所に対する励起光の照射が遮光される。このように、制御部４００は、ステップＳ６１の処理において蛍光層３００ｂの表面温度が上限温度閾値以上であると判断された高温箇所に励起光が照射されるタイミングと、反射板ホイールの凸部を用いた遮光タイミングとが同期するように、蛍光体ホイール３００のモータ３０２の位相制御を行う（ステップＳ６４）。
【００６５】
ステップＳ６５の処理において、制御部４００は、温度センサ３０４を用いた蛍光体ホイール３００の蛍光層３００ｂの表面温度の検出処理を行う。次に、制御部４００は、温度センサ３０４が検出した表面温度の値とメモリ４０１内の初期データ４０１ａとして格納している下限温度閾値とを比較する。制御部４００が、蛍光層３００ｂの表面温度が下限温度閾値以下である（ステップＳ６６：Ｙｅｓ）と判断するとステップＳ６０の処理へ移行する。制御部４００が、蛍光層３００ｂの表面温度が下限温度閾値以下でない（超えている）（ステップＳ６６：Ｎｏ）と判断すると、ステップＳ６５の処理へ移行する。ステップＳ６０およびステップＳ６５の処理において、制御部４００は、再び温度センサ３０４を用いた蛍光体ホイール３００の蛍光層３００ｂの表面温度の検出処理を行う。
【００６６】
次に、図１５のステップＳ５２の蛍光層の表面温度シーケンスにおける蛍光層３００ｂの表面温度状態、反射板ホイール３０１が反射状態にあるか透過状態にあるか、蛍光体ユニット２０３が射出する蛍光射出光の状態、カラーホイール８の領域、および画像形成部２０６の画像形成動作の関係について説明する。図１８Ａは、本実施形態の反射板ホイールの位相を制御する前の状態を説明するためのタイミングチャートである。図１８Ｂは、本実施形態の蛍光体ホイールの位相と反射板ホイールの位相とを制御した後の状態を説明するためのタイミングチャートである。
【００６７】
図１８Ａは、本実施形態の光源装置のホワイトバランスが劣化していない状態で、図１７のステップＳ６１の処理において制御部４００が、蛍光層３００ｂの表面温度が上限温度閾値以上である（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）と判断した状態を示す。図１８Ｂは、本実施形態の光源装置のホワイトバランスが劣化した状態で、図１８Ａと同様に、図１７のステップＳ６１の処理において制御部４００が、蛍光層３００ｂの表面温度が上限温度閾値以上である（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）と判断した状態を示す。
【００６８】
図１８Ａ、図１８Ｂは、第２実施形態における図８Ｂの場合と同様であるため詳細な説明は省略するが、図１８Ａの場合、光源装置のホワイトバランスが劣化していない状態で、蛍光層３００ｂのインデックスマーカから２１０°のとき、制御部４００は、蛍光層３００ｂの表面温度が上限温度閾値以上であると判断する。この状態が継続すると、蛍光体ホイール３００に励起光が照射し続けるため、蛍光体ホイール３００の表面温度が上昇し続ける状態となる。
そこで、図１７のステップＳ６４の処理において説明したように、制御部４００は、蛍光層３００ｂの表面温度が上限温度閾値以上であると判断された高温箇所に励起光が照射されるタイミングと、反射板ホイール３０１の凸部を用いた遮光タイミングとが同期するように、蛍光体ホイール３００のモータ３０２の位相を制御する。図１８Ａの場合、蛍光体ホイール３００の位相を９０°遅らせている。これにより、蛍光体ホイール３００の高温箇所は、反射板ホイール３０１の凸部によって反射状態となり、蛍光体ホイール３００に対する励起光の照射が遮光された状態になる。このような制御を行うことで蛍光体ホイール３００の励起光の照射による発熱を抑制することとしている。
【００６９】
図１８Ｂの場合、光源装置のレーザ光の輝度が劣化しているため、蛍光体ユニット２０３の蛍光射出光は黄色味を帯びた白色となっている。さらに、図１８Ｂの場合、蛍光層３００ｂのインデックスマーカから２１０°のとき、制御部４００は、蛍光層３００ｂの表面温度が上限温度閾値以上であると判断する。この状態が継続すると、蛍光体ホイール３００に励起光が照射し続けるため、蛍光体ホイール３００の表面温度が上昇し続ける状態となる。
そこで、図１８Ｂの場合、まず、図１７のステップＳ６４の処理において説明したように、制御部４００は、蛍光層３００ｂの表面温度が上限温度閾値以上であると判断された高温箇所に励起光が照射されるタイミングと、反射板ホイール３０１の凸部を用いた遮光タイミングとが同期するように、蛍光体ホイール３００のモータ３０２の位相を制御する。図１８Ａの場合と同様に、蛍光体ホイール３００の位相を９０°遅らせている。これにより、蛍光体ホイール３００の高温箇所は、反射板ホイール３０１の凸部によって反射状態となり、蛍光体ホイール３００に対する励起光の照射が遮光された状態になる。このような制御を行うことで蛍光体ホイール３００の励起光の照射による発熱を抑制することとしている。
次に、反射板ホイール３０１の位相を調整し、青色レーザ光の透過領域を拡張することで、ホワイトバランスを調整している。そして、ホワイトバランスを調整する際、図１８Ｂでは、反射板ホイール３０１の位相を４５°早めている。
その結果、蛍光体ホイール３００の位相が９０°遅れ、反射板ホイール３０１の位相が４５°早まるため、カラーホイール２０５、画像形成部２０６の基準位置である０°の位置に対して、蛍光体ホイール３００の位相を４５°遅らせた位相調整が行われる。
【００７０】
なお、図８Ｂの場合、蛍光体ホイール３００の温度調整のために蛍光体ホイール３００の位相を９０°遅らせ、ホワイトバランスの調整のため反射板ホイール３０１の位相を４５°早めることを例に挙げて説明を行っている。しかしながら、蛍光体ホイール３００の高温箇所が、反射板ホイール３０１の凸部に入り、かつ、ホワイトバランスの調整が可能になる制御であれば、位相値は任意の値を採り得ることはもちろんである。
【００７１】
また、本実施形態では、上限温度閾値以上の高温箇所が１箇所のみの場合を想定しているが、第１実施形態と同様に、上限温度閾値以上の高温箇所が複数箇所あった場合でも、順次励起光の遮光を行うことで、発熱を抑制することができる。その場合、反射板ホイール３０１の凸部に遮光タイミングを合わせることで高温箇所が複数あった場合でも同様に、発熱を抑制することが可能である。
さらに、第２実施形態、第３実施形態で示したように、蛍光体表面温度を監視し、蛍光体の特性上許容できない温度を検出した場合、光路上の遮光機構を活用し、蛍光体の高温部を遮光タイミングに合わせることとしている。したがって、遮光機構は、上記第２実施形態の反射／透過ホイール２ａ、第３実施形態の反射板ホイール３０１に限定されず、様々な機構を採り得る。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態では、蛍光体の発光効率の低下等の許容範囲を超える温度、または蛍光体の著しい劣化や蛍光体自体の性質の変化に繋がる温度として所定の上限温度閾値を設定する。そして、蛍光体ホイールの円周上の蛍光体表面における温度を常時検出することとしている。蛍光体を効率よく使用する上で許容可能な上限温度閾値を超える温度を検出した場合、蛍光体ホイールの回転方向の基準位置を、励起光の光路上にある回転中の反射部材、遮光部材が励起光を反射、遮光するタイミングに合わせることで、蛍光体の高温箇所に対する励起光の照射を遮ることとしている。
これにより、蛍光体上の局所的な高温箇所に対する発熱源である励起光の照射が一時的に停止されることになり、蛍光体の局所的な温度上昇を抑制することが可能となる。また、励起光の遮光は、下限温度閾値を下回るまで継続する。この動作を、プロジェクタが動作している最中に常時実行することで、例えば、蛍光体ホイール上に高温となり易い箇所が複数存在する場合であっても、蛍光体の発光効率の低下や性質の変化を抑制することが可能になる。
【００７３】
なお、メモリ１０１、４０１に格納されているプログラムは、記録媒体で提供されてもよく、また、インターネット等のネットワークを介して提供されてもよい。記録媒体は、コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体であって、磁気、光、電子、電磁気、赤外線などを用いて情報の記録又は読み取りが可能な媒体を含む。そのような媒体として、例えば、半導体メモリ、半導体または固体の記憶装置、磁気テープ、取外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory））、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory））、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどがある。
【００７４】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  光源
２ａ    反射／透過ホイール
２ａ１    反射部
２ａ２    透過部
２ｂ、７２、３０２、３０３    モータ
３、４    全反射ミラー
５、２０１    ダイクロイックミラー
６、２０２    位相差板
７、２０３    蛍光体ユニット
８、２０５    カラーホイール
９、２０６    画像形成部
１１、２０８    励起光源
１２    第１領域
１３    第２領域
１４    反射透過ホイール
１５    蛍光体部
１６、７１、３００    蛍光体ホイール
１７、７３、３０４    温度センサ
１０、１８、１０２、２０７、４００    制御部
７１ａ、３００ａ    金属板
７１ｂ、３００ｂ    蛍光層
１００、１１０、２００    光源装置
１０１、４０１    メモリ
１０１ａ、４０１ａ    初期データ
１０３    反射／透過ホイールモータ制御部
１０４、４０４    蛍光体ホイールモータ制御部
１０５、４０６    カラーホイールモータ制御部
１０６、４０７    画像形成部駆動部
２０４    光センサ
３０１    反射板ホイール
４０５    反射板ホイールモータ制御部
１０００、４０００    プロジェクタ
【図１】
2020079864.tif 000003
【図２】
2020079864.tif 000004
【図３】
2020079864.tif 000005
【図４】
2020079864.tif 000006
【図５】
2020079864.tif 000007
【図６】
2020079864.tif 000008
【図７】
2020079864.tif 000009
【図８Ａ】
2020079864.tif 000010
【図８Ｂ】
2020079864.tif 000011
【図９】
2020079864.tif 000012
【図１０】
2020079864.tif 000013
【図１１】
2020079864.tif 000014
【図１２】
2020079864.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
2020079864.tif 000017
【図１５】
2020079864.tif 000018
【図１６Ａ】
2020079864.tif 000019
【図１６Ｂ】
2020079864.tif 000020
【図１７】
2020079864.tif 000021
【図１８Ａ】
2020079864.tif 000022
【図１８Ｂ】
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