(57)【要約】【課題】レーザ光源を用いた安価なプロジェクタ装置を提供する。【解決手段】レーザ光源２の出射光を、赤色蛍光を発する赤色蛍光体４、緑色蛍光を発する緑色蛍光体５、青色蛍光を発する青色蛍光体６のそれぞれに入射し、各蛍光体４〜６の蛍光光を光学系７で偏向して投光面２１に投光するプロジェクタ装置１において、レーザ光源２の出射光を、入力画像信号に規定された色、及び画素位置に応じて、赤色蛍光体４、緑色蛍光体５、及び青色蛍光体６のいずれかの所定の位置に入射する可動ミラー３を備える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源の出射光を、赤色蛍光を発する赤色蛍光体、緑色蛍光を発する緑色蛍光体、青色蛍光を発する青色蛍光体のそれぞれに入射し、各蛍光体の蛍光光を光学系で偏向して投光面に投光するプロジェクタ装置において、
前記レーザ光源の出射光を、入力画像信号に規定された色、及び画素位置に応じて、前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体、及び前記青色蛍光体のいずれかの所定の位置に入射する可動ミラーを備える、
ことを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、青色波長域以下の光を放射することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
【請求項３】
前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体、及び前記青色蛍光体は反射型であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源を用いたプロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ装置用の光源としては、超高圧水銀ランプが主に使用されている。しかしながら、水銀は環境負荷物質であるため、ＬＥＤ等の半導体発光光源に期待が高まっている。ただし、ＬＥＤは輝度の点で超高圧水銀ランプに比べて劣っており、同等の光量を得るには、多数のＬＥＤを使用する必要があり、さらに光学効率が低いために装置が大型化してしまう。
そこで従来、光源に、指向性が高く非常に優れた光学効率を有するレーザ光源、例えばＬＤ（半導体レーザ）を用いたプロジェクタ装置が知られている。しかしながら、人の目に対する安全性の観点から、レーザの高指向性、狭いスペクトラル幅は問題であり、大光量化が困難となっている。
【０００３】
そこで、レーザ光を直接外部に出さずに蛍光体で波長変換・インコヒーレント化することにより、安全性を高めたプロジェクタ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このプロジェクタ装置では、レーザ光を蛍光体の一点に集光させ、蛍光体で色変換した光を集光して、ＤＭＤ（Digital Mirror Device：商標登録）でデータに応じて各色の光を時分割表示し、カラー画像を形成して投影している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９８８０５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、上記従来の構成では、高価なＤＭＤを用いるため、装置が高額になるという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、レーザ光源を用いた安価なプロジェクタ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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、レーザ光源の出射光を、赤色蛍光を発する赤色蛍光体、緑色蛍光を発する緑色蛍光体、青色蛍光を発する青色蛍光体のそれぞれに入射し、各蛍光体の蛍光光を光学系で偏向して投光面に投光するプロジェクタ装置において、前記レーザ光源の出射光を、入力画像信号に規定された色、及び画素位置に応じて、前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体、及び前記青色蛍光体のいずれかの所定の位置に入射する可動ミラーを備える、ことを特徴とする。
【０００７】
上記構成において、前記レーザ光源は、青色波長域以下の光を放射してもよい。
上記構成において、前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体、及び前記青色蛍光体は反射型であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可動ミラーが蛍光体上に走査するため、高価なＤＭＤが不要になり、プロジェクタ装置を低コスト化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の本実施の形態に係るプロジェクタ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】プロジェクタ装置の投影動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係るプロジェクタ装置の構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ装置１は、レーザ光源２と、可動ミラー３と、赤色蛍光体４と、緑色蛍光体５と、青色蛍光体６と、プリズム７と、投影レンズ群８と、制御部１０と、を備えている。
レーザ光源２は、制御部１０の制御の下、青色波長域以下の光（本実施の形態では、紫外光）を出射する光源であり、レーザ光源２には例えばＬＤ（半導体レーザ）を用いることができる。レーザ光源２の出射光は、可動ミラー３との間に設けられた反射鏡１１で反射され可動ミラー３に入射する。
【００１１】
可動ミラー３は、制御部１０の制御の下、光を入射する蛍光体４〜６を選択し、選択した蛍光体４〜６のいずれかにレーザ光源２の出射光を走査する。具体的には、可動ミラー３は、振動により光を走査するミラー、例えば２次元ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナミラーを用いて構成されるとともに、矢印Ａに示すように、駆動機構３Ａによって角度が調整されるように構成されており、制御部１０の制御の下、レーザ光源２の出射光を蛍光体４〜６のいずれかに一画素毎に描画する。
本実施の形態では、可動ミラー３と赤色蛍光体４との間には、ダイクロイックミラー１３Ｒが設けられており、可動ミラー３からの光はダイクロイックミラー１３Ｒで反射され赤色蛍光体４に入射する。また、可動ミラー３と蛍光体５，６との間には、それぞれ反射鏡１２Ｇ，１２Ｂ及びダイクロイックミラー１３Ｇ，１３Ｂが設けられており、可動ミラー３からの光は反射鏡１２Ｇ，１２Ｂ及びダイクロイックミラー１３Ｇ，１３Ｂで反射され蛍光体５，６に入射する。
【００１２】
蛍光体４〜６は、それぞれ紫外光を入射して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色をそれぞれ発光する。蛍光体４〜６は、例えば樹脂製のベース基板の表面４Ａ〜６Ａに蛍光体材料を塗布して構成されている。紫外光により励起され発光する蛍光体材料として、例えば、赤色蛍光体４にはＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕを、緑色蛍光体５にはＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌを、青色蛍光体６にはＺｎＳ：Ａｇを使用することができる。
本実施の形態の蛍光体４〜６は、蛍光体４〜６の表面４Ａ〜６Ａから発光する蛍光光のみがプリズム７に入射するように配置された反射型の蛍光体であり、蛍光体４〜６を透過した光がプリズム７に向かわないようになっている。また、蛍光体４〜６の裏面４Ｂ〜６Ｂは鏡面に仕上げられており、裏面４Ｂ〜６Ｂへの光を反射させることにより発光効率を向上させている。
【００１３】
プリズム７は、蛍光体４〜６の蛍光光を偏向する光学系である。本実施の形態では、プリズム７にクロスダイクロイックプリズムを用いており、プリズム７の３面の各面に１つずつ蛍光体４〜６を対向配置している。蛍光体４〜６から発光された蛍光光は、ダイクロイックミラー１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを透過してプリズム７に入射し、投影レンズ群８に向けて出射する。
投影レンズ群８は、プリズム７から出射した光を、本プロジェクタ装置１の正面に配置されたスクリーン２０の投光面２１に向けて拡大投影するものであり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光における色収差等によって投影画像が不鮮明になるのを防止すべく複数の集光素子を光軸方向に配置した組レンズとして構成されている。
【００１４】
制御部１０は、可動ミラー３の角度を制御する角度制御機能と、レーザ光源２の点灯を制御する点灯制御機能と、可動ミラー３の走査を制御する走査制御機能とを有している。角度制御では、制御部１０は、プロジェクタ装置１に接続されたコンピュータ３０（デジタルビデオカメラ等の画像出力機能を備えた他の電子機器であっても良い）から出力される画像データ（入力画像信号）に基づいて、駆動機構３Ａに対して角度制御信号Ｓ１を出力して、可動ミラー３の角度を調整する。発光制御では、制御部１０は、入力画像信号に基づいて、レーザ光源２に対し点灯制御信号Ｓ２を出力し、レーザ光源２の出射光の点灯を制御するとともに輝度を調整する。走査制御では、制御部１０は、入力画像信号に基づいて、可動ミラー３に対して走査制御信号Ｓ３を出力して、レーザ光源２の射出光を蛍光体４〜６上に走査させる。
【００１５】
次に、本実施の形態の動作について説明する。なお、以下の説明では、プロジェクタ装置１が毎秒あたりに表示する画像のフレーム数は６０フレームであるものとする。
図２は、プロジェクタ装置１の投影動作を示すタイミングチャートである。
プロジェクタ装置１は、１フレームの画像投影の際に、この画像がＲ、Ｇ、Ｂの各色に分解されてなるＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンを１フレーム（１／６０秒）の間に時分割でスクリーン２０に順次投影し、人間にはそれぞれの画像がカラー合成されて視認されるようにしている。
【００１６】
具体的には、１フレームが３分割されてＲ期間Ｔｒ、Ｇ期間Ｔｇ、及びＢ期間Ｔｂが設けられており、制御部１０は、Ｒ期間Ｔｒにおいて角度制御信号Ｓ１を駆動機構３Ａに供給して、赤色蛍光体４に向けて可動ミラー３の角度を変更し、これと同様にして、Ｇ期間Ｔｇにおいては緑色蛍光体５、Ｂ期間Ｔｂにおいては青色蛍光体６に向けて可動ミラー３を変更する。
【００１７】
Ｒ期間Ｔｒにおいては、角度制御信号Ｓ１の供給に続いて、制御部１０が各画素に要求される明るさに応じて所定電圧または所定のＰＷＭ制御がなされた点灯制御信号Ｓ２をレーザ光源２に供給し、レーザ光源２の出力を調整する。これにより、Ｒ発光期間Ｔｅｒにおいては赤色光が発光し、これと同様にして、Ｇ発光期間Ｔｅｇにおいては緑色光、Ｂ発光期間Ｔｅｂにおいては青色光が時分割に発光する。したがって、これらＲ、Ｇ、Ｂの各色の光が１フレームの３倍の周期（１／１８０秒）で順次発光される。
【００１８】
一方、Ｒ期間Ｔｒにおいては、角度制御信号Ｓ１の供給に続いて、制御部１０が投影すべき画像データのＲ成分を示すＲプレーンに基づいて走査制御信号Ｓ３を駆動機構３Ａに出力しており、これにより、Ｒ発光期間ＴｅｒにおいてはＲ成分のみの画像がスクリーン２０上に投影される。また、これと同様にして、Ｇ発光期間ＴｅｇにおいてはＧ成分のみの画像、Ｂ発光期間ＴｅｂにおいてはＢ成分のみの画像が投影される。この結果、１フレームの間には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分の画像が順次投影され、人間にはそれぞれの色成分の画像がカラー合成されて視認される。
なお、投影画像の輝度を調整する場合には、制御部１０がレーザ光源２に供給する点灯制御信号Ｓ２の電圧値またはＰＷＭ制御値（パルス幅など）を変更することで、レーザ光源２が射出する光量を制御する。
【００１９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、レーザ光源２の出射光を、入力画像信号に規定された色、及び画素位置に応じて、赤色蛍光体４、緑色蛍光体５、及び青色蛍光体６のいずれかの所定の位置に入射する可動ミラー３を備える構成とした。この構成により、可動ミラー３が蛍光体４〜６上に走査するため、高価なＤＭＤが不要になり、プロジェクタ装置１を低コスト化できる。従来のＤＭＤを用いた光学系の場合、画素毎の輝度調整をするために、余分な光を捨てていたが、本実施の形態では、レーザ光源２の出力を制御することにより、各画素に位置する蛍光体４〜６の発光強度を調整することができるため、捨てる光を出力せずに輝度調整が可能であり、省エネルギー性に優れる。また、レーザ光源２の出力を抑えるとともに、余分な光を出射しないため、プロジェクタ装置１に設けられる冷却機構の省エネルギー化も図ることができる。
【００２０】
また、レーザ光源２は複数設けても良いが、１つのレーザ光源２を用い、レーザ光をＲ，Ｇ，Ｂの各色の光に波長変換することで、例えば色毎にレーザ光源を設ける場合に比べ、プロジェクタ装置１を低コスト化できるとともに、省エネルギー化が図られる。
しかも、蛍光体４〜６にレーザ光を一画素毎に照射するため、光学効率を高めるためにレーザ光を蛍光体の一点に集光させる従来の構成に比べ、蛍光体４〜６の熱負荷を軽減でき、蛍光体４〜６を長寿命化できる。
【００２１】
また、本実施の形態によれば、レーザ光源２は青色波長域以下の光を放射するため、１つのレーザ光源２でＲ、Ｇ、Ｂの各色を発光させることができる蛍光体材料を容易に選定できる。
【００２２】
また、本実施の形態によれば、赤色蛍光体４、緑色蛍光体５、及び青色蛍光体６は反射型であるため、蛍光体４〜６が損傷したり外れたりしても、プロジェクタ装置１からレーザ光が出射されることがない。また、蛍光体４〜６を反射型とすることで、蛍光体４〜６の裏面４Ｂ〜６Ｂに冷却機構を配置することができ、蛍光体４〜６を容易に冷却できる。
【００２３】
但し、上記実施の形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、蛍光体は反射型であったが、可動ミラーからの光を蛍光体で透過させてプリズムに入射させる透過型であってもよい。
また、上記実施の形態では、可動ミラーは、ＭＥＭＳスキャナミラーであったが、これに限定されず、ガルバノミラーであってもよい。
【００２４】
また、上記実施の形態では、レーザ光源は、青色波長域以下の光を出射する光源としたが、これに限定されるものではなく、その他の波長域の光を出射するものであってもよい。この場合、その他の波長域の光でＲ、Ｇ、Ｂの各色を発光させることができる蛍光体材料を選定すればよい。
また、上記実施の形態では、赤色、緑色、及び青色の３色の蛍光体を使用する場合について説明したが、これらの色に限定されず、２色の２種類の蛍光体を使用してもよいし、３色以上の３種類以上の蛍光体を使用することもできる。
【符号の説明】
【００２５】
１  プロジェクタ装置
２  レーザ光源
３  可動ミラー
４  赤色蛍光体
５  緑色蛍光体
６  青色蛍光体
７  プリズム（光学系）
２１  投光面
【図１】
2013037252.tif 000003
【図２】
2013037252.tif 000004