(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光が照射される複数色の蛍光体及び拡散透過板を円板状の円周上に配置した蛍光ホイールと、
前記蛍光ホイールを回転させるホイールモータと、
前記蛍光ホイールへ前記励起光が照射される面である励起面から前記励起光に抗して射出される蛍光発光光を反射させるダイクロイックミラーと、
前記蛍光ホイールの前記励起面と対向する面から射出される前記蛍光発光光及び前記拡散透過板を透過した拡散光を反射させる可視光反射ミラーと、
を備え、
照射された前記励起光を全方向に発光させる蛍光体による励起面からの蛍光発光光を前記蛍光ホイール直近に配置した前記ダイクロイックミラーにより前記蛍光ホイールの円周外方向に反射させ、反対の面からの蛍光発光光を前記蛍光ホイール直近に配置した前記可視光反射ミラーにより前記蛍光ホイールの円周外方向に反射させることを特徴とする蛍光発光装置。
【請求項２】
前記蛍光ホイールは透明基板で形成され、前記蛍光体が前記蛍光ホイール外周近辺において前記蛍光ホイール外周に沿って設けられ、前記蛍光ホイールの円周外方向への蛍光発光光も前記ダイクロイックミラー及び前記可視光反射ミラーによる反射光と合せて射出することを特徴とする請求項１に記載の蛍光発光装置。
【請求項３】
前記蛍光ホイールの円周外方向へ発する光を集光させる集光レンズ群を、さらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蛍光発光装置。
【請求項４】
前記蛍光ホイールは、前記透明基板の前記励起面に溝を有し、該溝に前記蛍光体を嵌合させて形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の蛍光発光装置。
【請求項５】
前記透明基板に設けた溝には、励起光を反射し、蛍光発光光を透過させるダイクロイックコートが施されていることを特徴とする請求項４に記載の蛍光発光装置。
【請求項６】
前記蛍光ホイールは、前記蛍光ホイールの外周近辺に沿って貫通孔を有し、該貫通孔に前記蛍光体を嵌合させて形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の蛍光発光装置。
【請求項７】
前記ダイクロイックミラーは、反射面において赤色光及び緑色光を反射させることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の蛍光発光装置。
【請求項８】
前記ダイクロイックミラー及び前記可視光反射ミラーは、四角錐形状をしており、三方からなる反射面が三角形形状で、光取り出し面が四角形形状をしていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の蛍光発光装置。
【請求項９】
前記ダイクロイックミラー及び前記可視光反射ミラーは、三方からなる反射面が三角形形状又は台形形状で、光取り出し面が四角形形状をしていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の蛍光発光装置。
【請求項１０】
光源装置と、蛍光発光装置と、光源側光学系と、表示素子と、投影側光学系と、プロジェクタ制御手段と、を備え、
前記蛍光発光装置は、請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の特徴を有した蛍光発光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、蛍光ホイールで各色光を順次形成する蛍光発光装置及び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、光源から射出された光をＤＭＤ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、光源として赤色、緑色、青色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。
【０００４】
発光ダイオードは放電ランプと比較して電力消費が少なく、信頼性も高いが、プロジェクタにおいて用いるためには単体ではまだ発光量が少なく、所望の輝度を得られないという問題点があった。そこで、発光ダイオードをプロジェクタの光源とするために、複数の発光ダイオードを配置し、複数の発光ダイオードからの射出光を合成して用いる場合がある。この場合、光源の発光面積が増加すると、発光面積と立体角との積で表される光源系のエテンデューは大きくなる。
【０００５】
しかし、高輝度表示のために光源の発光面積を増加させて光源系のエテンデューを大きくすると、光源系のエテンデューがＤＭＤ等の表示素子の表示面積と表示素子への取り込み可能な立体角との積からなる表示系のエテンデューより大きくなることがあり、光利用効率を低下させることとなる。したがって、光の利用効率を向上させるためには、光源の発光面積を小さくし、光源系のエテンデューを表示系のエテンデューより小さくする必要がある。
【０００６】
そこで、下記に示す特許文献１には、光源からの光を集光して、第２の光源として小面積の蛍光体を励起発光させる方法が提案されている。しかしながら、特許文献１の方法では、蛍光体が励起光により加熱されて高温となり、その蛍光強度が低下して起こる温度消光により輝度低下が発生する場合がある。そこで、下記に示す特許文献２には、異なる発光波長を有する複数の蛍光体を基板上に塗布し、基板を回転させる事で複数の光源とする方法が提案されている。この方法によれば、励起される蛍光体を回転させることにより冷却させて温度上昇を抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３２７３６１号公報
【特許文献２】特開２００４―３４１１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２の方法では、最も発光光の強い蛍光体の励起面とは逆の面から発光光を取出しているために、発光光が蛍光体形成層で減衰することとなり、結果的に光の取出し効率が悪くなる。
【０００９】
そこで、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、蛍光体の励起面に励起光を透過し発光光を反射するダイクロイックミラーを設置し、さらに励起面と反対の面に可視光反射ミラーを設置することにより、全方向に光を発光する蛍光体の励起面への蛍光発光光、反対の面への蛍光発光光及び蛍光ホイールの円周外方向への蛍光発光光の全ての光を有効に利用でき、輝度の高い映像を照射できる蛍光発光装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の蛍光発光装置は、励起光が照射される複数色の蛍光体及び拡散透過板を円板状の円周上に配置した蛍光ホイールと、前記蛍光ホイールを回転させるホイールモータと、前記蛍光ホイールへ前記励起光が照射される面である励起面から前記励起光に抗して射出される蛍光発光光を反射させるダイクロイックミラーと、前記蛍光ホイールの前記励起面と対向する面から射出される前記蛍光発光光及び前記拡散透過板を透過した拡散光を反射させる可視光反射ミラーと、を備え、照射された前記励起光を全方向に発光させる蛍光体による励起面からの蛍光発光光を前記蛍光ホイール直近に配置した前記ダイクロイックミラーにより前記蛍光ホイールの円周外方向に反射させ、反対の面からの蛍光発光光を前記蛍光ホイール直近に配置した前記可視光反射ミラーにより前記蛍光ホイールの円周外方向に反射させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の蛍光発光装置において、前記蛍光ホイールは透明基板で形成され、前記蛍光体が前記蛍光ホイール外周近辺において前記蛍光ホイール外周に沿って設けられ、前記蛍光ホイールの円周外方向への蛍光発光光も前記ダイクロイックミラー及び前記可視光反射ミラーによる反射光と合せて射出するものである。
【００１２】
そして、本発明の蛍光発光装置は、前記蛍光ホイールの円周外方向へ発する光を集光させる集光レンズ群を、さらに備えるものである。
【００１３】
さらに、本発明の蛍光発光装置において、前記蛍光ホイールは、前記透明基板の前記励起面に溝を有し、該溝に前記蛍光体を嵌合させて形成されていることもある。
【００１４】
そして、本発明の蛍光発光装置において、前記透明基板に設けた溝には、励起光を反射し、蛍光発光光を透過させるダイクロイックコートが施されているものである。
【００１５】
また、本発明の蛍光発光装置において、前記蛍光ホイールは、前記蛍光ホイールの外周近辺に沿って貫通孔を有し、該貫通孔に前記蛍光体を嵌合させて形成されていることもある。
【００１６】
さらに、本発明の蛍光発光装置において、前記ダイクロイックミラーは、反射面において赤色光及び緑色光を反射させるものである。
【００１７】
そして、本発明の蛍光発光装置において、前記ダイクロイックミラー及び前記可視光反射ミラーは、四角錐形状をしており、三方からなる反射面が三角形形状で、光取り出し面が四角形形状をしていることもある。
【００１８】
また、本発明の蛍光発光装置において、前記ダイクロイックミラー及び前記可視光反射ミラーは、三方からなる反射面が三角形形状又は台形形状で、光取り出し面が四角形形状をしていることもある。
【００１９】
本発明のプロジェクタは、光源装置と、蛍光発光装置と、光源側光学系と、表示素子と、投影側光学系と、プロジェクタ制御手段と、を備え、前記蛍光発光装置は、上述の何れかに記載の特徴を有した蛍光発光装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、蛍光体の励起面に励起光を透過し発光光を反射するダイクロイックミラーを設置し、さらに励起面と反対の面に可視光反射ミラーを設置することにより、全方向に光を発光する蛍光体の励起面への蛍光発光光、反対の面への蛍光発光光及び蛍光ホイールの円周外方向への蛍光発光光の全ての光を有効に利用でき、輝度の高い映像を照射できる蛍光発光装置及びプロジェクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係るプロジェクタの機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施例に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。
【図４】本発明の実施例に係る蛍光発光装置の平面模式図である。
【図５】本発明の実施例の係る蛍光ホイールの説明図である。
【図６】本発明の実施例に係る蛍光発光装置の斜視模式図である。
【図７】本発明の実施例に係る蛍光発光装置の変形例の斜視模式図である。
【図８】本発明の実施例に係る蛍光発光装置による蛍光発光光の有効利用の説明図である。
【図９】本発明の実施例に係る蛍光発光装置による青色拡散透過光の有効利用の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について述べる。プロジェクタ10は、光源装置と、蛍光発光装置100と、表示素子51と、光源装置からの光を表示素子51に導光する光源側光学系170と、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220と、光源装置や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えている。そして、この光源装置は、励起光を発する励起光照射装置70を備える。
【００２３】
蛍光発光装置100は、励起光が照射される複数色の蛍光体131及び拡散透過板135を円板状の透明基板101aの円周上に配置した蛍光ホイール101を備える。また、蛍光発光装置100は、蛍光ホイール101を回転させるホイールモータ110と、蛍光ホイール101へ励起光照射装置70により励起光が照射される面である励起面から励起光に抗して射出される蛍光発光光を反射させて蛍光ホイール101の円周外方向へ光を発するダイクロイックミラー102と、を備える。
【００２４】
さらに、蛍光発光装置100は、蛍光ホイール101の励起光が照射される励起面と対向する面から射出される蛍光発光光及び拡散透過板135を透過した拡散光を反射させて蛍光ホイール101の円周外方向へ光を発する可視光反射ミラー103と、蛍光ホイール101の円周外方向へ発する光を集光させる集光レンズ群104と、を備える。そして、蛍光発光装置100は、蛍光発光光を全方向に発光させる蛍光体131による励起面への蛍光発光光を蛍光ホイール直近に配置したダイクロイックミラー102に反射させ、反対の面への蛍光発光光を蛍光ホイール直近に配置した可視光反射ミラー103に反射させる。さらに、蛍光発光装置100は、蛍光体131が蛍光ホイール外周近辺において蛍光ホイール外周に沿って設けられ、蛍光ホイール101における透明基板101aの円周外方向への蛍光発光光もダイクロイックミラー102及び可視光反射ミラー103による反射光と合せて射出し、全ての蛍光発光光を集光レンズ群104に照射させる。
【００２５】
そして、蛍光ホイール101は、透明基板101aの励起面に溝101bを設けて、蛍光体131及び拡散透過板135を嵌合させて形成されている。その透明基板101aの溝101bには、励起光を反射し、蛍光発光光を透過させるダイクロイックコートが施されている。
【００２６】
ダイクロイックミラー102は、三方からなる反射面において赤色光及び緑色光を反射させる。
【００２７】
ダイクロイックミラー102及び可視光反射ミラー103は、四角錐形状をしており、三方からなる反射面が三角形形状で、光取り出し面が四角形形状をしている。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施例において、プロジェクタ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、前後とはプロジェクタ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。
【００２９】
そして、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、プロジェクタ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。
【００３０】
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。
【００３１】
さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子や画像信号入力用の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。
【００３２】
次に、プロジェクタ10のプロジェクタ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。プロジェクタ制御手段は、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、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。
【００３３】
そして、このプロジェクタ制御手段により、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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を駆動するものであり、光源ユニット60から射出された光線束を表示素子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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、スピーカー48を駆動して拡声放音させる。
【００３９】
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光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60を制御する。この光源ユニット60は、後述の青色レーザー発光器を備えた励起光照射装置70と、蛍光ホイール101を有する蛍光発光装置100と、を備える。
【００４０】
さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット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プロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、或いは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。
【００４１】
次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に図示しない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なる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光学系ユニット160を備えている。この光学系ユニット160は、照明側ブロック161、画像生成ブロック165及び投影側ブロック168、の３つのブロックによって構成されている。
【００４２】
光源ユニット60は、プロジェクタ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照射装置70と、この励起光照射装置70から射出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装置100と、各色光を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に導く反射ミラー148と、を備える。
【００４３】
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半導体発光素子による励起光源71と、励起光源71からの射出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、反射ミラー群75で反射した励起光源71からの射出光を集光する集光レンズ78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81と、を備える。
【００４４】
励起光源71は、３行８列の計２４個の半導体発光素子である青色レーザー発光器がマトリクス状に配列されており、各青色レーザー発光器の光軸上には、各青色レーザー発光器からの射出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なり、励起光源71から射出される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ78に射出する。
【００４５】
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とによって励起光源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や集光レンズ78が冷却される。
【００４６】
蛍光発光装置100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光照射装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、励起光照射装置70からの射出光の光軸が直交する方向に変換された光線束を集光する集光レンズ群104と、を備える。さらに、蛍光発光装置100は、蛍光ホイール101を挟むようにして蛍光ホイール101の前後に配置される後述のダイクロイックミラー102と可視光反射ミラー103を備える。
【００４７】
この蛍光ホイール101は、異なる発光部材が回転制御可能な円板状の透明基板の円周方向に隣接して配置される蛍光体及び拡散透過板が、透明基板の中央部に取り付けられるホイールモータ110によって回転可能に配設されているものである。
【００４８】
そして、蛍光発光装置100は、励起光源71から励起光が蛍光ホイール101に照射されると発光部材である蛍光体、或いは、拡散透過板から所定の波長帯域光が射出され、当該射出光が反射ミラー148や集光レンズ173等を介してライトトンネル175に入射されるように構成されているものである。
【００４９】
蛍光ホイール101は、円形状の透明基板に異なる種類の発光部材を複数有する回転板と、ホイールモータ110とにより構成されるものであり、透明基板の中央部にホイールモータ110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101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110によって回転することとなる。
【００５０】
光学系ユニット160は、先述のとおり励起光照射装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、左側パネル15の近傍に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。
【００５１】
この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する光源側光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する光源側光学系170としては、光源ユニット60から射出された光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175、このライトトンネル175に光源ユニット60の光を集光して入射させる集光レンズ173、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。
【００５２】
画像生成ブロック165は、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183を透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー185とを、照明側ブロック161が備える上述した光源側光学系170の一部と合わせて光源側光学系170とするように有している。さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、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、投影側光学系220としての集光レンズ195が配置されている。
【００５３】
投影側ブロック168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投影側光学系220のレンズ群を有している。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。
【００５４】
次に、本発明に係る蛍光発光装置100に関して図４を用いて詳細に説明する。図４はプロジェクタ10の内部構造を上面から見た場合の蛍光発光装置100の平面模式図である。図４に示すように蛍光発光装置100は、上述のとおり励起光照射装置70が有する励起光源71からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、蛍光ホイール101を挟むようにして配置されるダイクロイックミラー102及び可視光反射ミラー103と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、励起光源71からの射出光の光軸が直交する方向に変換されて蛍光ホイール101の円周外方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群104と、を備える。
【００５５】
蛍光ホイール101は、異なる発光部材が回転制御可能な円板状の透明基板101aの円周方向に隣接して配置される蛍光体結晶101dとバインダ101cから構成される蛍光体131と拡散透過板とが、透明基板101aの中央部に取り付けられるホイールモータ110によって回転可能に配設されている。
【００５６】
この透明基板101aは、図５に示すように複数の扇形形状のセグメント領域を円周方向に隣接して有し、ガラス基材、透明樹脂基材等で形成されるものである。そして、この透明基板101aの励起面には溝101bを有しており、円周方向には第一乃至第三の三つのセグメント領域を有し、第一領域の溝101bには、励起光を受けて原色である赤色の波長帯域光を発光する発光部材である赤色蛍光体131Rが嵌合され、第二領域の溝101bには、励起光を受けて原色である緑色の波長帯域光を発光する発光部材である緑色蛍光体131Gが嵌合されている。更に、第三領域の溝101bには、入射した励起光に拡散効果を付与する光学物質が拡散透過板135として嵌合されている。
【００５７】
また、この透明基板101aの第一、第二領域の溝101bにおいて、励起光の入射方向と相対する面には蛍光発光しない励起光が直接透過されないように励起光である青色光を反射し、蛍光発光光である赤色光及び緑色光を透過させるダイクロイックコートを施す。即ち、ダイクロイックコートにより反射された励起光である青色光は再度蛍光体131内に戻って蛍光体131を励起させることとなり、一方、ダイクロイックコートにより透過された蛍光発光光である赤色光及び緑色光は、可視光反射ミラー103により反射されて、透明基板101aの円周外方向の集光レンズ群104に照射される。
【００５８】
なお、透明基板101aは、溝101bではなく所定の位置を貫通孔とし、予め蛍光体結晶101dとバインダ101cで成形された蛍光体131を嵌めこむようにして蛍光ホイール101を形成するものでも構わない。そして、嵌めこまれた蛍光体131の励起光が入射される励起面の反対の面には、上述のとおり励起光である青色光を反射し、蛍光発光光である赤色光及び緑色光を透過させるダイクロイックコートを施す。
【００５９】
また、拡散透過板135は、光学物質である固体物を嵌合する場合の他、溝101bを有さない透明基板101aの表面にブラスト加工などによる目粗し処理等の光学処理を施すことにより形成してもよい。
【００６０】
なお、蛍光ホイール101は、異なる発光部材が回転制御可能な円板状であれば透明基板101aに限定されるものでなく、金属製の回転板に、入射した励起光に拡散効果を付与する光学物質が拡散透過板135及び蛍光体結晶101dとバインダ101cで成形された蛍光体131を嵌めこむようにして蛍光ホイール101を形成するものでも構わない。
【００６１】
ここで、ダイクロイックミラ−102及び可視光反射ミラー103の構造について詳細に説明する。図６は、蛍光発光装置100の斜視模式図であり、図７は、ダイクロイックミラ−102及び可視光反射ミラー103の変形例における蛍光発光装置100の斜視模式図である。
【００６２】
ダイクロイックミラ−102及び可視光反射ミラー103は、図６に示すように蛍光ホイール101を挟むようにして蛍光ホイール101の前後で蛍光ホイール101の直近に配置される。ダイクロイックミラ−102及び可視光反射ミラー103は、夫々四角錐形状をしており、光の取り出し口である四角形形状部分が透明基板101aの円周外方向を向いている。
【００６３】
ダイクロイックミラ−102は、蛍光ホイール101と対向する面以外の三角形形状をした三方の面において、青色光を透過させ、且つ赤色光及び緑色光を反射させるダイクロイック面102a,b,cとされている。同様に可視光反射ミラー103は、蛍光ホイール101と対向する面以外の三角形形状した三方の面において、可視光を反射させる反射面103a,b,cとされている。
【００６４】
そして、ダイクロイックミラ−102は、図８に示すように励起光源71側に位置する三角形形状のダイクロイック面102aで、励起光源71による励起光を透過させて、その励起光を蛍光ホイール101に照射させる。そして、蛍光ホイール101の蛍光体131は、照射された励起光を蛍光発光させて赤色光及び緑色光として全方向に発光させる。全方向に発光された蛍光発光光は、図６で示したダイクロイックミラー102の三角形形状の三方からなるダイクロイック面102a,b,cで反射されて、四角錐形状の底面の四角形形状開口部分から射出させて、透明基板101aの円周外方向に位置する集光レンズ群104に照射させる。
【００６５】
また、可視光反射ミラー103は、蛍光ホイール101の蛍光体131による全方向に発光された蛍光発光光である赤色光及び緑色光が入射されると、図６で示した三角形形状の三方からなる反射面103a,b,cにより反射させて、四角錐形状の底面の四角形形状開口部分から射出させて、透明基板101aの円周外方向に位置する集光レンズ群104に照射させる。また、透明基板101aは、透明基板101aの円周外方向に発する蛍光発光光を集光レンズ群104に照射させることとなる。
【００６６】
また、可視光反射ミラー103は、図９に示すように励起光源71による励起光が蛍光ホイール101の拡散透過板135により拡散透過されて入射された青色光を図６で示した三角形形状の三方からなる反射面103a,b,cにより反射させる。そして、可視光反射ミラー103は、反射された青色光を四角錐形状の底面の四角形形状開口部分から射出させて、透明基板101aの円周外方向に位置する集光レンズ群104に照射させる。
【００６７】
なお、ダイクロイックミラ−102及び可視光反射ミラー103は、蛍光ホイール101と対向する面から入射された各光を、透明基板101aの円周外方向に位置する集光レンズ群104側へと効率良く導ければ、図６で示した四角錐形状に限定されず、図７に示すように側方は三角形形状とし上方は等脚台形として、ダイクロイックミラ−102や可視光反射ミラー103の光取り出し面の一辺となる下底をミラーの稜線とする上底よりも長い台形とし、２つの三角形形状の面と１つの台形形状の面による三方の面で形成する形状にしても構わない。
【００６８】
これにより、ダイクロイックミラ−102及び可視光反射ミラー103は、蛍光ホイール101と対向する面から入射された各光を、透明基板101aの円周外方向に位置する集光レンズ群104側へと効率良く導く三方の面で反射させることとなる。
【００６９】
以上のように、蛍光体131の励起面に励起光を透過し発光光を反射するダイクロイックミラー102を設置し、さらに励起面と反対の面に可視光反射ミラー103を設置することにより、全方向に光を発光する蛍光体131の励起面への蛍光発光光及び反対の面への蛍光発光光を有効に利用でき、輝度の高い映像を照射できる蛍光発光装置100及びプロジェクタ10を提供することができる。
【００７０】
さらに、蛍光ホイール101を透明基板101aとすることにより、透明基板101aの円周端面から発する円周外方向への蛍光発光光も有効に利用できる。
【００７１】
そして、蛍光ホイール101の円周外方向へ発する光を集光させる集光レンズ群104を備えることにより、蛍光ホイール101の円周外方向への全蛍光発光光も有効に集光することができる。
【００７２】
また、蛍光ホイール101は、透明基板101aの励起面に溝101bを設けて、蛍光体131及び拡散透過板135を嵌合させて形成されていることから、蛍光ホイール101の回転中に蛍光体131及び拡散透過板135が脱落するのを防止することができる。
【００７３】
そして、透明基板101aの溝101bには、ダイクロイックコートを施すことにより、励起光である青色光は反射されて蛍光体131を更に励起し、蛍光発光光である赤色光及び緑色光は、ダイクロイックコートを透過して可視光反射ミラー103により透明基板101aの円周外方向の集光レンズ群104に照射されることから、より効果的に蛍光発光光を発することができる。
【００７４】
また、蛍光ホイール101において、透明基板101aに貫通孔を設けて蛍光体131を嵌合させて形成させる場合に、予め蛍光体結晶101dとバインダ101cで成形された蛍光体131を採用することができる。
【００７５】
さらに、ダイクロイックミラー102は、三方からなる反射面において赤色光及び緑色光のみを反射させることにより、不要光が投影光として照射されることを防止することができる。
【００７６】
そして、ダイクロイックミラー102及び可視光反射ミラー103は、同様な形状をしていることから、三方からなる反射面のみを夫々の仕様に基づいて製作することにより、部品製造上で共通化が可能となり、部品コストの軽減に寄与できる。
【００７７】
なお、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。
【符号の説明】
【００７８】
10   プロジェクタ                    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   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   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   スピーカー
51   表示素子                        60   光源ユニット
70   励起光照射装置                  71   励起光源
73   コリメータレンズ                75   反射ミラー群
78   集光レンズ                      81   ヒートシンク
100  蛍光発光装置                    101  蛍光ホイール
101a  透明基板                       101b  溝
101c  バインダ                       101d  蛍光体結晶
102  ダイクロイックミラー            102a,b,c  ダイクロイック面
103  可視光反射ミラー                103a,b,c  反射面
104  集光レンズ群                    110  ホイールモータ
131  蛍光体                          131R  赤色蛍光体
131G  緑色蛍光体                     135  拡散透過板
148  反射ミラー
160  光学系ユニット                  161  照明側ブロック
165  画像生成ブロック                168  投影側ブロック
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  集光レンズ                      220  投影側光学系
225  固定レンズ群                    235  可動レンズ群
261  冷却ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005534334.tif 000007
【図７】
0005534334.tif 000008
【図８】
0005534334.tif 000009
【図９】
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