(57)【要約】      （修正有）【課題】カラーバランスの調整を行い、より明るい画像の投射を実現する光学装置を提供する。【解決手段】光学装置が、ＬＤ（レーザーダイオード）からの光束の一部をＬＤからの光束と波長が異なる変換光に変換するとともに、変換光と、ＬＤからの光束と波長が同じ非変換光と、を射出する蛍光体１２２を備える。さらに、非変換光の光量と、変換光の光量とを計測するフォトセンサーと、フォトセンサーによる計測結果に基づいて、蛍光円板１２０がＬＤからの光束を変換光に変換する効率を調整する調整手段と、を備える。蛍光円板１２０は場所によって、ＬＤからの光束を変換光に変換する効率が異なり、調整手段は、ＬＤからの光束が蛍光円板１２０に入射する場所を調整する移動アクチュエーターである。【選択図】図８
2015228312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束の一部を前記光源からの光束と波長が異なる変換光に変換するとともに、前記変換光と、前記光源からの光束と波長が同じ非変換光と、を射出する波長変換素子と、
前記非変換光の光量と、前記変換光の光量とを計測する計測手段と、
前記計測手段による計測結果に基づいて、前記波長変換素子が前記光源からの光束を前記変換光に変換する効率を調整する調整手段と、を備え、
前記波長変換素子は場所によって、前記波長変換素子が前記光源からの光束を前記変換光に変換する効率が異なり、
前記調整手段は、前記光源からの光束が前記波長変換素子に入射する場所を調整する場所調整手段である、
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記波長変換素子は、所定の方向に沿って、前記波長変換素子が前記光源からの光束を前記変換光に変換する効率が変化し、
前記場所調整手段は、前記光源からの光束が前記波長変換素子に入射する場所を、前記所定の方向に調整可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記波長変換素子は、基板と、前記基板上に設けられた蛍光体と、を備える蛍光部材であって、
前記蛍光部材の中心から前記所定の方向に向かうにつれて、前記蛍光体の厚みが厚くなる、あるいは、薄くなることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記波長変換素子は、基板と、前記基板上に設けられた蛍光体と、を備える蛍光部材であって、
前記蛍光部材の中心から前記所定の方向に向かうにつれて、前記蛍光体の密度が増える、あるいは、減ることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項５】
前記波長変換素子は、基板と、前記基板上に設けられた蛍光体と、を備える蛍光部材であって、
前記蛍光部材のうち、前記蛍光体が設けられた領域を蛍光領域とし、前記蛍光体が設けられていない領域を非蛍光領域とするとき、
前記基板と同心円上にあって第１の半径である第１の円の円周における前記蛍光領域と前記非蛍光領域との比率は、
前記基板と同心円上にあって前記第１の半径よりも長い第２の半径である第２の円の円周における前記蛍光領域と前記非蛍光領域との比率と異なる、
ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項６】
前記基板は円板であり、
前記蛍光体は前記円板の円周方向に沿って形成されており、
前記円板を前記円周方向に回転させる駆動部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記光源は、青色光を出射するレーザーダイオードであり、
前記蛍光体は、前記レーザーダイオードからの光束の一部を前記レーザーダイオードからの光束と波長が異なる黄色光に変換するとともに、前記黄色光と、前記レーザーダイオードからの光束と波長が同じ青色光と、を射出する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記計測手段は、フォトセンサーであり、
前記フォトセンサーは、前記非変換光の光量を第１の光量とし、前記変換光の光量を第２の光量とするとき、前記第１の光量と前記第２の光量とを計測し、
前記第１の光量と前記第２の光量の比を計算する計算手段と、
前記計算手段による計算結果を所定の値と比較する比較手段と、をさらに備え、
前記調整手段は、前記比較手段の結果、前記計算結果が前記所定の値よりも大きい場合、前記効率を高め、前記計算結果が前記所定の値よりも小さい場合、前記効率を低くし、前記計算結果が前記所定の値と等しい場合、前記効率を維持する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項９】
光源と、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学装置と、を備える光源装置と、
光変調素子と、
前記光源装置からの光束を分解し、前記光変調素子に導くとともに、前記光変調素子からの光束を合成する色分離合成系と、
前記光源装置からの光束を前記色分離合成系に導く照明光学系と、を備える、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
光源からの光束の光量を計測する第１の計測ステップと、
前記光源からの光束の一部を前記光源からの光束と波長が異なる変換光に変換するとともに、前記変換光と、前記光源からの光束と波長が同じ非変換光と、を射出し、場所によって前記光源からの光束を前記変換光に変換する変換効率が異なる波長変換素子からの光束のうち、前記変換光の光量を計測する第２の計測ステップと、
前記第１の計測ステップの計測結果である第１の光量と、前記第２の計測ステップによる計測結果である第２の光量との比を計算する計算ステップと、
前記計算ステップの計算結果と、所定の値とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップの結果、前記計算結果が前記所定の値よりも大きい場合、前記光源からの光束を前記光源からの光束と波長が異なる変換光に変換する効率を高め、前記計算結果が前記所定の値よりも小さい場合、前記効率を低くし、前記計算結果が前記所定の値と等しい場合、前記効率を維持する調整ステップと、を備え、
前記調整ステップの実行後に、再び前記第１の計測ステップに戻る、
ことを特徴とするカラーバランス調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置およびこれを用いたプロジェクターなどの画像表示装置に関する。特にＬＤ（レーザーダイオード）光源などの固体光源を用いた光源装置とこれを用いた投射型表示装置等の画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＤ光源からの青色光を黄色光に変換する蛍光体を用いて、カラー画像を表示するプロジェクターが開発されている。
【０００３】
ＬＤ光源と蛍光体を用いたプロジェクターは、従来の水銀ランプを光源とするプロジェクターと比較して、ＲＧＢのカラーバランスが崩れてしまう場合がある。これは、例えば、プロジェクターを使用する環境や長時間使用といった時間の経過によって、プロジェクター内の温度が上昇し、ＬＤの出力の低下及び蛍光体の変換効率の低下などが起きるためである。その結果、蛍光体から発せられる黄色光の輝度が低下してしまい、ＲＧＢのカラーバランスが崩れてしまう場合がある。なお、変換効率とは、蛍光体がＬＤ光源からの励起光である青色光を、蛍光光である黄色光に変換する効率である。
【０００４】
そこで、特許文献１に示すように、カラーバランスが調整可能で、時間の経過によるカラーバランスの悪化を抑制することが可能なプロジェクターが提案されている。
【０００５】
特許文献１では、例えば１分毎にＬＤ光源からの青色光の光量と蛍光体からの黄色光の光量とを計測し、両計測結果の比率に基づいて、ＬＤ光源の発光量及び液晶パネルの変調量を制御する。具体的には、ＬＤ光源の出力を増大させることで蛍光光の強度を一定とし、増大した青色光の強度を液晶パネルの変調によって調整する。これにより、時間の経過によるカラーバランスの悪化を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１４５３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、液晶パネルの変調量を制御することにより、投射画像のカラーバランスを調整する場合には、最も光量の少ない色の液晶パネルの最大変調量を基準として、他の色の光変調装置の最大変調量を低下させる。
【０００８】
例として、青色光が少ないために黄色味を帯びている投射画像の場合には、青色光を増やすのではなく、緑色光用の光変調装置と赤色光用の光変調装置の最大変調量を低下させてカラーバランス調整を行う。逆に、青色光が多いために青色味を帯びている場合には、青色の光変調装置の最大変調量を低下させてカラーバランス調整を行う。
【０００９】
しかしながら、最も光量の少ない色の液晶パネルの最大変調量を基準として、他の色の光変調装置の最大変調量を低下させると、カラーバランスの調整は行うことができるが、投射画像が暗くなってしまう。
【００１０】
すなわち、前述の特許文献１に開示されている構成において、液晶パネルの変調量を制御してカラーバランスを調整すると、投射画像の明るさを損ねるおそれがあった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、カラーバランスの調整を行うことができ、より明るい画像の投射を実現することが可能な光学装置および画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の光学装置は、
光源からの光束の一部を前記光源からの光束と波長が異なる変換光に変換するとともに、前記変換光と、前記光源からの光束と波長が同じ非変換光と、を射出する波長変換素子と、
前記非変換光の光量と、前記変換光の光量とを計測する計測手段と、
前記計測手段による計測結果に基づいて、前記波長変換素子が前記光源からの光束を前記変換光に変換する効率を調整する調整手段と、を備え、
前記波長変換素子は場所によって、前記波長変換素子が前記光源からの光束を前記変換光に変換する効率が異なり、
前記調整手段は、前記光源からの光束が前記波長変換素子に入射する場所を調整する場所調整手段である、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、カラーバランスの調整を行うことができ、より明るい画像の投射を実現することが可能な光学装置および画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の各実施形態に係る光源装置を用いた投射型表示装置の構成を説明する図
【図２】本発明の第一の実施形態に係る光源装置の構成を説明する図
【図３】本発明の第一の実施形態に係る蛍光板の構成を説明する図
【図４】本発明の実施形態に係る蛍光体の蛍光変換効率の厚み依存性を説明する図
【図５】本発明の実施形態に係る厚みの異なる蛍光体領域で励起光の照射場所を変えた場合の光源装置からの光放射スペクトルを示す図
【図６】本発明の実施形態に係るカラーバランスを調整する制御のフローチャート
【図７】本発明の第二の実施形態に係る光源装置の構成を説明する図
【図８】本発明の第二の実施形態に係る蛍光円板の構成を説明する図
【図９】本発明の第三の実施形態に係る蛍光円板の構成を説明する図
【図１０】本発明の実施形態に係る間引きパターンを配した蛍光体領域で励起光照射場所を変えた場合の光源装置からの光放射スペクトルを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状それらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、構成部品の形状などは、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨で規定されたものではない。
【００１６】
〔投射型表示装置の構成の説明〕
まず、図１を用いて、本発明の各実施例で示す光源装置１を用いた画像表示装置である投射型表示装置１０００の構成について説明する。
【００１７】
表示装置（投射型表示装置）１０００は、光源装置１と、照明光学系２００と、色分離合成系３００と、光変調パネルドライバー３と、投射レンズ４とを備える。これにより、表示装置１０００は、スクリーン５に画像を投射することが可能である。
【００１８】
光源装置１には、後述の本発明の各実施例を適用することができる。
【００１９】
照明光学系２００は、光源装置１からの光束を後述の色分離合成系３００に導く。
【００２０】
光源装置１から出射した光束は、第１フライアイレンズ２１と第２フライアイレンズ２２によって分割される。さらに、光源装置１から出射した光束は、偏光変換素子２３によってＳ偏光光に変換される。ここでＳ偏光光とは、紙面垂直方向に直線偏光した光束である。
【００２１】
偏光変換素子２３から出射した光束は、コンデンサーレンズユニット２４によって、後述の液晶パネル２（２Ｒ，２Ｇ、２Ｂ）を重畳的に照明するように集光する。なお、本発明の実施例においてコンデンサーレンズユニット２４は、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの３枚のコンデンサーレンズを備える構成である。
【００２２】
色分離合成系３００は、照明光学系２００からの光束を波長ごとに分解し、スクリーンに表示すべき画像光を合成し、画像光を後述の投射レンズ４へ導く。
【００２３】
ダイクロイックミラー３０は、赤色光（Ｒ光）と青色光（Ｂ光）を反射し、緑色光（Ｇ光）を透過する特性を備える。ダイクロイックミラー３０で反射されたＲ光とＢ光は波長選択性位相板３４に入射する。波長選択性位相板３４は、Ｂ光には半波長分の位相差を与え、Ｒ光には位相差を与えない特性を備える。したがって、波長選択性位相板３４に入射したＢ光はＰ偏光光となり、Ｒ光はＳ偏光光となって、後述のＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）３３に入射する。なお、Ｐ偏光光とは、紙面水平方向に直線偏光した光束である。
【００２４】
ＰＢＳ３３は、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射する特性を備えるため、Ｂ光はＰＢＳ３３を透過して液晶パネル２Ｂに入射し、Ｒ光はＰＢＳ３３で反射され、液晶パネル２Ｒに入射する。
【００２５】
一方、ダイクロイックミラー３０を透過したＧ光は、光路長を補正するためのダミーガラス３６を通過し、ＰＢＳ３１に入射する。ＰＢＳ３１は、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射する特性を備えるため、Ｇ光はＰＢＳ３１によって反射され、液晶パネル２Ｇに入射する。
【００２６】
以上が、光源装置１からの光束が、液晶パネル２に入射するまでの説明である。次に、液晶パネル２から画像光が出射され、光拡散スクリーン５に画像が投射されるまでを説明する。ここで画像光とは、光拡散スクリーン５に投射されるべき画像を表示するための光束である。なお、液晶パネル２Ｂ、２Ｇ、２Ｒと光拡散スクリーン５の光拡散面は、投写レンズ４によって光学的に共役関係になる。このため、ビデオ信号に則った画像が光拡散スクリーン５に表示される。
【００２７】
液晶パネル（光変調素子）２に入射した光束は、液晶パネル２に配列された画素の変調状態に応じて、所望の偏光方向の光束になるように、位相差を付与される。位相差が付与された光束のうち、光源装置１からの光束と同じ偏光方向の成分は、光源装置１側に戻り、画像光から除外される。一方、光源装置１からの光束と９０度偏光方向が異なる成分は、合成プリズム３２に導かれる。
【００２８】
ここで、液晶パネルが行う光の変調は、光変調パネルドライバー３からの信号によって制御される。光変調パネルドライバー３は、不図示の外部ビデオ入力信号を光変調パネル駆動信号に変換する。光変調パネルドライバー３からのドライブ信号を図中の点線を介して反射型液晶素子からなるＲ光用の液晶パネル２Ｒ、Ｇ光用の液晶パネル２Ｇ、Ｂ光用の液晶パネル２Ｂにそれぞれ独立に送られる。
【００２９】
Ｒ光用の液晶パネル２Ｒによって、光源装置１からのＲ光がＳ偏光光からＰ偏光光に変換された場合、Ｐ偏光光のＲ光はＰＢＳ３３を透過し、波長選択性位相板３５に入射する。なお、波長選択性位相板３５は、Ｂ光には位相差を与えず、Ｒ光に対しては半波長分の位相差を与える特性を備える。このため、波長選択性位相板３５を透過したＲ光はＳ偏光光として、合成プリズム３２に入射する。
【００３０】
Ｂ光用の液晶パネル２Ｂによって、光源装置１からのＢ光がＰ偏光光からＳ偏光光に変換された場合、Ｓ偏光光はＰＢＳ３３によって反射され、波長選択性位相板３５を透過する。波長選択性位相板３５はＢ光に対しては位相差を与えないため、Ｓ偏光光のＢ光が合成プリズム３２に入射する。
【００３１】
Ｇ光用の液晶パネル２Ｇによって、装置１からのＧ光がＳ偏光光からＰ偏光光に変換された場合、Ｐ偏光光はＰＢＳ３１を透過し、光路長を補正するためのダミーガラス３７に入射する。ダミーガラス３７を透過したＧ光は合成プリズム３２に入射する。
【００３２】
合成プリズム３２はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する特性を備えるため、上述の変調を行った場合、Ｇ光は合成プリズム３２を透過し、Ｂ光及びＲ光は合成プリズム３２によって反射され、投射レンズ４に導かれる。その結果、投射レンズ４を介して、スクリーン５にカラー画像を投射することができる。なお、フォトセンサー（計測手段）６の機能は、後述の通りである。
【００３３】
〔第１実施例〕
図２は、本発明の第１実施例で示す光源装置の構成を説明する図であり、図３は本発明の第１実施例で示す光源装置に用いられる蛍光板１１０の構成を説明する図である。
【００３４】
まず、図２を用いて本発明の第１実施例で示す光源装置の構成と、白色光を放射する原理を説明する。なお、本実施例において光学装置は、ＬＤ１００からの光束の一部をＬＤ１００からの光束と波長が異なる変換光に変換するとともに、変換光と、ＬＤ１００からの光束と波長が同じ非変換光と、を射出する蛍光板１１０を備える。さらに、光学装置は、非変換光の光量と、変換光の光量とを計測するフォトセンサー６と、フォトセンサー６による計測結果に基づいて、蛍光板１１０がＬＤ１００からの光束を変換光に変換する効率を調整する調整手段と、を備える。そして、光学装置において、蛍光板１１０は場所によって、ＬＤ１００からの光束を変換光に変換する効率が異なり、調整手段は、ＬＤ１００からの光束が蛍光板１１０に入射する場所を調整する移動アクチュエーター１４０であることを特徴とする。また、本実施例において光源装置は、ＬＤ１００と、上述の光学装置と、を備える。
【００３５】
ＬＤ１００（１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ）は、Ｂ光を発振するレーザーダイオードであり、発振波長は４４８ｎｍである。ＬＤ１００からの光束は、凸レンズである集光レンズ１０１と凹レンズである集光レンズ１０２によって光束を圧縮されて反射ミラー１０６に導かれる。
【００３６】
反射ミラー１０６は中央部分がＢ光を透過し、黄色光を反射する特性をもつダイクロイックミラーで形成され、その中央部分より外周は波長によらず光を反射するミラーで形成されている。したがって、ＬＤ１００からの光束は反射ミラー１０６の中央部を透過し、集光レンズ１０３、１０４，１０５によってさらに集光され、蛍光板１１０に導かれる。なお、Ｂ光は蛍光板１１０の表面においてほぼ一点に集光される。
【００３７】
波長変換素子である蛍光板（蛍光部材）１１０に集光されたＢ光の一部は、蛍光板の表面にある蛍光体１１２によって黄色光（Ｙ光）である蛍光光に変換される。蛍光体１１２は、Ｂ光により励起されたときにＹ光の蛍光を放射する黄色蛍光体であり、具体的には、ＹＡＧ系蛍光体の（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅからなる。なお、黄色蛍光体は、上記以外の蛍光体からなるものであってもよい。蛍光体１１２は光を拡散する粒子状の蛍光材料をバインダーに分散させた構成となっており、発光した蛍光は全方位に放射される。一方、吸収されなかったＢ光は蛍光粒子によって拡散され、基板１１１で反射される。すなわち、本実施例において、非変換光はＬＤ１００からのＢ光の一部であり、変換光とは蛍光体１１２によって変換された蛍光光であるＹ光である。
【００３８】
反射されたＢ光と、蛍光光として放射されたＹ光は集光レンズ１０３、１０４、１０５に入射し、光束が太くなった略平行光として反射ミラー１０６に導かれる。
【００３９】
反射ミラー１０６は前述の構成であるため、蛍光板１１０から反射ミラー１０６の中央部分へ入射する光束のうち、Ｂ光はＬＤ１００側へ戻ってしまう。一方、Ｙ光は反射ミラー１０６の中央部分のダイクロイックミラーで反射され、図２に示す矢印方向にある照明光学系に導かれる。
【００４０】
蛍光板１１０から反射ミラー１０６の中央部分より外周へ入射する光束は、反射ミラー１０６で反射され、図２に示す矢印方向にある照明光学系に導かれる。
【００４１】
このように本実施例で示す光源装置は、非変換光であるＢ光と、蛍光光であるＹ光を合成し、白色光を放射するようになっている。
【００４２】
次に、図３を用いて蛍光板１１０の構成と、蛍光板１１０がＬＤ１００からの光束を蛍光光に変換する効率を調整する原理について説明する。
【００４３】
蛍光板１１０は図３（Ａ）に示すように、表面が鏡面に加工された基板１１１に蛍光体１１２が付着形成された構造となっている。なお、本実施例において基板１１１はアルミニウムからなる。蛍光板１１０の断面形状は図３（Ｂ）に示すように、蛍光体１１２の厚みが約０μｍから約２００μｍに徐々に変わるように形成されている。
【００４４】
このように、厚みがテーパー状になった形状は、蛍光体１１２を基板１１１に塗布する際にスクリーン印刷法を用いることで形成することができる。スクリーン印刷法とは、塗布液が透過することが可能な透過孔をもつスクリーンを基板上に置き、スクリーンを介して基板上に塗布液を塗布する方法である。蛍光体１１２の断面形状を図３（Ｂ）に示すテーパー形状とするためには、蛍光体１１２が厚い部分は透過孔の密度を高くする。一方、蛍光体１１２の薄い部分は透過孔の密度を低くすることで、テーパー形状の断面形状を形成することができる。
【００４５】
ここで、蛍光体の厚みとＢ光をＹ光に変換する変換効率との関係を図４に示す。図４に示すように、変換効率は、２００μｍをピークに厚みが薄くなると徐々に低くなる特性を有している。また、厚みが２００μｍより厚い場合にも変換効率は低下する特性がある。これは、蛍光体が厚い部分は蛍光材料を多く含むことで、Ｂ光の多くをＹ光に変換することができるためである。言い換えれば、蛍光体が厚い部分は、薄い部分と比較して変換効率が高い。しかしながら、蛍光体が厚すぎると、蛍光体１１２から出射できないＹ光が増加してしまう。蛍光体１１２から出射できないＹ光は、例えば熱として吸収されてしまうため、変換効率が低下してしまう。
【００４６】
このように、蛍光板１１０は場所によって、蛍光板１１０がＬＤ１００からの光束を蛍光光に変換する効率が異なる。言い換えれば、蛍光板１１０は、所定の方向２０１に沿って、蛍光板１１０がＬＤ１００からの光束を蛍光光に変換する効率が変化する。さらに言い換えれば、蛍光板１１０の所定の場所から、所定の方向２０１に向かうにつれて、蛍光板１１０がＬＤ１００からの光束を蛍光光に変換する効率が変化する。なお、ここでいう所定の場所とは、例えば本実施例のように蛍光板１１０が矩形であれば、蛍光板１１０のいずれかの辺、頂点等であっても良い。
【００４７】
次に、ＬＤ１００からの光束が蛍光板１１０に入射する場所を調整する原理について説明する。
【００４８】
図２に示すように、蛍光板１１０は移動アクチュエーター（場所調整手段）１４０によって、図２の紙面上下方向（所定の方向）に移動可能である。このため、蛍光体１１２上のＢ光の集光場所２００を移動アクチュエーター１４０によって、所定の方向２０１に示す方向に調整可能である。
【００４９】
図５の破線で示すように、集光場所２００が蛍光体の薄い側に移動した場合、変換効率が低下するためにＢ光成分は増加し、Ｙ光成分は減少するため、白色光のカラーバランスを調整することができる。
【００５０】
一方、集光場所２００が蛍光体の厚い側に移動した場合、図５に一点鎖線で示すように、Ｂ光成分が減少し、Ｙ光成分が増加するといった白色光のカラーバランスに変わる。
【００５１】
次に、本発明の実施例におけるカラーバランス調整方法について、図６を用いて説明する。
【００５２】
まず、Ｂ光発光ステップＳ１で、液晶パネル２Ｂが１００％表示、液晶パネル２Ｇが０％表示、液晶パネル２Ｒが０％表示を行うようにする。ここで、液晶パネル２Ｂが１００％表示を行うとは、液晶パネル２Ｂに入射したＢ光のほとんどを投射レンズ４へ導くように、液晶パネル２ＢがＢ光を変調することを示す。逆に、液晶パネル２Ｇ及び２Ｒが０％表示を行うとは、液晶パネル２Ｇに入射したＧ光と、液晶パネル２Ｒに入射したＲ光のほとんどが投射レンズ４へ導かれないように、液晶パネル２ＧがＧ光を変調し、液晶パネル２ＲがＲ光を変調することを示す。
【００５３】
Ｂ光発光ステップＳ１の次に、Ｂ光の光量計測ステップ（第１の計測ステップ）Ｓ２で、Ｂ光の光量Ａを計測する。すなわち、Ｂ光量計測ステップＳ２は、ＬＤ１００からの光束の光量を計測する第１の計測ステップである。なお、Ｂ光量計測ステップＳ２は、ＬＤ１００から出射した直後の光束の光量を直接計測する計測ステップでなくても良い。例えば、後述のフォトセンサー６を用いて、ＬＤ１００からの光束と波長が同じ光束の光量を計測しても良い。
【００５４】
フォトセンサー（計測手段）６が光量の計測を行う。フォトセンサー６は、本来であれば合成プリズム３２を透過して投射レンズ４の方向へ導かれるはずが、合成プリズム３２に反射されてしまった漏れ光の光量を計測する。
【００５５】
Ｂ光の光量計測ステップＳ２の次に、Ｙ発光ステップＳ３で、液晶パネル２Ｂが０％表示、液晶パネル２Ｇが１００％表示、液晶パネル２Ｒが１００％表示を行うようにする。
【００５６】
Ｙ発光ステップＳ３の次に、Ｙ光量計測ステップ（第２の計測ステップ）Ｓ４で、Ｙ光の光量Ｂを計測する。すなわち、Ｙ光量計測ステップＳ４は、蛍光板１１０からの光束のうち、変換光の光量を計測する第２の計測ステップである。なお、Ｙ光量計測ステップＳ４は、光源装置１０００から出射された直後のＹ光を直接計測する計測ステップでなくても良い。例えば、前述のフォトセンサー６を用いて光源装置１０００から出射されたＹ光に含まれるＲ光及びＧ光の光量を計測しても良い。すなわち、光量Ｂは、光源装置１０００から出射されたＹ光に含まれるＲ光及びＧ光の光量の合計としても良い。
【００５７】
Ｙ光量計測ステップＳ４の次に、光量比計算ステップ（計算ステップ）Ｓ５で、光量Ａと光量Ｂとの比である光量比Ｃを計算する。光量比計算ステップＳ５の次には、光量比計算ステップＳ５の計算結果である光量比Ｃと所定の値Ｄとを比較する光量比比較ステップ（比較ステップ）Ｓ６及びＳ８を行う。
【００５８】
光量比比較ステップＳ６及びＳ８の結果、光量比Ｃが所定の値Ｄよりも大きい場合、ＬＤ１００からの光束をＬＤ１００からの光束と波長が異なる蛍光光に変換する効率を高めるための、効率調整ステップ（調整ステップ）Ｓ７を行う。
【００５９】
効率調整ステップＳ７では、光量比Ｃを小さくして所定の値Ｄに近づけるために、蛍光光への変換効率を高める。
【００６０】
すなわち、Ｙ光の光量Ｂを大きくして光量比Ｃを小さくするために、図２に示す移動アクチュエーター１４０によって、図３に示す集光場所２００を蛍光体１１２が厚い方へ移動させる。蛍光体１１２が厚い場所は、薄い場所よりも蛍光物質が多く含まれているために、蛍光体１１２が厚い場所にＢ光を入射させると、より多くのＹ光を発することができるため、光量比Ｃを小さくし、所定の値Ｄに近づけることができる。
【００６１】
一方、光量比比較ステップＳ６及びＳ８の結果、光量比Ｃが所定の値Ｄよりも小さい場合、ＬＤ１００からの光束をＬＤ１００からの光束と波長が異なる蛍光光に変換する効率を低くするための、効率調整ステップ（調整ステップ）Ｓ９を行う。
【００６２】
効率調整ステップＳ９では、光量比Ｃを大きくして所定の値Ｄに近づけるために、蛍光光への変換効率を低下させる。
【００６３】
すなわち、Ｂ光の光量Ａを大きくして光量比Ｃを大きくするために、図２に示す移動アクチュエーター１４０によって、図３に示す集光場所２００を蛍光体１１２が薄い方へ移動させる。蛍光体１１２が薄い場所は、厚い場所よりも蛍光物質が少ないために、蛍光体１１２が薄い場所にＢ光を入射させると、Ｙ光に変換されないＢ光が増えるために光量比Ｃを大きくし、所定の比Ｄに近づけることができる。効率調整ステップＳ７及びＳ９の実行後に、再びＢ光の光量計測ステップＳ２に戻る。
【００６４】
なお、光量比Ｃが所定の値Ｄと等しい場合、蛍光光への変換効率を維持する。
【００６５】
つまり、上述の制御は、フォトセンサー６による計測結果に基づいて、蛍光体１１２がＬＤ１００からの光束を蛍光光に変換する効率を調整する。
【００６６】
このような制御を行うことによって、スクリーン５に白色のカラーバランスが整った画像を表示できるようになる。このような制御は、最も光量の少ない色の液晶パネルの最大変調量を基準として、他の色の光変調装置の最大変調量を低下させる必要が無い。このため、液晶パネルの変調量を調整してカラーバランスを整える方法と比較して、投写画像の光量の損失を少なくでき、より明るい画像を実現することができる。
【００６７】
なお、上述の動作は、装置の使用時間に応じて実施されるもので、１０分以内の時間おきに動作させると好ましい。また、上述の動作は装置の使用中に１０分以内の時間おきに動作させるだけではなく、装置の起動時及び停止時に行っても良い。さらに、上述の動作は、装置の使用中には行わず、装置の起動時及び停止時のみに行っても良い。さらに、上述の動作は、装置の起動時のみに行っても良い。
【００６８】
装置の起動時に上述の動作を行うことで、装置の使用環境に合わせた調整を行い、良好なカラーバランスの画像を投射することができる。また、装置の停止時に上述の動作を行うことで起動時の調整を不要とし、より素早く装置を使用可能な状態にすることができる。
【００６９】
このように、本実施例で示す光源装置は、励起光であるＬＤ１００からの青色光が、蛍光板１１０に集光する場所２００を移動アクチュエーター１４０によって調整する。これによって、光源装置からの放射された白色光のカラーバランスを変えることができるようにしたものである。
【００７０】
〔第２実施例〕
図７は本発明の第２実施例で示す光源装置の構成を説明する図である。図８は本実施例における蛍光円板１２０の構成を説明する図である。
【００７１】
本実施例と前述の第１実施例との違いは、波長変換素子あるいは蛍光部材として蛍光板１１０ではなく蛍光円板１２０を用いる点と、蛍光円板１２０を回転させるための回転モーター（駆動部）１５０をさらに備える点である。
【００７２】
蛍光板１１０ではなく蛍光円板１２０を用いる点以外の、ＬＤ１００からの青色光と、蛍光円板１２０からの黄色光とを合成して白色光を出射する原理等は前述の第１実施例と同様である。
【００７３】
蛍光円板（蛍光部材）１２０は図８（Ａ）に示すように、基板１１１と形状以外は同様に形成された基板１２１の円周方向に蛍光体１２２を付着させて形成した構造となっている。
【００７４】
蛍光体１２２の断面形状は、図８（Ｂ）に示すように円板の半径方向に、蛍光体１２２の厚みが約２００μｍから約０μｍに徐々に変わるように形成されている。このような形状は、前述の第１実施例と同様にスクリーン印刷法で形成することができる。
【００７５】
前述の第１実施例と同様に、移動アクチュエーター１４０によって集光場所２００は、方向２０１に示す方向に移動可能である。集光場所２００が、蛍光円板１２０の外側に移動すると、ＬＤ１００からの光束は蛍光体１２２が薄い側に入射するため、蛍光変換効率が低下する。その結果、光源装置から放射された光のスペクトルは、図５の点線で示す分布となる。つまり、集光場所２００が、蛍光円板１２０の外側に移動すると、青色光成分が増加し、黄色光成分が減少するといった白色光のカラーバランスに変わる。
【００７６】
一方、集光場所２００が、蛍光円板１２０の内側に移動すると、ＬＤ１００からの光束は蛍光体１２２が厚い側に入射するため、蛍光変換効率が向上する。その結果、光源装置から放射された光のスペクトルは、図５の一点鎖線で示す分布となる。つまり、集光場所２００が、蛍光円板１２０の内側に移動すると、青色光成分が減少し、黄色光成分が増加するといった白色光のカラーバランスに変わる。
【００７７】
このように、蛍光円板１２０は場所によって、蛍光円板１２０がＬＤ１００からの光束を蛍光光に変換する効率が異なる。言い換えれば、蛍光円板１２０は、所定の方向２０１に沿って、蛍光円板１２０がＬＤ１００からの光束を蛍光光に変換する効率が変化する。さらに言い換えれば、蛍光板１２０の所定の場所から、所定の方向２０１に向かうにつれて、蛍光円板１２０がＬＤ１００からの光束を蛍光光に変換する効率が変化する。なお、ここでいう所定の場所とは、例えば本実施例のように蛍光円板１２０が円形であれば、蛍光円板１２０の中心あるいは外周上のいずれかの１点としても良い。さらに、所定の場所を蛍光円板１２０の中心とした場合には、蛍光円板１２０の中心から半径方向に沿って変換効率が変化するようにしても良い。
【００７８】
なお、カラーバランスの調整を行うための制御方法は、前述の第１実施例と同様である。
【００７９】
このように、本実施例で示す光源装置は、励起光であるＬＤ１００からの青色光が、蛍光円板１２０に集光する場所２００を移動アクチュエーター１４０によって変える。これによって、光源装置からの放射された白色光のカラーバランスを変えることができるようにしたものである。したがって、カラーバランスの調整を行うことができ、より明るい画像の投射を実現することが可能な光源装置を提供することができる。
【００８０】
〔第３実施例〕
図６は本発明の第３実施例で示す光源装置の構成を説明する図である。
【００８１】
本実施例と前述の第２実施例との違いは、蛍光体１２２と形状が異なる蛍光体１２３が、基板１２１上に設けられている点である。
【００８２】
図６（Ａ）に、本実施例で示す蛍光円板１２０の回転軸方向視の正面図を示す。蛍光体１２３は間引きが成されたパターンで付着させてあり、間引きの比率は円板の半径方向になるほど大きくなるように形成されている。なお、図９（Ｂ）に示すように、本実施例において蛍光体１２３をテーパー状に形成する必要はなく、蛍光円板１２０の半径方向に一様な厚みを持つように構成している。具体的には、蛍光体１２３の厚みは最大の蛍光変換効率が得られる約２００μｍで塗布されている。
【００８３】
言い換えれば、蛍光円板１２０のうち、蛍光体１２３が設けられた領域を蛍光領域４００とし、蛍光体１２３が設けられていない領域を非蛍光領域４０１とする。さらに、蛍光円板１２０と同心円上にあって、半径Ｒ１（第１の半径）である円を第１の円とする。このとき、第１の円の円周における蛍光領域４００と非蛍光領域４０１との比率は、半径Ｒ１よりも長い半径Ｒ２（第２の半径）である第２の円の円周における蛍光領域４００と非蛍光領域４０１との比率と異なる。
【００８４】
さらに言い換えれば、蛍光円板１２０と同心円上にあって所定の半径を有する所定の円の円周において、ＬＤ１００からの光束が蛍光体１２３を照明する領域２０３の面積は、所定の半径が大きくなるにつれて徐々に小さくなる、あるいは、大きくなる。本実施例においては、図９（ｃ）に示すように、照明領域２０３の面積は、蛍光円板１２０の外周に近づくにつれて、徐々に小さくなるように、蛍光円板１２０が形成されている。
【００８５】
さらに言い換えれば、蛍光円板１２０は、間引きの比率が蛍光円板１２０の半径方向になるほど大きくなるように形成されている。
【００８６】
このような形状の蛍光体１２３は、前述のスクリーン印刷法を用い、非蛍光領域４０１には蛍光材料が塗布されないようにマスキング等の制限を設けることで形成することができる。
【００８７】
前述の第２実施例と同様に、移動アクチュエーター１４０によって集光場所２００は、方向２０１に示す方向に移動可能である。集光場所２００が、蛍光円板１２０の外側に移動すると、ＬＤ１００からの光束が蛍光体１２３に当たる時間が短くなるために、蛍光変換効率が低下する。その結果、光源装置から放射された光のスペクトルは、図１０の点線で示す分布となる。つまり、集光場所２００が、蛍光円板１２０の外側に移動すると、青色光成分が増加し、黄色光成分が減少するといった白色光のカラーバランスに変わる。
【００８８】
一方、集光場所２００が、蛍光円板１２０の内側に移動すると、ＬＤ１００からの光束が蛍光体１２３に当たる時間が長くなるために、蛍光変換効率が向上する。その結果、光源装置から放射された光のスペクトルは、図１０の一点鎖線で示す分布となる。つまり、集光場所２００が、蛍光円板１２０の内側に移動すると、青色光成分が減少し、黄色光成分が増加するといった白色光のカラーバランスに変わる。
【００８９】
なお、カラーバランスの調整を行うための制御方法は、前述の第１実施例と同様である。
【００９０】
このように、本実施例で示す光源装置は、励起光であるＬＤ１００からの青色光が、蛍光円板１２０に集光する場所２００を移動アクチュエーター１４０によって変える。これによって、光源装置からの放射された白色光のカラーバランスを変えることができるようにしたものである。したがって、カラーバランスの調整を行うことができ、より明るい画像の投射を実現することが可能な光源装置を提供することができる。
【００９１】
〔他の実施形態〕
前述した実施例では、励起光であるＬＤ１００からの青色光と、蛍光体から発光した黄色光を測定しているが、蛍光体からの黄色光を測定する代わりに、Ｇ光またはＲ光を測定して代用しても構わないものである。
【００９２】
また、前述した実施例では、合成プリズム３２の近傍にフォトセンサー６を配置した構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。フォトセンサー６の代わりに、例えば、第１フライアイレンズ２１と第２フライアイレンズ２２との間にカラーセンサーを備える構成等であっても良い。さらに、投射型表示装置の起動時に、第１フライアイレンズ２１と第２フライアイレンズ２２との間にカラーセンサーを配置する。そして、起動から所定の時間経過後に、カラーセンサーを第１フライアイレンズ２１と第２フライアイレンズ２２との間から移動させる構成等であっても良い。
【００９３】
また、前述した実施例では、アルミニウムの基板上に蛍光体を塗布した構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。カラーバランスの調整を行うことができ、より明るい画像の投射を実現することが可能であれば、例えば、樹脂製の透明基板上に蛍光体を塗布した構成等であっても良い。
【００９４】
また、前述した実施例では、本発明の実施例で示す光源装置を搭載可能な投射型表示装置の構成として、投射レンズを備える構成を例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。投射型表示装置であれば、例えば、着脱可能な投射レンズを用いる構成などでも良い。
【００９５】
また、前述した実施例では、青色光を発するＬＤ光源を用いた光源装置の構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。青色の波長帯域の光を発する光源であれば、例えば、青色ＬＥＤ光源などであっても良い。
【００９６】
また、前述した実施例では、ＬＤ光源以外に青色光を発する光源がない光源装置の構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＬＤ光源以外に青色ＬＥＤ光源を追加した構成などでも良い。
【００９７】
また、前述した実施例では、中央部分に青色光を透過し、黄色光を反射するダイクロイックミラーを備え、外周部にミラーを備える構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。中央部分は青色光を反射し、黄色光を反射するダイクロイックミラーとし、青色光が反射された方向に蛍光体を配置する構成等であっても良い。さらに、ダイクロイックミラーは中央部分ではなく、反射ミラーの中心からずれた場所に配置される構成等であっても良い。
【００９８】
また、前述した実施例では、移動アクチュエーターで蛍光部材を移動させることで、ＬＤ光源からの光束の集光場所を調整する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。カラーバランスの調整を行うことができ、より明るい画像の投射を実現することが可能であれば、例えば、ＬＤ光源を移動させる構成等であっても良い。
【符号の説明】
【００９９】
６  フォトセンサー（計測手段）
１２０  蛍光円板（波長変換素子）
１４０  移動アクチュエーター（場所調整手段）
【図１】
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【図２】
2015228312.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015228312.tif 000007
【図６】
2015228312.tif 000008
【図７】
2015228312.tif 000009
【図８】
2015228312.tif 000010
【図９】
2015228312.tif 000011
【図１０】
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