(57)【要約】【課題】  発光効率が高く省電力化を図ることのできる光源装置と当該光源装置を備えたプロジェクタを提供する。【解決手段】  プロジェクタは、光源装置63と、表示素子と、冷却ファンと、光源装置63からの光を表示素子に導光する光源側光学系と、表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、光源装置63や表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、この光源装置63は、回転制御可能な円形状の基材130に励起光を受けて所定の波長帯域光を発光する蛍光体層131が配置されるセグメント領域を複数有する回転板と、所定の波長帯域の励起光を射出する二個以上の光源体72を備えて少なくとも二種の異なる波長帯域光を発射可能とする励起光源70と、を備え、回転板には二種以上の蛍光体層131が配置され、励起光源70は光源体72の各々が対応する蛍光体層131にのみ励起光を照射するように基材130の回転に連動して点灯或いは消灯されることとする。【選択図】      図４
2010085740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転制御可能な円形状の基材に、励起光を受けて所定の波長帯域光を発光する蛍光体の層が配置されるセグメント領域を複数有する回転板と、
所定の波長帯域の励起光を射出する二個以上の光源体を備えて少なくとも二種の異なる波長帯域光を発射可能とする励起光源と、を備え、
前記回転板には、二種以上の蛍光体の層が配置され、
前記励起光源は、当該光源体の各々が対応する蛍光体の層にのみ励起光を照射するように前記基材の回転に連動して点灯或いは消灯されることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記基材は、ガラス基材又は透明樹脂基材で形成されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記基材は、前記蛍光体の層が配置される側の面には、前記励起光を透過し、且つ、蛍光体が発する波長帯域光を反射するダイクロイック層を有していることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記基材は、前記蛍光体の層が配置される側とは反対側の面に無反射コート層を有していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記基材と同軸として基材と同期した回転制御可能な補助基材が配置され、
該補助基材は、前記基材側の面に前記励起光を反射し、且つ、蛍光体が発する波長帯域光を透過する励起光反射層が前記基材の各セグメント領域に対応して形成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れかに記載の光源装置。
【請求項６】
前記基材は、伝熱部材で形成され、蛍光体の層が配置される側の面に反射層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項７】
複数個のうち少なくとも一個の前記光源体は、青色の波長帯域光を射出し、その他の前記光源体は、紫外領域の波長帯域光を射出することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
【請求項８】
前記基材は、赤色の波長帯域光を発光する蛍光体の層が配置されたセグメント領域と、緑色の波長帯域光を発光する蛍光体の層が配置されたセグメント領域と、青色の波長帯域光を発光する蛍光体の層が配置されたセグメント領域と、を有し、前記光源体のうち少なくとも一個は、青色の波長帯域光を前記赤色及び緑色の波長帯域光を発光する蛍光体の層に照射し、前記光源体のうち少なくとも一個は、紫外領域の波長帯域光を前記青色の波長帯域光を発光する蛍光体の層に照射す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。
【請求項９】
光源装置と、表示素子と、冷却ファンと、前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置や表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、
前記光源装置が、請求項１乃至請求項８の何れかに記載の光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及び当該光源装置を内蔵するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、更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、光源から射出された光を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。
【０００３】
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、緑、青の発光ダイオードや有機ＥＬ等の固体発光素子を用いるための開発がなされており多くの提案がなされている。例えば、特開２００４−３４１１０５号公報（特許文献１）では、固体光源から射出する紫外光を可視光に変換する蛍光体層と透明基材と固体光源から成る光源装置についての提案がなされている。
【特許文献１】特開２００４−３４１１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の提案は、種類の異なる各蛍光体の特性を考慮して光源装置から射出される各色の波長帯域光が所定の発光量を得るために、一種類の波長帯域の励起光を特性の異なる各蛍光体の層に照射するものであるため、光源装置の発光効率が低く省電力化が困難となってしまうといった問題点があった。又、励起光の光源体の出力が不足する場合もあり、所定の輝度を得るために光源体の数を増加させると消費電力の増大や発熱量が増加するといった問題点もあった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、二個以上の光源体を備えて少なくとも二種の異なる波長帯域光を発射可能とする励起光源を有し、この励起光源を構成する光源体の各々が対応する蛍光体の層にのみ励起光を照射するように回転板の回転に連動して点灯と消灯とを切換え制御することで、各蛍光体層の発光に必要な励起光だけを照射することができるため、発光効率が高く省電力化を図ることのできる光源装置と、当該光源装置を備えたプロジェクタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光源装置は、回転制御可能な円形状の基材に、励起光を受けて所定の波長帯域光を発光する蛍光体の層が配置されるセグメント領域を複数有する回転板と、所定の波長帯域の励起光を射出する二個以上の光源体を備えて少なくとも二種の異なる波長帯域光を発射可能とする励起光源と、を備え、前記回転板には、二種以上の蛍光体の層が配置され、前記励起光源は、当該光源体の各々が対応する蛍光体の層にのみ励起光を照射するように前記基材の回転に連動して点灯或いは消灯されるものである。
【０００７】
この基材は、ガラス基材又は透明樹脂基材で形成されるものである。
【０００８】
そして、前記基材は、前記蛍光体の層が配置される側の面には、前記励起光を透過し、且つ、蛍光体が発する波長帯域光を反射するダイクロイック層を有しているものである。
【０００９】
又、前記基材は、前記蛍光体の層が配置される側とは反対側の面に無反射コート層を有していることもある。
【００１０】
そして、前記基材と同軸として基材と同期した回転制御可能な補助基材が配置され、該補助基材は、前記基材側の面に前記励起光を反射し、且つ、蛍光体が発する波長帯域光を透過する励起光反射層が前記基材の各セグメント領域に対応して形成されているものである。
【００１１】
又、前記基材は、伝熱部材で形成され、蛍光体の層が配置される側の面に反射層が形成されていることもある。
【００１２】
そして、複数個のうち少なくとも一個の前記光源体は、青色の波長帯域光を射出し、その他の前記光源体は、紫外領域の波長帯域光を射出するものである。
【００１３】
又、前記基材は、赤色の波長帯域光を発光する蛍光体の層が配置されたセグメント領域と、緑色の波長帯域光を発光する蛍光体の層が配置されたセグメント領域と、青色の波長帯域光を発光する蛍光体の層が配置されたセグメント領域と、を有し、前記光源体のうち少なくとも一個は、青色の波長帯域光を前記赤色及び緑色の波長帯域光を発光する蛍光体の層に照射し、前記光源体のうち少なくとも一個は、紫外領域の波長帯域光を前記青色の波長帯域光を発光する蛍光体の層に照射するものである。
【００１４】
そして、本発明のプロジェクタは、光源装置と、表示素子と、冷却ファンと、前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置や表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、光源装置が前述の光源装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、二個以上の光源体を備えて少なくとも二種の異なる波長帯域光を発射可能とする励起光源を有し、この励起光源を構成する光源体の各々が対応する蛍光体の層にのみ励起光を照射するように回転板の回転に連動して点灯と消灯とを切換え制御することで、各蛍光体層の発光に必要な励起光だけを照射することができるため、発光効率が高く省電力化を図ることができると共に、所定の発光量を得ることのできる光源装置と、当該光源装置を備えたプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態のプロジェクタ10は、光源装置63と、表示素子51と、冷却ファンと、前記光源装置63からの光を前記表示素子51に導光する光源側光学系61と、前記表示素子51から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系62と、前記光源装置63や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えるものである。
【００１７】
この光源装置63は、回転制御可能な円形状の基材130に、励起光を受けて所定の波長帯域光を発光する蛍光体の層131が配置されるセグメント領域を複数有する回転板と、所定の波長帯域の励起光を射出する二個以上の光源体72を備えて少なくとも二種の異なる波長帯域光を発射可能とする励起光源70と、を備え、前記回転板には、二種以上の蛍光体の層131が配置され、前記励起光源70は、当該光源体72の各々が対応する蛍光体の層131にのみ励起光を照射するように前記基材130の回転に連動して点灯或いは消灯されるものである。
【００１８】
そして、前記基材130は、ガラス基材又は透明樹脂基材で形成され、又、前記蛍光体の層131が配置される側の全面には、前記励起光を透過し、且つ、蛍光体が発する波長帯域光を反射するダイクロイック層134がコーティングにより形成され、更に、前記蛍光体の層131が配置される側とは反対側の全面に無反射コート層133がコーティングにより形成されているものである。
【００１９】
そして、前記基材130は、原色である赤色の波長帯域光を発光する赤色蛍光体の層131Rが配置されたセグメント領域と、原色である緑色の波長帯域光を発光する緑色蛍光体の層131Gが配置されたセグメント領域と、原色である青色の波長帯域光を発光する青色蛍光体の層131Bが配置されたセグメント領域と、を有しているものである。
【００２０】
又、前記励起光源70を構成する複数個の光源体72として四個の光源体72を赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gが発する赤色及び緑色の波長帯域光よりも波長の短い青色の波長帯域光を射出する発光ダイオード又はレーザー発光器とするものであり、複数個の光源体72として三個の光源体72を青色蛍光体の層131Bが発する青色の波長帯域光よりも波長の短い紫外領域の波長帯域光を射出する発光ダイオード又はレーザー発光器とするものである。
【００２１】
そして、この光源装置63は、青色光源体72Bの光軸上に赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gが位置したときに青色光源体72Bから青色光を当該赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gに照射し、且つ、紫外光源体72Uを消灯し、又、紫外光源体72Uの光軸上に青色蛍光体の層131Bが位置したときに紫外光源体72Uから紫外光を当該青色蛍光体の層131Bに照射し、且つ、青色光源体72Bを消灯するように、励起光源70が回転板の回転に連動して切換え制御されるものである。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。本発明の一つの実施例に係るプロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、本体ケースの前方の側板とされる前面板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、この前面板12には複数の排気孔17を設けている。
【００２３】
又、本体ケースである上面板11にはキー／インジケータ部37を有するものであり、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、光源装置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を備えているものである。
【００２４】
更に、本体ケースの背面には、背面板に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、図示しないメモリカードスロット、リモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を有しているものである。
【００２５】
尚、この背面板、及び、図示しない本体ケースの側板である右側板、及び、図１に示した側板である左側板15の下部近傍には、各々複数の吸気孔18を有しているものである。
【００２６】
そして、このプロジェクタ10のプロジェクタ制御手段は、図２に示すように、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等を有するものであって、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に送られるものである。
【００２７】
又、表示エンコーダ24は、送られてき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に出力するものである。
【００２８】
そして、表示エンコーダ24からビデオ信号が入力される表示駆動部26は、送られてくる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を駆動するものであり、光源装置63からの光を光源側光学系を形成する照明用ユニットを介して表示素子51に入射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、投影側光学系を形成する投影ユニットを介して図示しないスクリーンに画像を投影表示するものであり、この投影側光学系の可動レンズ群97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ものである。
【００２９】
又、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ＡＤＴＣ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や、再生モード時はメモリカード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て画像変換部23を介して表示エンコーダ24に送り、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ものである。
【００３０】
そして、制御部38は、プロジェクタ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。
【００３１】
又、本体ケースの上面板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に送られるものである。
【００３２】
尚、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されており、音声処理部47はＰＣＭ音源等の音源回路を備え、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ことができるものである。
【００３３】
又、この制御部38は、電源制御回路41を制御しており、この電源制御回路41は、電源スイッチキーが操作されると光源装置63を点灯させる。更に、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43も制御しており、この冷却ファン駆動制御回路43は、光源装置63等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせて、冷却ファンの回転速度を制御させ、又、タイマー等により光源装置63の消灯後も冷却ファンの回転を持続させるものであり、更に、温度センサによる温度検出の結果によっては光源装置63を停止してプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行うものである。
【００３４】
又、このプロジェクタ10の内部構造は、図３に示したように、光源用電源回路ブロック101等を取付けた電源制御回路基板102を右側板14の近傍に配置し、筐体内を区画用隔壁120により背面板13側の吸気側空間室121と前面板12側の排気側空間室122とを気密に形成し、プロジェクタ10の中央近傍にシロッコファンタイプのブロア110を冷却ファンとして配置し、吸気側空間室121にブロア110の吸込み口111を排気側空間室122にブロア110の吐出口113を位置させている。
【００３５】
更に、排気側空間室122内に光源装置63を配置し、左側板15に沿って照明側ブロック78及び画像生成ブロック79並びに投影側ブロック80で構成する光学ユニットブロック77を配置し、光学ユニットブロック77の照明側ブロック78を排気側空間室122に開口連通させて照明側ブロック78に設ける照明用ユニットの一部が排気側空間室122に位置するように配置し、排気側空間室122の前面板12に沿って排気温低減装置114を配置している。
【００３６】
そして、光源装置63等を冷却する冷却ファンとしてのブロア110は、中心部に吸込み口111を有し、吐出口113は略正方形断面であって、区画用隔壁120に接続され、区画用隔壁120によって区画された排気側空間室122にブロア110からの排風を排出するものであって、ブロア110の吸込み口111の近傍には制御回路基板103が配設されるものである。
【００３７】
そして、光学ユニットブロック77は、光源装置63の近傍に配置され、照明用ユニットの一部を備えて光源装置63からの射出光を画像生成ブロック79に向けて射出する照明側ブロック78と、照明用ユニットの一部と表示素子51を備えて照明側ブロック78からの射出光を画像データに合わせて投影側ブロック80に向けて反射する画像生成ブロック79と、投影ユニットを備えて左側板15の近傍に配置され、画像生成ブロック79で反射した光を投影する投影側ブロック80との三つのブロックから構成されているものである。
【００３８】
この照明側ブロック78が備える光源側光学系61を形成する照明用ユニットの一部としては、光源装置63から射出された光を均一な強度分布の光束とする導光装置75等がある。
【００３９】
又、画像生成ブロック79が備える光源側光学系61を形成する照明用ユニットの一部としては、導光装置75から射出された光の向きを変更する反射ミラー74や、この反射ミラー74により反射した光を表示素子51に集光させる集光レンズ群83及びこの集光レンズ群83を透過した光を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー84がある。そして、画像生成ブロック79は、表示素子51も備えており、表示素子51としてはＤＭＤを採用している。更に、この表示素子51の背面板13側には表示素子51を冷却するための表示素子放熱板53が配置されている。
【００４０】
このＤＭＤは、複数のマイクロミラーがマトリックス状に配置され、正面方向に対して一方向に傾いた入射方向から入射した光を、複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより正面方向のオン状態光線と斜め方向のオフ状態光線とに分けて反射することにより画像を表示するものであり、一方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより正面方向に反射してオン状態光線とし、他方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより斜め方向に反射してオフ状態光線とすると共に、このオフ状態光線を吸光板で吸収し、正面方向への反射による明表示と、斜め方向への反射による暗表示とにより画像を生成するものである。
【００４１】
そして、投影側ブロック80は、画像を形成する明表示の光線束を図示しないスクリーン等に照射する投影側光学系62を形成する固定レンズ群93や可動レンズ群97を有する投影ユニットを備えているものである。そして、これらの投影側光学系62のレンズ群によりズーム機能を備えた可変焦点型レンズとしているものであり、光学ユニットブロック77と左側板15の間に配置された光学系制御基板86により前述したレンズモータ45を制御して可動レンズ群97を光軸に沿って移動させ、ズーム調整やフォーカス調整を可能としているものである。
【００４２】
そして、光源装置63は、所定の波長帯域の励起光を射出する二個以上の光源体72を備えて少なくとも二種の異なる波長帯域光を発射可能とする励起光源70と、該励起光源70からの励起光を受けて各色の波長帯域光を導光装置75に射出する蛍光ホイール71から構成されるものであり、この蛍光ホイール71は、円盤状の透明材質から成る基材130の中央部に取り付けられプロジェクタ制御手段の制御部38によって駆動制御されるホイールモータ73によって回転可能に配設されているものである。
【００４３】
そして、この光源装置63は、図４乃至図６に示すように、励起光を受けて所定の波長帯域光を発光する蛍光体の層131が配置されるセグメント領域を複数有する回転板及びこの回転板を回転させるホイールモータ73とから成る蛍光ホイール71と、励起光を蛍光体層131に含有される蛍光体に照射する複数個の光源体72から構成される励起光源70を備えるものであり、励起光源70から励起光が蛍光ホイール71に照射されると蛍光体層131の蛍光体から所定の波長帯域光が射出され、当該射出光が導光装置75に入射されるように構成されているものである。
【００４４】
蛍光ホイール71は、円形状の基材130に蛍光体の層131を備える回転板とホイールモータ73により構成されるものであり、基材130の中央部にホイールモータ73との接続部である円柱状のロータの形状に対応した円形開口が形成され、該円形開口にロータが挿着されることで一体となるものである。これにより、この蛍光ホイール71の回転板は、毎秒約１２０回などの回転速度でプロジェクタ制御手段の制御部38によって駆動制御されるホイールモータ73によって回転することとなる。
【００４５】
又、回転板の三つのセグメント領域は扇形形状に形成され、回転板の基材130は、ガラス基材又は透明樹脂基材等で形成されるものである。そして、この基材130の各セグメント領域には、蛍光体の層131が配置されているものである。この各蛍光体の層131は、励起光源70から発せられる励起光を受けて夫々が所定の波長帯域光を発光するものである。
【００４６】
そして、この基材130は、第一乃至第三の三つのセグメント領域141〜143を有し、第一領域141の一方の面には原色である赤色（Ｒ）の波長帯域光を発光する赤色蛍光体の層131Rが固着され、第二領域142の一方の面には原色である緑色（Ｇ）の波長帯域光を発光する緑色蛍光体の層131Gが固着され、第三領域143の一方の面には原色である青色（Ｂ）の波長帯域光を発光する青色蛍光体の層131Bが固着されている。
【００４７】
尚、基材130を三つのセグメント領域141〜143に対応した三つのフィルタ片で形成することもでき、夫々のフィルタ片で蛍光体の層131を固着して、その後、円形状に組み合わせて接着、或いは取付部材等によって一体としてもよい。又、この蛍光体層131は、蛍光体結晶とバインダから構成されるものである。
【００４８】
そして、この基材130は、蛍光体の層131が配置される側の全面には励起光を透過し、且つ、蛍光体が発する波長帯域光などの励起光以外の他の波長帯域光を反射するダイクロイック層134がコーティングにより形成され、このダイクロイック層134の上に蛍光体層131が形成されているものである。
【００４９】
尚、本実施例においては、基材130の蛍光体層131の配置される側の全面に励起光を透過し、且つ、蛍光体が発する赤色、緑色、青色の波長帯域光を含む励起光以外の他の波長帯域光を反射するダイクロイック層134を形成しているが、各セグメント領域において、異なる特性のダイクロイック層134を形成してもよい。例えば、第一領域141の全面には励起光を含む赤色光以外の他の波長帯域光を透過し、赤色光を反射するコーティングを施し、第二領域142の全面には励起光を含む緑色光以外の他の波長帯域光を透過し、緑色光を反射するコーティングを施し、第三領域143の全面には励起光を含む青色光以外の他の波長帯域光を透過し、青色光を反射するコーティングを施してもよい。
【００５０】
又、この基材130は、蛍光体の層131が配置される側とは反対側の全面に無反射コート層133がコーティングにより形成されている。
【００５１】
そして、励起光源70は、回転板の各セグメント領域に励起光を照射するものであって、七個の光源体72により構成されるものである。そして、この励起光源70を構成する光源体72のうち四個は、第一領域141や第二領域142の赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gが発する赤色及び緑色の波長帯域光よりも波長の短い可視光である青色の波長帯域光を発する青色光源体72Bとしての発光ダイオード又はレーザー発光器とするものであって、残りの三個の光源体72は、第三領域143の青色蛍光体の層131Bが発する青色の波長帯域光よりも波長の短い不可視光である紫外領域の波長帯域光を発する紫外光源体72Uとしての発光ダイオード又はレーザー発光器とするものである。
【００５２】
この励起光源70は、図３に示したように、プロジェクタ10の前方側において、各光源体72の光軸と、導光装置75の光軸と、蛍光ホイール71の回転軸とが平行となるように配置され、各光源体72の光軸上であって、且つ、蛍光ホイール71に取付けられる蛍光体の層131に励起光が集光されるように励起光集光レンズ139が配置されているものである。
【００５３】
又、励起光源70からの励起光により、一つの蛍光体層131の蛍光体から射出される単色光の光量を増やし、有効光の利用効率を向上させるために、図４乃至図６に示したように、導光装置75の形状に対応して形成される開口を有する入射マスク136が、励起光源70と蛍光ホイール71との間に配置されている。
【００５４】
そして、励起光源70の各光源体72は、プロジェクタ制御手段の制御部38によって、回転板の回転に連動して点滅制御されるものであり、青色光源体72Bは、当該青色光源体72Bから射出される励起光の光路上に回転板の赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gが位置したときにだけ点灯し、当該青色光源体72Bからの射出光の光路上に青色蛍光体の層131Bが位置したときは消灯するように制御され、又、紫外光源体72Uは、当該紫外光源体72Uから射出される紫外光の光路上に回転板の青色蛍光体の層131Bが位置したときにだけ点灯し、当該紫外光源体72Uからの射出光の光路上に赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gが位置したときは消灯するように制御されるものである。
【００５５】
このように、青色及び紫外光源体72B,72Uを、励起光源70の光軸上に回転する回転板の各セグメント領域が位置する毎に点滅制御されるため、励起光源70からは二種の異なる波長帯域光が順次切り替えられて発射され、励起光を吸収した蛍光体から赤色、緑色、青色の波長帯域光が順次生成されることとなる。そして、この励起光源70の照射タイミングに合せてプロジェクタ10の表示素子51であるＤＭＤがデータを時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像が生成されることになる。
【００５６】
尚、同一波長帯域の励起光を射出する光源体72を複数種類の蛍光体の層131に照射させたときに比較的波長変換効率の低い蛍光体には、複数の異なる波長帯域の励起光を照射させることとしてもよい。例えば、同一波長帯域である青色励起光を赤色蛍光体及び緑色蛍光体に照射することとしたときに赤色蛍光体の波長変換効率が緑色蛍光体の波長変換効率に対して低い場合、緑色蛍光体に対しては青色光源体72Bによってのみ青色励起光を照射させ、赤色蛍光体に対しては青色光源体72Bのみならず、いくつかの紫外光源体72Uから励起光を射出させることで赤色蛍光体からの発光量を増加させて、各蛍光体の層131から生成される光を均一に導光装置75に入射させることもできる。又、逆に、所定の蛍光体から発光される光量を意図的に増大させるなどして、一色だけの輝度を向上させるなどの制御を行うこともできる。
【００５７】
次に、蛍光ホイール71から射出され導光装置75に入射される射出光について説明する。励起光源70から青色励起光が第一領域141に照射されると、当該励起光は、第一領域141の入射面の無反射コート層133を励起光源70側へほとんど反射されることなく透過して基材130に入射する。そして、基材130を透過した励起光は、ダイクロイック層134を透過して赤色蛍光体の層131Rに照射される。この赤色蛍光体層131Rの蛍光体は、当該励起光を吸収して赤色の波長帯域光を全方位に射出するものである。このうち、導光装置75に向かって射出される赤色光はそのまま導光装置75に入射し、基材130側に射出される赤色光はダイクロイック層134によって反射され、当該反射光の多くが蛍光ホイール71からの射出光として導光装置75に入射されることとなる。
【００５８】
同様に、励起光源70から青色励起光が第二領域142に照射されると、第二領域142の緑色蛍光体層131Gの蛍光体によって緑色の波長帯域光が生成され、当該緑色光が導光装置75に入射されることとなる。
【００５９】
そして、励起光源70から励起光である紫外光が第三領域143に照射されると、前述と同様に、第三領域143の青色蛍光体の層131Bの蛍光体によって青色の波長帯域光が生成され、当該青色光が導光装置75に入射されることとなる。
【００６０】
そして、本実施例における導光装置75は、図５及び図６に示したように、中空の略四角錐台形状に形成されたテーパーライトトンネルとするものである。このテーパーライトトンネルは、光軸と垂直な入射面及び出射面を備え、上下左右の面を形成する台形状の４枚の板を有し、各板の稜線近傍でそれぞれを接着固定することにより入射面から出射面にかけて断面積が拡がる略四角錐台形状に形成され、内面を反射面とするものである。そして、このテーパーライトトンネルの入射面の縦幅及び横幅の長さに対して出射面の縦幅及び横幅の長さを約２倍とすることにより、入射した拡散光は出射面から光軸に対して約３０度の広がりを持つ光束とすることができる。
【００６１】
尚、導光装置75をテーパーライトトンネルとせずに、入射面及び出射面の縦幅及び横幅の長さを同一なライトトンネルとし、このライトトンネルの入射面側に集光レンズ群を配置して蛍光ホイール71から射出された拡散光を集光レンズ群により集光させてライトトンネルに入射することとしてもよい。又、導光装置75はライトトンネルに限るものでなく中実のガラスロッドを用いることもある。
【００６２】
これにより、蛍光ホイール71の回転板を回転させると共に、励起光源70を構成する光源体72の各々が対応する蛍光体の層131にのみ励起光を照射するように励起光源70から射出する励起光を切換え制御すると、赤色及び緑色及び青色の波長帯域光が蛍光ホイール71から導光装置75に順次入射され、励起光源70の照射タイミングに合せてプロジェクタ10の表示素子51であるＤＭＤがデータを時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像が生成されることになる。
【００６３】
このように、回転制御可能な円形状の基材130に励起光を受けて所定の波長帯域光を生成する異なる蛍光体層131を配置し、所定の波長帯域の励起光を射出する二個以上の光源体72を備えて少なくとも二種の異なる波長帯域光を発射可能とする励起光源70から蛍光体によって生成される波長帯域光よりもエネルギーの高い紫外光或いは青色光等の二種以上の異なる波長帯域光を励起光として順次切り替えて各蛍光体層131の蛍光体に照射することによって赤色、緑色、青色等の所定の波長帯域光を生成することができる。
【００６４】
これにより、各光源体72の各々が対応する蛍光体に対してのみ励起光を照射するように、基材130の回転に合わせて点灯或いは消灯させることで、各蛍光体層131の発光に必要な励起光だけを照射することができるため、発光効率が高く省電力化を図ることができると共に、各蛍光体の特性に合わせた複数種類の光源体72で励起光源70を構成することができるため、光源体72の数を必要以上に増加させることなく所定の発光量を得ることのできる光源装置63と、当該光源装置63を備えたプロジェクタ10を提供することができる。
【００６５】
又、基材130をガラス基材とすることにより剛性を持たせることができ、或いは基材130を透明樹脂基材とすることにより軽量化及び低コスト化を図ることもできる。
【００６６】
そして、基材130の蛍光体層131が配置される側の面にはダイクロイック層134を有しているため、基材130側に射出される光を導光装置75側へ反射して導光装置75に入射する光量を増加することができる。
【００６７】
更に、基材130の蛍光体層131の配置される側とは反対側の面に無反射コート層133を有しているため、励起光源70から照射される励起光の利用効率を向上させることもできる。
【００６８】
又、励起光源70として発光ダイオード又はレーザー発光器を採用することにより、従来の放電ランプ等を光源装置とするプロジェクタに比べて、電力消費を抑えることができると共に小型化を図ることができる。
【００６９】
そして、励起光源70から射出する所定の波長帯域光と、複数個の蛍光体の層131から射出する所定の波長帯域光との組合せについては、励起光を青色及び紫外領域の波長帯域光とし、蛍光ホイール71からの射出光を原色の波長帯域光とする場合に限ることなく種種の態様を採用することができる。
【００７０】
例えば、各セグメント領域に、原色の波長帯域光を射出する蛍光体の層131に加えて補色である黄色の波長帯域光を射出する蛍光体の層131を配置させてもよい。これにより、光源装置63の輝度を上げて色再現性の向上を図ることができる。
【００７１】
又、蛍光体の層131の円周方向に一定配置パターンとして、赤色、緑色、青色、赤色、緑色、青色となるように六つのセグメント領域より三色の波長帯域光を繰り返し射出されるようにしてもよい。これにより、蛍光ホイール71の回転速度を変えずにカラーブレーキング現象による色分離を防止することができる。
【００７２】
更に、励起光源70を紫外領域の波長帯域光を発光する紫外光源体72Uと、青色の波長帯域光を発光する青色光源体72Bとで構成する場合に限ることなく、紫色の波長帯域光等の各蛍光体により生成される波長帯域光よりもエネルギーの高い波長帯域光を出射可能な種種の光源体72を組込むこともでき、例えば、紫色の波長帯域光を射出する励起光源70によって赤色、緑色、青色の蛍光体を発光させたり、緑色の波長帯域光を射出する光源体72によって赤色の波長帯域光を射出させることができる。
【００７３】
そして、光源装置63は、図７に示すように、基材130の励起光源70側とは反対側に基材130の形状に対応して円形状に形成された透明材質から成る補助基材137を配置することもある。この補助基材137は、基材130と同一形状のセグメント領域を有しているものである。又、基材130と同様にホイールモータ73に固着されているため、この補助基材137は基材130と同速度で同期回転するものである。
【００７４】
そして、この補助基材137は、青色又は紫外領域の波長帯域光である励起光を反射し、且つ、蛍光体層131の蛍光体が発する波長帯域光などの励起光以外の他の波長帯域光を透過する励起光反射層132がコーティングにより基材130側の面におけるセグメント領域に形成され、基材130側とは反対側の全面に無反射コート層133がコーティングにより形成されているものである。
【００７５】
この励起光反射層132は、各セグメント領域において、当該補助基材137に対向して配置される基材130の蛍光体の層131の種類によって異なる特性の反射層として形成されるものであり、対面する蛍光体の層131に照射される励起光を反射し、その他の波長帯域光を透過させるものである。具体的には、赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gが形成される基材130のセグメント領域に対面する補助基材137のセグメント領域には、赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gに照射される青色励起光を反射し他の波長帯域光を透過する青色励起光反射層132Bが形成され、青色蛍光体の層131Bが形成される基材130のセグメント領域に対面する補助基材137のセグメント領域には、青色蛍光体の層131Bに照射される紫外光を反射し他の波長帯域光を透過する紫外励起光反射層132Uが形成されている。
【００７６】
そして、図６に示したものと同様に、蛍光ホイール71の回転板には三つのセグメント領域を形成し、第一領域141に赤色蛍光体の層131Rを固着し、第二領域142に緑色蛍光体の層131Gを固着し、第三領域143に青色蛍光体の層131Bを固着し、青色光源体72Bから青色の波長帯域光である励起光が第一領域141に照射されると、当該励起光は、第一領域141の入射面の無反射コート層133を励起光源70側へほとんど反射されることなく透過して基材130に入射する。
【００７７】
そして、図７に示したように、基材130を透過した励起光は、ダイクロイック層134を透過して赤色蛍光体の層131Rに照射される。この赤色蛍光体の層131Rは、当該励起光を吸収して赤色の波長帯域光を全方位に射出する。このうち導光装置75に向かって射出される光はそのまま補助基材137側に入射し、基材130側に射出される光はダイクロイック層134によって反射され、当該反射光の多くが補助基材137に入射されることとなる。しかしながら、このとき赤色蛍光体の層131Rによって吸収されることなく透過して補助基材137に入射される青色励起光も存在する。
【００７８】
そして、補助基材137側に赤色光と青色励起光が入射すると、青色励起光は、補助基材137の励起光反射層132によって反射され再び赤色蛍光体の層131Rに入射、吸収され、赤色蛍光体の層131Rの蛍光体によって赤色の波長帯域光が生成され、当該赤色光が補助基材137に入射することとなる。又、補助基材137に入射した赤色光は、励起光反射層132及び補助基材137及び無反射コート層133を透過して蛍光ホイール71から射出され、導光装置75に入射されることとなる。
【００７９】
同様に、青色光源体72Bから励起光が第二領域142に照射されると、緑色蛍光体層131Gの蛍光体によって緑色の波長帯域光が生成され、当該緑色光が導光装置75に入射されることとなる。そして、紫外光源体72Uから紫外の波長帯域光である励起光が第三領域143に照射されると、当該励起光を第三領域143の青色蛍光体層131Bの蛍光体に吸収されて青色の波長帯域光が生成される。そして、前述と同様に、青色蛍光体の層131Bによって吸収されることなく透過して補助基材137に入射された紫外光は、補助基材137の紫外励起光反射層132Uによって反射され再び青色蛍光体の層131Bに入射、吸収され、青色光が生成される。
【００８０】
尚、赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gに青色光源体72Bのみならず紫外光源体72Uから励起光を照射する場合は、赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gが形成される基材130のセグメント領域に対面する補助基材137のセグメント領域に、赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gに照射される青色光及び紫外光を反射し他の波長帯域光を透過する励起光反射層132を形成することで、赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gを透過した励起光である青色光及び紫外光を反射し、赤色及び緑色蛍光体の層131R,131Gへ入射させて赤色光及び緑色光を生成させることができる。
【００８１】
このように、基材130の励起光源70側とは反対側に、当該基材130の形状に対応した形状及びセグメント領域などが形成される補助基材137を配置することで、蛍光体層131を透過した励起光を基材130側へ反射して、再度、蛍光体層131に入射して蛍光体に吸収させ、所定の波長帯域光を生成することができるため、導光装置75へ入射する光量を増加させることができる。又、基材130側とは反対側の面に無反射コート層133が形成されているため、射出光の利用効率を向上させることができる。
【００８２】
そして、本発明の光源装置63は、導光装置75へ入射する光量を増加させるため、図８に示すように、回転板を青色光源体72Bで構成される励起光源70と紫外光源体72Uで構成される励起光源70との間に配置させて、回転板の前後方向から励起光を射出して、所定の波長帯域光を生成し、導光装置75へ入射させる場合もある。この光源装置63は、基材130の出射面とは反対側に複数個の紫外光源体72Uが備えられ、当該紫外光源体72Uの光軸が蛍光ホイール71の回転軸と平行となるように配置されるものであり、複数個の青色光源体72Bが、基材130の出射面側において、当該青色光源体72Bから射出された励起光が励起光集光レンズ139を介して基材130の蛍光体の層131に照射されるように、且つ、蛍光ホイール71から射出され導光装置75へ入射する光を遮ることのないように、励起光源70の光軸から所定の距離だけ離れた位置に所定の角度で配置されるものである。
【００８３】
尚、図示したように、青色光源体72Bの集合体である励起光源70と、紫外光源体72Uの集合体である励起光源70とをそれぞれ別の位置に配置させる場合に限定することなく、励起光源70を、蛍光ホイール71の出射面側のみに配置してもよいし、青色及び紫外光源体72B,72Uを混在させた集合体を励起光源70として、蛍光ホイール71の前後方向に配置させて、蛍光体へ励起光を照射することとしてもよい。
【００８４】
そして、励起光源70を回転板の出射面側のみに配置する場合、図９に示すように、回転板の基材130をガラス基材や透明樹脂基材等の透明材質で形成せずに銅板等の伝熱部材で形成することもある。このとき、円盤状の基材130には、前述と同様に蛍光体の層131が取付けられ、蛍光体の層131が取付けられる出射面側にのみ励起光源70が配置され、この出射面側の全面に銀蒸着等により励起光及び蛍光体で生成される各色光を反射する反射層138が形成されている。
【００８５】
これにより、励起光源70から射出された励起光は、蛍光体の層131の蛍光体によって吸収され、当該蛍光体によって各色の波長帯域光が生成され、この蛍光体から射出された各色光を導光装置75に順次入射させることができる。尚、蛍光体層131を透過して基材130側に射出された励起光は反射層138によって反射され、再び蛍光体の層131に吸収され、又、蛍光体により生成され基材130側に射出された各色光も反射層138によって反射し、導光装置75に入射させることができる。
【００８６】
このように、励起光源70は、蛍光ホイール71の出射面側にのみ配置してもよく、又、必ずしも励起光源70の光軸を蛍光ホイール71の回転軸と平行になるように配置することを要しない。したがって、複数個の励起光源70を採用したり、配置に自由度を持たせることができるため、光量の増加及びコンパクト化が容易に可能となる。又、銅板等の伝熱部材を基材130として用いることで、伝熱部材全体に熱を分散して効果的に放熱を行うこともできる。
【００８７】
又、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。例えば、蛍光体層131を配置するセグメント領域は、図面に示したような扇形形状に限るものでなく、回転円周方向を長軸とする長円形など、他の形状とすることもある。
【００８８】
そして、透明材質から成る基材130に対するコーティングとしては、前述のように蛍光体の層131が配置される側の面にダイクロイック層134をコーティングして、蛍光体の層131が配置される側とは反対側の面に無反射コート層133をコーティングする場合に限られるものでなく、逆に蛍光体の層131が配置される側の面に無反射コート層133をコーティングして、反対側の面にダイクロイック層134をコーティングすることとしてもよい。これにより、蛍光体の層131から基材130側に射出される光をダイクロイック層134によって導光装置75側へ反射して導光装置75に入射する光量を増加することができると共に、励起光源70から照射される励起光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施例に係るプロジェクタの外観を示す斜視図。
【図２】本発明の実施例に係るプロジェクタの機能回路ブロックを示す図。
【図３】本発明の実施例に係るプロジェクタの上面板を取り除いた平面図。
【図４】本発明の実施例に係る光源装置の外観を示す斜視図。
【図５】本発明の実施例に係る光源装置の正面断面図。
【図６】本発明の実施例に係る光源装置の平面図。
【図７】本発明の実施例に係る光源装置の正面断面図。
【図８】本発明の実施例に係る光源装置の正面断面図。
【図９】本発明の実施例に係る光源装置の正面断面図。
【符号の説明】
【００９０】
10  プロジェクタ                          11  上面板
12  前面板                                13  背面板
14  右側板                                15  左側板
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  電源制御回路                          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
53  表示素子放熱板                        61  光源側光学系
62  投影側光学系                          63  光源装置
70  励起光源                              71  蛍光ホイール
72  光源体                                72B 青色光源体
72U 紫外光源体                            73  ホイールモータ
74  反射ミラー                            75  導光装置
77  光学ユニットブロック                  78  照明側ブロック
79  画像生成ブロック                      80  投影側ブロック
83  集光レンズ群                          84  照射ミラー
86  光学系制御基板                        93  固定レンズ群
97  可動レンズ群                         101  光源用電源回路ブロック
102  電源制御回路基板                     103  制御回路基板
110  ブロア                               111  吸込み口
113  吐出口                               114  排気温低減装置
120  区画用隔壁                           121  吸気側空間室
122  排気側空間室                         130  基材
131  蛍光体の層                           131R 赤色蛍光体の層
131G 緑色蛍光体の層                       131B 青色蛍光体の層
132  励起光反射層                         132B 青色励起光反射層
132U 紫外励起光反射層                     133  無反射コート層
134  ダイクロイック層                     136  入射マスク
137  補助基材                             138  反射層
139  励起光集光レンズ                     141  第一領域
142  第二領域                             143  第三領域
【図１】
2010085740.tif 000003
【図２】
2010085740.tif 000004
【図３】
2010085740.tif 000005
【図４】
2010085740.tif 000006
【図５】
2010085740.tif 000007
【図６】
2010085740.tif 000008
【図７】
2010085740.tif 000009
【図８】
2010085740.tif 000010
【図９】
2010085740.tif 000011