(57)【要約】【課題】  １本のレーザ光線を複数の光線束に分割して射出可能なレーザ光源装置を提供する。【解決手段】  レーザ光源装置は、マトリクス状に配置された複数のレーザ発光器71と、複数のレーザ発光器71の光軸上において複数の反射装置91が階段状に配置されてなる反射装置群と、を備え、反射装置91は、照射された光線束における一部を反射し一部を透過する半透過ミラー95を有した光束分割面92と、光束分割面92と所定距離離れた位置において光束分割面92と平行に配置された、照射された光線束を全反射する全反射面93と、を備え、光束分割面92がレーザ発光器71と対向するようにレーザ発光器71の光軸上に配置されている。【選択図】    図４
2011203430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発光器と、
該レーザ発光器からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記レーザ発光器からの射出光の光軸上に配置され、前記レーザ発光器からの射出光を分割して所定方向に反射する反射装置と、
を備えることを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記反射装置は、照射された光線束における一部を反射し一部を透過して前記光線束を分割する半透過ミラーを有した光束分割面と、該光束分割面から所定距離離れた位置において前記光束分割面と平行に配置されて前記光束分割面を透過した光線束を全反射する全反射面と、を備え、
前記光束分割面が前記レーザ発光器と対向するように該レーザ発光器の光軸上に配置されて前記分割された各光線束を平行として反射することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記光束分割面は、前記レーザ発光器の光軸上に配置された前記半透過ミラーと、照射された光線束を全透過する透過板と、が一面を形成するように並設されてなることを特徴とする請求項２に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記反射装置は、分割した光線束同士が重ならないように前記光束分割面と前記全反射面との間の距離が形成されてなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記半透過ミラーは、反射率が３８％のミラーであり、
前記光束分割面は、前記半透過ミラーから２本の光線束が射出され、前記透過板から１本の光線束が射出されるように、前記半透過ミラーと前記透過板とが配置されてなることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記光束分割面は、前記レーザ発光器の光軸上に位置する反射率２５％の第一半透過ミラーと、該第一半透過ミラーを透過し前記全反射ミラーで反射された光線束が照射される位置に位置する、反射率が６６％の第二半透過ミラーと、該第二半透過ミラーで反射し前記全反射ミラーで反射された光線束が照射される位置に位置する、反射率が５０％の第三半透過ミラーと、該第三半透過ミラーで反射し前記全反射ミラーで反射された光線束が照射される位置に位置する前記透過板と、が並設されてなることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記反射装置は、前記レーザ発光器の光軸に対して４５度の角度をなして配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
マトリクス状に配置された複数の前記レーザ発光器と、
該複数のレーザ発光器の光軸上において複数の前記反射装置が階段状に配置されてなる反射装置群と、
該反射装置群で反射された光線束の光軸上に配置された集光レンズと、を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のレーザ光源装置と、
該レーザ光源装置からの射出光を励起光として発光する蛍光体層が敷設された蛍光板と、
前記蛍光板から射出される光線束を同一光路上に集光する光源側光学系と、
を備えることを特徴とする光源ユニット。
【請求項１０】
青色波長帯域光を射出する青色レーザ発光器を備えた前記レーザ光源装置と、
緑色波長帯域光を発光する前記蛍光体層、及び、前記レーザ光源装置からの射出光を拡散透過する拡散透過板が周方向に並設された蛍光ホイールとしての前記蛍光板と、
該蛍光ホイールを回転駆動するホイールモータと、
赤色波長帯域光を射出する赤色光源を備えた赤色光源装置と、
前記蛍光ホイールから射出される光線束、及び、前記赤色光源装置から射出される光線束を同一光路上に集光する前記光源側光学系と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の光源ユニット。
【請求項１１】
青色波長帯域光を射出する青色レーザ発光器を備えた前記レーザ光源装置と、
緑色波長帯域光を発光する前記蛍光体層が周方向に敷設された蛍光ホイールとしての前記蛍光板と、
該蛍光ホイールを回転駆動するホイールモータと、
赤色波長帯域光を射出する赤色光源を備えた赤色光源装置と、
青色波長帯域光を射出する青色光源を備えた青色光源装置と、
前記蛍光ホイールから射出される光線束、及び、前記赤色光源装置から射出される光線束、並びに、前記青色光源装置から射出される光線束を同一光路上に集光する前記光源側光学系と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の光源ユニット。
【請求項１２】
請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載の光源ユニットと、
表示素子と、
前記光源ユニットからの射出光を前記表示素子まで導光する導光光学系と、
前記表示素子で生成された投影光を投影する投影側光学系と、
を備え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、レーザ光線を広い範囲に照射可能なレーザ光源装置と、このレーザ光源装置を備えた光源ユニットと、この光源ユニットを備えた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、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、光源装置の発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ発光器、有機ＥＬ、あるいは、蛍光体等を用いる開発や提案が多々なされている。
【０００３】
例えば、特開２００４−３４１１０５号公報（特許文献１）では、透光性を有した円板からなる蛍光ホイールの表面に、赤色、緑色、青色蛍光体層を並設し、蛍光ホイールの裏面に紫外線透過、可視光反射のダイクロイックフィルタを配置し、蛍光ホイールの裏面側から蛍光体層に紫外光を照射することにより赤色、緑色、青色波長帯域の光源光を生成する光源装置の提案がなされている。
【０００４】
また、本願出願人は、特開２００９−１５０９３８号公報（特許文献２）において、所定の開口を有したミラーボックス内に青色発光ダイオードを収納し、ミラーボックスの開口部分に蛍光体を配置した光源装置の提案をしている。この提案は、青色発光ダイオードからの射出光を励起光として蛍光体を発光させ、蛍光体による蛍光光を光源光として利用する構成である。
【０００５】
さらに、特開２００３−２９５３１９号公報（特許文献３）では、回転放物線面形状のリフレクタ内に蛍光体を配置し、この蛍光体にレーザ光線をコリメータレンズ及びコンデンサレンズを介して照射し、蛍光体の発光によって生成された光をリフレクタで平行光に変換して投影に利用する光源装置の提案がなされている。
【０００６】
また、本願出願人は、先の出願において、反射面上に蛍光体層を形成した蛍光ホイールを備え、蛍光体層の正面から励起光を蛍光体層に照射して蛍光体を励起し、励起光の入射面と同一の面から蛍光光を射出させる光源装置の提案をしている。さらに、本願出願人は、先の出願において、励起光の入射面と蛍光光の射出面とを同一の面とする構成の光源装置において、励起光源として青色レーザ発光器を使用し、緑色波長帯域光に関しては緑色蛍光体層からの蛍光光を利用し、赤色波長帯域光に関しては赤色発光ダイオードからの射出光を利用し、青色波長帯域光に関しては励起光を拡散透過させてこの拡散透過光を利用する提案もしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３４１１０５号公報
【特許文献２】特開２００９−１５０９３８号公報
【特許文献３】特開２００３−２９５３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように近年のプロジェクタでは、レーザ発光器からの射出光を蛍光体に照射し、蛍光体からの射出光を光源光として利用するものがある。しかしながら、レーザ発光器からの射出光を励起光として利用した場合、レーザ発光器からの射出光が指向性の高い光であるため集光率が高く、蛍光体における限定された領域に照射されてしまうため、蛍光体の経年劣化が早まる可能性があった。
【０００９】
さらに、青色レーザ発光器からの射出光を拡散透過させて青色波長帯域の光源光として利用する構成においては、レーザ発光器の集光率が高いため、拡散透過板における狭い領域にレーザ光線が照射され、この拡散透過板からの射出光を投影光として利用すると、透過光に拡散不足が生じた場合には輝度ムラが生じてしまう可能性もあった。
【００１０】
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、レーザ発光器から射出された１本の光線束を複数の光線束に分割することにより、照射対象上における広い範囲にレーザ光線を照射可能としたレーザ光源装置と、このレーザ光源装置を備えて赤色、緑色及び青色波長帯域光を生成可能とした光源ユニットと、この光源ユニットを備え高輝度及び高品質な画像の投影が可能なプロジェクタと、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】
【００１１】
本発明のレーザ光源装置は、レーザ発光器と、該レーザ発光器からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、前記レーザ発光器からの射出光の光軸上に配置され、前記レーザ発光器からの射出光を分割して所定方向に反射する反射装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のレーザ光源装置において、前記反射装置は、照射された光線束における一部を反射し一部を透過して前記光線束を分割する半透過ミラーを有した光束分割面と、該光束分割面から所定距離離れた位置において前記光束分割面と平行に配置されて前記光束分割面を透過した光線束を全反射する全反射面と、を備え、前記光束分割面が前記レーザ発光器と対向するように該レーザ発光器の光軸上に配置されて前記分割された各光線束を平行として反射することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明のレーザ光源装置において、前記光束分割面は、前記レーザ発光器の光軸上に配置された前記半透過ミラーと、照射された光線束を全透過する透過板と、が一面を形成するように並設されてなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のレーザ光源装置において、前記反射装置は、分割した光線束同士が重ならないように前記光束分割面と前記全反射面との間の距離が形成されてなることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明のレーザ光源装置において、前記半透過ミラーは、反射率が３８％のミラーであり、前記光束分割面は、前記半透過ミラーから２本の光線束が射出され、前記透過板から１本の光線束が射出されるように、前記半透過ミラーと前記透過板とが配置されてなることを特徴とする。
【００１６】
なお、本発明のレーザ光源装置において、前記光束分割面は、前記レーザ発光器の光軸上に位置する反射率２５％の第一半透過ミラーと、該第一半透過ミラーを透過し前記全反射ミラーで反射された光線束が照射される位置に位置する、反射率が６６％の第二半透過ミラーと、該第二半透過ミラーで反射し前記全反射ミラーで反射された光線束が照射される位置に位置する、反射率が５０％の第三半透過ミラーと、該第三半透過ミラーで反射し前記全反射ミラーで反射された光線束が照射される位置に位置する前記透過板と、が並設されてなることもある。
【００１７】
そして、本発明のレーザ光源装置において、前記反射装置は、前記レーザ発光器の光軸に対して４５度の角度をなして配置されていることを特徴とする。
【００１８】
そして、本発明の光源ユニットは、上述したいずれかのレーザ光源装置と、該レーザ光源装置からの射出光を励起光として発光する蛍光体層が敷設された蛍光板と、前記蛍光板から射出される光線束を同一光路上に集光する光源側光学系と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の光源ユニットは、青色波長帯域光を射出する青色レーザ発光器を備えた前記レーザ光源装置と、緑色波長帯域光を発光する前記蛍光体層、及び、前記レーザ光源装置からの射出光を拡散透過する拡散透過板が周方向に並設された蛍光ホイールとしての前記蛍光板と、該蛍光ホイールを回転駆動するホイールモータと、赤色波長帯域光を射出する赤色光源を備えた赤色光源装置と、前記蛍光ホイールから射出される光線束、及び、前記赤色光源装置から射出される光線束を同一光路上に集光する前記光源側光学系と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明の光源ユニットは、青色波長帯域光を射出する青色レーザ発光器を備えた前記レーザ光源装置と、緑色波長帯域光を発光する前記蛍光体層が周方向に敷設された蛍光ホイールとしての前記蛍光板と、該蛍光ホイールを回転駆動するホイールモータと、赤色波長帯域光を射出する赤色光源を備えた赤色光源装置と、青色波長帯域光を射出する青色光源を備えた青色光源装置と、前記蛍光ホイールから射出される光線束、及び、前記赤色光源装置から射出される光線束、並びに、前記青色光源装置から射出される光線束を同一光路上に集光する前記光源側光学系と、を備えることもある。
【００２１】
そして、本発明のプロジェクタは、上述したいずれかの光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの射出光を前記表示素子まで導光する導光光学系と、前記表示素子で生成された投影光を投影する投影側光学系と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、レーザ発光器から射出された１本の光線束を複数の光線束に分割することにより、照射対象上における広い範囲にレーザ光線を照射可能としたレーザ光源装置と、このレーザ光源装置を備えて赤色、緑色及び青色波長帯域光を生成可能とした光源ユニットと、この光源ユニットを備え高輝度及び高品質な画像の投影が可能なプロジェクタと、を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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回路ブロック図である。
【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反射装置の概念に関する説明図である。
【図５】本発明の実施例に係る反射装置の効果に関する説明図である。
【図６】本発明の実施例に係る反射装置の具体的な構成を示す断面模式図である。
【図７】本発明の実施例に係る反射装置の他の構成を示す断面模式図である。
【図８】本発明の他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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態について述べる。本実施形態のプロジェクタ10は、光源ユニット60と、表示素子51と、光源ユニット60からの射出光を表示素子51まで導光する導光光学系170と、表示素子51で生成された投影光を投影する投影側光学系220と、を備える。
【００２５】
この光源ユニット60は、青色波長帯域光を射出する青色レーザ発光器71を備えたレーザ光源装置70と、レーザ光源装置70からの射出光を励起光として緑色波長帯域光を発光する緑色蛍光体層、及び、レーザ光源装置70からの射出光を拡散透過する拡散透過板が周方向に並設された蛍光ホイール101と、蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、赤色波長帯域光を射出する赤色光源121を備えた赤色光源装置120と、蛍光ホイール101から射出される光線束、及び、赤色光源装置120から射出される光線束を同一光路上に集光する光源側光学系140と、を備える。
【００２６】
そして、レーザ光源装置70はマトリクス状に配置された複数のレーザ発光器71と、各レーザ発光器71からの射出光を各々平行光に変換するコリメータレンズ73と、複数のレーザ発光器71の光軸上において複数の反射装置91が階段状に配置されてなる反射装置群75と、反射装置群75で反射された光線束の光軸上に配置された集光レンズ78と、を備える。
【００２７】
この反射装置91は、レーザ発光器71からの射出光を分割して反射する特性を有している。また、反射装置91は、照射された光線束における一部を反射し一部を透過して光線束を分割する半透過ミラー95を有した光束分割面92と、光束分割面92から所定距離離れた位置において光束分割面92と平行に配置されて光束分割面92を透過した光線束を全反射する全反射面93と、を備える。そして、反射装置91は、光束分割面92がレーザ発光器71と対向するようにレーザ発光器71の光軸上に配置されて分割された光線束を平行として反射する。
【００２８】
さらに、光束分割面92は、レーザ発光器71の光軸上に配置された反射率が３８％の半透過ミラー95と、照射された光線束を全透過する透過板96と、が一面を形成するように並設されてなる。そして、光束分割面92は、半透過ミラー95から２本の光線束が射出され、透過板96から１本の光線束が射出されるように、半透過ミラー95と透過板96とが配置されてなる。また、この反射装置91では、分割した光線束同士が重なることがないように光束分割面92と全反射面93との間の距離を形成している。
【実施例】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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18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。
【００３３】
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の機能回路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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、即ち光源ユニット60の光源側光学系により所定の一面に集光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。
【００３７】
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なう。
【００３８】
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。
【００３９】
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48を駆動して拡声放音させる。
【００４０】
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。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の光源光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60のレーザ光源装置、赤色光源装置の発光を個別に制御する。
【００４１】
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、あるいは、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。
【００４２】
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なる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241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。
【００４３】
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。なお、光源ユニット60や光学系ユニット160の上方、つまり、光源ユニット60や光学系ユニット160と上面パネル11との間には、図示しないがＣＰＵ等を備えた主制御回路基板が配置されている。
【００４４】
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近傍に配置されるレーザ光源装置70と、このレーザ光源装置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、レーザ光源装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光の光軸が同一の光軸となるように変換する光源側光学系140と、を備える。
【００４５】
レーザ光源装置70は、マトリクス状に配列された複数のレーザ発光器71と、各レーザ発光器71からの射出光を夫々平行光に変換する複数のコリメータレンズ73と、レーザ発光器71からの射出光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する反射装置群75と、反射装置群75で反射したレーザ発光器71からの射出光を集光する集光レンズ78と、レーザ発光器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。
【００４６】
レーザ発光器71は、青色波長帯域光のレーザ光を射出するレーザ発光器である。また、反射装置群75は、複数の反射装置91が各レーザ発光器71の光軸上において階段状に配列されてなり、各レーザ発光器71から射出される指向性の高いレーザ光線を複数の光線束に分割し、かつ、複数のレーザ発光器71から射出される光線束の断面積を、レーザ発光器71間の間隙を詰めて反射することにより一方向に縮小して集光レンズ78に射出する。なお、反射装置91に関しての詳細な説明は後述する。
【００４７】
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とによってレーザ発光器71が冷却される。さらに、反射装置群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によって反射装置群75や集光レンズ78が冷却される。
【００４８】
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、レーザ光源装置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板としての蛍光ホイール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、蛍光ホイール101から背面パネル13方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、蛍光ホイール101から正面パネル12方向に射出される光線束を集光する集光レンズ115と、を備える。
【００４９】
この蛍光ホイール101は、レーザ光源装置70からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光光を射出する緑色蛍光発光領域と、レーザ光源装置70からの射出光を拡散透過する拡散透過領域と、が周方向に並設されてなる。そして、緑色蛍光発光領域における蛍光ホイール101の背面パネル13側の表面には、銀蒸着等によってミラー加工された溝が周方向に延設されており、このミラー加工された溝に緑色蛍光体層が敷設されている。さらに、蛍光ホイール101の拡散透過領域には、周方向に延在する所定幅の開口が形成されており、この開口を封止するように拡散透過板が設置されている。
【００５０】
そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射されたレーザ光源装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接背面パネル13側へ、あるいは、蛍光ホイール101の表面で反射した後に背面パネル13側へ射出され、集光レンズ群111に入射する。また、蛍光ホイール101の拡散透過領域に照射されたレーザ光源装置70からの射出光は、微細凹凸によって拡散された青色波長帯域の拡散透過光として集光レンズ115に入射する。なお、ホイールモータ110と正面パネル12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によって蛍光ホイール101が冷却される。
【００５１】
赤色光源装置120は、レーザ発光器71と光軸が平行となるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える。そして、この赤色光源装置120は、レーザ光源装置70からの射出光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。また、赤色光源121は、赤色発光ダイオード等の固体発光素子である。さらに、赤色光源装置120は、赤色光源121の右側パネル14側に配置されるヒートシンク130を備える。そして、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が配置されており、この冷却ファン261によって赤色光源121が冷却される。
【００５２】
そして、光源側光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、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、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、レーザ光源装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光と、が交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。
【００５３】
また、蛍光ホイール101を拡散透過した青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、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一反射ミラー143が配置されている。さらに、第一反射ミラー143で反射した青色波長帯域光の光軸上であって光学系ユニット160の近傍には、この青色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二反射ミラー145が配置されている。
【００５４】
また、第一ダイクロイックミラー141を透過した赤色波長帯域光の光軸及びこの光軸と一致するように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の光軸と、第二反射ミラー145で反射した青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、青色波長帯域光を透過し、赤色及び緑色波長帯域光を反射してこれら赤色及び緑色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、ダイクロイックミラーや反射ミラーの間には、夫々集光レンズが配置されている。さらに、ライトトンネル175の入射面近傍には、光源光をライトトンネル175の入射口に集光する集光レンズ173が配置されている。
【００５５】
光学系ユニット160は、レーザ光源装置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、光源側光学系140と左側パネル15との間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。
【００５６】
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に導光する導光光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する導光光学系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や、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。
【００５７】
画像生成ブロック165は、導光光学系170として、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としてのコンデンサレンズ195が配置されている。
【００５８】
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。
【００５９】
このようなレーザ発光器からの射出光を蛍光体に照射し、蛍光光を光源光として用いるプロジェクタでは、レーザ発光器からの射出光が指向性の高い光線束であるため、蛍光体層の狭い範囲に励起光が照射され、蛍光体層の経年劣化が早まる可能性があった。また、レーザ発光器からの射出光を拡散透過し、拡散透過光を光源光として用いるプロジェクタでは、レーザ発光器からの射出光が拡散透過板の狭い範囲に照射されるため、拡散が足りない場合には輝度ムラが生じる可能性もあった。そこで、本実施例のプロジェクタ10では、レーザ発光器71の前方に配置された反射装置群75の反射装置91で、各レーザ発光器71から射出される１本の光線束を各々複数の光線束に分割して反射し、蛍光体層や拡散透過板の広い範囲にレーザ光線を照射することによりこれらの問題点を解決する。
【００６０】
図４は、本実施例の反射装置91における１本のレーザ光線を複数の光線束に分割する概念に関しての説明図である。図４に示すように、本実施例の反射装置91は、直方体形状であり、照射された光の一部を反射し一部を透過することにより光束を分割する光束分割面92と、この光束分割面92から所定距離離れた位置において光束分割面92と平行に配置された全反射面93と、を備え、光束分割面92と全反射面93との間の間隙に空気層と屈折率の異なる直方体形状のロッド98が配置されている。つまり、反射装置91は、ロッド98における対向する所定の２面に光束分割面92と全反射面93とが形成された構成とされている。
【００６１】
この光束分割面92は、照射された光線束における一部を反射し一部を透過する方形状の半透過ミラー95（ハーフミラー等）と、照射された光線束を全透過する方形状の透過板96と、が同一平面を形成するように並設されてなる。また、全反射面93は、照射された光線束を完全に反射する全反射ミラー94によって形成されている。なお、本実施例では光束分割面92と全反射面93との間にロッド98を配置する構成としているも、光束分割面92と全反射面93との間を空間として形成してもよい。また、ロッド98における光束分割面92及び全反射面93と直交する４面の内で、レーザ発光器71からの射出光が照射される位置の近傍に位置する面、及び、この面と直交する２面には全反射ミラー94が配置されている。
【００６２】
この反射装置91は、レーザ発光器71の光軸上に光束分割面92の半透過ミラー95が位置するように、当該光軸に対して４５度の角度をなして配置されている。そして、反射装置91に照射されたレーザ光線の光線束は、半透過ミラー95によって一部が光軸方向を９０度変換されて反射され、残りの光線束は半透過ミラー95を透過して反射装置91内に入射する。また、反射装置91内に入射した光線束は、全反射ミラー94で反射され、さらに、光束分割面92の半透過ミラー95で反射光と透過光に分割されながら、全反射面93と光束分割面92との間で反射を繰り返し、最後に透過板96から外部に射出される。すなわち、反射装置91は、１本のレーザ光線を複数の平行な光線束に分割し、かつ、光軸方向を９０度変換して射出することにより、照射対象の広い範囲にレーザ光線を照射することができる。
【００６３】
そして、この反射装置91では、分割した光線束同士が重なり合うことがないように、光束分割面92と全反射面93との距離ｈ（ロッド98の厚み）を設定している。具体的には、ロッド98の屈折率をｎ、レーザ発光器71から射出されるレーザ光線の径をｄ、とした場合、ｈ≧ｄ｛√（４ｎ２−２）｝／２となるように光束分割面92と全反射面93との距離ｈを設定している。このように、ｈ≧ｄ｛√（４ｎ２−２）｝／２となるようにｈを設定することで、分割した光線束同士が重なることがない。つまり、分割した光線束間の距離が０以上となり、反射装置91からの射出光の一部の光量が増加することを防止できる。なお、上述した式や後述する式では入射角を４５°として算出しているも、本実施例のプロジェクタ10で用いる場合に反射装置91のレーザ発光器71に対してなす角度が４５°であるために算出しているにすぎず、入射角４５°に何ら限定されるものではない。
【００６４】
また、反射装置91は、１本のレーザ光線をｋ本の平行な光線束に分割するため、半透過ミラー95の端辺から照射されたレーザ光線の光線束における直近位置までの距離をａとすると、半透過ミラー95の傾斜方向の長さＬを、（ｄ√２）＋２ｈ（ｋ−２）／√（２ｎ２−１）＜Ｌ−ａ＜２ｈ（ｋ−１）／√（２ｎ２−１）となるように形成している。なお、この式においては、ｋ＞２とする。
【００６５】
このように反射装置91を形成することにより、１本のレーザ光線をｋ本の平行な光線束に分割できるため、レーザ発光器71からの射出光を照射対象の広い範囲に照射できることとなる。また、この反射装置91では、半透過ミラー95の傾斜方向の長さＬや光束分割面92と全反射面93との距離ｈ、レーザ光線の入射角、ロッド98の屈折率ｎなどを変更することにより、分割する光線束の本数ｋや反射装置91で反射した光線束の反射方向と直交する方向の長さ（反射装置91で反射した光線束の断面の径）を変更することができる。
【００６６】
さらに、光束分割面92を、半透過ミラー95と透過板96とを並設して形成しているため、光束分割面92を半透過ミラー95のみで形成した場合と比較して、反射装置91から外部に射出されずに反射装置91内で減衰してしまう光を無くすことができ、レーザ発光器71から射出された光線束の利用効率を高めることができる。
【００６７】
そして、図５（ａ）に示すように、通常の反射ミラー（全反射ミラー）90を用いて反射装置群75を形成し、複数のレーザ発光器71の光軸上に各反射ミラーを配置した場合には、各レーザ発光器71から射出される１本の光線束をそのまま反射するため、エネルギーが高いレーザ光線を狭い範囲に照射することとなるが、本実施例のように、光線束を分割する機能を有した反射装置91を用いて反射装置群75を形成し、複数のレーザ発光器71の光軸上に各反射装置91を配置した場合には、１本の光線束を複数の光線束に分割して反射するため、光量を分散して照射対象の広い範囲にレーザ光線を照射できることとなる。
【００６８】
このように、１本の射出光を複数本の平行な光線束に分割可能な反射装置91を用いてレーザ光源装置70を形成することにより、レーザ光源装置70からの射出光を、反射装置91が無い場合と比較して蛍光ホイール101の広い領域に照射できるため、蛍光体層の狭い範囲にエネルギーの高いレーザ光線が照射されることによって経年劣化速度が早まることや、蛍光体層の温度上昇によって発光効率が悪化すること等を防止できる。また、拡散透過板における狭い範囲に輝度の高いレーザ光線が照射されることによって、投影画像に輝度ムラが生じることも防止できる。よって、耐久性に優れ、かつ、高品質な画像の投影が可能なプロジェクタ10を提供できることとなる。
【００６９】
次に、このような効果を得るのに適した反射装置91の構成について具体例を述べる。図６は、本実施例の反射装置91の具体的な構成を示す断面模式図である。本実施例のプロジェクタ10では、レーザ発光器71から射出された１本の光線束を複数の光線束に分割して反射しているが、以下の構成においては、分割された各光線束における光量の差が小さくなるように反射装置91を形成している。
【００７０】
この反射装置91では、図６に示すように、半透過ミラー95が反射率を３８％とするミラーによって形成されている。また、光束分割面92は、反射装置91内に照射された１本のレーザ光線が半透過ミラー95で３本の光線束に分割され、この３本の光線束のうちで２本の光線束が半透過ミラー95から射出され、残りの１本が透過板96から射出されるように半透過ミラー95の傾斜方向の長さＬが形成されている。すなわち、本反射装置91において半透過ミラー95の傾斜方向の長さＬは、（ｄ√２）＋２ｈ／√（２ｎ２−１）＜Ｌ−ａ＜４ｈ／√（２ｎ２−１）となるように形成されている。なお、この反射装置91においても、光束分割面92と全反射面93との距離ｈがｈ≧ｄ｛√（４ｎ２−２）｝／２となるように設定されている。
【００７１】
そして、本反射装置91において、レーザ発光器71から射出された１本のレーザ光線Ｂは、半透過ミラー95に照射されて反射光と透過光とに分割され、レーザ光線Ｂの３８％の光量である第一光線束Ｂ１と、レーザ光線Ｂの６２％の光量である第一内光Ｎ１となる。また、第一内光Ｎ１は、全反射ミラー94で反射した後に半透過ミラー95に照射されて、半透過ミラー95によって反射光と透過光とに分割され、レーザ光線Ｂの約３８％（０．６２＊０．６２）の光量である第二光線束Ｂ２と、レーザ光線Ｂの約２４％（０．６２＊０．３８）光量である第二内光Ｎ２となる。さらに、第二内光Ｎ２は、全反射ミラー94で反射されて透過板96に照射され、透過板96を透過して第三光線束Ｂ３となる。
【００７２】
このように半透過ミラー95として反射率が３８％のミラーを用い、半透過ミラー95から２本の光線束が射出され、透過板96から１本の光線束が射出されるように反射装置91を形成することにより、反射装置91に照射されたレーザ光線Ｂは、レーザ光線Ｂの３８％の光量である第一光線束Ｂ１、レーザ光線Ｂの３８％の光量である第二光線束Ｂ２、レーザ光線Ｂの２４％の光量である第三光線束Ｂ３の３本の光線束に分割されて反射装置91から射出されることとなる。
【００７３】
したがって、この反射装置91を用いて反射装置群75を形成することにより、指向性の高いレーザ光線を光量の差が小さい複数の光線束に分割して反射でき、図３に示した蛍光ホイール101における広い範囲に光量の差が小さい複数の光線束を照射可能となる。そして、蛍光体層の一部に指向性の高い１本のレーザ光線が照射されることによって経年劣化が早まることや、拡散透過板の一部に１本のレーザ光線が照射されることによって輝度ムラが生じるといったことを防止できる。
【００７４】
次に、反射装置91の他の構成について述べる。図７は、反射装置91の他の構成を示す断面模式図である。この反射装置91の光束分割面92は、図７に示すように、レーザ発光器71の光軸上に位置する反射率２５％の第一半透過ミラー95aと、第一半透過ミラー95aを透過し全反射ミラー94で反射された光線束が照射される位置に位置する、反射率が６６％の第二半透過ミラー95bと、第二半透過ミラー95bで反射し全反射ミラー94で反射された光線束が照射される位置に位置する、反射率が５０％の第三半透過ミラー95cと、第三半透過ミラー95cで反射し全反射ミラー94で反射された光線束が照射される位置に位置する透過板96と、が一面を形成するように並設されてなる。そして、反射装置91は、第一半透過ミラー95aがレーザ発光器71の光軸上に位置するように配置されている。
【００７５】
この第一半透過ミラー95aの傾斜方向の長さＬ１は、レーザ発光器71からの射出光が第一半透過ミラー95aに一度だけ照射されるように、ｄ√２＜Ｌ１−ａ＜２ｈ／√（２ｎ２−１）となるように形成されている。また、第二半透過ミラー95bの傾斜方向の長さＬ２は、第二半透過ミラー95bに一度だけレーザ光線が照射されるように、ｄ√２＜Ｌ２＜２ｈ／√（２ｎ２−１）となるように形成されている。さらに、第三半透過ミラー95cの傾斜方向の長さＬ３も第二半透過ミラー95bと同様に、ｄ√２＜Ｌ３＜２ｈ／√（２ｎ２−１）となるように形成されている。なお、図７において、第一半透過ミラー95aと第二半透過ミラー95bとの間、及び、第二半透過ミラー95bと第三半透過ミラー95cとの間に接着層が形成されているが、この接着層の傾斜方向の長さは、第一半透過ミラー95aや第二半透過ミラー95b、第三半透過ミラー95cの傾斜方向の長さに影響を及ぼさない程度の微少な長さとする。
【００７６】
このような反射装置91に照射された１本のレーザ光線Ｂは、第一半透過ミラー95aに照射されて反射光と透過光に分割され、レーザ光線Ｂの２５％の光量である第一光線束Ｂ１と、レーザ光線Ｂの７５％の光量である第一内光Ｎ１となる。また、第一内光Ｎ１は、全反射ミラー94で反射した後に第二半透過ミラー95bに照射されて、第二半透過ミラー95bによって反射光と透過光とに分割され、レーザ光線Ｂの約２５％（０．７５＊０．３４）の光量である第二光線束Ｂ２と、レーザ光線Ｂの約５０％（０．７５＊０．６６）の光量であるの第二内光Ｎ２となる。さらに、第二内光Ｎ２は、全反射ミラー94で反射されて第三半透過ミラー95cに照射されて、第三半透過ミラー95cによって反射光と透過光とに分割され、レーザ光線Ｂの約２５％（０．５＊０．５）の光量である第三光線束Ｂ３と、レーザ光線Ｂの約２５％（０．５＊０．５）の光量である第三内光Ｎ３となる。また、第三内光Ｎ３は、全反射ミラー94で反射されて透過板96に照射され、透過板96を透過して第四光線束Ｂ４となる。
【００７７】
このように、本実施例の反射装置91では、照射された光線束を略均一な光量の４本の光線束に分割することができ、図３に示した蛍光ホイール101における広い範囲に略均一な光量の励起光を照射可能となる。よって、上述した実施例と同様に蛍光体層の一部に指向性の高い１本のレーザ光線が照射されることによって経年劣化が早まることや、拡散透過板の一部に１本のレーザ光線が照射されることによって輝度ムラが発生することを防止できる。
【００７８】
なお、上述した実施例では、蛍光ホイール101を周方向に緑色蛍光発光領域と拡散透過領域とを並設することで形成し、レーザ光源装置70からの射出光を蛍光ホイール101に照射することにより緑色及び波長帯域の光源光を生成する構成としているも、蛍光ホイール101には緑色蛍光発光領域のみを設け、図８に示すように、青色発光ダイオードである青色光源301を備えた青色光源装置300を別途設けることにより、緑色波長帯域の光源光に関しては蛍光ホイール101からの蛍光光を使用し、青色波長帯域の光源光に関しては青色光源装置300からの射出光を用いる構成とすることもできる。このような構成としたプロジェクタ10において上述した反射装置91を用いて反射装置群75を形成した場合であっても、蛍光ホイール101の蛍光体層における広い領域に励起光を照射できるため、耐久性に優れ、かつ、高品質な画像の投影が可能なプロジェクタ10を提供できることとなる。
【００７９】
さらに、蛍光ホイール101の周方向に赤色蛍光発光領域と緑色蛍光発光領域と拡散透過領域とを設け、赤色、緑色及び青色波長帯域の光源光を全て蛍光ホイール101によって生成する構成とすることもできる。このような構成とした場合も、蛍光体層の狭い領域に励起光が照射されて経年劣化を早める、あるいは、蛍光体層の一部が高温となることを防止でき、かつ、拡散透過板の一部に励起光が照射されることによる輝度ムラが発生することも防止できる。特に、赤色蛍光体層に関しては、温度による発光効率の低下が顕著なものがあるが、このような発光効率の低下が生じることを防止できる。
【００８０】
そして、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】
【００８１】
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
51   表示素子                          60   光源ユニット
70   レーザ光源装置                    71   レーザ発光器
73   コリメータレンズ                  75   反射装置群
78   集光レンズ                        81   ヒートシンク
90   反射ミラー
91   反射装置                          92   光束分割面
93   全反射面                          94   全反射ミラー
95   半透過ミラー                      95a  第一半透過ミラー
95b  第二半透過ミラー                  95c  第三半透過ミラー
96   透過板                            98   ロッド
100  蛍光発光装置
101  蛍光ホイール                      110  ホイールモータ
111  集光レンズ群                      115  集光レンズ
120  赤色光源装置                      121  赤色光源
125  集光レンズ群                      130  ヒートシンク
140  光源側光学系                      141  第一ダイクロイックミラー
143  第一反射ミラー                    145  第二反射ミラー
148  第二ダイクロイックミラー          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  導光光学系
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                        300  青色光源装置
301  青色光源
【図１】
2011203430.tif 000003
【図２】
2011203430.tif 000004
【図３】
2011203430.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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