(57)【要約】【課題】波長変換により生成される出射光の色味を広い範囲で調整または調節する。【解決手段】光源装置１は、複数の光源３０３Ａ〜３０３Ｄと、それぞれ光源から入射する光とは波長が異なる波長変換光を生成する複数の波長変換領域３０６Ａ〜３０６Ｄを含む波長変換部３０２とを有する。複数の波長変換領域は、同一色域において波長が所定波長以上互いに異なる波長変換光を生成する２つ以上の波長変換領域を含む。また、複数の光源は、同一色域において波長が所定波長以上互いに異なる光を発する２つ以上の光源を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
それぞれ前記光源から入射する光とは波長が異なる波長変換光を生成する複数の波長変換領域を含む波長変換部とを有し、
前記複数の波長変換領域は、同一色域において波長が所定波長以上互いに異なる波長変換光を生成する２つ以上の波長変換領域を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記２つ以上の波長変換領域は、互いに種類が異なる波長変換素子により構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３】
前記複数の光源の波長が、所定波長以上互いに異なることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
複数の光源と、
それぞれ前記光源から入射する光とは波長が異なる波長変換光を生成する複数の波長変換領域を含む波長変換部とを有し、
前記複数の光源は、同一色域において波長が所定波長以上互いに異なる光を発する２つ以上の光源を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項５】
前記同一色域は、波長が２８０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の範囲、４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の範囲、５００ｎｍ以上５９０ｎｍ未満の範囲および５９０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の範囲のうちいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記所定波長は、少なくとも５ｎｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記複数の波長変換領域において、前記複数の光源のそれぞれから光が入射する波長変換領域が固定されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記複数の光源に対して前記波長変換部を移動させて、前記２つ以上の波長変換領域のうち前記光源からの光を入射させる波長変換領域を切り替える切替え手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の光源装置と、
光を変調する光変調素子と、
前記光源装置からの光を前記光変調素子に導き、該光変調素子からの光を用いて画像を投射する光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。
【請求項１０】
画像表示に関する複数のモードのうちいずれかの選択を可能とする選択手段と、
前記複数のモードのうち選択されたモードに応じて前記２つ以上の波長変換領域のうち前記光源からの光を入射させる波長変換領域を切り替える制御手段とを有することを特徴とする請求項９に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投射装置（以下、プロジェクタという）等に用いられる光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーダイオード（ＬＤ）を光源とし、該ＬＤからの光を蛍光体等の光特性変換素子に照射して、該変換素子からの出射光を照明光として液晶表示素子やデジタルマイクロミラーデバイス等の光変調素子に導くことで画像を投射するプロジェクタがある。特許文献１および特許文献２には、ＬＤからの励起光により蛍光体を励起することで発生する蛍光光を照明光として用いるプロジェクタが開示されている。
【０００３】
このようなプロジェクタにおいて、蛍光体に入射する励起光の強度が増加したりこれに伴って蛍光体の温度が上昇したりすると、蛍光体の輝度飽和や温度消光という現象、さらには蛍光体の劣化によって蛍光体での波長変換効率が低くなる。この結果、照明光の色味が変化する。この問題に対して、特許文献１には、それぞれ異なる色域の蛍光光を発する蛍光体を複数ずつ備え、各色域における複数の蛍光体のうち励起光を照射する蛍光体を切り替えて、蛍光体の劣化等による照明光の色味の変化を抑制するプロジェクタが開示されている。
【０００４】
また特許文献２には、互いに異なる色域の蛍光光をそれぞれ発する複数の蛍光体を備え、各蛍光体に対する励起光の照射タイミングを変更することが可能なプロジェクタが開示されている。このプロジェクタでは、蛍光体の劣化等を抑制しつつ、照明光の色味を変化させる（調整または調節する）ことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１７８３１９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５６６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２にて開示されたプロジェクタのいずれにも、複数の蛍光体として、互いに異なる色域の蛍光を発する蛍光体が設けられている。しかしながら、同じ色域において異なる波長の蛍光を発する蛍光体は設けられていない。このため、これらプロジェクタでは、照明光の色味を調整または調節することができなかったり、調節等ができたとしてもその範囲が狭かったりする。
【０００７】
本発明は、蛍光体を用いて生成する出射光の色味を広い範囲で調整または調節することができるようにした光源装置およびこれを用いた画像投射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての光源装置は、複数の光源と、それぞれ光源から入射する光とは波長が異なる波長変換光を生成する複数の波長変換領域を含む波長変換部とを有する。そして、複数の波長変換領域は、同一色域において波長が所定波長以上互いに異なる波長変換光を生成する２つ以上の波長変換領域を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の一側面としての光源装置は、複数の光源と、それぞれ光源から入射する光とは波長が異なる波長変換光を生成する複数の波長変換領域を含む波長変換部とを有する。そして、複数の光源は、同一色域において波長が所定波長以上互いに異なる光を発する２つ以上の光源を含むことを特徴とする。
【００１０】
なお、上記光源装置を備えた画像投射装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、同一色域において波長が異なる波長変換光を生成する２つ以上の波長変換領域または同一色域において波長が異なる光を発する２つ以上の光源を有することで、出射光の色味を広い範囲で調整または調節可能な光源装置を実現することができる。そして、この光源装置を用いることで、良好なまたは多様な色味の画像を投射可能な画像投射装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１である光源装置の構成を示す図。
【図２】実施例１におけるレーザー光源および蛍光体の発光スペクトルを示す図。
【図３】実施例１におけるｓＲＧＢ色度を示す図。
【図４】実施例１、比較例１および比較例２における蛍光体の構成、Ｄ６５の明るさおよびｓＲＧＢのカバー率を示す図。
【図５】本発明の実施例２であるプロジェクタの構成を示す図。
【図６】本発明の実施例３におけるＤＣＩ色度を示す図。
【図７】実施例３、比較例３および比較例４における蛍光体の構成、ＤＣＩの白の明るさおよびＤＣＩのカバー率を示す図。
【図８】本発明の実施例４、実施例５−１および実施例５−２における蛍光体の構成、ＤＣＩの白の明るさおよびＤＣＩのカバー率を示す図。
【図９】実施例５−１および実施例５−２におけるレーザー光源の発光スペクトルを示す図。
【図１０】本発明の実施例６におけるレーザー光源と蛍光体の発光スペクトルを示す図。
【図１１】実施例６、比較例５〜７における蛍光体の構成、Ｄ６５の明るさおよびｓＲＧＢのカバー率を示す図。
【図１２】本発明の実施例７である光源装置の構成を示す図。
【図１３】実施例７における蛍光体の構成と、Ｄ６５およびＤＣＩの白の明るさと、ｓＲＧＢおよびＤＣＩのカバー率を示す図。
【図１４】本発明の実施例８である光源装置の構成を示す図。
【図１５】実施例８の蛍光体の構成、Ｄ６５の明るさおよびｓＲＧＢのカバー率を示す図。
【図１６】実施例２における１フレーム期間および複数のサブフレームを示す図。
【図１７】実施例２における上位ビットおよび全階調データを示す図。
【図１８】実施例７における制御を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１には、本発明の実施例１である光源装置１の構成を示している。光源装置１は、光源部３０１と波長変換部としての蛍光体ユニット３０２とにより構成されている。光源部３０１には、一対一で設けられた光源としてのレーザーダイオード（ＬＤ）３０３（Ａ〜Ｄ）とコリメートレンズ３０４とが複数組、アレイ状に配置されている。本実施例では、ＬＤ３０３（Ａ〜Ｄ）は青色レーザー光（以下、単に青色光という）３０５を射出する。
【００１５】
蛍光体ユニット３０２は、複数のＬＤ３０３（Ａ〜Ｄ）に対して一対一で設けられた複数の蛍光体３０６（Ａ〜Ｄ）と、１つの蛍光体３０６（Ａ〜Ｄ）に対して一組ずつ設けられた集光レンズ３０７およびコリメートレンズ３０８とにより構成されている。複数の集光レンズ３０７と複数のコリメートレンズ３０８はそれぞれ、一体の光学部材にアレイ状に形成されている。
【００１６】
なお、複数のコリメートレンズ３０８は、アレイ状ではなく、１つずつの別体のレンズとして構成されていてもよい。また、本実施例においては、集光レンズ３０７とコリメートレンズ３０８とがほぼ同じパワー（つまりは焦点距離）を有するように記載されているが、その限りではない。具体的には、集光レンズ３０７よりもコリメートレンズ３０８の方がパワーを強める（焦点距離を短くする）ことが望ましい。
【００１７】
蛍光体３０６（Ａ〜Ｄ）は、集光レンズ３０７とコリメートレンズ３０８との間に配置されている。
【００１８】
光源部３０１のＬＤ３０３（Ａ〜Ｄ）からの青色光３０５は、集光レンズ３０７により集光されて蛍光体３０６（Ａ〜Ｄ）に入射する。波長変換領域（または波長変換素子）としての蛍光体３０６（Ａ〜Ｄ）に入射した青色光３０５の一部は、波長変換光としての蛍光光である黄色光３０９に波長変換されて蛍光体３０６から出射する。また、蛍光体３０６（Ａ〜Ｄ）に入射した青色光３０５のうち波長変換されなかった非変換光３０５ａは、青色光のまま蛍光体３０６（Ａ〜Ｄ）から出射する。蛍光体３０６（Ａ〜Ｄ）から出射した青色光としての非変換光３０５ａと黄色光３０９の合成光としての白色光は、コリメートレンズ３０８によりコリメートされて蛍光体ユニット３０２（つまりは光源装置１）から出射する。光源装置１から出射した白色光は、後述するプロジェクタの照明光学系に入射して照明光として用いられる。
【００１９】
本実施例におけるＬＤ３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃ，３０３Ｄの発光スペクトルを図２（ａ）に示す。各ＬＤは、ピーク波長が４５５ｎｍで、半値幅が±４ｎｍの発光スペクトルを有する。
【００２０】
また、ＬＤ３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃ，３０３Ｄからの励起光を受けて蛍光体３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄが発する蛍光光のスペクトルを図２（ｂ）に示す。「蛍光体１」は、５２５ｎｍをピーク波長とする蛍光光を発する。「蛍光体２」は、５４５ｎｍをピーク波長とする蛍光光を発する。「蛍光体３」は、５６５ｎｍをピーク波長とする蛍光光を発する。「蛍光体４」は、５８５ｎｍをピーク波長とする蛍光光を発する。ここで、５００ｎｍから５９０ｎｍは緑域の波長範囲である。つまり、「蛍光体１」〜「蛍光体４」は、同一色域である緑域において互いに少なくとも５ｎｍ（所定波長以上）異なる波長の蛍光光を発する蛍光体であり、例えば互いに種類が異なる蛍光体である。ここにいう所定波長は、単なる蛍光体の個体差ではなく、意図的に異ならせた波長を意味する。また、所定波長は、１０ｎｍ以上や本実施例のように２０ｎｍ以上であってもよい。
【００２１】
一般的なプロジェクタは、画像表示に関するモードとして、選択可能な複数の表示モードを有する。例えば、明るさを最大限とするプレゼンテーションモードや、国際標準規格であるｓＲＧＢ色域を再現するｓＲＧＢモードがある。ｓＲＧＢ色域では、赤（Ｒ）域および緑（Ｇ）域および青（Ｂ）域のそれぞれにおいて単色を表示する際およびＲＧＢを合成して白（Ｗ）表示を行う際のｘｙ色度が指定されている。図３（ａ）には、ｓＲＧＢ色域において指定されたｘｙ色度（ｘｙ座標）を示す。
【００２２】
ｓＲＧＢ色域の色度再現性を表現する際に、「カバー率」という表現が用いられる。カバー率とは、図３（ｂ）に示すようにｓＲＧＢ色域において指定されたｘｙ座標を頂点とする三角形の内側のうち表現できる領域の面積の該三角形の面積に対する割合である。例えば、上記三角形の内側の全てを表現できる場合にはカバー率は１００％となる。また、該三角形の内側の一部を表現できない場合にその表現できない領域の面積の三角形の面積に対する割合をα％とすると、カバー率は（１００−α）％となる。
【００２３】
さらに、ＲＧＢを合成したときの白表示の色味は、一般にＤ６５のｘｙ座標を目標として設定される。図３（ａ）におけるＷの欄にＤ６５のｘｙ座標を示す。ｓＲＧＢ色域を設定する際には、カバー率、明るさおよびＤ６５の色味の３項目のいずれについての性能も向上させることが必要となる。
【００２４】
図４に示す比較例１では、４つの蛍光体３０６Ａ〜３０６Ｄ（図には、蛍光体Ａ、蛍光体Ｂ、蛍光体Ｃおよび蛍光体Ｄと記す）のいずれに対しても「蛍光体２」を使用している。この場合に、Ｄ６５の色味を実現するための明るさは３０００ｌｍであり、カバー率は９８％である。図２（ｂ）から分かるように、「蛍光体２」の蛍光発光スペクトルは緑域の明るさが高いが、赤域の明るさが低い。このため、ＲＧＢを合成してＤ６５の白表示の色味を実現するためには、緑域および青域の明るさを減らして、明るさが低い赤域に合わせて色味を調整する必要があり、この結果、白表示の明るさが低下する。
【００２５】
また、比較例２では、４つの蛍光体３０６Ａ〜３０６Ｄに対していずれも「蛍光体４」を使用している。この場合に、Ｄ６５の色味を実現するための明るさは３０００ｌｍであり、カバー率は９８％である。図２（ｂ）から分かるように、「蛍光体４」の蛍光発光スペクトルは「蛍光体２」に比べて赤域の明るさが高い。このため、ＲＧＢを合成してＤ６５の白表示の色味を実現する際に、「蛍光体２」を用いる場合よりも緑域および青域の明るさを減らす量を少なくすることができ、色味調整による明るさの低下量は少なくなる。しかし、「蛍光体４」は「蛍光体２」に比べて緑域の明るさが低いため、トータルのＤ６５の白の明るさは「蛍光体２」を用いる場合と同じである。
【００２６】
一方、本実施例では、蛍光体３０６Ａ，３０６Ｂに対して「蛍光体２」を用い、蛍光体３０６Ｃ，３０６Ｄに対して「蛍光体３」を用いる。これにより、Ｄ６５の白表示の色味を、明るさ４０００ｌｍ、カバー率９８％で実現している。上述したように「蛍光体２」の蛍光発光スペクトルは緑域の明るさが高いが、赤域の明るさが低い。一方、「蛍光体３」の蛍光発光スペクトルは緑域の明るさはやや低いが、赤域の明るさが高い。このため、これら緑域と赤域の発光効率が異なる「蛍光体２」と「蛍光体３」を組み合わせることで、良好な色味と明るさを実現することができる。
【００２７】
本実施例によれば、同一色域において波長が異なる蛍光光を生成する２つ以上の蛍光体を有することで、出射光（照明光）の色味を広い範囲で調整または調節することができる。
【００２８】
なお、上記実施例では、緑域である５００ｎｍ以上５９０ｎｍ未満の波長範囲（同一色域）で互いに異なる波長の蛍光光を発する２つ以上の蛍光体を設ける場合について説明した。しかし、他の同一色域の波長範囲で所定波長以上互いに異なる波長の蛍光光を発する２つ以上の蛍光体を設けてもよい。例えば、青域は４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲であり、赤域は５９０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長範囲であり、紫外域は２８０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の波長範囲である。
【００２９】
また、上記実施例では、ＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄとして、ピーク波長が互いに同じ（つまりは同一の）複数のＬＤを用いたが、これらＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄのピーク波長を同一色域において所定波長以上互いに異ならせてもよい。このときの所定波長も、５ｎｍ以上とすることが望ましい。これにより、光源装置１からの照明光の色度を調整することができる。また、使用するＬＤは４つでなくてもよい。
【００３０】
さらに、上記実施例では、蛍光体３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄを互いに分離するように配置された波長変換素子として用いる場合について説明した。しかし、蛍光体３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄは互いに隣接して配置されていてもよいし、さらに一体の蛍光体において互いに異なる波長の蛍光光を発する波長変換領域として設けられてもよい。
【００３１】
これらのことは、後述する他の実施例でも同様である。
【実施例２】
【００３２】
図５には、本発明の実施例２である画像投射装置としてのプロジェクタの構成を示す。本実施例のプロジェクタは、実施例１で説明した光源装置１を用いている。実施例１と共通する構成要素については実施例１と同じ符号を付している。
【００３３】
光源装置１からの照明光としての白色光は、照明光学系に入射する。照明光学系は、コリメータレンズ４０７、フライアイレンズ４０８，４０９、偏光（ＰＳ）変換素子４１０、コンデンサレンズ４１１、ミラー４１２およびレンズ４１４を含む。照明光学系から出射した白色光は、色分解合成光学系に入射する。色分解合成光学系は、ダイクロイックミラー４２１、偏光ビームスプリッター４２２，４２３、色選択性波長板４２４、位相板４２５，４２６，４２７、反射型液晶表示素子（光変調素子）４２８，４２９，４３０および色合成プリズム４３１を含む。
【００３４】
光源装置１からの白色光は、コリメータレンズ４０７によりコリメートされてフライアイレンズ４０８，４０９に入射し、ここで複数の光束に分割されてＰＳ変換素子４１０に入射する。ＰＳ変換素子４１０において所定の偏光方向を有する直線偏光に変換された白色光は、コンデンサレンズ４１１により集光されながらミラー４１２で反射し、レンズ４１４を介してダイクロイックミラー４２１に導かれる。
【００３５】
ダイクロイックミラー４２１は、緑域の光（以下、Ｇ光という）を透過して赤域の光（以下、Ｒ光という）と青域の光（Ｂ光という）を反射する。ダイクロイックミラー４２１を透過したＧ光は、偏光ビームスプリッター４２２および位相板４２７を透過してＧ光用の反射型液晶表示素子４３０Ｇに入射する。一方、ダイクロイックミラー４２１で反射したＲ光とＢ光のうちＢ光は色選択性波長板４２４でその偏光方向が９０°回転して、またＲ光はその偏光方向が回転することなく偏光ビームスプリッター４２３に入射する。Ｒ光は偏光ビームスプリッター４２３を透過し、Ｂ光は偏光ビームスプリッター４２３で反射する。
【００３６】
偏光ビームスプリッター４２３で反射したＢ光は、位相板４２５を透過してＢ光用の反射型液晶表示素子４２８に入射する。また、偏光ビームスプリッター４２３を透過したＲ光は、位相板４２６を透過してＲ光用の反射型液晶表示素子４２９に入射する。
【００３７】
反射型液晶表示素子４３０で変調され、かつ反射したＧ光は、位相板４２７を透過して偏光ビームスプリッター４２２で反射し、色合成プリズム４３１に入射する。また、反射型液晶表示素子４２９で変調され、かつ反射したＲ光は、位相板４２６を透過して偏光ビームスプリッター４２３で反射し、色合成プリズム４３１に入射する。さらに、反射型液晶表示素子４２８で変調され、かつ反射したＢ光は、位相板４２５を透過して偏光ビームスプリッター４２３を透過し、色合成プリズム４３１に入射する。Ｒ光、Ｇ光およびＢ光は色合成プリズム４３１によって合成され、不図示の投射レンズによってスクリーン等の被投射面に投射される。これにより、カラー画像が表示される。
【００３８】
以上のように構成されたプロジェクタにおいて、実施例１で説明した光源装置１を用いることで、明るく良好な色味の画像を投射することができる。
【００３９】
反射型液晶表示素子４２８，４２９，４３０は、デジタル駆動方式で駆動される。ここでいうデジタル駆動方式とは、１フレームを時間軸上で複数のサブフレームに分割し、画素の表示階調（階調データ）に応じてサブフレームごとに該画素に対してオン電圧またはオフ電圧を印加するサブフレーム駆動方式である。
【００４０】
図１６は、１フレーム期間内において分割された複数のサブフレームのそれぞれのビットを示している。１，２，４，８の数値は複数のサブフレームの時間重みを示している。ここでは９６階調を表現する場合の時間重みを示している。Ａ期間では各ビットの時間重みがバイナリ表現されており、Ｂ期間では各ビットの時間重みが均等に配分されている。ここではＡ期間のビットを下位ビットとし、Ｂ期間のビットを上位ビットとする。
【００４１】
下位ビットの階調データを図１７（ａ）に示す。縦軸が階調であり、横軸が時間を示す。下位ビットによって１６階調を表現することができる。さらに、この下位ビットに上位ビットを加えた全階調データを図１７（ｂ）に示す。全諧調データでは、１フレームの時間中心に下位ビットを配置し、上位ビットは下位ビットを時間的に跨いで２つに分割配置されている。階調０は黒表示に相当し、階調値が大きくなるほど明るい表示となり、階調９６で白表示となる。
【００４２】
１フレームにおける階調は、該１フレーム内で常に照明光が入射する（つまりはＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄが光を発し続ける）ことで表現される。１フレーム内で照明光が途中で暗くなったり入射しなくなったりすると、そのときのデジタル駆動でのＯＮ時間（図１７（ａ），（ｂ）の白部分）で階調を表現できなくなり、この結果、１フレームにおける階調階を表現できなくなる。このため、デジタル駆動方式においては、１フレームにいて常にＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄが点灯している必要がある。つまり、ＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄは、ＣＷ（連続発振）駆動される。
【００４３】
なお、デジタル駆動方式においてもブランキングが発生している時間はＬＤ３０３Ａ〜３０３ＤをＣＷ駆動する必要はない。
【００４４】
また、光源装置１では、各ＬＤから光を発するときは、ＬＤ３０３Ａからの光は常に蛍光体３０６Ａに入射させ、ＬＤ３０３Ｂからの光は常に蛍光体３０６Ｂに入射させる。また、ＬＤ３０３Ｃからの光は常に蛍光体３０６Ｃに入射させ、ＬＤ３０３Ｄからの光は常に蛍光体３０６Ｄに入射させる。このように、各ＬＤから決まった（固定された）蛍光体に常に光を入射させる（ＬＤから光を入射させる蛍光体を切り替えない）ことで、デジタル駆動方式の１フレーム内で明るさの変化がなく、安定した階調表現を行うことができる。
【実施例３】
【００４５】
プロジェクタには、複数の表示モードの１つとして、デジタルシネマ規格のＤＣＩ色域を再現するＤＣＩモードを有するものがある。ＤＣＩ色域では、Ｒ、ＧおよびＢの各色域において単色を表示する際およびＲＧＢを合成してＷ表示を行う際のｘｙ色度が指定されている。図６（ａ）には、ＤＣＩ色域において指定されたｘｙ色度（ｘｙ座標）を示す。ＤＣＩ色域の色度再現性を表現する際にも、ｓＲＧＢ色域と同様に、「カバー率」という表現が用いられる。このカバー率は、図６（ｂ）に示すようにＤＣＩ色域において指定されたｘｙ座標を頂点とする三角形の内側のうち表現できる領域の面積の該三角形の面積に対する割合である。例えば、上記三角形の内側の全てを表現できる場合にはカバー率は１００％となる。また、該三角形の内側の一部を表現できない場合にその表現できない領域の面積の三角形の面積に対する割合をα％とすると、カバー率は（１００−α）％となる。
【００４６】
さらに、ＲＧＢを合成したときの白表示の色味は、図６（ａ）のＷの欄に示すｘｙ座標を目標として設定される。ＤＣＩ色域を設定する際には、カバー率、明るさおよびＤＣＩの白の色味の３項目のいずれについての性能も向上させることが必要となる。
【００４７】
図７に示す比較例３では、４つの蛍光体３０６Ａ〜３０６Ｄのいずれかに対しても「蛍光体２」を使用している。この場合に、ＤＣＩの白の色味を実現するための明るさは２０００ｌｍであり、カバー率は９８％である。図２（ｂ）から分かるように、「蛍光体２」の蛍光発光スペクトルは緑域の明るさが高いが、赤域の明るさが低い。このため、ＲＧＢを合成してＤＣＩの白の色味を実現するためには、緑域および青域の明るさを減らして、明るさが低い赤域に合わせて色味を調整する必要があり、この結果、白表示の明るさが低下する。
【００４８】
また、比較例４では、４つの蛍光体３０６Ａ〜３０６Ｄのいずれに対しても「蛍光体４」を使用している。この場合に、ＤＣＩの白の色味を実現するための明るさは２０００ｌｍであり、カバー率は９８％である。図２（ｂ）から分かるように、「蛍光体４」の蛍光発光スペクトルは「蛍光体２」に比べて赤域の明るさが高い。このため、ＲＧＢを合成してＤＣＩの白表示の色味を実現する際に、「蛍光体２」を用いる場合よりも緑域および青域の明るさを減らす量を少なくすることができ、色味調整による明るさの低下量は少なくなる。しかし、「蛍光体４」は「蛍光体２」に比べて緑域の明るさが低いため、トータルのＤＣＩの白の明るさは「蛍光体２」を用いる場合と同じである。
【００４９】
一方、本実施例では、蛍光体３０６Ａ，３０６Ｂに対して「蛍光体２」を用い、蛍光体３０６Ｃ，３０６Ｄに対して「蛍光体４」を用いる。これにより、ＤＣＩの白表示の色味を、明るさ３０００ｌｍ、カバー率９８％で実現している。上述したように「蛍光体２」の蛍光発光スペクトルは緑域の明るさが高いが、赤域の明るさが低い。一方、「蛍光体４」の蛍光発光スペクトルは、緑域の明るさはやや低いが、赤域の明るさは高い。このため、これら緑域と赤域の発光効率が異なる「蛍光体２」と「蛍光体４」を組み合わせることで、良好な色味と明るさを実現することができる。
【実施例４】
【００５０】
図８には、本発明の実施例４である光源装置に用いられる蛍光体３０６Ａ〜３０６ＤおよびＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄの波長を示している。本実施例でも、実施例３と同様に、蛍光体３０６Ａ，３０６Ｂに対して「蛍光体２」を用い、蛍光体３０６Ｃ，３０６Ｄに対して「蛍光体４」を用いる。また、ＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄについては、ピーク波長が４５５ｎｍで、半値幅が±４ｎｍの発光スペクトルを有するＬＤを用いる。これにより、ＤＣＩの白表示の色味を、明るさ３０００ｌｍおよびカバー率９８％で実現している。
【実施例５】
【００５１】
次に、本発明の実施例５−１および実施例５−２である光源装置について説明する。本実施例では、ＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄのうち少なくとも１つを他とは異なる種類（つまりはピーク波長）のＬＤを用いている。図８に、本実施例において用いられる蛍光体３０６Ａ〜３０６ＤおよびＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄのピーク波長を示している。図には、ＬＤ３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃおよび３０３Ｄをそれぞれ、ＬＤＡ、ＬＤＢ、ＬＤＣ、ＬＤＤと示している。
【００５２】
実施例５−１では、蛍光体３０６Ａと蛍光体３０６Ｂに対しては「蛍光体２」を用いるが、蛍光体３０６Ｃと蛍光体３０６Ｄに代えて拡散板を用いる。ＬＤ３０３Ａおよび３０３Ｂはいずれも、ピーク波長が４５５ｎｍで、半値幅が±４ｎｍの発光スペクトルを持つＬＤである。一方、ＬＤ３０３ＣおよびＬＤ３０３Ｄは、図９に示すように、ピーク波長が６４０ｎｍで、半値幅が±４ｎｍの発光スペクトルを有する。
【００５３】
実施例４では、図２（ｂ）から分かるように、蛍光体２の蛍光発光スペクトルは緑域の明るさが高いが、赤域の明るさが低い。このため、ＲＧＢを合成してＤＣＩの白の色味を実現するためには、緑域および青域の明るさを減らして、明るさが低い赤域に合わせて色味を調整する必要があり、この結果、白表示の明るさが低下する。
【００５４】
これに対して実施例５−１では、ＬＤ３０３ＣおよびＬＤ３０３Ｄとして、ＬＤ３０３ＡおよびＬＤ３０３Ｂより長波長の赤域の波長６４０ｎｍの光を発するＬＤを用いることで赤味を追加する。これにより、緑域および青域の明るさを減らすことなく明るさを向上させることができる。また、ＬＤ３０３ＣとＬＤ３０３Ｄからの赤域の光を、ＬＤ３０３ＣおよびＬＤ３０３Ｄの代わりに用いられた拡散板によって拡散させている。
【００５５】
また、実施例５−２では、蛍光体３０６Ａと蛍光体３０６Ｂに対しては「蛍光体２」を用い、蛍光体Ｃとしては「蛍光体４」を用いる。また、蛍光体Ｄに代えて拡散板を用いる。ＬＤ３０３Ａ〜ＬＤ３０３Ｃは、ピーク波長が４５５ｎｍで、半値幅が±４ｎｍの発光スペクトルを有する。また、ＬＤ３０３Ｄは、図９に示すように、ピーク波長が６４０ｎｍで、半値幅が±４ｎｍの発光スペクトルを有する。
【００５６】
上述した実施例５−１は赤域のＬＤを２つ使用しているため、比視感度の高い緑域の光が少ない傾向となる。このため、本実施例では、青域の光を発光するＬＤ３０３Ｃを追加することで、緑域の光を増やし、さらにはＤＣＩの白の明るさを向上させることができる。このように、ＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄのうち少なくとも１つを他とは異なる種類のＬＤとすることで、色味を改善して明るさを向上させることができる。
【００５７】
ただし、実施例５−１と実施例５−２の光源装置では、照明光学系等の光学系の特性によって明るさの優劣が異なることが有るため、その光学系の特性に応じていずれの光源装置を用いるかを選択するとよい。
【００５８】
本実施例によれば、同一色域において波長が異なる光を発する２つ以上の光源を有することで、出射光（照明光）の色味を広い範囲で調整または調節することができる。
【００５９】
なお、上記実施例では、青域である４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲（同一色域）で互いに異なる波長の光を発する２つ以上のＬＤを設ける場合について説明した。しかし、他の同一色域の波長範囲で所定波長以上互いに異なる波長の光を発する２つ以上のＬＤを設けてもよい。前述したように、緑域は５００ｎｍ以上５９０ｎｍ未満の波長範囲であり、赤域は５９０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長範囲であり、紫外域は２８０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の波長範囲である。
【実施例６】
【００６０】
次に、本発明の実施例６である光源装置について説明する。図１０（ａ）は、互いに発光波長が異なるＬＤの発光スペクトルを示す。一般に、ＬＤは発光波長が長波長になると同じ電流を流したときのピーク強度が小さくなる。図１０（ａ）では、発光波長のピーク波長が４４５ｎｍ、４５５ｎｍおよび４６５ｎｍのＬＤの発光スペクトルを示している。例えば同じ３Ａの電流を流したときのピーク強度の比率は、ピーク波長が４４５ｎｍのＬＤで１とすると、ピーク波長が４５５ｎｍのＬＤで０．９２、ピーク波長が４６５ｎｍのＬＤで０．８４となる。
【００６１】
また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した３つのＬＤが同じ種類の蛍光体（ここでは「蛍光体２」）に光を照射したときに該蛍光体から発せられる蛍光光のスペクトル（蛍光発光スペクトル）を示す。上述したようにＬＤは発光波長が長波長になると同じ電流を流したときのピーク強度が小さくなるために、蛍光体からの発光強度もＬＤの発光波長が長波長になるほど小さくなる。
【００６２】
発光波長が互いに異なるＬＤの発光スペクトルと蛍光体の蛍光発光スペクトルの和が光源装置としての発光スペクトルとなる。このとき、図１０（ａ），（ｂ）から、ＬＤの発光波長が短いほどＬＤのピーク強度が短波長側にあるため、色度（ｙ）値が低く、蛍光体からの発光強度が強くて明るい。一方、ＬＤの発光波長が長いほどＬＤのピーク強度が長波長側にあるため、ｙ値が高く、蛍光体からの発光強度が弱くて暗い。
【００６３】
図１１に示す比較例５のように、蛍光体３０６Ａ〜３０６Ｄのいずれに対しても「蛍光体２」を使用し、ＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄの発光波長をいずれも４４５ｎｍとした場合にＤ６５の色味を実現するための明るさは３０００ｌｍであり、カバー率は９８％である。このとき、ＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄの発光波長はいずれも後述する４６５ｎｍや４５５ｎｍに比べて短波長であるため、Ｄ６５に色調整する前は明るいがｙ値が低い。したがって、ＲＧＢを合成する白表示時においてＤ６５の色味を実現するためには、赤域および青域の明るさを減らして色調整する必要があり、この結果、白表示の明るさが低下する。
【００６４】
また、比較例６のように、このとき、ＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄの発光波長はいずれも４４５ｎｍや４５５ｎｍに比べて長波長である。このため、Ｄ６５に色調整する前は暗く、ｙ値が高い。したがって、ＲＧＢを合成した白表示時にＤ６５の色味を実現するためには、緑域の明るさをさらに減らして色調整する必要があり、この結果、白表示の明るさがより低下する。
【００６５】
また、比較例７のように、蛍光体３０６Ａ〜３０６Ｄのいずれに対しても「蛍光体２」を使用し、ＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄの発光波長をいずれも４５５ｎｍとした場合にＤ６５の色味を実現するための明るさは３５００ｌｍであり、カバー率は９８％である。このとき、ＬＤ３０３Ａ〜３０３Ｄの発光波長はいずれも４４５ｎｍと４６５ｎｍの中間の波長である。Ｄ６５に色調整する前は中間の明るさで、ｙ値が蛍光体自体の蛍光発光スペクトルにおいて赤域が不足しているためにやや高い。このため、ＲＧＢを合成した白表示時にＤ６５の色味を実現するためには、緑域の明るさをさらに減らして色調整する必要があり、この結果、白表示の明るさが低下する。
【００６６】
一方、本実施例では、蛍光体３０６Ａ〜３０６Ｄのいずれに対しても「蛍光体２」を使用し、ＬＤ３０３ＡおよびＬＤ３０３Ｂの発光波長を４４５ｎｍとし、ＬＤ３０３ＣおよびＬＤ３０３Ｄの発光波長を４５５ｎｍとしている。この場合にＤ６５の色味を実現するための明るさは４０００ｌｍであり、カバー率９８％を実現することが可能となる。
【００６７】
このとき、ＬＤとして発光波長が短波長（４４５ｎｍ）のものと中間の波長（４５５ｎｍ）のものを使用しているため、Ｄ６５に色調整する前は明るめで、ｙ値がやや低い。このため、ＲＧＢを合成した白表示時にＤ６５の色味を実現するためには、赤域と青域の明るさを少し減らして色調整する必要がある。しかし、赤域と青域は明るさに寄与する比視感度が低いため、色調整のための明るさ低下を抑制することができる。このように、互いに発光波長（ピーク波長）が異なる複数のＬＤを組み合わせることで、良好な色味と明るさを実現することができる。
【００６８】
また、本実施例においては、蛍光体３０６Ａ〜３０６Ｄを全て同じ蛍光体とした場合について説明したが、図４に示したように複数種類の蛍光体を用いることで、カバー率を一定としたまま、さらに明るさを向上させることが可能となる。
【実施例７】
【００６９】
図１２には、本発明の実施例７である光源装置１Ａの構成を示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付している。発光体ユニット３０２Ａにおいて、複数の集光レンズ３０７と複数のコリメートレンズ３０８との間には、蛍光体３０６ＡＡ，３０６ＡＢ，３０６ＢＡ，３０６ＢＢ，３０６ＣＡ，３０６ＣＢ，３０６ＤＡ，３０６ＤＢが配置されている。
【００７０】
また本実施例では、蛍光体ユニット３０２Ａを、光源部３０１に対して、各レンズの光軸に直交する方向に移動（スライド）させる切替え機構（切替え手段）５００と、この切替え機構５００の動作を制御する制御部６００とが設けられている。制御部６００には、ユーザによる表示モードの選択（入力）が可能なモード選択部（選択手段）７００が有線または無線（リモコン）通信が可能に接続されている。
【００７１】
ＣＰＵ等のコンピュータにより構成される制御部６００は、図１８に示すステップＳ６０１において、モード選択部７００を通じてユーザにより選択された表示モードがｓＲＧＢモードかＤＣＩモードかを判定する。ｓＲＧＢモードが設定された場合はステップＳ６０２に進み、ＤＣＩモードが設定された場合はステップＳ６０３に進む。
【００７２】
ステップＳ６０２では、制御部６００は、切替え機構５００を動作させて、蛍光体ユニット３０２Ａを光源部３０１からの入射光３０５が蛍光体３０６ＡＡ，３０６ＢＡ，３０６ＣＡ，３０６ＤＡに入射するｓＲＧＢ位置にスライドさせる。また、ステップＳ６０３では、制御部６００は、切替え機構５００を動作させて、蛍光体ユニット３０２Ａを光源部３０１からの入射光３０５が蛍光体３０６ＡＢ，３０６ＢＢ，３０６ＣＢ，３０６ＤＢに入射するＤＣＩ位置にスライドさせる。
【００７３】
図１３には蛍光体３０６ＡＡ，３０６ＡＢ，３０６ＢＡ，３０６ＢＢ，３０６ＣＡ，３０６ＣＢ，３０６ＤＡ，３０６ＤＢの例を示している。なお、図では、蛍光体３０６ＡＡ，３０６ＡＢを蛍光体Ａで示し、蛍光体３０６ＢＡ，３０６ＢＢを蛍光体Ｂで示している。また、蛍光体３０６ＣＡ，３０６ＣＢを蛍光体Ｃで示し、蛍光体３０６ＤＡ，３０６ＤＢを蛍光体Ｄで示している。
【００７４】
ｓＲＧＢモードにおいて光源部３０１からの入射光３０５を入射させる蛍光体３０６ＡＢ，３０６ＢＢに対しては「蛍光体２」を用い、蛍光体３０６ＣＢ，３０６ＤＢに対しては「蛍光体４」を用いる。このとき、Ｄ６５の色味は、明るさ４０００ｌｍ、カバー率９８％で実現することが可能となる。
【００７５】
また、ＤＣＩモードにおいて光源部３０１からの入射光３０５を入射させる蛍光体３０６ＢＡ，３０６ＢＡに対しては「蛍光体２」を用い、蛍光体３０６ＡＣ，３０６ＡＤに対しては「蛍光体４」を用いる。このとき、ＤＣＩの白Ｗの色味は、明るさ３０００ｌｍ、カバー率９８％で実現することが可能となる。
【００７６】
このように表示モード（色域モード）に応じて入射光を入射させる蛍光体を切り替えることで、複数の表示モードにおいて良好な色味と明るさが得られる光源装置を実現することができる。
【実施例８】
【００７７】
図１４には、本発明の実施例８である光源装置１Ｂの構成を示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付している。発光体ユニット３０２Ｂにおいて、複数の集光レンズ３０７と複数のコリメートレンズ３０８との間には、蛍光体３０６Ｅ，３０６Ｆが配置されている。
【００７８】
実施例１では、１つのＬＤと１つの蛍光体とが一対一の関係で設けられていたが、本実施例では、複数（図では２つ）のＬＤに対して１つの蛍光体が設けられている。具体的には、ＬＤ３０３Ａ，３０３Ｂからの入射光３０５が２つの集光レンズ３０７を介して蛍光体３０６Ｅに入射し、該蛍光体３０６Ｅから非変換光（青色光）３０５ａと蛍光光３０９の合成光が２つのコリメートレンズ３０８を介して出射する。同様に、ＬＤ３０３Ｃ，３０３Ｄからの入射光３０５が２つの集光レンズ３０７を介して蛍光体３０６Ｆに入射し、該蛍光体３０６Ｆから非変換光（青色光）３０５ａと蛍光光３０９の合成光が２つのコリメートレンズ３０８を介して出射する。
【００７９】
図１５には、蛍光体Ｅ，Ｆと、ｓＲＧＢモードにおけるＤ６５の明るさおよびカバー率を示している。蛍光体Ｅとしては「蛍光体２」を用い、蛍光体Ｆとしては「蛍光体３」を用いている。本実施例では、光学的作用は実施例１と同じであり、Ｄ６５の色味を、明るさ４０００ｌｍ、カバー率９８％で実現することができる。
【００８０】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  光源装置
３０３Ａ〜３０３Ｄ  レーザーダイオード（光源）
３０６Ａ〜３０６Ｄ  蛍光体
【図１】
2018106085.tif 000003
【図２】
2018106085.tif 000004
【図３】
2018106085.tif 000005
【図４】
2018106085.tif 000006
【図５】
2018106085.tif 000007
【図６】
2018106085.tif 000008
【図７】
2018106085.tif 000009
【図８】
2018106085.tif 000010
【図９】
2018106085.tif 000011
【図１０】
2018106085.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2018106085.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2018106085.tif 000016
【図１５】
2018106085.tif 000017
【図１６】
2018106085.tif 000018
【図１７】
2018106085.tif 000019
【図１８】
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