(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの出射光を受けて第一波長帯域光、第二波長帯域光、第三波長帯域光及び第四波長帯域光の各々を、夫々出射する複数の光源セグメントを有する蛍光ホイールと、
前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を透過するとともに前記第三波長帯域光の透過を遮断する第一透過領域と、第二透過領域と、を有して前記蛍光ホイールからの前記異なる波長帯域光が照射されるカラーホイールと、
前記蛍光ホイールと前記カラーホイールが同期されるよう前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを制御するとともに、前記複数の光源セグメントに前記出射光が順次照射されるよう前記光源を制御する制御部と、
を備え、
前記第二波長帯域光は、前記第一波長帯域光及び前記第三波長帯域光の波長帯域を含み、
前記制御部は、前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第一透過領域に入射させ、前記第二波長帯域光及び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投影モードと、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を前記第一透過領域に入射させ、前記第三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二投影モードと、を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
光源と、
前記光源からの出射光を受けて第一波長帯域光、第二波長帯域光、第三波長帯域光及び第四波長帯域光の各々を、夫々出射する複数の光源セグメントを有する蛍光ホイールと、
前記第三波長帯域光及び前記第四波長帯域光を透過するとともに前記第一波長帯域光の透過を遮断する第一透過領域と、第二透過領域と、を有して前記蛍光ホイールからの前記異なる波長帯域光が照射されるカラーホイールと、
前記蛍光ホイールと前記カラーホイールが同期されるよう前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを制御するとともに、前記複数の光源セグメントに前記出射光が順次照射されるよう前記光源を制御する制御部と、
を備え、
前記第二波長帯域光は、前記第一波長帯域光及び前記第三波長帯域光の波長帯域を含み、
前記制御部は、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を前記第二透過領域に入射させ、前記第三波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第一透過領域に入射させる第一投影モードと、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透過させ、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光を前記第一透過領域に透過させる第二投影モードと、を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
光源と、
前記光源からの出射光を受けて第一波長帯域光、第二波長帯域光、第三波長帯域光及び第四波長帯域光の各々を、夫々出射する複数の光源セグメントを有する蛍光ホイールと、
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、を有して前記蛍光ホイールからの前記異なる波長帯域光が照射されるカラーホイールと、
前記蛍光ホイールと前記カラーホイールが同期されるよう前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを制御するとともに、前記複数の光源セグメントに前記出射光が順次照射されるよう前記光源を制御する制御部と、
を備え、
前記第二波長帯域光は、前記第一波長帯域光及び前記第三波長帯域光の波長帯域を含み、
前記蛍光ホイールは、前記第二波長帯域光を出射する第二光源セグメントを有し、
前記制御部は、前記第二光源セグメントから出射され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一投影モードと、前記第二光源セグメントから出射された前記第二波長帯域光を前記第一透過領域に入射させる第二投影モードと、を有し、
前記第二投影モードは、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の何れか複数のうち、前記第一透過領域に入射させる入射光の各々が、夫々個別に又は一つの出力期間とみなして出射時間を制御されることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
前記第二透過領域は可視光を透過する領域であり、
前記蛍光ホイールの前記光源セグメントは、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光、青色波長帯域光と、シアン色波長帯域光又はマゼンタ色波長帯域光又は黄色波長帯域光を出射す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】
前記蛍光ホイールの前記光源セグメントは、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の各々を、夫々出射する第一光源セグメント、第二光源セグメント、第三光源セグメント及び第四光源セグメントが形成され、
前記制御部は、前記第二光源セグメントから出射され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一投影モードと、前記第二光源セグメントから出射された前記第二波長帯域光を前記第一透過領域に入射させる第二投影モードと、を備える、
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６】
前記蛍光ホイールの前記光源セグメントは、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の各々を、夫々出射する第一光源セグメント、第二光源セグメント、第三光源セグメント及び第四光源セグメントが形成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項７】
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、夫々緑色波長帯域光、黄色波長帯域光、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。
【請求項８】
前記第一光源セグメント、前記第二光源セグメント及び前記第三光源セグメントは、前記光源からの出射光を励起光として受けて、蛍光発光する蛍光体層を有する蛍光発光領域であり、
前記第四光源セグメントは、前記光源からの出射光を透過して前記第四波長帯域光として出射する拡散透過領域である、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第二投影モードにおいて、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の何れか複数のうち、前記第一透過領域に入射させる入射光の各々は、該入射光の波長帯域が切り替わる混色期間において、出射が維持されることを特徴とする請求項３乃至請求項８の何れかに記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９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、
前記光源装置や前記表示素子を制御する投影装置制御手段と、
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撮影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から出射された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、又は、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ものである。
【０００３】
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、光源としての発光ダイオードやレーザダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いる種々のプロジェクタの開発が多々なされている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示される投影装置は、スポット光を発する光源と、スポット光を反射させる多角形板状の走査体と、カラーホイールを具備している。走査体は、光源からのスポット光を所定の角度に反射させる。カラーホイールは、回転円盤の周上に三色の蛍光光を発する蛍光カラーフィルタが分割配置されている。走査体は、その側面に、各蛍光カラーフィルタに対応した複数のミラーを有しており、反射したスポット光によりカラーホイールの蛍光カラーフィルタを順次走査させる。そして、蛍光カラーフィルタで励起された蛍光光は、複数色の光源光として時分割で出射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２４４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような投影装置では、赤、緑及び青の光はいずれも、一つの半導体レーザ光源から出射された紫外域波長を持つスポット光を、カラーホイールに設けられた各色に対応した蛍光体を励起することにより得られた光である。スポット光の入射面の反対側から出射される蛍光光は、インテグレータに入射して投影装置の光源として利用されるが、蛍光体で励起された光は様々な方向に出射する場合があり、励起されたその他の蛍光光は、光源光として利用できない。また、特許文献１のように、光源光として得ようとしている色が蛍光カラーフィルタの各セグメントに対応していると、そのセグメントは他の色の光を出射させるために使用することができない。そのため、投影モードによって画像形成に用いる色の数を変更する場合、全てのセグメントを使用することができなくなり、投影画像の輝度も低下してしまう。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、輝度の低下を低減させることができる光源装置、及び光源装置を用いた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】
【０００８】
本発明の光源装置は、光源と、前記光源からの出射光を受けて第一波長帯域光、第二波長帯域光、第三波長帯域光及び第四波長帯域光の各々を、夫々出射する複数の光源セグメントを有する蛍光ホイールと、前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を透過するとともに前記第三波長帯域光の透過を遮断する第一透過領域と、第二透過領域と、を有して前記蛍光ホイールからの前記異なる波長帯域光が照射されるカラーホイールと、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールが同期されるよう前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを制御するとともに、前記複数の光源セグメントに前記出射光が順次照射されるよう前記光源を制御する制御部と、を備え、前記第二波長帯域光は、前記第一波長帯域光及び前記第三波長帯域光の波長帯域を含み、前記制御部は、前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第一透過領域に入射させ、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光を前記第二透過領域に入射させる前記第一投影モードと、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を前記第一透過領域に入射させ、前記第三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前記第二投影モードと、を含むことを特徴とする。
本発明の他の光源装置は、光源と、前記光源からの出射光を受けて第一波長帯域光、第二波長帯域光、第三波長帯域光及び第四波長帯域光の各々を、夫々出射する複数の光源セグメントを有する蛍光ホイールと、前記第三波長帯域光及び前記第四波長帯域光を透過するとともに前記第一波長帯域光の透過を遮断する第一透過領域と、第二透過領域と、を有して前記蛍光ホイールからの前記異なる波長帯域光が照射されるカラーホイールと、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールが同期されるよう前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを制御するとともに、前記複数の光源セグメントに前記出射光が順次照射されるよう前記光源を制御する制御部と、を備え、前記第二波長帯域光は、前記第一波長帯域光及び前記第三波長帯域光の波長帯域を含み、前記制御部は、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を前記第二透過領域に入射させ、前記第三波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第一透過領域に入射させる第一投影モードと、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透過させ、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光を前記第一透過領域に透過させる第二投影モードと、を含むことを特徴とする。
本発明の他の光源装置は、光源と、前記光源からの出射光を受けて第一波長帯域光、第二波長帯域光、第三波長帯域光及び第四波長帯域光の各々を、夫々出射する複数の光源セグメントを有する蛍光ホイールと、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、を有して前記蛍光ホイールからの前記異なる波長帯域光が照射されるカラーホイールと、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールが同期されるよう前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを制御するとともに、前記複数の光源セグメントに前記出射光が順次照射されるよう前記光源を制御する制御部と、を備え、前記第二波長帯域光は、前記第一波長帯域光及び前記第三波長帯域光の波長帯域を含み、前記蛍光ホイールは、前記第二波長帯域光を出射する第二光源セグメントを有し、前記制御部は、前記第二光源セグメントから出射され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一投影モードと、前記第二光源セグメントから出射された前記第二波長帯域光を前記第一透過領域に入射させる第二投影モードと、を有し、前記第二投影モードは、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の何れか複数のうち、前記第一透過領域に入射させる入射光の各々が、夫々個別に又は一つの出力期間とみなして出射時間を制御されることを特徴とする。
【０００９】
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、前記光源装置や前記表示素子を制御する投影装置制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、輝度の低下を低減させることができる光源装置、及び光源装置を用いた投影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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光学ホイールの平面模式図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るカラーホイールの平面模式図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る、（ａ）各波長帯域光の光特性、及び（ｂ）青緑透過領域の透過特性を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る第一投影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１に係る第二投影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２に係る赤青透過領域の透過特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る第一投影モードのタイミングチャート図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係る第二投影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】
【００１２】
（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とされる投影装置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。
【００１３】
投影装置１０は、図１に示すように、略直方体形状であって、投影装置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を有すると共に、この正面パネル１２には複数の吸気孔１８や排気孔１７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。
【００１４】
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。
【００１５】
さらに、筐体の背景には、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。
【００１６】
つぎに、投影装置１０の投影装置制御手段について、図２の機能回路ブロック図を用いて述べる。投影装置制御手段は、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、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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る。そして、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。尚、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。
【００１９】
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う。
【００２０】
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等により構成されている。
【００２１】
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。
【００２２】
尚、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を駆動して拡声報音させる。
【００２３】
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、投影モードに応じて、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。
【００２４】
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本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。
【００２５】
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を備えている。さらに、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が配置されている。
【００２６】
光源装置６０は、青色波長帯域光の光源であって、励起光源ともされる励起光照射装置７０と、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の光源とされる蛍光光源装置９０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、カラーホイール装置２００により構成される。そして、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、各色光源装置から出射される各色波長帯域光をライトトンネル１７５の入射口に集光する。
【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。そして、励起光照射装置７０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から成る光源群、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度変換する反射ミラー群、反射ミラー群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集光レンズ７８、及び、青色レーザダイオード７１と右側パネル１４との間に配置されたヒートシンク８１等を備える。
【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成る。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からの各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が夫々配置されている。また、反射ミラー群７５は、複数の反射ミラーが階段状に配置されてミラー基盤と一体化されて位置調整を行って生成され、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が配置されており、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が配置されており、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７８が冷却される。
【００３０】
蛍光光源装置９０を構成する蛍光ホイール装置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、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１０１と、この蛍光ホイール１０１を回転駆動するモータ１１０と、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群１１１と、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集光レンズ１１５と、を備える。なお、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、この冷却ファン２６１によって蛍光ホイール装置１００等が冷却される。
【００３１】
そして、導光光学系１４０は、赤色、黄色、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、導光光学系１４０には、集光レンズ７８と集光レンズ群１１１との間の位置に、青色波長帯域光を透過し、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そ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。
【００３２】
また、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。第一反射ミラー１４３における左側パネル１５側には、集光レンズ１４６が配置され、さらにこの集光レンズ１４６の左側パネル１５側には、第二反射ミラー１４５が配置されている。第二反射ミラー１４５の背面パネル１３側には、集光レンズ１４７が配置されている。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を介して入射される青色波長帯域光の光軸を背面パネル１３側に９０度変換する。
【００３３】
また、第一ダイクロイックミラー１４１の左側パネル１５側には、集光レンズ１４９が配置されている。さらに、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側には、第二ダイクロイックミラー１４８が配置されている。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度光軸を変換し、青色波長帯域光を透過させる。
【００３４】
第一ダイクロイックミラー１４１により反射された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の光軸は、集光レンズ１４９に入射する。そして、集光レンズ１４９を透過した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を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。一方、集光レンズ１４７を透過し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を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。
【００３５】
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により構成されている。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の一部ともされている。
【００３６】
ライトトンネル１７５の近傍には、ライトトンネル１７５の入射口に光源光を集光する集光レンズ１７３が配置されている。よって、各色波長帯域光は、集光レンズ１７３により集光され、ライトトンネル１７５に向かって出射される。
【００３７】
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に設けられた何れかのセグメントを透過することにより、適宜の波長帯域の成分が遮断されて、ライトトンネル１７５に向かって出射される。その後、ライトトンネル１７５に入射された光線束は、ライトトンネル１７５により均一な強度分布の光線束とされる。
【００３８】
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を介して、光軸変換ミラー１８１が配置されている。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側に光軸を変換される。
【００３９】
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、ＤＭＤとされる表示素子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。
【００４０】
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である光線束は、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により構成されている。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。そして、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。
【００４１】
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を回転させるとともに励起光照射装置７０から任意のタイミングで光を出射すると、赤色、黄色、緑色及び青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及びライトトンネル１７５に順次入射され、さらに光源側光学系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。
【００４２】
なお、本実施形態では、励起光照射装置７０は青色波長帯域光の光源として使用しているが、青色波長帯域光の光源として別途他の光源を備えるようにしてもよい。
【００４３】
図４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の軸部と軸着して固定される。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。
【００４４】
蛍光ホイール１０１は、励起光照射装置７０とされる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。すなわち、蛍光ホイール１０１は、蛍光発光領域３１０と透過領域（第四光源セグメント）３２０を、環状に連続して有している。
【００４５】
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って、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。このミラー加工された表面には、各色蛍光体層からなる蛍光発光領域３１０が形成されている。蛍光発光領域３１０は、緑色蛍光体層（第一光源セグメント）３１１、黄色蛍光体層（第二光源セグメント）３１２、赤色蛍光体層（第三光源セグメント）３１３を有している。各蛍光体層３１１，３１２，３１３は、夫々境界Ｂ２，Ｂ３を隔てて周方向に形成される。緑色蛍光体層３１１、黄色蛍光体層３１２及び赤色蛍光体層３１３は、青色波長帯域光を励起光として受けて、夫々の領域から緑色波長帯域光（第一波長帯域光）、黄色波長帯域光（第二波長帯域光）及び赤色波長帯域光（第三波長帯域光）の蛍光光を出射する。
【００４６】
蛍光ホイール１０１の蛍光体層は、励起光照射装置７０からの励起光としての青色波長帯域光が蛍光ホイール１０１の蛍光体層に照射されると、蛍光体層の蛍光体は、その蛍光体から全方位に励起された蛍光光を出射する。蛍光光による光線束は、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、蛍光ホイール１０１における入射光を透過又は拡散透過する領域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、蛍光ホイール１０１を透過又は拡散透過され、蛍光ホイール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。
【００４７】
透過領域３２０は、赤色蛍光体層３１３と緑色蛍光体層３１１との間に、境界Ｂ１，Ｂ４を隔てて、蛍光発光領域３１０と周方向に並設するよう連続して形成される。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質で形成されている。また、透明基材は、青色波長帯域光が照射される側の表面に拡散層を設けるようにしてもよい。この場合、例えば、その透明基材の表面をサンドブラスト等で微細凹凸を形成したものが設けられる。このように、青色波長帯域光を透過領域３２０に受けた蛍光ホイール１０１は、その青色波長帯域光（第四波長帯域光）を透過又は拡散透過した後に裏面側から出射する。
【００４８】
図５は、カラーホイール２０１をカラーホイール２０１の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がモータ２１０の軸部と軸着して固定される。モータ２１０の回転とともに、カラーホイール２０１は、軸周りに回転することができる。
【００４９】
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、白色光（可視光）を透過可能に形成される白透過領域（第二透過領域）４１０と青緑透過領域（第一透過領域）４２０を環状に連続して有している。白透過領域４１０と青緑透過領域４２０は、境界Ｂ５，Ｂ６を隔てて周方向に並設するよう形成される。白透過領域４１０は、少なくとも赤色波長帯域光、黄色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光を透過する領域である。青緑透過領域４２０は、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を透過してその他の波長帯域の光を遮断する領域である。なお、青緑透過領域４２０は、青色波長帯域光及び緑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。
【００５０】
図６（ａ）は、各色蛍光体層から発せられる各色波長帯域光の光特性を示す図である。本図では、縦軸に光の強度を、横軸に波長を示している。各光特性が分布している波長帯域は、光の色によって異なる。青色波長帯域光の光特性Ｂは、約４４０ｎｍから約４８０ｎｍの波長帯域に分布する。緑色波長帯域光の光特性Ｇは、約５２０ｎｍから約６００ｎｍに分布する。赤色波長帯域光の光特性Ｒは、約６００ｎｍから約６６０ｎｍの波長帯域に分布する。また、黄色波長帯域光の光特性Ｙは、約５１５ｎｍから約６８０ｎｍの波長帯域に分布する。したがって、黄色波長帯域光の光特性Ｙは、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光の光特性Ｇ，Ｒの波長帯域を含んでいる。
【００５１】
図６（ｂ）は、青緑透過領域４２０における光の透過特性を示す図である。本図では、縦軸に透過率、横軸に波長を示している。透過率が高い領域は、その波長帯域の光を通し易いことを示す。本実施形態の青緑透過領域４２０は、約４００ｎｍから約６００ｎｍの波長帯域の大部分を透過させる透過特性Ｆ１を有する。したがって、青緑透過領域４２０は、図６（ａ）の光特性Ｂ，Ｇを持つ青色波長帯域光や緑色波長帯域光の大部分の光を透過する。一方、緑色波長帯域光の光特性Ｇの長波長側に位置する赤色波長帯域光等の他の波長帯域の光は、青緑透過領域４２０により遮断される。
【００５２】
つぎに、本実施形態における、蛍光ホイール１０１及びカラーホイール２０１の制御について説明する。光源装置６０と、その一部である蛍光ホイール１０１及びカラーホイール２０１は、制御部３８によって制御される。
【００５３】
図７は、本実施形態の第一投影モードのタイミングチャート図である。第一投影モードは、投影装置１０が四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モードである。光源装置６０は、フレーム単位周期５００毎に一つの画像を形成し、複数の投影画像を時分割で連続して投影する。また、光源装置６０は、フレーム単位周期５００を第一出力期間Ｔ５０ａ、第二出力期間Ｔ５０ｂ、第三出力期間Ｔ５０ｃ、第四出力期間Ｔ５０ｄの順に時分割にして、各出力期間に割当てられた色の光を出射する。
【００５４】
第一投影モードで、緑色蛍光体層３１１、黄色蛍光体層３１２、赤色蛍光体層３１３及び透過領域３２０は、夫々第一出力期間Ｔ５０ａ、第二出力期間Ｔ５０ｂ、第三出力期間Ｔ５０ｃ及び第四出力期間Ｔ５０ｄの各期間に、青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光が蛍光ホイール１０１に照射される。また、第一出力期間Ｔ５０ａと第四出力期間Ｔ５０ｄに青緑透過領域４２０に対し蛍光ホイール１０１からの光が照射されるようにカラーホイール２０１が制御され、第二出力期間Ｔ５０ｂと第三出力期間Ｔ５０ｃに白透過領域４１０に対し蛍光ホイール１０１からの光が照射されるようにカラーホイール２０１が制御される。
【００５５】
すなわち、図４に示した蛍光ホイール１０１上の、青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光が照射される位置が、第一切替タイミングＴ１、第二切替タイミングＴ２、第三切替タイミングＴ３及び第四切替タイミングＴ４において、夫々第一境界Ｂ１、第二境界Ｂ２、第三境界Ｂ３及び第四境界Ｂ４となるように、蛍光ホイール１０１は制御される。また、図５に示したカラーホイール２０１上の、蛍光ホイール１０１からの光が照射される位置が、第二切替タイミングＴ２及び第四切替タイミングＴ４において、夫々第五境界Ｂ５及び第六境界Ｂ６となるように、カラーホイール２０１は制御される。以下、各出力期間について説明する。
【００５６】
図７に示すように、青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光は、蛍光ホイール６００（１０１）、カラーホイール７００（２０１）の順に通過し、各合成色８００の出射光として、投影画像の形成に用いられる。第一切替タイミングＴ１から開始する第一出力期間Ｔ５０ａで、蛍光ホイール６００は、緑色蛍光体層３１１に青色波長帯域光が照射されて、緑色波長帯域光６０ａを出射する。青緑透過領域７０ａでは緑色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された緑色波長帯域光６０ａ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８００として緑色波長帯域光８０ａを出射する。
【００５７】
第二切替タイミングＴ２から開始する第二出力期間Ｔ５０ｂで、蛍光ホイール６００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６０ｂを出射する。白透過領域７０ｂでは黄色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された黄色波長帯域光６０ｂ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８００として黄色波長帯域光８０ｂを出射する。
【００５８】
第三切替タイミングＴ３から開始する第三出力期間Ｔ５０ｃで、蛍光ホイール６００は、赤色蛍光体層３１３に青色波長帯域光が照射されて、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。白透過領域７０ｂでは赤色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。よって、光源装置６０は、第三出力期間Ｔ５０ｃに、合成色８００として赤色波長帯域光８０ｃを出射する。
【００５９】
第四切替タイミングＴ４から開始する第四出力期間Ｔ５０ｄで、蛍光ホイール６００の透過領域３２０を青色波長帯域光が透過するため、蛍光ホイール６００は青色波長帯域光６０ｄを出射する。青緑透過領域７１ａでは青色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された青色波長帯域光６０ｄ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８００として青色波長帯域光８０ｄを出射する。
【００６０】
第四出力期間Ｔ５０ｄが経過すると、次のフレーム単位周期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６００及びカラーホイール７００の対応する領域が配置されるように制御して、緑色波長帯域光８１ａを合成色８００として緑色波長帯域光８１ａを出射する。以降、同様に繰り返される。
【００６１】
図８は、本実施形態の第二投影モードのタイミングチャート図である。第二投影モードは、投影装置１０が三色の光源色により形成した投影画像をスクリーンに形成するモードである。
【００６２】
第二投影モードでは、蛍光ホイール１０１は、各出力期間Ｔ５０ａ，Ｔ５０ｂ，Ｔ５０ｃ，Ｔ５０ｄにおいて、第一投影モードと同様の波長帯域光を出射するように制御される。また、第一出力期間Ｔ５０ａと第二出力期間Ｔ５０ｂに青緑透過領域４２０に蛍光ホイール１０１からの光が照射されるようにカラーホイール２０１が制御され、第三出力期間Ｔ５０ｃと第四出力期間Ｔ５０ｄに白透過領域４１０に蛍光ホイール１０１からの光が照射されるようにカラーホイール２０１が制御される。
【００６３】
すなわち、図４に示した蛍光ホイール１０１上の、青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光が照射される位置は、各切替タイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４において、第一投影モードと同様に制御される。また、図５に示したカラーホイール２０１上の、蛍光ホイール１０１からの光が照射される位置が、第一切替タイミングＴ１及び第三切替タイミングＴ３において、夫々第六境界Ｂ６及び第五境界Ｂ５となるように、カラーホイール２０１は制御される。つまり、蛍光ホイール１０１とカラーホイール２０１は、その原点位置を相対的にずらして制御される。以下、各出力期間について説明する。
【００６４】
図８に示すように、第一切替タイミングＴ１から開始する第一出力期間Ｔ５０ａで、蛍光ホイール６００は、緑色蛍光体層３１１に青色波長帯域光が照射されて、緑色波長帯域光６０ａを出射する。青緑透過領域７０ａでは緑色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された緑色波長帯域光６０ａ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８００として緑色波長帯域光８０ａを出射する。
【００６５】
第二切替タイミングＴ２から開始する第二出力期間Ｔ５０ｂで、蛍光ホイール６００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６０ｂを出射する。青緑透過領域７０ａでは、図６（ｂ）で示したように、緑色波長帯域光を透過し、赤色波長帯域光を遮断する。そのため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された黄色波長帯域光６０ｂに含まれる波長成分の内、赤色波長帯域光の波長成分を遮断する。よって、光源装置６０は、第二出力期間Ｔ５０ｂに、合成色８００として緑色波長帯域光８０ｉを出射する。
【００６６】
第三切替タイミングＴ３から開始する第三出力期間Ｔ５０ｃで、蛍光ホイール６００は、赤色蛍光体層３１３に青色波長帯域光が照射されて、赤色波長帯域光６０ｃを出射する。白透過領域７０ｂでは赤色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された赤色波長帯域光６０ｃを透過する。よって、光源装置６０は、第三出力期間Ｔ５０ｃに、合成色８００として赤色波長帯域光８０ｃを出射する。
【００６７】
第四切替タイミングＴ４から開始する第四出力期間Ｔ５０ｄで、蛍光ホイール６００の透過領域３２０を青色波長帯域光が透過するため、蛍光ホイール６００は青色波長帯域光６０ｄを出射する。白透過領域７０ｂでは青色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された青色波長帯域光６０ｄ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８００として青色波長帯域光８０ｄを出射する。
【００６８】
第四出力期間Ｔ５０ｄが経過すると、次のフレーム単位周期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６００及びカラーホイール７００の対応する領域が配置されるように制御して、合成色８００として緑色波長帯域光８１ａを出射する。以降、同様に繰り返される。
【００６９】
このように、本実施形態では、第一投影モードにおいて、光源装置６０は、緑色、黄色、赤色及び青色の光を時分割で出射して投影画像を形成することができる。また、第二投影モードでは、第二出力期間Ｔ５０ｂにおいても第一出力期間Ｔ５０ａと同様の緑色波長帯域光８０ｉを出射する。したがって、第二投影モードにおいて、光源装置６０は、緑色、赤色及び青色の光を時分割で出射することができる。
【００７０】
（実施形態２）
つぎに、本発明の実施形態２について説明する。本実施形態では、図５に示すカラーホイール２０１に設けた青緑透過領域４２０の代わりに、赤青透過領域（第一透過領域）を同様の位置に配置する。赤青透過領域では、図６に示す青緑透過領域４２０と光透過特性が異なる。また、第二投影モードにおいて、光源装置６０は、赤色波長帯域光を二つの出力期間に出力する。
【００７１】
図９は、カラーホイール２０１に設けた、赤青透過領域における光透過特性を示す図である。本図では、縦軸に透過率を、横軸に波長を示している。赤青透過領域の透過特性Ｆ２は、青色波長帯域光を透過する青色透過帯域Ｆ２ａと、赤色波長帯域光を透過する赤色透過帯域Ｆ２ｂとを有する。青色透過帯域Ｆ２ａは、約４８０ｎｍより短波長側の光の大部分を透過させる。赤色透過帯域Ｆ２ｂは、約６００ｎｍより長波長側の光の大部分を透過させる。つまり、透過特性Ｆ２を持つ赤青透過領域では、約４８０ｎｍから約６００ｎｍの波長帯域の光の大部分が遮断される。したがって、カラーホイール２０１の赤青透過領域は、図６（ａ）に示した光特性Ｂ，Ｒを夫々有する青色波長帯域光や赤色波長帯域光を透過させる。一方、青色波長帯域光と赤色波長帯域光の間の波長帯域に分布する緑色波長帯域光は、赤緑透過領域により遮断される。
【００７２】
図１０は、本実施形態の第一投影モードのタイミングチャート図である。第一投影モードは、実施形態１と同様、投影装置１０が四色の光源光により形成した投影画像をスクリーンに形成するモードである。
【００７３】
実施形態１と同様、第一投影モードで、夫々緑色蛍光体層３１１、黄色蛍光体層３１２、赤色蛍光体層３１３及び透過領域３２０は、夫々第一出力期間Ｔ５０ｅ、第二出力期間Ｔ５０ｆ、第三出力期間Ｔ５０ｇ及び第四出力期間Ｔ５０ｈの各期間に、青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光が照射される。また、第一出力期間Ｔ５０ｅと第二出力期間Ｔ５０ｆに白透過領域４１０に対し蛍光ホイール１０１からの光が照射されるようカラーホイール２０１が制御され、第三出力期間Ｔ５０ｃと第四出力期間Ｔ５０ｄに赤青透過領域に対し蛍光ホイール１０１からの光が照射されるようにカラーホイール２０１が制御される。
【００７４】
すなわち、図４に示した蛍光ホイール１０１上の、青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光が照射される位置は、各切替タイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４において、実施形態１と同様に制御される。また、図５に示したカラーホイール２０１上の、蛍光ホイール１０１からの光が照射される位置が、第一切替タイミングＴ１及び第三切替タイミングＴ３において、夫々第六境界Ｂ６及び第五境界Ｂ５となるように、カラーホイール２０１は制御される。以下、各出力期間について説明する。
【００７５】
図１０に示すように、第一切替タイミングＴ１から開始する第一出力期間Ｔ５０ｅで、蛍光ホイール６００は、緑色蛍光体層３１１に青色波長帯域光が照射されて、緑色波長帯域光６０ｅを出射する。白透過領域７０ｅでは緑色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された緑色波長帯域光６０ｅを透過する。よって、光源装置６０は、第一出力期間Ｔ５０ｅに、合成色８００として緑色波長帯域光８０ｅを出射する。
【００７６】
第二切替タイミングＴ２から開始する第二出力期間Ｔ５０ｆで、蛍光ホイール６００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６０ｆを出射する。白透過領域７０ｅでは黄色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された黄色波長帯域光６０ｆを出射する。よって、光源装置６０は、第二出力期間Ｔ５０ｆに、合成色８００として黄色波長帯域光８０ｆを出射する。
【００７７】
第三切替タイミングＴ３から開始する第三出力期間Ｔ５０ｇで、蛍光ホイール６００は、赤色蛍光体層３１３に青色波長帯域光が照射されて、赤色波長帯域光６０ｇを出射する。赤青透過領域では、図９で示したように、赤色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された赤色波長帯域光６０ｇを透過する。よって、光源装置６０は、第三出力期間Ｔ５０ｇに、合成色８００として赤色波長帯域光８０ｇを出射する。
【００７８】
第四切替タイミングＴ４から開始する第四出力期間Ｔ５０ｈで、蛍光ホイール６００の透過領域３２０を青色波長帯域光が透過するため、蛍光ホイール６００は青色波長帯域光６０ｈを出射する。赤青透過領域７０ｆでは青色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された青色波長帯域光６０ｈを透過する。よって、光源装置６０は、第四出力期間Ｔ５０ｈに、合成色８００として青色波長帯域光８０ｄを出射する。
【００７９】
第四出力期間Ｔ５０ｈが経過すると、次のフレーム単位周期５１０の第一出力期間Ｔ５１ｅが開始する。第一出力期間Ｔ５１ｅでは、前述の第一出力期間Ｔ５０ｅと同様に、光源装置６０が、蛍光ホイール６００及びカラーホイール７００の対応する領域が配置されるように制御して、合成色８００として緑色波長帯域光８１ｅを出射する。以降、同様に繰り返される。
【００８０】
図１１は、本実施形態の第二投影モードのタイミングチャート図である。第二投影モードは、実施形態１と同様、投影装置１０が三色の光源光により形成した投影画像をスクリーンに形成するモードである。
【００８１】
第二投影モードでは、蛍光ホイール１０１は、各出力期間Ｔ５０ｅ，Ｔ５０ｆ，Ｔ５０ｇ，Ｔ５０ｈにおいて、本実施形態の第一投影モードと同様に制御される。また、第一出力期間Ｔ５０ｅと第四出力期間Ｔ５０ｈに白透過領域４１０に対し蛍光ホイール１０１からの光が照射されるようカラーホイール２０１が制御され、第二出力期間Ｔ５０ｆと第三出力期間Ｔ５０ｇに赤青透過領域に対し蛍光ホイール１０１からの光が照射されるようにカラーホイール２０１が制御される。
【００８２】
すなわち、図４に示した蛍光ホイール１０１上の、青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光が照射される位置は、各切替タイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４において、実施形態１と同様に制御される。また、図５に示したカラーホイール２０１上の、蛍光ホイール１０１からの光が照射される位置が、第二切替タイミングＴ２及び第四切替タイミングＴ４において、夫々第五境界Ｂ５及び第六境界Ｂ６となるように、カラーホイール２０１は制御される。以下、各出力期間について説明する。
【００８３】
図１１に示すように、第一切替タイミングＴ１から開始する第一出力期間Ｔ５０ｅで、蛍光ホイール６００は、緑色蛍光体層３１１に青色波長帯域光が照射されて、緑色波長帯域光６０ｅを出射する。白透過領域７０ｅでは緑色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された緑色波長帯域光６０ｅを透過する。よって、光源装置６０は、第一出力期間Ｔ５０ｅに、合成色８００として緑色波長帯域光８０ｅを出射する。
【００８４】
第二切替タイミングＴ２から開始する第二出力期間Ｔ５０ｆで、蛍光ホイール６００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６０ｆを出射する。赤青透過領域７０ｆでは、図９で示したように、赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を遮断する。そのため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された黄色波長帯域光６０ｆに含まれる波長成分の内、緑色波長帯域光の波長成分を遮断する。よって、光源装置６０は、第二出力期間Ｔ５０ｆに、合成色８００として赤色波長帯域光８０ｊを出射する。
【００８５】
第三切替タイミングＴ３から開始する第三出力期間Ｔ５０ｇで、蛍光ホイール６００は、赤色蛍光体層３１３に青色波長帯域光が照射されて、赤色波長帯域光６０ｇを出射する。赤青透過領域７０ｆでは、赤色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された赤色波長帯域光６０ｇを透過する。よって、光源装置６０は、第三出力期間Ｔ５０ｇに、合成色８００として赤色波長帯域光８０ｇを出射する。
【００８６】
第四切替タイミングＴ４から開始する第四出力期間Ｔ５０ｈで、蛍光ホイール６００の透過領域３２０を青色波長帯域光が透過するため、蛍光ホイール６００は青色波長帯域光６０ｈを出射する。白透過領域７１ｅでは青色波長帯域光を透過するため、カラーホイール７００は、蛍光ホイール６００から出射された青色波長帯域光６０ｈを透過する。よって、光源装置６０は、第四出力期間Ｔ５０ｈに、合成色８００として青色波長帯域光８０ｈを出射する。
【００８７】
第四出力期間Ｔ５０ｈが経過すると、次のフレーム単位周期５１０の第一出力期間Ｔ５１ｅが開始する。第一出力期間Ｔ５１ｅでは、前述の第一出力期間Ｔ５０ｅと同様に、光源装置６０が、蛍光ホイール６００及びカラーホイール７００の対応する領域が配置されるように制御して、合成色８００として緑色波長帯域光８１ｅを出射する。以降、同様に繰り返される。
【００８８】
このように、本実施形態では、第一投影モードにおいて、光源装置６０は、緑色、黄色、赤色及び青色の光を時分割で出射することができる。また、第二投影モードでは、第二出力期間Ｔ５０ｆにおいても第三出力期間Ｔ５０ｇと同様の赤色波長帯域光８０ｊを出射することができる。よって、第二投影モードにおいて、光源装置６０は、緑色、赤色及び青色の光を時分割で出射することができる。
【００８９】
なお、以上の実施形態において説明したフレーム単位周期内の各出力期間（第一出力期間、第二出力期間、第三出力期間、第四出力期間）は、夫々に対応した波長帯域の光を出射することが可能な期間である。したがって、青色レーザダイオード７１（励起光照射装置７０）は、制御部３８により、各出力期間内の一部又は全部の任意の時間の間、各光源セグメントに順次青色波長帯域光が照射されるように制御される。
【００９０】
なお、光源装置６０は、同色の波長帯域の光が出射される複数の出力期間において、夫々個別に又は一つの出力期間とみなして出射時間を変えることができる。これにより、輝度を適切に制御することができる。同色の波長帯域の光が出射される複数の出力期間とは、第二投影モードにおいて、緑波長帯域光、黄色波長帯域光及び赤色波長帯域光が励起される出力期間の内、青緑透過領域又は赤青透過領域（第一透過領域）に蛍光ホイール１０１からの光を入射させる複数の出力期間である。
【００９１】
例えば、実施形態１の第二投影モードのような場合（図８参照）、第二出力期間Ｔ５０ｂに出力される緑色波長帯域光８０ｉは、第一出力期間Ｔ５０ａに出力される緑色波長帯域光８０ａと比較して、異なる蛍光光から得られた光を用いているために、同時間投影しても色合いや輝度が異なる場合がある。このような場合であっても、光源装置６０は、合成色８００である緑色波長帯域光８０ａ，８０ｉの出力時間を、二つの出力期間Ｔ５０ａ，Ｔ５０ｂにおいて夫々同じ時間だけ増加又は減少させるように制御することができる。こうすることで、投影装置１０が投影する緑色波長帯域光の色合いや輝度が異なることによる色再現性の低下を低減させることができる。
【００９２】
なお、夫々の出力期間Ｔ５０ａ，Ｔ５０ｂにおける光の色合いや輝度が略同等であれば、光源装置６０は、両出力期間Ｔ５０ａ，Ｔ５０ｂを一つの出力期間とみなして緑色波長帯域光８０ａ，８０ｉの出射時間を制御することができる。また、実施形態２の第二投影モードにおいてもこれらと同様に、光源装置６０は、合成色８００である赤色波長帯域光８０ｊ，８０ｇの出力時間を、夫々の出力期間Ｔ５０ｆ，Ｔ５０ｇにおいて制御することができる。
【００９３】
また、フレーム単位周期５００内の各出力期間Ｔ５０ａ，Ｔ５０ｂ，Ｔ５０ｃ，Ｔ５０ｄの長さは、夫々の光源光の輝度や投影画像のホワイトバランスに応じて、本実施形態の実施が可能な範囲で夫々同一長さとしてもよいし異なる長さとしてもよい。
【００９４】
また、各切替タイミングＴ１〜Ｔ６において青色レーザダイオード７１を発光させた場合、青色波長帯域光は蛍光ホイール１０１上の境界Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の何れかに照射される。このような場合、蛍光ホイール１０１から出射した光に混色が発生することがある。これを防止するため、この混色期間（各境界Ｂ１〜Ｂ４に青色波長帯域光が照射され得る期間）において、青色レーザダイオード７１の発光を停止することが望ましい。しかしながら、本実施形態の第二投影モードでは、各境界Ｂ１〜Ｂ２においても、青色レーザダイオード７１の発光を継続させて、輝度の低下を低減させることができる。すなわち、同色の波長帯域光が出射される二つの出力期間が連続して配置される。よって、緑色波長帯域光、黄色波長帯域光及び赤色波長帯域光の内、青緑透過領域又は赤青透過領域（第一透過領域）に入射させる複数の入射光の出射を、混色期間において、維持することができる。例えば、図８に示す第二切替タイミングＴ２、又は図１１に示す第三切替タイミングＴ３の夫々の前後に亘って、青色レーザダイオード７１の発光を維持することができる。
【００９５】
また、蛍光ホイール１０１は、黄色蛍光体層３１２の代わりに、シアン色波長帯域光を発光するシアン色蛍光体層を設けてもよい。シアン色波長帯域光は、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光の波長帯域を含む。この場合、シアン色蛍光体層は、蛍光ホイール１０１上に、青色波長帯域光を出射する光源セグメントと緑色波長帯域光を出射する光源セグメントの間に配置される。また、カラーホイール２０１は、実施形態１では青緑透過領域の代わりに赤青透過領域を、実施形態２では赤青透過領域の代わりに緑赤透過領域を備える。
【００９６】
さらに、蛍光ホイール１０１は、黄色蛍光体層３１２の代わりに、マゼンタ色波長帯域光を発光するマゼンタ色蛍光体層を設けてもよい。マゼンタ色波長帯域光は、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光の波長帯域を含む。この場合、マゼンタ色蛍光体層は、蛍光ホイール１０１上に、赤色波長帯域光を出射する光源セグメントと青色波長帯域光を出射する光源セグメントの間に配置される。また、カラーホイール２０１は、実施形態１では青緑透過領域の代わりに緑赤透過領域を、実施形態２では赤青透過領域の代わりに青緑透過領域を備える。
【００９７】
以上説明したように、本発明の実施形態の光源装置６０は、蛍光ホイール１０１とカラーホイール２０１が同期されるよう蛍光ホイール１０１とカラーホイール２０１を制御するとともに、複数の光源セグメントに光が順次照射されるよう光源を制御するようにした。したがって、形成される投影画像の輝度の低下を低減させることができる。
【００９８】
また、光源セグメントが、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光、青色波長帯域光と、シアン色波長帯域光又はマゼンタ色波長帯域光又は黄色波長帯域光を出射する光源装置６０は、様々な光源光を利用して投影画像を形成することができる。したがって、色再現性に優れた光源装置６０とすることができる。
【００９９】
また、第一投影モード及び第二投影モードを備えた光源装置６０は、蛍光ホイール６００及びカラーホイール７００内の構成に変更を加えることなく、蛍光ホイール６００とカラーホイール７００の回転の同期タイミング、すなわち互いの相対的な位置を変更することにより投影モードの変更が可能である。したがって、容易に投影モードの変更を行うことができる。また、何れの投影モードにおいても、カラーホイール７００の全ての光源セグメントを利用することが可能であるため、投影モードを変更することによる輝度の低下を低減させることができる。
【０１００】
また、カラーホイール２０１に白透過領域と青緑透過領域を備えた光源装置６０は、緑色波長帯域光の出射期間を長く取ることができる。したがって、緑色蛍光体層の蛍光発光強度を高くしたい場合、適切な輝度を有した投影画像を形成することができる。
【０１０１】
また、カラーホイール２０１に白透過領域と赤青透過領域を備えた光源装置６０は、赤色波長帯域光の出射期間を長く取ることができる。したがって、赤色蛍光体層の蛍光発光強度を高くしたい場合、適切な輝度を有した投影画像を形成することができる。
【０１０２】
また、蛍光ホイール１０１から、緑色波長帯域光、黄色波長帯域光、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光を出射させる光源装置６０は、第一投影モードにおいて、緑色波長帯域光、黄色波長帯域光、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光を画像形成に用いることができ、第二投影モードにおいて、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光を画像形成に用いることができる。
【０１０３】
また、緑色蛍光体層３１１、黄色蛍光体層３１２、赤色蛍光体層３１３及び透過領域３２０が形成された蛍光ホイール１０１を備えた光源装置６０は、緑色波長帯域光、黄色波長帯域光及び赤色波長帯域光を蛍光光により、青色波長帯域光を青色レーザダイオード７１の発光光により出射させることができる。したがって、半導体発光素子を一つの種類で構成することができる。
【０１０４】
また、同色の波長帯域の光が複数の出力期間に出射され、各出力期間を夫々個別に又は一つの出力期間とみなす光源装置６０は、第二投影モードで画像を形成した場合であっても輝度を適切に制御することができる。
【０１０５】
また、同色の波長帯域の光が複数の出力期間に出射され、混色期間においても、その出射が維持される光源装置６０は、第二投影モードで画像を形成した場合であっても輝度の低下を低減させることができる。
【０１０６】
なお、上記実施形態においては、青色波長帯域光の光源として、複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１から成る光源群であり、励起光源ともされる励起光照射装置７０を用いた。そして、蛍光ホイール１０１に透過領域３２０の領域を設けて青色波長帯域光を透過するとして説明したが、これに限らない。例えば、蛍光ホイール１０１から透過領域をなくして全周が蛍光発光領域３１０となるように形成し、青色波長帯域光を出射する光源として青色レーザダイオード等、別に設けても良い。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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］  光源と、
前記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蛍光ホイールと、
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、を有して前記蛍光ホイールからの前記異なる波長帯域光が照射されるカラーホイールと、
前記蛍光ホイールと前記カラーホイールが同期されるよう前記蛍光ホイールと前記カラーホイールを制御するとともに、前記複数の光源セグメントに前記出射光が順次照射されるよう前記光源を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
［２］  前記第二透過領域は可視光を透過する領域であり、
前記蛍光ホイールの前記光源セグメントは、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光、青色波長帯域光と、シアン色波長帯域光又はマゼンタ色波長帯域光又は黄色波長帯域光を出射することを特徴とする上記［１］に記載の光源装置。
［３］  前記蛍光ホイールの前記光源セグメントは、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の各々を、夫々出射する第一光源セグメント、第二光源セグメント、第三光源セグメント及び第四光源セグメントが形成され、
前記第二波長帯域光は、前記第一波長帯域光及び前記第三波長帯域光の波長帯域を含み、
前記制御部は、前記第二光源セグメントから出射され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一投影モードと、前記第二光源セグメントから出射された前記第二波長帯域光を前記第一透過領域に入射させる第二投影モードとを備える、
ことを特徴とする上記［１］又は上記［２］に記載の光源装置。
［４］  前記第一透過領域は、前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を透過するとともに前記第三波長帯域光の透過を遮断し、
前記第一投影モードは、前記第一波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第一透過領域に入射させ、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光を前記第二透過領域に入射させ、
前記第二投影モードは、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を前記第一透過領域に入射させ、前記第三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、
ことを特徴とする上記［３］に記載の光源装置。
［５］  前記第一透過領域は、前記第三波長帯域光及び前記第四波長帯域光を透過するとともに前記第一波長帯域光の透過を遮断し、
前記第一投影モードは、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を前記第二透過領域に入射させ、前記第三波長帯域光及び前記第四波長帯域光を前記第一透過領域に入射させ、
前記第二投影モードは、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透過させ、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光を前記第一透過領域に透過させる、
ことを特徴とする上記［３］に記載の光源装置。
［６］  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、夫々緑色波長帯域光、黄色波長帯域光、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光であることを特徴とする上記［３］乃至上記［５］の何れかに記載の光源装置。
［７］  前記第一光源セグメント、前記第二光源セグメント及び前記第三光源セグメントは、前記光源からの出射光を励起光として受けて、蛍光発光する蛍光体層を有する蛍光発光領域であり、
前記第四光源セグメントは、前記光源からの出射光を透過して前記第四波長帯域光として出射する拡散透過領域である、
ことを特徴とする上記［３］乃至上記［６］の何れかに記載の光源装置。
［８］  前記第二投影モードにおいて、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の何れか複数のうち、前記第一透過領域に入射させる入射光の各々は、夫々個別に又は一つの出力期間とみなして出射時間を制御されることを特徴とする上記［３］乃至上記［７］の何れかに記載の光源装置。
［９］  前記第二投影モードにおいて、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の何れか複数のうち、前記第一透過領域に入射させる入射光の各々は、該入射光の波長帯域が切り替わる混色期間において、出射が維持されることを特徴とする上記［３］乃至上記［８］の何れかに記載の光源装置。
［１０］  上記［１］乃至上記［９］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、
前記光源装置や前記表示素子を制御する投影装置制御手段と、
を備えることを特徴とする投影装置。
【符号の説明】
【０１０９】
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  伸長部                                  ３２  メモリカード
３５  Ｉｒ受信部                              ３６  Ｉｒ処理部
３７  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  光源装置
６０ａ，６０ｅ  緑色波長帯域光                ６０ｂ，６０ｆ  黄色波長帯域光
６０ｃ，６０ｇ  赤色波長帯域光                ６０ｄ，６０ｈ  青色波長帯域光
７０  励起光照射装置
７０ａ，７１ａ  青緑透過領域                  ７０ｂ，７０ｅ，７１ｅ  白透過領域
７０ｆ  赤青透過領域
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
８０ａ，８０ｅ，８０ｉ，８１ａ，８１ｅ  緑色波長帯域光
８０ｂ，８０ｆ  黄色波長帯域光                ８０ｃ，８０ｇ，８０ｊ  赤色波長帯域光
８０ｄ，８０ｈ  青色波長帯域光
８１  ヒートシンク                            ９０  蛍光光源装置
１００  蛍光ホイール装置                      １０１  蛍光ホイール
１１０  モータ                                １１１  集光レンズ群
１１２，１１３  取付孔部                      １１５  集光レンズ
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
１４６，１４７  集光レンズ                    １４８  第二ダイクロイックミラー
１４９  集光レンズ                            １６０  投影側光学系
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  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
３１２  黄色蛍光体層                          ３１３  赤色蛍光体層
３２０  透過領域                              ４１０  白透過領域
４２０  青緑透過領域                          ５００，５０１  フレーム単位周期
５１０  フレーム単位周期                      ６００  蛍光ホイール
７００  カラーホイール                        ８００  合成色
Ｂ，Ｙ，Ｇ，Ｒ  光特性
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                                Ｂ６  第六境界
Ｆ１  透過特性                                Ｆ２  透過特性
Ｆ２ａ  青色透過帯域                          Ｆ２ｂ  赤色透過帯域
Ｔ１  第一切替タイミング                      Ｔ２  第二切替タイミング
Ｔ３  第三切替タイミング                      Ｔ４  第四切替タイミング
Ｔ５  第五切替タイミング                      Ｔ６  第六切替タイミング
Ｔ５０ａ，Ｔ５０ｅ  第一出力期間              Ｔ５０ｂ，Ｔ５０ｆ  第二出力期間
Ｔ５０ｃ，Ｔ５０ｇ  第三出力期間              Ｔ５０ｄ，Ｔ５０ｈ  第四出力期間
Ｔ５１ａ，Ｔ５１ｅ  第一出力期間
【図１】
0006583664.tif 000002
【図２】
0006583664.tif 000003
【図３】
0006583664.tif 000004
【図４】
0006583664.tif 000005
【図５】
0006583664.tif 000006
【図６】
0006583664.tif 000007
【図７】
0006583664.tif 000008
【図８】
0006583664.tif 000009
【図９】
0006583664.tif 000010
【図１０】
0006583664.tif 000011
【図１１】
0006583664.tif 000012