(57)【要約】【課題】  輝度の低下を低減させた光源装置及び投影装置を提供すること。【解決手段】  光源装置は、第一波長帯域光６０ｃを出射する第一発光素子と、第二波長帯域光を出射する第二発光素子と、第二波長帯域光が照射されて、第二波長帯域光７０ｂを透過する第一透過領域３２０と、第三波長帯域光７０ａを出射する第一蛍光発光領域３１１と、第一波長帯域光６０ｃ及び第三波長帯域光７０ａの波長帯域を含む第四波長帯域光７０ｃを出射する第二蛍光発光領域３１２とが、周方向に並設された蛍光ホイール１０１と、第一波長帯域光乃至第四波長帯域光を透過する第二透過領域４１０と、第一波長帯域光６０ｃの波長帯域を含む光を透過する第三透過領域４２０とが周方向に並設されて、蛍光ホイール１０１と同期回転するカラーホイール２０１と、制御部と、を備える。【選択図】  図８
2019120813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、
第二波長帯域光を出射する第二発光素子と、
前記第二波長帯域光が照射されて、第三波長帯域光を出射する第一蛍光発光領域と、前記第一波長帯域光及び前記第一波長帯域光と波長帯域が隣接した前記第三波長帯域光の波長帯域を含む第四波長帯域光を出射する第二蛍光発光領域と、が周方向に並設された蛍光ホイールと、
前記第一波長帯域光乃至第四波長帯域光を透過する第二透過領域と、前記第一波長帯域光のみを透過する、又は前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光のみを透過する第三透過領域と、が周方向に並設されて、前記蛍光ホイールと同期回転するカラーホイールと、
フレーム内の複数の出力期間において、前記第二波長帯域光を各前記出力期間に出射させ、前記第一波長帯域光を前記第四波長帯域光が出射される前記出力期間に出射させる制御部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第二波長帯域光を前記第二蛍光発光領域に照射させることで、前記第一波長帯域光と、前記第四波長帯域光と、を出射させ、
前記蛍光ホイールは、前記第二波長帯域光が照射されて前記第二波長帯域光を透過する第一透過領域を有す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】
前記制御部は、前記第一波長帯域光が出射される複数の前記出力期間に、前記第二透過領域に対して前記第四波長帯域光を入射させる前記出力期間と、前記第三透過領域に対し前記第四波長帯域光を入射させる前記出力期間と、を含む第一出力モードにより、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを同期制御す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】
前記出力期間は、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第三波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第一出力期間と、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第一透過領域を透過した前記第二波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第二出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第三透過領域に入射させる第三出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第四出力期間と、
を含む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】
前記第三透過領域は前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を透過し、
前記出力期間は、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第三波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第一出力期間と、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第一透過領域を透過した前記第二波長帯域光を前記第三透過領域に入射させる第二出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第三透過領域に入射させる第三出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第四出力期間と、
を含む、
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６】
前記第三透過領域は前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を透過し、
前記出力期間は、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第三波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第一出力期間と、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第一透過領域を透過した前記第二波長帯域光を前記第二透過領域及び前記第三透過領域に時分割で入射させる第二出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第三透過領域に入射させる第三出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第四出力期間と、
を含む、
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７】
前記制御部は、前記第二出力期間において、前記第三透過領域に照射される前記第二波長帯域光の出力を、前記第二透過領域に照射される前記第二波長帯域光の出力よりも高くすることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第一波長帯域光が出射される複数の前記出力期間に、前記第三透過領域に対して前記第四波長帯域光を入射させる第二出力モードにより、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを同期制御することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第三透過領域は前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を透過し、
前記出力期間は、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第三波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第一出力期間と、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第一透過領域を透過した前記第二波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第二出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第三透過領域に入射させる、第三出力期間及び第四出力期間と、
を含む、
ことを特徴とする請求項２又は請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第二出力期間と前記第四出力期間の長さが異なることを特徴とする請求項６、請求項７又は請求項９の何れかに記載の光源装置。
【請求項１１】
前記第一波長帯域光、前記第二波長帯域光、前記第三波長帯域光及び前記第四波長帯域光は、夫々赤色波長帯域光、青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び黄色波長帯域光であることを特徴とする請求項２乃至請求項１０の何れかに記載の光源装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の光源装置と、
画像光を生成する表示素子と、
前記表示素子から出射された画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
を備え、
前記制御部は、前記光源装置や前記表示素子を制御する、
ことを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置と、この光源装置を備える投影装置に関する。
【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面、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、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、光源から出射された光を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や液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、光源と、蛍光ホイールと、カラーホイールと、制御部とを備える投影装置が開示されている。蛍光ホイールは、光源からの出射光を受けて異なる波長帯域光を出射する複数の光源セグメントを有する。カラーホイールは、所定の波長帯域の光を透過する第一透過領域と、第二透過領域とを有して、蛍光ホイールからの異なる波長帯域光が照射される。また、制御部は、蛍光ホイールとカラーホイールとが同期されるように蛍光ホイールとカラーホイールを制御するとともに、複数の光源セグメントに出射光が順次照射されるように光源を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−００３６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような投影装置では、各色は、一つの光源から出射された出射光又はその出射光により励起された蛍光光により形成されるため、発光効率が低い等の理由により、色によっては光源装置が想定したフレームレート内で必要な輝度を得ることができないことが想定される。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、輝度の低下を低減させた光源装置及び投影装置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】
【０００７】
本発明の光源装置は、第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、第二波長帯域光を出射する第二発光素子と、前記第二波長帯域光が照射されて、第三波長帯域光を出射する第一蛍光発光領域と、前記第一波長帯域光及び前記第一波長帯域光と波長帯域が隣接した前記第三波長帯域光の波長帯域を含む第四波長帯域光を出射する第二蛍光発光領域と、が周方向に並設された蛍光ホイールと、前記第一波長帯域光乃至第四波長帯域光を透過する第二透過領域と、前記第一波長帯域光のみを透過する、又は前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光のみを透過する第三透過領域と、が周方向に並設されて、前記蛍光ホイールと同期回転するカラーホイールと、フレーム内の複数の出力期間において、前記第二波長帯域光を各前記出力期間に出射させ、前記第一波長帯域光を前記第四波長帯域光が出射される前記出力期間に出射させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の投影装置は、上述の光源装置と、画像光を生成する表示素子と、前記表示素子から出射された画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、を備え、前記制御部は、前記光源装置や前記表示素子を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、輝度の低下を低減させた光源装置及び投影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る投影装置を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る投影装置の機能回路ブロックを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る投影装置の内部構造を示す平面模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る（ａ）蛍光ホイールの平面模式図、及び（ｂ）カラーホイールの平面模式図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る光源装置のタイミングチャート図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る光源装置の第一出力モードのタイミングチャート図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る光源装置の第二出力モードのタイミングチャート図である。
【図８】本発明の実施形態３に係る光源装置の第一出力モードのタイミングチャート図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る光源装置の第二出力モードのタイミングチャート図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る光源装置の第一出力モードのタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
以下、本発明を実施するための形態について述べる。図１は、本実施形態に係る投影装置１０の外観斜視図である。尚、本実施形態において、投影装置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、前後とは投影装置１０に対してスクリーン側方向を前、その反対側を後として示す。
【００１２】
投影装置１０は、図１に示すように、略直方体形状である。投影装置１０は、筐体の前方の側板である正面パネル１２の左方に投影口を覆うレンズカバー１９を有する。正面パネル１２には複数の吸気孔１８や排気孔１７が設けられる。また、図示しないが、投影装置１０は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。
【００１３】
筐体の上面パネル１１にはキー／インジケータ部３７が設けられる。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、投影のオン又はオフを切りかえる投影スイッチキー、光源装置６０や表示素子５１又は制御回路等が過熱したときに報知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。
【００１４】
さらに、筐体の背面パネルには、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、複数の吸気孔が形成されている。尚、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。
【００１５】
次に、投影装置１０の投影装置制御部について、図２の機能回路ブロック図を用いて述べる。投影装置制御部は、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。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。
【００１６】
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に展開記憶された上でこのビデオ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。
【００１７】
表示駆動部２６は、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。この投影装置１０は、光源装置６０から出射された光線束を、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の反射光で光学像を形成し、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を行うことができる。
【００１８】
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であるメモリカード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、画像変換部２３を介して表示エンコーダ２４に出力する。よって、画像圧縮／伸長部３１は、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行うことができる。
【００１９】
制御部３８は、投影装置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等により構成される。
【００２０】
キー／インジケータ部３７は、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、制御部３８に直接送出される。また、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でコード信号に復調されて制御部３８に出力される。
【００２１】
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。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。
【００２２】
制御部３８は、光源制御回路４１を制御している。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が光源装置６０から出射されるように、光源装置６０の励起光照射装置の動作を個別に制御する。また、光源制御回路４１は、制御部３８の指示により、光源装置６０の出力モードに応じて、蛍光ホイール及びカラーホイールの同期のタイミングを制御する。
【００２３】
また、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３に光源装置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投影装置１０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投影装置１０本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。
【００２４】
図３は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。投影装置１０は、右側パネル１４の近傍に制御回路基板２４１を備える。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いる。また、投影装置１０は、制御回路基板２４１の側方、つまり、投影装置１０の筐体の略中央部分に光源装置６０を備える。また、投影装置１０は、光源装置６０と左側パネル１５との間に、光源側光学系１７０や投影側光学系２２０を備える。
【００２５】
光源装置６０は、青色波長帯域光（第二波長帯域光）の光源であって励起光源でもある励起光照射装置７０と、緑色波長帯域光（第三波長帯域光）及び黄色波長帯域光（第四波長帯域光）の光源である蛍光光源装置９０と、赤色波長帯域光（第一波長帯域光）の光源である赤色光源装置１２０と、カラーホイール装置２００とを備える。蛍光光源装置９０は、励起光照射装置７０と蛍光ホイール装置１００とにより構成される。
【００２６】
光源装置６０には、各色波長帯域光を導光し、出射する導光光学系１４０が配置されている。導光光学系１４０は、各光源装置から出射される光を光源側光学系１７０に導光する。
【００２７】
励起光照射装置７０は、投影装置１０の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は、複数の青色レーザダイオード７１から成る光源群、反射ミラー群７５、集光レンズ７８及びヒートシンク８１を備える。青色レーザダイオード７１（第二発光素子）は、半導体発光素子であり、背面パネル１３と光軸が平行になるよう配置される。反射ミラー群７５は、各青色レーザダイオード７１からの出射光の光軸を正面パネル１２方向に９０度変換する。集光レンズ７８は、反射ミラー群７５で反射した各青色レーザダイオード７１からの出射光を集光する。ヒートシンク８１は、青色レーザダイオード７１と右側パネル１４との間に配置される。
【００２８】
光源群は、複数の青色レーザダイオード７１がマトリクス状に配置されて形成される。また、各青色レーザダイオード７１の光軸上には、各青色レーザダイオード７１からの出射光の指向性を高めるように、各々平行光に変換する複数のコリメータレンズ７３が配置されている。反射ミラー群７５は、階段状に位置調整されて複数配置され、ミラー基盤と一体化される。反射ミラー群７５は、青色レーザダイオード７１から出射される光線束を一方向に縮小して集光レンズ７８に出射する。
【００２９】
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が配置される。青色レーザダイオード７１は、この冷却ファン２６１とヒートシンク８１とによって冷却される。また、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が配置される。反射ミラー群７５及び集光レンズ７８は、この冷却ファン２６１によって冷却される。
【００３０】
蛍光ホイール装置１００は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光路上であって、正面パネル１２の近傍に配置される。蛍光ホイール装置１００は、蛍光ホイール１０１、モータ１１０、集光レンズ群１１１及び集光レンズ１１５を備える。蛍光ホイール１０１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からの出射光の光軸と直交するように配置される。モータ１１０は、この蛍光ホイール１０１を回転駆動する。集光レンズ群１１１は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光線束を蛍光ホイール１０１に集光するとともに蛍光ホイール１０１から背面パネル１３方向に出射される光線束を集光する。集光レンズ１１５は、蛍光ホイール１０１から正面パネル１２方向に出射される光線束を集光する。モータ１１０の正面パネル１２側には冷却ファン２６１が配置されており、蛍光ホイール装置１００等はこの冷却ファン２６１によって冷却される。
【００３１】
赤色光源装置１２０には、青色レーザダイオード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からの出射光を集光する集光レンズ群１２５と、が設けられる。赤色光源１２１（第一発光素子）は、赤色波長帯域光を出射する半導体発光素子である発光ダイオードである。また、赤色光源装置１２０は、赤色光源装置１２０が出射する赤色波長帯域光の光軸が、蛍光ホイール１０１から出射される緑色波長帯域光の光軸と交差するように配置される。また、赤色光源装置１２０は、赤色光源１２１の右側パネル１４側にヒートシンク１３０を備える。このヒートシンク１３０と正面パネル１２との間には、図示しない冷却ファンが配置される。赤色光源１２１は、この冷却ファンとヒートシンク１３０とによって冷却される。
【００３２】
導光光学系１４０は、光線束を集光させる集光レンズ１４６，１４７，１４９、各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（第一反射ミラー１４３，第二反射ミラー１４５）、ダイクロイックミラー（第一ダイクロイックミラー１４１，第二ダイクロイックミラー１４８）等からなる。以下、各部材について説明する。
【００３３】
第一ダイクロイックミラー１４１は、集光レンズ７８と集光レンズ群１１１との間の位置に配置される。第一ダイクロイックミラー１４１は、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を透過し、黄色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して、その光軸を集光レンズ１４９方向に９０度変換する。発光ダイオードである赤色光源１２１から出射される赤色波長帯域光は、赤色蛍光体が発光する赤色波長帯域光と比較して、長波長帯域である。従って、黄色波長帯域光は、緑色波長帯域光と赤色波長帯域光とを含むが、第一ダイクロイックミラー１４１によって、長波長側の赤色波長帯域光を透過し、黄色波長帯域光を反射することが容易となる。
【００３４】
第一反射ミラー１４３は、蛍光ホイール１０１を透過又は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との間に配置される。第一反射ミラー１４３は、青色波長帯域光を反射してその光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する。集光レンズ１４６は、第一反射ミラー１４３における左側パネル１５側に配置される。第二反射ミラー１４５は、この集光レンズ１４６の左側パネル１５側に配置される。集光レンズ１４７は、第二反射ミラー１４５の背面パネル１３側に配置される。第二反射ミラー１４５は、第一反射ミラー１４３により反射され、集光レンズ１４６で集光された青色波長帯域光の光軸を、背面パネル１３側の集光レンズ１４７に向けて９０度変換する。
【００３５】
集光レンズ１４９は、第一ダイクロイックミラー１４１の左側パネル１５側に配置される。第二ダイクロイックミラー１４８は、集光レンズ１４９の左側パネル１５側であって、集光レンズ１４７の背面パネル１３側に配置される。第二ダイクロイックミラー１４８は、赤色波長帯域光及び黄色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して背面パネル１３側に９０度光軸を変換する。また、第二ダイクロイックミラー１４８は青色波長帯域光を透過させる。そのため、集光レンズ１４７で集光された青色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８を透過して、集光レンズ１７３に入射する。
【００３６】
第一ダイクロイックミラー１４１により反射又は透過された、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光及び黄色波長帯域光は、集光レンズ１４９に入射する。そして、集光レンズ１４９で集光された緑色波長帯域光、赤色波長帯域光及び黄色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８により反射され、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３に入射する。
【００３７】
光源側光学系１７０は、集光レンズ１７３、ライトトンネル１７５、集光レンズ１７８、光軸変換ミラー１８１、集光レンズ１８３、照射ミラー１８５、コンデンサレンズ１９５を備える。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の背面パネル１３側に配置される表示素子５１から出射された画像光を投影側光学系２２０に向けて出射するので、投影側光学系２２０の一部でもある。
【００３８】
集光レンズ１７３は、ライトトンネル１７５に対し第二ダイクロイックミラー１４８側に配置される。集光レンズ１７３は、第二ダイクロイックミラー１４８からの光源光を集光させる。集光レンズ１７３により集光された各色波長帯域光は、カラーホイール装置２００のカラーホイール２０１に向かって出射される。
【００３９】
カラーホイール装置２００は、カラーホイール２０１と、そのカラーホイール２０１を回転駆動するモータ２１０とを備える。カラーホイール装置２００は、そのカラーホイール２０１が集光レンズ１７３から出射された光線束の光軸と直交するように、集光レンズ１７３とライトトンネル１７５との間に配置される。カラーホイール２０１に入射した光の光線束は、カラーホイール２０１に設けられた全色透過領域４１０又は赤透過領域４２０（図４（ｂ）で後述）を透過することにより、予め定めた波長帯域の成分が透過されて、ライトトンネル１７５に向かって出射される。ライトトンネル１７５に入射した光線束は、ライトトンネル１７５内で均一な強度分布の光線束となる。
【００４０】
ライトトンネル１７５の背面パネル１３側の光軸上には、集光レンズ１７８が配置される。集光レンズ１７８のさらに背面パネル１３側には、光軸変換ミラー１８１が配置される。ライトトンネル１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に反射される。
【００４１】
光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介して表示素子５１に所定の角度で照射される。ＤＭＤである表示素子５１の背面パネル１３側にはヒートシンク１９０が設けられる。表示素子５１は、このヒートシンク１９０により冷却される。
【００４２】
光源側光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された光源光は、表示素子５１の画像形成面で反射され、投影光として投影側光学系２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影側光学系２２０は、コンデンサレンズ１９５、可動レンズ群２３５、固定レンズ群２２５により構成される。可動レンズ群２３５は、レンズモータ４５により移動可能に形成される。また、可動レンズ群２３５及び固定レンズ群２２５は、固定鏡筒に内蔵される。そのため、可動レンズ群２３５を備える固定鏡筒は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。
【００４３】
このように投影装置１０を構成することで、蛍光ホイール１０１及びカラーホイール２０１を同期回転させるとともに励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０から任意のタイミングで光を出射すると、緑色、青色、赤色及び黄色の各波長帯域光が導光光学系１４０を介して集光レンズ１７３に入射され、光源側光学系１７０を介して表示素子５１に入射される。そのため、投影装置１０の表示素子５１であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。
【００４４】
図４（ａ）は、蛍光ホイール１０１の平面模式図である。蛍光ホイール１０１は、円板状に形成され、その中央に取付孔部１１２を有する。この取付孔部１１２がモータ１１０の軸部に固定される。モータ１１０の回転とともに、蛍光ホイール１０１は軸周りに回転することができる。
【００４５】
蛍光ホイール１０１は、蛍光発光領域３１０と透過領域（第一透過領域）３２０を、環状に連続して有する。蛍光ホイール１０１の基材は銅やアルミニウム等から成る金属基材である。この基材の励起光照射装置７０側の表面は銀蒸着等によってミラー加工されている。蛍光発光領域３１０は、このミラー加工された表面に形成される。蛍光発光領域３１０は、緑色蛍光体層（第一蛍光発光領域）３１１及び黄色蛍光体層（第二蛍光発光領域）３１２を有する。各蛍光体層３１１，３１２は、第三境界Ｂ３を隔てて周方向に並設される。緑色蛍光体層３１１及び黄色蛍光体層３１２は、励起光照射装置７０から青色波長帯域光を励起光として受けて、夫々の領域から全方位に緑色波長帯域及び黄色波長帯域の蛍光光を出射する。この蛍光光は、投影装置１０から背面パネル１３側へ出射され、集光レンズ群１１１に入射する。
【００４６】
透過領域３２０は、黄色蛍光体層３１２と緑色蛍光体層３１１との間に、境界Ｂ１，Ｂ２を隔てて形成される。透過領域３２０には、基材の切抜き透光部分に透光性を有する透明基材が嵌入される。この透明基材は、ガラスや樹脂等の透明な材料で形成されている。また、透明基材は、青色波長帯域光が照射される側又はその反対側の表面に拡散層を設けるようにしてもよい。拡散層は、例えば、その透明基材の表面をサンドブラスト等による微細凹凸を形成することにより設けられる。透過領域３２０に入射された励起光照射装置７０からの青色波長帯域光は、透過領域３２０で透過又は拡散透過され、図３に示した集光レンズ１１５に入射する。
【００４７】
図４（ｂ）は、カラーホイール２０１を正面から見た模式図である。カラーホイール２０１は、円板状に形成され、その中央に取付孔部１１３を有する。この取付孔部１１３はモータ２１０の軸部に固定される。モータ２１０の回転により、カラーホイール２０１は軸周りに回転する。
【００４８】
カラーホイール２０１は、図３に示す集光レンズ１７３によって集光された各色波長帯域光が照射される位置に、緑色波長帯域光、青色波長帯域光、赤色波長帯域光及び黄色波長帯域光を含む光を透過可能な全色透過領域（第二透過領域）４１０と、赤色波長帯域光を透過可能な赤透過領域（第三透過領域）４２０とを有する。全色透過領域４１０と赤透過領域４２０は環状に周方向に連続して並設される。全色透過領域４１０と赤透過領域４２０は、境界Ｂ４，Ｂ５を隔てて周方向に並設するよう形成される。赤透過領域４２０は、赤色波長帯域光を透過して緑色波長帯域光及び青色波長帯域光を遮光する領域である。なお、赤透過領域４２０は、赤色波長帯域光を透過するとともに可視光波長帯域外の光を透過するように構成してもよい。
【００４９】
なお、本実施形態の蛍光ホイール１０１は、緑色蛍光体層３１１と透過領域３２０を略９０度の角度範囲で形成し、黄色蛍光体層３１２を残りの略１８０度の角度範囲で形成している。また、カラーホイール２０１は、全色透過領域４１０を略２７０度の角度範囲で形成し、赤透過領域４２０を残りの略９０度の角度範囲で形成している。
【００５０】
図５は、光源装置６０のタイミングチャート図である。本実施形態では、投影装置１０から４色の光源光により形成した投影画像をスクリーンに投影する。光源装置６０は、フレーム５００毎に一つの画像を形成し、複数のフレーム５００に亘り画像を時分割で連続投影する。光源装置６０は、フレーム５００を第一出力期間Ｔ５０ａ、第二出力期間Ｔ５０ｂ、第三出力期間Ｔ５０ｃ及び第四出力期間Ｔ５０ｄの順に時分割して、各出力期間に予め割り当てられた色の光を出射する。
【００５１】
各出力期間Ｔ５０ａ〜Ｔ５０ｄの境界では、出射光の切り換えを行うため混色期間Ｄ５０ａ〜Ｄ５０ｄが発生する。青色レーザダイオード７１からの青色波長帯域光が図４（ａ）に示した蛍光ホイール１０１上における第一境界Ｂ１、第二境界Ｂ２及び第三境界Ｂ３に照射されている間は、夫々第一混色期間Ｄ５０ａ、第二混色期間Ｄ５０ｂ及び第四混色期間Ｄ５０ｄとなる。また、蛍光ホイール１０１からの光が照射される図４（ｂ）に示したカラーホイール２０１上における第四境界Ｂ４及び第五境界Ｂ５に照射されている間は、第二混色期間Ｄ５０ｂ及び第三混色期間Ｄ５０ｃとなる。光源制御回路４１は、混色期間Ｄ５０ａ〜Ｄ５０ｄに光源装置６０からの光源光を投影側光学系２２０へ出射させないように表示素子５１を制御する。
【００５２】
赤色光源１２１は、第一出力期間Ｔ５０ａ及び第二出力期間Ｔ５０ｂに赤色波長帯域光を消灯し、第三出力期間Ｔ５０ｃ及び第四出力期間Ｔ５０ｄに赤色波長帯域光を出射する。励起光照射装置７０は、第一出力期間Ｔ５０ａから第四出力期間Ｔ５０ｄの各期間において青色波長帯域光を出力する。なお、図５では励起光照射装置７０が常時青色波長帯域光を出射している場合について示している。以下、各出力期間Ｔ５０ａ〜Ｔ５０ｄについて説明する。
【００５３】
タイミングＴ１から開始する第一出力期間Ｔ５０ａで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。また、蛍光ホイール７００は、緑色蛍光体層３１１に青色波長帯域光が照射されるため、緑色波長帯域光７０ａを出射する。蛍光ホイール７００から出射された緑色波長帯域光７０ａは、カラーホイール８００の全色透過領域８０ａに照射される。そのため、カラーホイール８００は、蛍光ホイール７００から出射された緑色波長帯域光７０ａを透過する。よって、光源装置６０は、第一出力期間Ｔ５０ａに合成色９００として緑色波長帯域光９０ａを出射する。
【００５４】
タイミングＴ３から開始する第二出力期間Ｔ５０ｂで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。また、蛍光ホイール７００は、透過領域３２０に青色波長帯域光が照射されるため、青色波長帯域光７０ｂを出射する。蛍光ホイール７００から出射された青色波長帯域光７０ｂは、全色透過領域８０ａに照射される。そのため、カラーホイール８００は、蛍光ホイール７００から出射された青色波長帯域光７０ｂを透過する。よって、光源装置６０は、第二出力期間Ｔ５０ｂに合成色９００として青色波長帯域光９０ｂを出射する。
【００５５】
タイミングＴ５から開始する第三出力期間Ｔ５０ｃで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。赤色波長帯域光６０ｃは、カラーホイール８００の赤透過領域８０ｃに照射される。そのため、カラーホイール８００は、赤色光源６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。また、蛍光ホイール７００は、黄色蛍光体層３１２に青色波長帯域光が照射されるため、黄色波長帯域光７０ｃを出射する。蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃは、赤透過領域８０ｃに照射される。そのため、カラーホイール８００は、蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃから緑色波長帯域光の成分を遮光することで赤色波長帯域光を出射する。よって、光源装置６０は、第三出力期間Ｔ５０ｃに合成色９００として赤色波長帯域光９０ｃを出射する。
【００５６】
タイミングＴ７から開始する第四出力期間Ｔ５０ｄで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。赤色波長帯域光６０ｃは、カラーホイール８００の全色透過領域８０ａに照射される。そのため、カラーホイール８００は、赤色光源６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。また、蛍光ホイール７００は、黄色蛍光体層３１２に青色波長帯域光が照射されるため、黄色波長帯域光７０ｃを出射する。蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃは、全色透過領域８１ａに照射される。そのため、カラーホイール８００は、蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃを透過する。よって、光源装置６０は、第四出力期間Ｔ５０ｄに合成色９００として赤味がかった黄色波長帯域光９０ｄを出射する。
【００５７】
第四出力期間Ｔ５０ｄが経過すると、第四混色期間Ｄ５０ｄを経過した後、次のフレーム５１０の第一出力期間Ｔ５１ａが開始する。第一出力期間Ｔ５１ａでは、前述の第一出力期間Ｔ５０ａと同様に、光源装置６０が、蛍光ホイール７００及びカラーホイール８００を制御して、緑色波長帯域光９１ａを合成色９００として出射する。以降、同様に繰り返される。
【００５８】
以上、本実施形態によると、光源装置６０が赤色波長帯域光の光源として、赤色光源１２１と黄色蛍光体層３１２からの出射光を用いて合成している。そのため、赤色波長帯域光の光源を赤色蛍光体層や赤色発光ダイオード単独とした場合に比べて高い輝度を確保することができる。また、光源として緑色波長帯域光、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光の他に黄色波長帯域光を使用しているため、全体として明るい投影画像をスクリーン等に投影することができる。
【００５９】
（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。図６は、本実施形態の光源装置６０の第一出力モードのタイミングチャート図である。本実施形態では、図４（ｂ）に示したカラーホイール２０１の赤透過領域４２０の代わりに青赤透過領域４２０Ａを配置している。また、図４（ｂ）のカラーホイール２０１の全色透過領域４１０の代わりに周方向の長さを変更した全色透過領域４１０Ａを配置している。本実施形態では、全色透過領域４１０Ａと青赤透過領域４２０Ａの周方向の長さは各々略１８０度の角度範囲で同じである。
【００６０】
また、実施形態２の投影装置１０では、明るさを重視した投影画像を表示させる第一出力モードと、色再現性を重視した投影画像を表示させる第二出力モードと、を切り換えることができる。まず、図６を参照して第一出力モードについて説明する。
【００６１】
タイミングＴ１から開始する第一出力期間Ｔ５０ａで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。また、蛍光ホイール７００は、緑色蛍光体層３１１に青色波長帯域光が照射されるため、緑色波長帯域光７０ａを出射する。蛍光ホイール７００から出射された緑色波長帯域光７０ａは、全色透過領域８０ａＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、蛍光ホイール７００から出射された緑色波長帯域光７０ａを透過する。よって、光源装置６０は、第一出力期間Ｔ５０ａに合成色９００として緑色波長帯域光９０ａを出射する。
【００６２】
タイミングＴ３から開始する第二出力期間Ｔ５０ｂで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。また、蛍光ホイール７００は、透過領域３２０に青色波長帯域光が照射されるため、青色波長帯域光７０ｂを出射する。蛍光ホイール７００から出射された青色波長帯域光７０ｂは、青赤透過領域８０ｃＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、蛍光ホイール７００から出射された青色波長帯域光７０ｂを透過する。よって、光源装置６０は、第二出力期間Ｔ５０ｂに合成色９００として青色波長帯域光９０ｂを出射する。
【００６３】
タイミングＴ５から開始する第三出力期間Ｔ５０ｃで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。赤色波長帯域光６０ｃは、青赤透過領域８０ｃＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、赤色光源６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。また、蛍光ホイール７００は、黄色蛍光体層３１２に青色波長帯域光が照射されるため、黄色波長帯域光７０ｃを出射する。蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃは、青赤透過領域８０ｃＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃから緑色波長帯域光の成分を遮光することで赤色波長帯域光を出射する。よって、光源装置６０は、第三出力期間Ｔ５０ｃに合成色９００として赤色波長帯域光９０ｃを出射する。
【００６４】
タイミングＴ７から開始する第四出力期間Ｔ５０ｄで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。赤色波長帯域光６０ｃは、全色透過領域８１ａＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、赤色光源６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。また、蛍光ホイール７００は、黄色蛍光体層３１２に青色波長帯域光が照射されて、黄色波長帯域光７０ｃを出射する。蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃは、カラーホイール８００Ａの全色透過領域８１ａＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃを透過する。よって、光源装置６０は、第四出力期間Ｔ５０ｄに合成色９００として赤味がかった黄色波長帯域光９０ｄを出射する。
【００６５】
第四出力期間Ｔ５０ｄが経過すると、第四混色期間Ｄ５０ｄを経過した後、次のフレーム５１０の第一出力期間Ｔ５１ａが開始する。第一出力期間Ｔ５１ａでは、前述の第一出力期間Ｔ５０ａと同様に、光源装置６０が、蛍光ホイール７００及びカラーホイール８００Ａを制御して、緑色波長帯域光９１ａを合成色９００として出射する。以降、同様に繰り返される。
【００６６】
図７は、実施形態２の光源装置６０の第二出力モードのタイミングチャート図である。第二モードでは、第一モードと比べて、光源制御回路４１が蛍光ホイール１０１に対するカラーホイール２０１Ａの同期位置をずらして制御している。
【００６７】
タイミングＴ１から開始する第一出力期間Ｔ５０ａで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。また、蛍光ホイール７００は、緑色蛍光体層３１１に青色波長帯域光が照射されるため、緑色波長帯域光７０ａを出射する。蛍光ホイール７００から出射された緑色波長帯域光７０ａは、全色透過領域８０ａＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、蛍光ホイール７００から出射された緑色波長帯域光７０ａを透過する。よって、光源装置６０は、第一出力期間Ｔ５０ａに合成色９００として緑色波長帯域光９０ａを出射する。
【００６８】
タイミングＴ３から開始する第二出力期間Ｔ５０ｂで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。また、蛍光ホイール７００は、透過領域３２０に青色波長帯域光が照射されるため、青色波長帯域光７０ｂを出射する。蛍光ホイール７００から出射された青色波長帯域光７０ｂは、全色透過領域８０ａＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、蛍光ホイール７００から出射された青色波長帯域光７０ｂを透過する。よって、光源装置６０は、第二出力期間Ｔ５０ｂに合成色９００として青色波長帯域光９０ｂを出射する。
【００６９】
タイミングＴ５から開始する第三出力期間Ｔ５０ｃで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。赤色波長帯域光６０ｃは、カラーホイール８００Ａの青赤透過領域８０ｃＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、赤色光源６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。また、蛍光ホイール７００は、黄色蛍光体層３１２に青色波長帯域光が照射されるため、黄色波長帯域光７０ｃを出射する。蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃは、青赤透過領域８０ｃＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃから緑色波長帯域光の成分を遮光することで赤色波長帯域光を出射する。よって、光源装置６０は、第三出力期間Ｔ５０ｃに合成色９００として赤色波長帯域光９０ｃを出射する。
【００７０】
タイミングＴ７から開始する第四出力期間Ｔ５０ｄで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。赤色波長帯域光６０ｃは、カラーホイール８００Ａの青赤透過領域８０ｃＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、赤色光源６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。また、蛍光ホイール７００は、黄色蛍光体層３１２に青色波長帯域光が照射されるため、黄色波長帯域光７０ｃを出射する。蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃは、青赤透過領域８０ｃＡに照射される。そのため、カラーホイール８００Ａは、蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃから緑色波長帯域光の成分を遮光することで赤色波長帯域光を出射する。よって、光源装置６０は、第四出力期間Ｔ５０ｄに合成色９００として赤色波長帯域光９０ｄ２を出射する。
【００７１】
第四出力期間Ｔ５０ｄが経過すると、第四混色期間Ｄ５０ｄを経過した後、次のフレーム５１０の第一出力期間Ｔ５１ａが開始する。第一出力期間Ｔ５１ａでは、前述の第一出力期間Ｔ５０ａと同様に、光源装置６０が、蛍光ホイール７００及びカラーホイール８００Ａを制御して、緑色波長帯域光９１ａを合成色９００として出射する。以降、同様に繰り返される。
【００７２】
以上、本実施形態では、光源装置６０が赤色波長帯域光の光源として、赤色光源１２１と黄色蛍光体層３１２からの出射光を用いて合成している。そのため、赤色波長帯域光の光源を赤色蛍光体層や赤色発光ダイオード単独とした場合に比べて輝度を確保することができる。また、光源として緑色波長帯域光、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光以外にも、黄色波長帯域光を使用しているため、全体として明るい投影画像をスクリーン等に投影することができる。
【００７３】
さらに、第一出力モードと第二出力モードとを切り換えることができるため、投影装置１０の仕様環境に応じて使用者が自由に画質を選択することができる。第二出力モードに切り替えることで、光源装置６０は、赤色光源１２１と黄色蛍光体層３１２からの出射光を用いて、比較的輝度が確保しにくい赤色波長帯域光を長い期間出射することができ、投影画像の色の再現性を向上させることができる。
【００７４】
（実施形態３）
次に、実施形態３について説明する。図８は、本実施形態の光源装置６０の第一出力モードのタイミングチャート図である。本実施形態では、蛍光ホイール１０１の代わりに、緑色蛍光体層３１１、黄色蛍光体層３１２及び透過領域３２０の周方向の長さを変更した蛍光ホイール１０１Ｂを用いる。
【００７５】
また、本実施形態では、カラーホイール２０１の代わりに、全色透過領域４１０Ａ及び青赤透過領域４２０Ａの周方向の長さを変更した全色透過領域４１０Ｂ及び青赤透過領域４２０Ｂを備えるカラーホイール２０１Ｂを用いる。カラーホイール２０１Ｂ上の青赤透過領域４２０Ｂの角度範囲は、蛍光ホイール１０１Ｂ上の黄色蛍光体層３１２の角度範囲と略同じである。
【００７６】
タイミングＴ１から開始する第一出力期間Ｔ５０ａで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。また、蛍光ホイール７００は、緑色蛍光体層３１１に青色波長帯域光が照射されるため、緑色波長帯域光７０ａを出射する。蛍光ホイール７００から出射された緑色波長帯域光７０ａは、全色透過領域８０ａＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、蛍光ホイール７００Ｂから出射された緑色波長帯域光７０ａを透過する。よって、光源装置６０は、第一出力期間Ｔ５０ａに合成色９００として緑色波長帯域光９０ａを出射する。
【００７７】
タイミングＴ３から開始する第二出力期間Ｔ５０ｂで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。また、蛍光ホイール７００Ｂは、透過領域３２０に青色波長帯域光が照射されるため、青色波長帯域光７０ｂを出射する。第二出力期間Ｔ５０ｂにおいて、カラーホイール８００Ｂは、全色透過領域８０ａＢと青赤透過領域８０ｃＢとが光路上に位置するように制御される。蛍光ホイール７００Ｂから出射された青色波長帯域光７０ｂは、全色透過領域８０ａＢ及び青赤透過領域８０ｃＢに時分割で順次照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、蛍光ホイール７００Ｂから出射された青色波長帯域光７０ｂを透過する。よって、光源装置６０は、第二出力期間Ｔ５０ｂに合成色９００として青色波長帯域光９０ｂを出射する。
【００７８】
タイミングＴ５から開始する第三出力期間Ｔ５０ｃで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。赤色波長帯域光６０ｃは、カラーホイール８００Ｂの青赤透過領域８０ｃＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、赤色光源６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。また、蛍光ホイール７００Ｂは、黄色蛍光体層３１２に青色波長帯域光が照射されるため、黄色波長帯域光７０ｃを出射する。蛍光ホイール７００Ｂから出射された黄色波長帯域光７０ｃは、カラーホイール８００Ｂの青赤透過領域８０ｃＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、蛍光ホイール７００Ｂから出射された黄色波長帯域光７０ｃから緑色波長帯域光の成分を遮光することで赤色波長帯域光を出射する。よって、光源装置６０は、第三出力期間Ｔ５０ｃに合成色９００として赤色波長帯域光９０ｃを出射する。
【００７９】
タイミングＴ７から開始する第四出力期間Ｔ５０ｄで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。赤色波長帯域光６０ｃは、カラーホイール８００Ｂの全色透過領域８１ａＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、赤色光源６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。また、蛍光ホイール７００Ｂは、黄色蛍光体層３１２に青色波長帯域光が照射されるため、黄色波長帯域光７０ｃを出射する。蛍光ホイール７００Ｂから出射された黄色波長帯域光７０ｃは、全色透過領域８１ａＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、蛍光ホイール７００Ｂから出射された黄色波長帯域光７０ｃを透過する。よって、光源装置６０は、第四出力期間Ｔ５０ｄに合成色９００として赤味がかった黄色波長帯域光９０ｄ１を出射する。
【００８０】
第四出力期間Ｔ５０ｄが経過すると、第四混色期間Ｄ５０ｄを経過した後、次のフレーム５１０の第一出力期間Ｔ５１ａが開始する。第一出力期間Ｔ５１ａでは、前述の第一出力期間Ｔ５０ａと同様に、光源装置６０が、蛍光ホイール７００Ｂ及びカラーホイール８００Ｂを制御して、緑色波長帯域光９１ａを合成色９００として出射する。以降、同様に繰り返される。
【００８１】
図９は、実施形態３の光源装置６０の第二出力モードのタイミングチャート図である。第二モードでは、第一モードと比べて、光源制御回路４１が蛍光ホイール１０１に対するカラーホイール２０１Ｂの同期位置をずらして制御している。
【００８２】
タイミングＴ１から開始する第一出力期間Ｔ５０ａで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。蛍光ホイール７００Ｂは、緑色蛍光体層３１１に青色波長帯域光が照射されるため、緑色波長帯域光７０ａを出射する。蛍光ホイール７００Ｂから出射された緑色波長帯域光７０ａは、全色透過領域８０ａＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、蛍光ホイール７００Ｂから出射された緑色波長帯域光７０ａを透過する。よって、光源装置６０は、第一出力期間Ｔ５０ａに合成色９００として緑色波長帯域光９０ａを出射する。
【００８３】
タイミングＴ３から開始する第二出力期間Ｔ５０ｂで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。また、蛍光ホイール７００Ｂは、透過領域３２０に青色波長帯域光４０が照射されるため、緑色波長帯域光７０ａを出射する。蛍光ホイール７００から出射された青色波長帯域光７０ｂは、全色透過領域８０ａＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、蛍光ホイール７００Ｂから出射された青色波長帯域光７０ｂを透過する。よって、光源装置６０は、第二出力期間Ｔ５０ｂに合成色９００として青色波長帯域光９０ｂを出射する。
【００８４】
タイミングＴ５から開始する第三出力期間Ｔ５０ｃで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。赤色波長帯域光６０ｃは、カラーホイール８００Ｂの青赤透過領域８０ｃＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、赤色光源６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。また、蛍光ホイール７００Ｂは、黄色蛍光体層３１２に青色波長帯域光４０が照射されるため、黄色波長帯域光７０ｃを出射する。蛍光ホイール７００Ｂから出射された黄色波長帯域光７０ｃは、青赤透過領域８０ｃＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃから緑色波長帯域光の成分を遮光することで赤色波長帯域光を出射する。よって、光源装置６０は、第三出力期間Ｔ５０ｃに合成色９００として赤色波長帯域光９０ｃを出射する。
【００８５】
タイミングＴ７から開始する第四出力期間Ｔ５０ｄで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。赤色波長帯域光６０ｃは、カラーホイール８００Ｂの青赤透過領域８０ｃＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、赤色光源６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。また、蛍光ホイール７００Ｂは、黄色蛍光体層３１２に青色波長帯域光４０が照射されるため、黄色波長帯域光７０ｃを出射する。蛍光ホイール７００Ｂから出射された黄色波長帯域光７０ｃは、青赤透過領域８０ｃＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、蛍光ホイール７００から出射された黄色波長帯域光７０ｃから緑色波長帯域光の成分を遮光することで赤色波長帯域光を出射する。よって、光源装置６０は、第四出力期間Ｔ５０ｄに合成色９００として赤色波長帯域光９０ｄ２を出射する。
【００８６】
第四出力期間Ｔ５０ｄが経過すると、第四混色期間Ｄ５０ｄを経過した後、次のフレーム５１０の第一出力期間Ｔ５１ａが開始する。第一出力期間Ｔ５１ａでは、前述の第一出力期間Ｔ５０ａと同様に、光源装置６０が、蛍光ホイール７００Ｂ及びカラーホイール８００Ｂを制御して、緑色波長帯域光９１ａを合成色９００として出射する。以降、同様に繰り返される。
【００８７】
以上、本実施形態では、光源装置６０が赤色波長帯域光の光源として、赤色光源１２１と黄色蛍光体層３１２からの出射光を用いて合成している。そのため、赤色波長帯域光の光源を赤色蛍光体層や赤色発光ダイオード単独とした場合に比べて輝度を確保することができる。また、光源として緑色波長帯域光、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光以外にも、黄色波長帯域光を使用しているため、全体として明るい投影画像をスクリーン等に投影することができる。
【００８８】
さらに、第一出力モードと第二出力モードとを切り換えて、投影装置１０の仕様環境に応じて使用者が自由に画質を選択することができる。また、第二出力期間Ｔ５０ｂから第四出力期間Ｔ５０ｄを異なる長さに設定することができる。したがって、投影画像の明るさや色バランスを、光源光の出力期間に長さにより変更して画質調整の自由度を向上させることができる。即ち、図８に示すような黄色光を出射するタイミングＴ７を有する第一出力モードにおいて、２パターンより多いパターンを持つことができる。具体的には、蛍光ホイール７００Ｂに同期させるカラーホイール８００Ｂの青赤透過領域８０ｃＢのタイミングＴ３Ｂをずらすことで、青色光と黄色光の出射比率を変えることができる。これにより、例えば黄色光の比率を減らすことで、原色の赤色、緑色、青色の比率を上昇させ、色再現性を良くすることができる。
【００８９】
（実施形態４）
次に、実施形態４について説明する。上述した実施形態３の第一出力モードでは、青赤透過領域８０ｃＢでは青色波長帯域光の一部の成分が遮光される。そのため、青赤透過領域８０ｃＢを透過した青色波長帯域光９０ｂ２は、全色透過領域８０ａＢを透過した青色波長帯域光９０ｂ１よりも暗くなる等、第二出力期間Ｔ５０ｂ内に出力される青色波長帯域光９０ｂ１，９０ｂ２が不均一になったり、フレーム５００内における色バランスが悪くなることが想定される。そこで、本実施形態では青色レーザダイオード７１の出力の強度をフレーム５００内において変化させた例について説明する。図１０は、実施形態４の光源装置６０の第一出力モードのタイミングチャート図である。
【００９０】
第一出力期間Ｔ５０ａ、第三出力期間Ｔ５０ｃ及び第四出力期間Ｔ５０ｄの動作については、図８に示す実施形態３の第一出力モードと同様である。
【００９１】
タイミングＴ３から開始する第二出力期間Ｔ５０ｂで、赤色光源６００は、赤色波長帯域光を消灯する。また、蛍光ホイール７００Ｂは、透過領域３２０に青色波長帯域光４０ｂが照射されるため、青色波長帯域光７０ｂを出射する。第二出力期間Ｔ５０ｂにおいて、カラーホイール８００Ｂは、全色透過領域８０ａＢと青赤透過領域８０ｃＢが順次光路上に位置するように制御される。蛍光ホイール７００Ｂから出射された青色波長帯域光４０ｂは全色透過領域８０ａＢ及び青赤透過領域８０ｃＢに照射される。そのため、カラーホイール８００Ｂは、蛍光ホイール７００Ｂから出射された青色波長帯域光７０ｂを透過する。
【００９２】
本実施形態では、第二出力期間Ｔ５０ｂ内において、タイミングＴ３からタイミングＴ３Ｂでは、低い出力（駆動電流）で青色レーザダイオード７１に青色波長帯域光４０ｂ１を出射させる。タイミングＴ３ＢからタイミングＴ４では、タイミングＴ３からタイミングＴ３Ｂ間との輝度差を補填しうる高い出力（駆動電流）で青色レーザダイオード７１に青色波長帯域光４０ｂ２を出射させる。なお、第一出力期間Ｔ５０、第三出力期間Ｔ５０ｃ、第四出力期間Ｔ５０ｄにおける励起光としての青色波長帯域光４０ａ，４０ｃ，４０ｄは、同じ出力で出射させてもよいし、光源光の輝度バランスを考慮する等異なる出力で出射させてもよい。
【００９３】
第四出力期間Ｔ５０ｄが経過すると、第四混色期間Ｄ５０ｄを経過した後、次のフレーム５１０の第一出力期間Ｔ５１ａが開始する。第一出力期間Ｔ５１ａでは、前述の第一出力期間Ｔ５０ａと同様に、光源装置６０が、蛍光ホイール７００Ｂ及びカラーホイール８００Ｂを制御して、緑色波長帯域光９１ａを合成色９００として出射する。以降、同様に繰り返される。
【００９４】
なお、本実施形態の光源装置６０の第一出力モードは、第二出力期間Ｔ５０ｂにおいて実施形態３と同様に制御される。
【００９５】
以上、本実施形態の光源装置６０は、タイミングＴ３からタイミングＴ４の第二出力期間Ｔ５０ｂに、合成色９００として均一な青色波長帯域光９０ｂ１，９０ｂ２を出射したり、他の色である緑色波長帯域光９０ａ、赤色波長帯域光９０ｃ及び黄色波長帯域光９０ｄ１を考慮した色バランスのとれた青色波長帯域光９０ｂ１，９０ｂ２を出射することができる。そのため、第二出力期間Ｔ５０ｂから第四出力期間Ｔ５０ｄを異なる長さに設定しながら各出力期間の輝度を調整することができ、画質調整の自由度を向上することができる。
【００９６】
本発明の各実施形態の光源装置６０は、第一発光素子、第二発光素子、蛍光ホイール７００，７００Ｂ、蛍光ホイール７００，７００Ｂと同期回転するカラーホイール８００，８００Ａ，８００Ｂ、を備え、フレーム５００内の複数の出力期間において、第二波長帯域光を各出力期間に出射させ、第一波長帯域光を第四波長帯域光が出射される出力期間に出射させる。そのため、輝度の低下を低減させた光源装置６０及び投影装置１０とすることができる。
【００９７】
また、第一波長帯域光が出射される複数の出力期間に、第二透過領域に対して第四波長帯域光を入射させる出力期間と、第三透過領域に対し第四波長帯域光を入射させる出力期間と、を含む第一出力モードにより、蛍光ホイール７００，７００Ｂとカラーホイール８００，８００Ａ，８００Ｂを同期制御する光源装置６０は、合成色９００として、多くの色の光を出射させることができる。そのため、輝度の向上のための光を光源光として出射することで明るい投影画像を投影させる光源装置６０とすることができる。
【００９８】
また、第一波長帯域光が出射される複数の出力期間に、第三透過領域に対して第四波長帯域光を入射させる第二出力モードにより、蛍光ホイール７００，７００Ｂとカラーホイール８００，８００Ａ，８００Ｂを同期制御する光源装置６０は、合成光として、特定の波長帯域の光を光源光として長い期間出射させる。そのため、色再現性を向上させた投影画像を投影させる光源装置６０とすることができる。
【００９９】
また、第一波長帯域光、第二波長帯域光、第三波長帯域光及び第四波長帯域光は、夫々赤色波長帯域光、青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び黄色波長帯域光である光源装置６０は、投影画像をカラー表示させる光源光を出射することができ、そのカラー画像を高輝度に形成することができる。
【０１００】
なお、以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１０１】
以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］  第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、
第二波長帯域光を出射する第二発光素子と、
前記第二波長帯域光が照射されて、第三波長帯域光を出射する第一蛍光発光領域と、前記第一波長帯域光及び前記第一波長帯域光と波長帯域が隣接した前記第三波長帯域光の波長帯域を含む第四波長帯域光を出射する第二蛍光発光領域と、が周方向に並設された蛍光ホイールと、
前記第一波長帯域光乃至第四波長帯域光を透過する第二透過領域と、前記第一波長帯域光のみを透過する、又は前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光のみを透過する第三透過領域と、が周方向に並設されて、前記蛍光ホイールと同期回転するカラーホイールと、
フレーム内の複数の出力期間において、前記第二波長帯域光を各前記出力期間に出射させ、前記第一波長帯域光を前記第四波長帯域光が出射される前記出力期間に出射させる制御部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
［２］  前記制御部は、前記第二波長帯域光を前記第二蛍光発光領域に照射させることで、前記第一波長帯域光と、前記第四波長帯域光と、を出射させ、
前記蛍光ホイールは、前記第二波長帯域光が照射されて前記第二波長帯域光を透過する第一透過領域を有することを特徴とする上記［１］に記載の光源装置。
［３］  前記制御部は、前記第一波長帯域光が出射される複数の前記出力期間に、前記第二透過領域に対して前記第四波長帯域光を入射させる前記出力期間と、前記第三透過領域に対し前記第四波長帯域光を入射させる前記出力期間と、を含む第一出力モードにより、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを同期制御することを特徴とする上記［２］に記載の光源装置。
［４］  前記出力期間は、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第三波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第一出力期間と、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第一透過領域を透過した前記第二波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第二出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第三透過領域に入射させる第三出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第四出力期間と、
を含むことを特徴とする上記［２］又は上記［３］に記載の光源装置。
［５］  前記第三透過領域は前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を透過し、
前記出力期間は、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第三波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第一出力期間と、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第一透過領域を透過した前記第二波長帯域光を前記第三透過領域に入射させる第二出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第三透過領域に入射させる第三出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第四出力期間と、
を含む、
ことを特徴とする上記［２］又は上記［３］に記載の光源装置。
［６］  前記第三透過領域は前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を透過し、
前記出力期間は、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第三波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第一出力期間と、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第一透過領域を透過した前記第二波長帯域光を前記第二透過領域及び前記第三透過領域に時分割で入射させる第二出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第三透過領域に入射させる第三出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第四出力期間と、
を含む、
ことを特徴とする上記［２］又は上記［３］に記載の光源装置。
［７］  前記制御部は、前記第二出力期間において、前記第三透過領域に照射される前記第二波長帯域光の出力を、前記第二透過領域に照射される前記第二波長帯域光の出力よりも高くすることを特徴とする上記［６］に記載の光源装置。
［８］  前記制御部は、前記第一波長帯域光が出射される複数の前記出力期間に、前記第三透過領域に対して前記第四波長帯域光を入射させる第二出力モードにより、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを同期制御することを特徴とする上記［２］に記載の光源装置。
［９］  前記第三透過領域は前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を透過し、
前記出力期間は、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第三波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第一出力期間と、
前記第一波長帯域光を消灯するとともに前記第一透過領域を透過した前記第二波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる第二出力期間と、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第三透過領域に入射させる、第三出力期間及び第四出力期間と、
を含む、
ことを特徴とする上記［２］又は上記［８］に記載の光源装置。
［１０］  前記第二出力期間と前記第四出力期間の長さが異なることを特徴とする上記［６］、上記［７］又は上記［９］の何れかに記載の光源装置。
［１１］  前記第一波長帯域光、前記第二波長帯域光、前記第三波長帯域光及び前記第四波長帯域光は、夫々赤色波長帯域光、青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び黄色波長帯域光であることを特徴とする上記［２］乃至上記［１０］の何れかに記載の光源装置。
［１２］  上記［１］乃至上記［１１］の何れかに記載の光源装置と、
画像光を生成する表示素子と、
前記表示素子から出射された画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
を備え、
前記制御部は、前記光源装置や前記表示素子を制御する、
ことを特徴とする投影装置。
【符号の説明】
【０１０２】
１０      投影装置                    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      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
４０（４０ａ〜４０ｄ，４０ｂ１，４０ｂ２）  青色波長帯域光
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      光源装置                    ６０ｃ    赤色波長帯域光（第一波長帯域光）
７０      励起光照射装置              ７０ａ    緑色波長帯域光（第三波長帯域光）
７０ｂ    青色波長帯域光（第二波長帯域光）
７０ｃ    黄色波長帯域光（第四波長帯域光）
７１      青色レーザダイオード        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                ９０      蛍光光源装置
８０ａ，８０ａＡ，８０ａＢ    全色透過領域
８１ａ，８１ａＡ，８１ａＢ    全色透過領域
８０ｃＡ，８０ｃＢ    青赤透過領域
８０ｃ    赤透過領域
９０ａ，９１ａ    緑色波長帯域光
９０ｂ，９０ｂ１，９０ｂ２    青色波長帯域光
９０ｃ，９０ｄ２    赤色波長帯域光
９０ｄ，９０ｄ１    黄色波長帯域光
１００    蛍光ホイール装置            １０１，１０１Ｂ  蛍光ホイール
１１０    モータ
１１１    集光レンズ群                １１２    取付孔部
１１３    取付孔部                    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    導光光学系                  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
１４６    集光レンズ                  １４７    集光レンズ
１４８    第二ダイクロイックミラー    １４９    集光レンズ
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    コンデンサレンズ            ２００    カラーホイール装置
２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ    カラーホイール
２１０    モータ                      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
３１０    蛍光発光領域                ３１１    緑色蛍光体層（第一蛍光発光領域）
３１２    黄色蛍光体層（第二蛍光発光領域）
３２０    透過領域（第一透過領域）
４１０，４１０Ａ，４１０Ｂ    全色透過領域（第二透過領域）
４２０    赤透過領域（第三透過領域）  ４２０Ａ，４２０Ｂ  青赤透過領域
５００    フレーム                    ５１０    フレーム
７００，７００Ｂ    蛍光ホイール      ８００，８００Ａ，８００Ｂ  カラーホイール
９００    合成色
Ｂ１      第一境界                    Ｂ２      第二境界
Ｂ３      第三境界                    Ｂ４      第四境界
Ｂ５      第五境界
Ｄ５０ａ  第一混色期間                Ｄ５０ｂ  第二混色期間
Ｄ５０ｃ  第三混色期間                Ｄ５０ｄ  第四混色期間
Ｔ５０ａ，Ｔ５１ａ  第一出力期間      Ｔ５０ｂ  第二出力期間
Ｔ５０ｃ  第三出力期間                Ｔ５０ｄ  第四出力期間
Ｔ１〜Ｔ１０，Ｔ３Ｂ  タイミング
【図１】
2019120813.tif 000003
【図２】
2019120813.tif 000004
【図３】
2019120813.tif 000005
【図４】
2019120813.tif 000006
【図５】
2019120813.tif 000007
【図６】
2019120813.tif 000008
【図７】
2019120813.tif 000009
【図８】
2019120813.tif 000010
【図９】
2019120813.tif 000011
【図１０】
2019120813.tif 000012