(57)【要約】【課題】光の利用効率を向上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６０は、第一状態と、該第一状態と異なる角度方向の第二状態と、に切り換えられる複数のミラーを有するミラーデバイス（表示素子５１）と、ミラーデバイスに光を照射する第一照明系４０と、第一照明系４０と異なる方向からミラーデバイスに光を照射する第二照明系５０と、を備える。また、ミラーは、第一状態のときに第一照明系４０からの出射光を投影レンズに向けて反射し、第二状態のときに第二照明系５０からの出射光を投影レンズに向けて反射する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一状態と、該第一状態と異なる角度方向の第二状態と、に切り換えられる複数のミラーを有するミラーデバイスと、
前記ミラーデバイスに光を照射する第一照明系と、
前記第一照明系と異なる方向から前記ミラーデバイスに光を照射する第二照明系と、
を備え、
前記ミラーは、前記第一状態のときに前記第一照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射し、前記第二状態のときに前記第二照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射する、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第二照明系は、前記第一照明系の出射光に対し前記ミラーデバイスの平面視９０度異なる方向から光を出射する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第二照明系は、前記ミラーデバイスと同じ高さ位置に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第一照明系は、第一波長帯域光及び第二波長帯域光を前記ミラーデバイスに照射し、
前記第二照明系は、第三波長帯域光を前記ミラーデバイスに照射し、
前記第一波長帯域光、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光は時分割で出射される、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源装置。
【請求項５】
前記第一照明系は、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光の光路を分離又は合成する光路制御部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第一照明系は、
前記第一波長帯域光を出射する第一光源と、
前記第一波長帯域光により励起されて前記第二波長帯域光を蛍光光として出射する第二光源と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第一波長帯域光は青色波長帯域光であり、
前記第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、
前記第三波長帯域光は赤色波長帯域光である、
ことを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
【請求項８】
前記ミラーデバイスは、前記ミラーをマトリクス状に複数配置したＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）であ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】
請求項１乃至請求項８の何れかに記載の光源装置を備え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、光源装置及び投影装置に関する。
【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像、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。このようなプロジェクタは、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のプロジェクタは、青色波長帯域光を出射する励起光照射装置と、緑色波長帯域光を出射する緑色光源装置と、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置とを備える。青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光は、ダイクロイックミラー等を介して各々異なる光路を経た後合成され、ＤＭＤに入射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１５１２９３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のプロジェクタは、異なる色の光をダイクロイックミラー等により分離又は合成している。そのため、波長帯域が隣接する複数の色の光を分離又は合成する場合、何れか一方の色の光の重複する波長成分をＤＭＤ側へ導光することが困難な場合がある。そうすると出射光としての光の利用効率が低下する。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、光の利用効率を向上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、第一状態と、該第一状態と異なる角度方向の第二状態と、に切り換えられる複数のミラーを有するミラーデバイスと、前記ミラーデバイスに光を照射する第一照明系と、前記第一照明系と異なる方向から前記ミラーデバイスに光を照射する第二照明系と、を備え、前記ミラーは、前記第一状態のときに前記第一照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射し、前記第二状態のときに前記第二照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射する、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の投影装置は、上述の光源装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光の利用効率を向上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の機能ブロックを示す図である。
【図２】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３】本発明の実施形態に係る第二照明系を示す平面模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る各照明系において出射される光の波長分布を示す図であり、（ａ）は青色波長帯域光及び緑色波長帯域光の分布曲線と第一ダイクロイックミラーの反射特性を示し、（ｂ）は赤色波長帯域光の分布曲線を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る表示素子の平面模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る第一照明系の光路を示す模式図であり、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は平面図を示す。
【図７】本発明の実施形態に係る第二照明系の光路を示す模式図であり、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は平面図を示す。
【図８】本発明の実施形態に係る光源装置のタイミングチャートを示す図である。
【図９】本発明の変形例に係る投影装置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】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は、投影装置１０の機能ブロック図である。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。
【００１２】
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、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。
【００１３】
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あと、表示エンコーダ２４に出力される。
【００１４】
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。
【００１５】
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の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。本実施形態では、表示素子５１としてＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を用いている。
【００１６】
表示駆動部２６は、光源装置６０から出射された光線束を後述の光源側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させる。光源光は投影側光学系を介して出射され、図示しないスクリーンに画像が投影表示される。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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する。画像圧縮／伸長部３１は、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。
【００１９】
筐体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に送出される。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。光源制御回路４１は、画像生成時に要求される所定の波長帯域の光が光源装置６０から出射されるように、励起光源や赤色光源装置から所定のタイミングで個別の発光制御を行い、青色、緑色及び赤色の波長帯域光を発光させる。
【００２２】
さらに、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本体の電源オフ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本体の電源をオフにする等の制御も行う。
【００２３】
つぎに、この投影装置１０の内部構造について図２に基づいて述べる。図２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いる。また、投影装置１０は、制御回路基板２４１の左側パネル１５側に光源装置６０を備えている。光源装置６０には第一照明系４０と第二照明系５０とが含まれる。さらに、投影装置１０には、光源装置６０と左側パネル１５との間に投影側光学系２２０（投影レンズ）が配置されている。
【００２４】
第一照明系４０は、青色波長帯域光（第一波長帯域光）の光源であって励起光源である励起光照射装置７０と、緑色波長帯域光（第二波長帯域光）の光源である緑色光源装置８０とを備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と蛍光板装置１００により構成される。また、第一照明系４０には、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を導光する導光光学系１４０が配置されている。導光光学系１４０は、励起光照射装置７０及び緑色光源装置８０から出射される各色波長帯域光を、集光レンズ１７３に導光する。
【００２５】
励起光照射装置７０は、第一光源である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７７、拡散板７８、凹レンズ７９、ヒートシンク８１等を備える。光源群は、背面パネル１３と光軸が平行になるよう配置された複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１から成る。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７７は、反射ミラー群７５で反射された各青色レーザダイオード７１からの出射光を集光する。拡散板７８は集光レンズ７７で集光された出射光を拡散透過する。凹レンズ７９は、拡散板７８を透過した出射光を緑色光源装置８０側へ向けて集光する。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。
【００２６】
光源群は、半導体発光素子である青色レーザダイオード７１がマトリクス状に複数配列されて形成される。また、各青色レーザダイオード７１の光軸上には、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平行光に変換するコリメータレンズ７３が各々配置されている。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ミラー基板７６と一体化されて位置調整を行って形成される。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の断面積を一方向に縮小して集光レンズ７７に出射する。
【００２７】
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。この冷却ファン２６１とヒートシンク８１とによって青色レーザダイオード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が配置される。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７７等が冷却される。
【００２８】
緑色光源装置８０を構成する蛍光板装置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。蛍光板装置１００は、第二光源である蛍光板１０１、モータ１１０、集光レンズ群１１１、集光レンズ１１５を備える。蛍光板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た蛍光ホイールである。モータ１１０は、この蛍光板１０１を回転駆動させる。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板１０１に集光するとともに、蛍光板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、蛍光板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。なお、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によって蛍光板装置１００等が冷却される。
【００２９】
蛍光板１０１には、蛍光発光領域と透過領域とが周方向に連続して並設されている。蛍光板１０１は、銅やアルミニウム等の金属基材で構成することができる。この基材の励起光照射装置７０側の表面には環状の溝が形成され、その溝の底部は銀蒸着等によってミラー加工されている。そのミラー加工された表面には緑色蛍光体層が敷設されて蛍光発光領域を形成している。蛍光発光領域は、励起光照射装置７０から集光レンズ群１１１を介して照射される青色波長帯域光を励起光として受けて、緑色波長帯域の蛍光光を出射する。
【００３０】
また、透過領域は、励起光照射装置７０からの青色波長帯域光を透過又は拡散透過する。透過領域が励起光を拡散せずに透過する領域である場合には、基材の切抜き透孔部に透光性を有する透明基材が嵌入される。透過領域が励起光を拡散透過する領域である場合には、基材の切抜き透孔部に表面をサンドブラスト等で微細凹凸を形成した透明基材が嵌入される。
【００３１】
蛍光板１０１は、励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光が蛍光板１０１の緑色蛍光体層に照射されると、緑色蛍光体層における緑色蛍光体が励起されることにより、全方位に緑色波長帯域光を蛍光光として出射する。緑色波長帯域光は、背面パネル１３側へ出射され、集光レンズ群１１１に入射する。一方、透過領域に入射した励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光は、蛍光板１０１を透過又は拡散透過し、蛍光板１０１の背面側（換言すれば、正面パネル１２側）に配置された集光レンズ１１５に入射する。
【００３２】
導光光学系１４０は、緑色波長帯域及び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上に導光する反射ミラー、光路を分離又は合成するダイクロイックミラー等の光路制御部材を有する。具体的に、導光光学系１４０は、第一ダイクロイックミラー１４１、第一反射ミラー１４３、第二反射ミラー１４５、第二ダイクロイックミラー１４８、複数の集光レンズ１４６，１４７，１４９を備える。
【００３３】
第一ダイクロイックミラー１４１は、凹レンズ７９と集光レンズ群１１１との間の位置に配置される。ここで、第一ダイクロイックミラー１４１の反射特性について説明する。図４（ａ）は、青色波長帯域光Ｌ１及び緑色波長帯域光Ｌ２の波長分布と、第一ダイクロイックミラー１４１の反射特性Ｆ１を示す図である。図４（ａ）の横軸は波長を示している。また、図４（ａ）の左側の縦軸は青色波長帯域光Ｌ１及び緑色波長帯域光Ｌ２の光強度を示し、右側の縦軸は第一ダイクロイックミラー１４１の反射率を示している。なお、図４（ａ）には後述の赤色ダイオード１２１が出射する赤色波長帯域光Ｌ３の波長分布も参考のため示している。
【００３４】
第一ダイクロイックミラー１４１は、青色波長帯域光Ｌ１を透過し、緑色波長帯域光Ｌ２を反射する。青色波長帯域光Ｌ１及び緑色波長帯域光Ｌ２は波長帯域に所定の幅を有しており、青色波長帯域光Ｌ１の長波長成分と緑色波長帯域光Ｌ２の短波長成分の一部は重複することがある。本実施形態の第一ダイクロイックミラー１４１は、反射特性Ｆ１に示すように、青色波長帯域光Ｌ１の大部分及び緑色波長帯域光Ｌ２の短波長側の一部を透過させ、緑色波長帯域光Ｌ２の大部分を反射するように設定される。従って、第一ダイクロイックミラー１４１に入射した緑色波長帯域光Ｌ２は、波長ａ〜波長ｂの成分が略透過されて、短波長側の分布曲線が二点鎖線で示す形状となって反射される。図２において、蛍光板１０１から出射された緑色波長帯域光の光軸は、集光レンズ１４９側に９０度変換される。
【００３５】
また、第一反射ミラー１４３は、蛍光板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左側パネル１５側に配置される集光レンズ１４６に導光する。集光レンズ１４６は、第一反射ミラー１４３により反射された青色波長帯域光を集光して左側パネル１５側に配置される第二反射ミラー１４５へ導光する。第二反射ミラー１４５は、集光レンズ１４６で集光された青色波長帯域光を、背面パネル１３側に配置される集光レンズ１４７に導光する。集光レンズ１４７は、第二反射ミラー１４５で反射された青色波長帯域光を集光して第二ダイクロイックミラー１４８へ導光する。
【００３６】
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は、集光レンズ１４９に入射する。集光レンズ１４９は、第一ダイクロイックミラー１４１から入射された緑色波長帯域光を集光して、第二ダイクロイックミラー１４８に導光する。
【００３７】
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、緑色波長帯域光を集光レンズ１７３へ向けて反射し、青色波長帯域光を集光レンズ１７３へ向けて透過する。
【００３８】
集光レンズ１７３は、第二ダイクロイックミラー１４８から出射された青色波長帯域及び緑色波長帯域の光線束を集光してライトトンネル、ガラスロッド等の導光装置１７５に入射させる。導光装置１７５に入射した光線束は、導光装置１７５により均一な強度分布の光線束となる。
【００３９】
導光装置１７５の背面パネル１３側の光軸上には、集光レンズ１７８及び光軸変換ミラー１８１が配置される。導光装置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側に配置される集光レンズ１８３に導光される。
【００４０】
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。なお、表示素子５１は、背面パネル１３側にヒートシンク１９０が設けられ、このヒートシンク１９０により表示素子５１は冷却される。
【００４１】
次に、第二照明系５０について説明する。本実施形態の第二照明系５０は、図２に示すように、第一照明系４０の上方位置に配置される。図３は第二照明系５０を示す平面模式図である。第二照明系５０は、赤色光源装置１２０、集光レンズ１２３，１２５及び導光装置１２４を備え、表示素子５１と略同じ高さ位置に配置される。赤色光源装置１２０は、第三光源である赤色ダイオード１２１と、赤色ダイオード１２１からの出射光を集光する集光レンズ群１２２とを備える。この赤色ダイオード１２１は、赤色波長帯域光（第三波長帯域光）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。赤色光源装置１２０から出射された赤色波長帯域光は、集光レンズ１２３に入射する。集光レンズ１２３は赤色波長帯域光を集光して導光装置１２４に入射させる。導光装置１２４に入射した光線束は均一な強度分布となる。導光装置１２４の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１２５で集光された後、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。
【００４２】
図４（ｂ）は、赤色波長帯域光Ｌ３の波長分布を示す図である。図４（ｂ）の横軸は波長を示しており、縦軸は赤色波長帯域光Ｌ３の光強度を示している。第二照明系５０では、赤色光源装置１２０から出射された赤色波長帯域光Ｌ３が他の色の光と分離又は合成されずに導光される。そのため、赤色ダイオード１２１から出射された赤色波長帯域光Ｌ３は、波長成分の一部又は全部について反射や透過等による損失を低減して、表示素子５１側へ導光される。
【００４３】
図５は、表示素子５１（ミラーデバイス）の平面模式図である。表示素子５１は、Ｘ−Ｙ面に配置された反射面５１１の領域に、各々がＯＮ状態とＯＦＦ状態の２つの傾斜状態を取る複数のミラー５１２がマトリクス状に配置されてなるものである。ミラー５１２は、行及び列を成して形成され、投影画像のサイズ規格に応じて画像を構成する画素数分以上の数が設けられる。本実施形態の表示素子５１のＤＬＰチップは、ＴＲＰ（Ｔｉｌｔ  ａｎｄ  Ｒｏｌｌ  Ｐｉｘｅｌ）と呼ばれるピクセルアーキテクチャである。各ミラー５１２は、中央下部に取り付けられた支柱を介して保持されている。
【００４４】
したがって、ミラー５１２は、Ｙ軸負方向に傾倒する第一状態（換言すればミラー５１２の下辺に位置する角部５１２ａ，５１２ｃが図５の奥側で、ミラー５１２の上辺に位置する角部５１２ｄ，５１２ｂが図５の手前側に位置するように傾斜した状態）と、Ｘ軸負方向に傾倒する第二状態（換言すればミラー５１２の左辺に位置する角部５１２ａ，５１２ｄが図５の奥側で、ミラー５１２の右辺に位置する角部５１２ｃ，５１２ｂが図５の手前側に位置するように傾斜した状態）と、を切り換え可能に形成される。このように、ミラー５１２は第一状態と第二状態とで異なる角度方向となる。
【００４５】
第一照明系４０から出射された青色波長帯域光Ｌ１及び緑色波長帯域光Ｌ２は、表示素子５１に対し平面視下方側（Ｙ軸の負方向側）から照射される。第二照明系５０から出射された赤色波長帯域光Ｌ３は、表示素子５１に対し平面視左側方側（Ｘ軸の負方向側）から照射される。よって、第二照明系５０は、第一照明系４０の出射光Ｌａに対し表示素子５１の平面視９０度異なる方向から光を出射することとなる。
【００４６】
図６（ａ）は第一照明系４０の光路を示す側面模式図であり、図６（ｂ）は第一照明系４０の光路を示す平面模式図である。本実施形態では、ミラー５１２がＹ軸負方向に傾倒する第一状態のとき、ＹＺ平面上のＹ軸負方向であってＺ軸正方向側から出射された第一照明系４０の出射光Ｌａは、Ｚ軸上の投影側光学系２２０にＯＮ光Ｌｂとして出射される。一方、ミラー５１２がＸ軸負方向に傾倒する第二状態のとき、第一照明系４０の出射光Ｌａは、Ｘ軸負方向であってＹ軸正方向側の斜め方向へＯＦＦ光Ｌｃとして出射される。従って、表示素子５１の各ミラー５１２は、第一状態のときに第一照明系４０からの出射光（青色波長帯域光及び緑色波長帯域光）をＯＮ光Ｌｂとして投影側光学系２２０へ向けて反射し、第二状態のときに第一照明系４０からの出射光をＯＦＦ光Ｌｃとして反射する。
【００４７】
図７（ａ）は第二照明系５０の光路を示す側面模式図であり、図７（ｂ）は第二照明系５０の光路を示す平面模式図である。本実施形態では、ミラー５１２がＸ軸負方向に傾倒する第二状態のとき、ＸＺ平面上のＸ軸負方向であってＺ軸正方向側から出射された第二照明系５０の出射光Ｌａは、Ｚ軸上の投影側光学系２２０にＯＮ光Ｌｂとして出射される。一方、ミラー５１２がＹ軸負方向に傾倒する第一状態のとき、第二照明系５０の出射光Ｌａは、Ｘ軸正方向であってＹ軸負方向側の斜め方向へＯＦＦ光Ｌｃとして出射される。従って、表示素子５１の各ミラー５１２は、第一状態のときに第二照明系５０からの出射光（赤色波長帯域光）をＯＦＦ光Ｌｃとして反射し、第二状態のときに第二照明系５０からの出射光をＯＮ光Ｌｂとして反射する。
【００４８】
図８は、光源装置６０のタイミングチャートを示す図である。本図では、１つのフレームＴ１における、表示素子５１の駆動方法、第一照明系４０の出射光Ｌａ、第二照明系５０の出射光Ｌａ、及びＯＮ光Ｌｂを示している。フレームＴ１にはＯＮ光Ｌｂを出射可能な期間として、緑色波長帯域光を出射する緑色期間Ｔ１１、青色波長帯域光を出射する青色期間Ｔ１２、及び赤色波長帯域光を出射する赤色期間Ｔ１３が含まれる。前半の緑色期間Ｔ１１，青色期間Ｔ１２において、第一照明系４０は、緑色期間Ｔ１１に緑色波長帯域光を出射し、青色期間Ｔ１２に青色波長帯域光を出射することができる。また、後半の赤色期間Ｔ１３において、第二照明系５０は、赤色波長帯域光を出射することができる。
【００４９】
緑色期間Ｔ１１，青色期間Ｔ１２では、表示素子５１のミラー５１２を第一状態（ＯＮの状態）に切り替えることで、第一照明系４０からの出射光ＬａをＯＮ光Ｌｂとして導光することができる。また、表示素子５１のミラー５１２を第二状態（ＯＦＦの状態）に切り替えることで、第一照明系４０からの出射光ＬａをＯＦＦ光Ｌｃとして導光することができる。緑色期間Ｔ１１，青色期間Ｔ１２では、第二照明系５０は消灯している。
【００５０】
また、赤色期間Ｔ１３では、表示素子５１のミラー５１２を第一状態に切り替えることで第二照明系５０からの出射光ＬａをＯＦＦ光Ｌｃとして導光することができ、表示素子５１のミラー５１２を第二状態に切り替えることで第二照明系５０からの出射光ＬａをＯＮ光Ｌｂとして導光することができる。赤色期間Ｔ１３では、第一照明系４０は消灯している。このように、光源装置６０は、緑色波長帯域光、青色波長帯域光、及び赤色波長帯域光をＯＮ光Ｌｂとして時分割で出射することができる。
【００５１】
なお、表示素子５１は、緑色波長帯域光、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を、各期間（緑色期間Ｔ１１、青色期間Ｔ１２、赤色期間Ｔ１３）内であれば、ミラー５１２毎（画素毎）に各々異なる期間、第一状態又は第二状態に切換えてＯＮ光Ｌｂとして反射させることができる。
【００５２】
図２に戻り、表示素子５１の画像形成面に照射された第一照明系４０及び第二照明系５０からの出射光Ｌａ（青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光）は、表示素子５１の画像形成面（複数のミラー５１２）で反射され、ＯＮ光Ｌｂ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を備える。可動レンズ群２３５は、レンズモータにより移動可能に形成される。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。よって、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。
【００５３】
以上のように投影装置１０を構成することで、蛍光板１０１を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から異なるタイミングで光を出射すると、青色、緑色及び赤色の各波長帯域光が順次表示素子５１に入射する。投影装置１０は、表示素子５１のミラー５１２がデータに応じて各色の光を時分割反射することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。
【００５４】
以上説明したように、投影装置１０は光源装置６０を備え、光源装置６０は、第一照明系４０と第二照明系５０とを含む。光源装置６０及び投影装置１０は、第一状態と、該第一状態と異なる角度方向の第二状態と、に切り換えられる複数のミラーを有するミラーデバイス（表示素子）５１と、ミラーデバイス５１に光を出射する第一照明系４０と、第一照明系４０と異なる方向からミラーデバイス５１に光を出射する第二照明系５０と、を備える。そして、ミラー５１２は、第一状態のときに第一照明系４０からの出射光ＬａをＯＮ光として反射するとともに第二照明系５０からの出射光をＯＦＦ光として反射し、第二状態のときに第一照明系４０からの出射光ＬａをＯＦＦ光として反射するとともに第二照明系５０からの出射光ＬａをＯＮ光として反射する。即ち、ミラー５１２は、第一状態のときに第一照明系４０からの出射光を投影レンズ（投影側光学系２２０）に向けて反射し、第二状態のときに第二照明系５０からの出射光を投影レンズ（投影側光学系２２０）に向けて反射する、
【００５５】
これにより、複数の照明系から出射される異なる波長帯域の光をミラーデバイス５１上で合成することができる。よって、異なる色の光に重複する波長成分が含まれていても、フィルタやダイクロイックミラー等によって一方の光の重複する波長成分を遮光することなく、ＯＮ光Ｌｂとして導光することができ、ＲＧＢ光を作り出す際に損失を低減して光の利用効率を向上させることができる。
【００５６】
また、第二照明系５０が第一照明系４０の出射光Ｌａに対しミラーデバイス５１の平面視９０度異なる方向から光を出射する光源装置６０は、第一状態と第二状態に切換えるミラー５１２の駆動を簡易にすることができる。
【００５７】
また、第二照明系５０がミラーデバイス５１と同じ高さ位置に配置される光源装置６０は、ミラーデバイスと第二照明系５０とを略平面的に配置することができ、全体の構成をコンパクトに配置することができる。
【００５８】
また、第一照明系４０が第一波長帯域光及び第二波長帯域光をミラーデバイス５１に出射し、第二照明系５０が第三波長帯域光をミラーデバイス５１に出射し、第一波長帯域光、第二波長帯域光及び第三波長帯域光は時分割で出射される光源装置６０は、第三波長帯域光と、第一波長帯域光及び第二波長帯域光とに重複する波長成分が含まれていても、その重複する波長成分を遮光することなくミラーデバイス５１に導光することができる。
【００５９】
また、第一照明系４０が第一波長帯域光及び第二波長帯域光の光路を分離又は合成する光路制御部材を備える光源装置６０は、第三波長帯域光の利用効率を向上させつつ簡易な構成で第一照明系４０から複数の波長帯域の光を出射させることができる。
【００６０】
また、光源装置６０の第一照明系４０は、第一波長帯域光を出射する第一光源と、第一波長帯域光により励起されて第二波長帯域光を蛍光光として出射する第二光源と、を備えるので、第一照明系４０により複数の波長帯域光を出射することができる。
【００６１】
また、第一波長帯域光は青色波長帯域光であり、第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、第三波長帯域光は赤色波長帯域光である光源装置６０は、カラー光をＯＮ光Ｌｂとして投影することができる。
【００６２】
また、ミラーデバイス５１がミラー５１２をマトリクス状に複数配置したＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）である光源装置６０は、ミラー５１２数に応じた解像度で画像を投影することができる。
【００６３】
（変形例）
次に、本発明の変形例の投影装置１０の内部構造について図９に基いて述べる。図９は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。本変形例は、図２の投影装置１０と同様に、光源装置６０の第一照明系４０が、投影側光学系２２０の右側パネル１４側にある点は同じである。しかし、図２の構成と異なり、光源装置６０の第二照明系５０は、投影側光学系２２０の左側パネル１５側に位置する。
【００６４】
第二照明系５０は、図３の構成と同様である。第二照明系５０は、赤色光源装置１２０、集光レンズ１２３，１２５及び導光装置１２４を備える。赤色光源装置１２０から出射された赤色波長帯域光は、集光レンズ１２３に入射する。集光レンズ１２３は赤色波長帯域光を集光して導光装置１２４に入射させる。導光装置１２４に入射した光線束は均一な強度分布となる。導光装置１２４の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１２５で集光された後、光軸変換ミラー１８１Ａにより、左側パネル１５側に配置される集光レンズ１８３Ａに導光される。
【００６５】
光軸変換ミラー１８１Ａで反射した光線束は、集光レンズ１８３Ａにより集光された後、照射ミラー１８５Ａ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。
【００６６】
本変形例における表示素子５１のＤＬＰチップは、ＶＳＰ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｐｉｘｅｌ）と呼ばれるピクセルアーキテクチャである。図５を参照して説明すると、各ミラー５１２は、角部５１２ａ及び角部５１２ｂを含む対角方向に回動軸となる対角線Ａを有する。各ミラー５１２は、中央下部に取り付けられた支柱を介して、対角線Ａと重なるように張られたヒンジによって回動可能に保持されている。本変形例のミラー５１２は、Ｘ軸正方向且つＹ軸負方向の斜めに傾倒する第一状態（換言すればミラー５１２の右下の角部５１２ｃが図５の奥側で、ミラー５１２の左上の角部５１２ｄが図５の手前側に位置するように傾斜した状態）と、Ｘ軸負方向且つＹ軸正方向の斜めに傾倒する第二状態（換言すればミラー５１２の左上の角部５１２ｄが図５の奥側で、ミラー５１２の右下の角部５１２ｃが図５の手前側に位置するように傾斜した状態）と、を切り換え可能に形成される。
【００６７】
変形例では、設置面に設置した投影装置１０を側面方向から見た場合、第二照明系５０は、第一照明系４０に対し、上方向に配置される。また、光軸変換ミラー１８１Ａ、集光レンズ１８３Ａ、照射ミラー１８５Ａも、光軸変換ミラー１８１、集光レンズ１８３、照射ミラー１８５に対して、上方向に配置される。
【００６８】
照射ミラー１８５Ａは表示素子５１に対して上側に配置され、照射ミラー１８５は表示素子５１に対し下側に配置される。本変形例の第一照明系４０は、照射ミラー１８５の反射面が斜め上方向（Ｘ軸及びＺ軸負方向、且つＹ軸正方向）に向いており、照射ミラー１８５で反射された光を表示素子５１に照射させている。これに対し、第二照明系５０では、照射ミラー１８５Ａの反射面は斜め下方向（Ｘ軸正方向、且つＹ軸及びＺ軸負方向）に向いており、照射ミラー１８５Ａで反射された光を表示素子５１に照射させる。
【００６９】
従って、本変形例の表示素子５１の各ミラー５１２は、第一状態のときに第一照明系４０からの出射光（青色波長帯域光及び緑色波長帯域光）をＯＮ光として投影側光学系２２０へ向けて反射し、第二状態のときに第一照明系４０からの出射光をＯＦＦ光として反射する。一方、本変形例の表示素子５１の各ミラー５１２は、第一状態のときに第二照明系５０からの出射光（赤色波長帯域光）をＯＦＦ光として反射し、第二状態のときに第二照明系５０からの出射光をＯＮ光として投影側光学系２２０に向けて反射する。
【００７０】
以上説明した各実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、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。
【００７１】
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］  第一状態と、該第一状態と異なる角度方向の第二状態と、に切り換えられる複数のミラーを有するミラーデバイスと、
前記ミラーデバイスに光を照射する第一照明系と、
前記第一照明系と異なる方向から前記ミラーデバイスに光を照射する第二照明系と、
を備え、
前記ミラーは、前記第一状態のときに前記第一照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射し、前記第二状態のときに前記第二照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射する、
ことを特徴とする光源装置。
［２］  前記第二照明系は、前記第一照明系の出射光に対し前記ミラーデバイスの平面視９０度異なる方向から光を出射する、
ことを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［３］  前記第二照明系は、前記ミラーデバイスと同じ高さ位置に配置されることを特徴とする前記［１］又は前記［２］に記載の光源装置。
［４］  前記第一照明系は、第一波長帯域光及び第二波長帯域光を前記ミラーデバイスに照射し、
前記第二照明系は、第三波長帯域光を前記ミラーデバイスに照射し、
前記第一波長帯域光、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光は時分割で出射される、
ことを特徴とする前記［１］乃至前記［３］の何れかに記載の光源装置。
［５］  前記第一照明系は、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光の光路を分離又は合成する光路制御部材を備えることを特徴とする前記［４］に記載の光源装置。
［６］  前記第一照明系は、
前記第一波長帯域光を出射する第一光源と、
前記第一波長帯域光により励起されて前記第二波長帯域光を蛍光光として出射する第二光源と、
を備えることを特徴とする前記［５］に記載の光源装置。
［７］  前記第一波長帯域光は青色波長帯域光であり、
前記第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、
前記第三波長帯域光は赤色波長帯域光である、
ことを特徴とする前記［４］乃至前記［６］の何れかに記載の光源装置。
［８］
前記ミラーデバイスは、前記ミラーをマトリクス状に複数配置したＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）であることを特徴とする前記［１］乃至前記［７］の何れかに記載の光源装置。
［９］  前記［１］乃至前記［８］の何れかに記載の光源装置を備えることを特徴とする投影装置。
【符号の説明】
【００７２】
１０      投影装置                  １２      正面パネル
１３      背面パネル                １４      右側パネル
１５      左側パネル                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      第一照明系
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                  ５０      第二照明系
５１      表示素子（ミラーデバイス）６０      光源装置
７０      励起光照射装置            ７１      青色レーザダイオード（第一光源）
７３      コリメータレンズ          ７５      反射ミラー群
７６      ミラー基板                ７７      集光レンズ
７８      拡散板                    ７９      凹レンズ
８０      緑色光源装置              ８１      ヒートシンク
１００    蛍光板装置                １０１    蛍光板（第二光源）
１１０    モータ                    １１１    集光レンズ群
１１５    集光レンズ                １２０    赤色光源装置
１２１    赤色ダイオード（第三光源）１２２    集光レンズ群
１２３    集光レンズ                １２４    導光装置
１２５    集光レンズ                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                １７３    集光レンズ
１７５    導光装置                  １７８    集光レンズ
１８１、１８１Ａ    光軸変換ミラー  １８３、１８３Ａ    集光レンズ
１８５、１８５Ａ    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（投影レンズ）
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
５１１    反射面                    ５１２    ミラー
５１２ａ  角部                      ５１２ｂ  角部
５１２ｃ  角部                      ５１２ｄ  角部
Ａ        対角線                    Ｆ１      反射特性
Ｌ１      青色波長帯域光            Ｌ２      緑色波長帯域光
Ｌ３      赤色波長帯域光            Ｌａ      出射光
Ｌｂ      ＯＮ光                    Ｌｃ      ＯＦＦ光
Ｔ１      フレーム                  Ｔ１１    緑色期間
Ｔ１２    青色期間                  Ｔ１３    赤色期間
【図１】
2019219536.tif 000003
【図２】
2019219536.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019219536.tif 000008
【図７】
2019219536.tif 000009
【図８】
2019219536.tif 000010
【図９】
2019219536.tif 000011