(57)【要約】【課題】蛍光体プレートをホイール形状に形成することなく、青色光の光路を時分割で切り替えることが可能な光源装置及びそれを備えたプロジェクタ装置を提供すること。【解決手段】青色光源３１と赤色光源３３の光路中にホイール３５を配置する。ホイール３５は、底面３５１と、拡散面３５２と、を有している。底面３５１は、ダイクロイックミラーで構成され、Ｒセグメントと、Ｇセグメントと、Ｂセグメントと、を有する。Ｒセグメントは、赤色光源３３からの赤色光Ｒを透過させ、拡散面３５２で拡散させる。Ｂセグメントは、青色光源３１からの青色光Ｂを透過させ、拡散面３５２で拡散させる。Ｇセグメントは、青色光源３１からの青色光Ｂを反射させ、蛍光体プレートの方向に出射する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光を画像光として出射する光出射部と、
青色波長帯の光を出射する青色光源と、
前記青色波長帯の光を受けて緑色波長帯の光を出射する蛍光体プレートと、
前記青色光源と前記蛍光体プレートとの光路中に配置され、前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に出射する第１の領域と、前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に出射する第２の領域と、を有するホイールと、
前記第１の領域から出射された青色波長帯の光と前記蛍光体プレートから出射された緑色波長帯の光との各々を前記光出射部への光路上に導く光学系と、
を具備することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記ホイールは、
前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に透過させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に反射させる領域と、を有する底面と、
前記底面の上に形成され、前記第１の領域を透過した青色波長帯の光を拡散させる拡散面と、
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】
前記ホイールは、
前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に反射させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に透過させる領域と、を有する底面と、
前記底面の上に形成され、前記第１の領域を反射した青色波長帯の光を拡散させる拡散面と、
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４】
前記ホイールは、前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に透過及び拡散させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に反射させる領域と、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５】
前記ホイールは、前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に拡散及び反射させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に透過させる領域と、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６】
前記ホイールは、
円錐台状をしており、光の射出位置に拡散面が形成された透過部と、
前記透過部の側面に接合され、前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記透過部の前記射出位置の方向に透過させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に反射させる領域と、を有するダイクロイックミラー部と、
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７】
前記ホイールは、
円錐台状をした透過部と、
前記透過部の側面に接合され、前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を拡散及び反射させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に透過させる領域と、を有するダイクロイックミラー部と、
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８】
赤色波長帯の光を出射する赤色光源をさらに具備し、
前記ホイールは、前記青色光源と、前記蛍光体プレートと、前記赤色光源と、の光路中に配置され、前記赤色光源から入射された赤色波長帯の光を前記光出射部の方向に出射する第３の領域をさらに有し、
前記光学系は、前記第１の領域から出射された青色波長帯の光と、前記蛍光体プレートから出射された緑色波長帯の光と、前記第３の領域から出射された赤色波長帯の光と、の各々を前記光出射部への光路上に導くことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
光源装置と、表示素子と、前記光源装置からの光を前記表示素子に導く光源側光学系と、前記表示素子から射出された画像を投影する投影光学系と、前記光源装置及び表示素子を制御する制御手段と、を備え、
前記光源装置が、請求項１乃至８の何れか１項に記載の光源装置であることを特徴とするプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を用いた光源装置及びそれを備えたプロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源に半導体発光素子を使用して画像の投影を行うプロジェクタ装置に関する各種の提案がなされている。このようなプロジェクタ装置の一つとして、半導体発光素子として可視光を照射するものを用いて画像の投影を行うプロジェクタ装置も提案されている。例えば、青色光を受けて緑色光を出射する蛍光体を設け、この蛍光体に青色光を照射するようにしたプロジェクタ装置が提案されている。また、ホイールに蛍光体粉体を塗布してなる蛍光体ホイールを回転させつつ、蛍光体への光照射を行うことによって、蛍光体の同一部分への連続した光の入射を防止するようにしたプロジェクタ装置が例えば特許文献１において提案されている。
【０００３】
また、特許文献１のプロジェクタ装置は、蛍光体ホイールの一部に青色光を透過・拡散させる面が形成されている。この透過拡散面に青色光を入射させるようにホイールを回転させることで、蛍光体の励起用の青色光源を、青色画像投影用の光源としても用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０１３３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、蛍光体紛体に代わり、蛍光体を焼き固めて構成した蛍光体プレートを、緑色光用の光源として用いる試みがなされている。蛍光体プレートは、長時間の光入射による熱にも耐え、また従来の蛍光体粉体を用いた蛍光体ホイールよりも発光効率が高い。しかしながら、蛍光体プレートは、従来の蛍光体粉体を用いた蛍光体ホイールに比べて製造コストがかかり、ホイール形状に形成することが困難である。このため、蛍光体プレートの場合には、蛍光体プレートをホイール形状に形成することなく、青色光源からの青色光の光路を時分割で切り替える必要がある。
【０００６】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、蛍光体プレートをホイール形状に形成することなく、青色光の光路を時分割で切り替えることが可能な光源装置及びそれを備えた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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の光源装置は、入射された光を画像光として出射する光出射部と、青色波長帯の光を出射する青色光源と、前記青色波長帯の光を受けて緑色波長帯の光を出射する蛍光体プレートと、前記青色光源と前記蛍光体プレートとの光路中に配置され、前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に出射する第１の領域と、前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に出射する第２の領域と、を有するホイールと、前記第１の領域から出射された青色波長帯の光と前記蛍光体プレートから出射された緑色波長帯の光との各々を前記光出射部への光路上に導く光学系と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様のプロジェクタ装置は、光源装置と、表示素子と、前記光源装置からの光を前記表示素子に導く光源側光学系と、前記表示素子から射出された画像を投影する投影光学系と、前記光源装置及び表示素子を制御する制御手段と、を備え、前記光源装置が、第１の態様に記載の光源装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蛍光体プレートをホイール形状に形成することなく、青色光の光路を時分割で切り替えることが可能な光源装置及びそれを備えたプロジェクタ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置の概略機能構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光源部の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるホイールの構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるホイールの底面のセグメント構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるホイールの動作について示す図である。
【図６】変形例１のホイールの構成及び動作について示す図である。
【図７】図５に対応した変形例２のホイールの構成及び動作について示す図である。
【図８】図６に対応した変形例２のホイールの構成及び動作について示す図である。
【図９】図５に対応した変形例３のホイールの構成及び動作について示す図である。
【図１０】図６に対応した変形例３のホイールの構成及び動作について示す図である。
【図１１】変形例３のホイールの一部に透過部を形成する例について示す図である。
【図１２】変形例４に係る光源部の構成の一例を示す図である。
【図１３】変形例４におけるホイールの底面のセグメント構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明においては、本実施形態に係る光源装置を、ＤＬＰ（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した例について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０の概略機能構成を示す図である。以下の説明で「ミラー」により光を「反射」する、として説明した場合、原則的に当該ミラーは入射された光を全反射するものとする。
【００１３】
入力部１１は、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子や音声入力端子、ＨＤＭＩ(High Definition Multimedia Interface)（登録商標）入力端子等により構成されており、データプロジェクタ装置１０の外部の信号供給源からＮＴＳＣ方式等の各種規格の画像データや音声データが入力され、システムバスＳＢを介して、画像データを画像変換部１２に送るとともに音声データを音声処理部２２に送る。また、入力部１１は、入力された画像データや音声データがアナログ信号である場合には、画像データや音声データをデジタル化してから画像変換部１２に送る。
【００１４】
画像変換部１２は、スケーラとも称されるものである。この画像変換部１２は、入力部１１から入力された画像データを、投影に適した所定のフォーマットの画像データに変換して投影処理部１３へ送る。この際、画像変換部１２は、必要に応じて、ＯＳＤ（On Screen Display）用の各種動作状態を示すシンボル等のデータを画像データに重畳する。
【００１５】
投影処理部１３は、画像変換部１２から送られてきた画像データに応じて、空間的光変調素子であるマイクロミラー素子１４を駆動する。マイクロミラー素子１４の駆動周期は、画像データのフレームレートと、色成分の分割数と、画像データの表示階調数とを乗算した値に応じて設定される。例えば、フレームレートを６０ｆｐｓ、色成分の分割数を３（ＲＧＢの３色）、画像データの表示階調数を２５６とした場合、マイクロミラー素子１４の駆動周期は、１/（６０×３×２５６）＝１/４６０８０秒となる。また、投影処理部１３は、画像変換部１２から送られてきた画像データに応じて、光源部１５を駆動する。
【００１６】
マイクロミラー素子１４は、アレイ状に配列された複数の可動な微小ミラーによって構成された表示素子である。微小ミラーは、例えばＷＸＧＡ（Wide  eXtended  Graphic  Array）（横１２８０画素×縦８００画素）に対応して配列されている。各々の微小ミラーは、その傾斜角度を高速で変化させることが可能に構成されている。そして、各々の微小ミラーは、その傾斜角に応じて光源部１５から入射された光の出射光路を変化させる。即ち、各々の微小ミラーは、オン状態のときに、入射された光を投影レンズ部１７に向けて反射して光像を形成させ、オフ状態のときに、入射された光を投影レンズ部１７の外に向けて反射する。
【００１７】
本実施形態における光源装置としての光源部１５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの原色光を含む複数色の光を、時分割でミラー１６に向けて出射する。光源部１５の詳細な構成については、後述する。ミラー１６は、光源部１５から入射された光を、マイクロミラー素子１４に向けて全反射させる。
【００１８】
投影レンズ部１７は、マイクロミラー素子１４からの反射光によって形成された光像を図示しない投影面上に投影するように構成された光学系をその内部に有している。
【００１９】
ＣＰＵ１８は、上述した各回路の動作を制御する。ＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０と接続されている。メインメモリ１９は、例えばＳＲＡＭで構成されており、ＣＰＵ１８による制御の際のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ２０は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成されており、ＣＰＵ１８が実行する動作プログラムや各種の定型データ等を記憶している。
【００２０】
また、ＣＰＵ１８は、操作部２１にも接続されている。操作部２１は、データプロジェクタ装置１０の本体に設けられたキー操作部と、データプロジェクタ装置１０の専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部とを含み、ユーザによってキー操作部又はリモートコントローラが操作された場合に、それらの操作に応じた操作信号をＣＰＵ１８へ出力する。ＣＰＵ１８は、この操作信号に応じてデータプロジェクタ装置１０の各種の動作を制御する。
【００２１】
さらに、ＣＰＵ１８は、システムバスＳＢを介して音声処理部２２にも接続されている。音声処理部２２は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えている。この音声処理部２２は、入力部１１を介して入力された音声データをアナログ化し、この音声データをスピーカ部２３に入力してスピーカ部２３を駆動することにより、スピーカ部２３から発音させる。また、音声処理部２２は、必要により、スピーカ部２３からビープ音等を発生させる。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る光源部１５の構成の一例を示す図である。本実施形態における光源部１５は、２つの半導体発光素子を用いてＲＧＢの何れかの光を光出射部から出射するように構成されている。
【００２３】
青色光源３１は、青色波長帯の光Ｂを発する半導体発光素子であって、例えばレーザダイオードによって構成されている。ここで、図２は、青色光源３１を１つ図示しているが、青色光源３１を複数配置しても良い。
【００２４】
ダイクロイックミラー３２は、青色光源３１の光軸上に配置され、赤色波長帯の光を反射させ、それ以外の波長帯の光を透過させるように構成されたミラーである。このダイクロイックミラー３２は、レンズ３４の光軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。
【００２５】
赤色光源３３は、赤色波長帯の光Ｒを発する半導体発光素子であって、例えばレーザダイオードによって構成されている。ここで、図２は、赤色光源３３を１つ図示しているが、赤色光源３３を複数配置しても良い。
【００２６】
レンズ３４は、ダイクロイックミラー３２を透過した青色光Ｂ及びダイクロイックミラー３２で反射された赤色光Ｇを平行光として出射する。ここで、図２は、レンズ３４を１枚のみ図示している。しかしながら、レンズ３４と同様の機能を、複数枚のレンズによって実現するようにしても良い。
【００２７】
ホイール３５は、レンズ３４の光軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。ホイール３５は、ダイクロイックミラー３２を透過した青色光Ｂの光路を変更する。より詳しくは、ホイール３５は、ダイクロイックミラー３２を透過した青色光Ｂを拡散させてライトトンネル４６の方向（レンズ群４３の方向）に出射するか、ダイクロイックミラー３２を透過した青色光Ｂを蛍光体プレート３９の方向（レンズ３６の方向）に出射する。さらに、本実施形態におけるホイール３５は、ダイクロイックミラー３２を反射した赤色光Ｒを拡散させてライトトンネル４６の方向に出射する。
【００２８】
レンズ３６は、レンズ３４の光軸に対して９０°の角度をなすように、ホイール３５の反射光軸上に配置され、ホイール３５から出射された青色光Ｂを集光する。レンズ３４と同様、レンズ３６を複数枚のレンズによって構成しても良い。
【００２９】
ダイクロイックミラー３７は、緑色波長帯の光を反射させ、青色波長帯の光を透過させるミラーである。このダイクロイックミラー３７は、レンズ３６の光軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。
【００３０】
レンズ群３８は、ダイクロイックミラー３７の反射光軸上に配置され、ダイクロイックミラー３７を透過した青色光Ｂを平行光として蛍光体プレート３９に入射させるとともに、蛍光体プレート３９から出射される緑色光Ｇを集光する。
【００３１】
蛍光体プレート３９は、青色波長帯の光を受けて緑色波長帯の光を発する蛍光体を板状に焼き固めて構成されたセラミックプレートである。
【００３２】
レンズ４０は、ダイクロイックミラー３７の反射光軸上に配置され、ダイクロイックミラー３７で反射された緑色光Ｇを集光する。レンズ３４、３６と同様、レンズ４０を複数枚のレンズによって構成しても良い。
【００３３】
反射ミラー４１は、レンズ４０の光軸上に配置され、入射光を全反射させるように構成されたミラーである。この反射ミラー４１は、レンズ４０の光軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。
【００３４】
レンズ４２は、反射ミラー４１の反射光軸上に配置され、反射ミラー４１で反射された緑色光Ｇを集光する。レンズ３４、３６、４０と同様、レンズ４２を複数枚のレンズによって構成しても良い。
【００３５】
レンズ群４３は、ホイール３５の透過光軸上に配置され、ホイール３５を透過した赤色光Ｒ又は青色光Ｂを集光する。
【００３６】
ダイクロイックミラー４４は、緑色波長帯の光を透過させ、それ以外の波長帯の光を反射させるように構成されたミラーである。このダイクロイックミラー４４は、レンズ群４３及びレンズ４２の光軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。
【００３７】
レンズ４５は、ダイクロイックミラー４４から出射された光を集光する。レンズ３４、３６、４０、４２と同様、レンズ４５を複数枚のレンズによって構成しても良い。
【００３８】
ライトトンネル４６は、レンズ４５で集光された光を、内部で全反射させながら進行させて面均一光として出射する。このライトトンネル４６が、光源部１５の光出射部として機能する。
【００３９】
以下、本実施形態におけるホイール３５について説明する。図３は、ホイール３５の構成を示す図である。ここで、図３（ａ）はホイール３５の斜視図を示し、図３（ｂ）はホイール３５の側面図を示し、図３（ｃ）はホイール３５の断面図である。
【００４０】
図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、ホイール３５は、概略的には底面を有する中空の円錐台状の構造を有し、モータによって回転軸Ｏを中心に回転自在に構成されている。より詳しくは、ホイール３５は、円板状の底面３５１に、略４５°の角度をなすように拡散面３５２が形成されることによって構成されている。
【００４１】
底面３５１は、ダイクロイックミラーで構成されている。底面３５１を構成するダイクロイックミラーは、赤色画像投影用の領域である赤（Ｒ）セグメントと、緑色画像投影用の領域である緑（Ｇ）セグメントと、青色画像投影用の領域である青（Ｂ）セグメントと、を有している。Ｒセグメントは、赤色波長帯の光を透過させるように構成されている。また、Ｂセグメントは、青色波長帯の光を透過させるように構成されている。Ｇセグメントは、青色波長帯の光を反射させるように構成されている。
【００４２】
図４は、底面３５１のセグメント構成を示す図である。図４（ａ）は、ＲセグメントとＢセグメントとを回転軸Ｏに対して対称に配置し、残りをＧセグメントとした例である。一方、図４（ｂ）は、ＲセグメントとＢセグメントとを隣接して配置し、残りをＧセグメントとした例である。本実施形態においては、図４（ａ）と図４（ｂ）の何れのセグメント構成を用いても良い。また、Ｒ、Ｂセグメントを１つのセグメントとする、即ち緑色波長帯の光を反射させ、それ以外の波長帯の光を透過させるセグメントとするようにしても良い。さらには、Ｒ、Ｇセグメントを１つのセグメントとする、即ち青色波長帯の光を反射させ、それ以外の波長帯の光を透過させるセグメントとするようにして良い。
【００４３】
拡散面３５２は、底面３５１に対して略４５°の角度をなすように、底面３４１における周縁部の上に形成され、入射した光を透過及び拡散する。拡散面３５２は、例えばガラス面をサンドブラストやエッチングによって荒らすことによって形成される。
【００４４】
以下の説明においては、底面３５１における、拡散面３５２が形成される側の面をホイール３５の正面とし、底面３５１における、拡散面３５２が形成されない側の面をホイール３５の背面とする。図２の光源部１５の例では、ホイール３５の背面が青色光源３１及び赤色光源３３に向くように配置されている。
【００４５】
以下、光源部１５の動作について説明する。光源部１５の動作は、ＣＰＵ１８の制御の下に投影処理部１３が実行するものである。投影処理部１３は、画像データによって表される画像が投影面に投影されるよう、光源部１５における青色光源３１及び赤色光源３３の発光タイミングとホイール３５の回転タイミングとのそれぞれを時分割制御する。
【００４６】
１フレーム（１画面）分の投影画像は、複数のフィールドの投影画像によって構成されている。各フィールドでは、異なる色の投影画像を投影面に投影する。１フレームは、少なくともＲフィールド、Ｂフィールド、Ｇフィールドの３フィールドを有している。Ｒフィールドは、赤色の投影画像を投影面に投影するフィールドである。Ｂフィールドは、青色の投影画像を投影面に投影するフィールドである。Ｇフィールドは、緑色の投影画像を投影面に投影するフィールドである。
【００４７】
Ｒフィールドにおいて、投影処理部１３は、赤色光源３３を発光させるとともに、ホイール３５の底面３５１におけるＲセグメントに光が入射するようにモータ３５３によりホイール３５を回転させる。赤色光源３３から出射された赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー３２に至る。前述したように、ダイクロイックミラー３２は、赤色波長帯の光を反射させるように構成されているので、赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー３２で反射され、レンズ３４で平行光となって、ホイール３５の底面３５１に形成されたＲセグメントに入射する。
【００４８】
Ｒセグメントは、赤色光Ｒを透過させるように構成されている。したがって、ホイール３５に入射した赤色光Ｒは、図５（ａ）に示すように、Ｒセグメントを透過し、底面３５１に対して４５°の角度を有するように形成された拡散面３５２で拡散されてレンズ群４３の方向に出射される。
【００４９】
ホイール３５から出射された赤色光Ｒは、レンズ群４３によって集光されてダイクロイックミラー４４に至る。前述したように、ダイクロイックミラー４４は、緑色波長帯の光を透過させ、それ以外の波長帯の光を反射させるように構成されているので、赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー４４で反射され、レンズ４５で集光されてライトトンネル４６に入射する。そして、この赤色光Ｒは、ライトトンネル４６の内面で反射され、面均一光である赤色画像光としてライトトンネル４６から出射され、マイクロミラー素子１４に至る。
【００５０】
また、投影処理部１３は、入力された画像データの赤色成分の階調に応じて、マイクロミラー素子１４を構成する各微小ミラーのオンオフを制御する。上述したように、マイクロミラー素子１４を構成する各々の微小ミラーは、オン状態のときに、入射された光を投影レンズ部１７に向けて反射し、オフ状態のときに、入射された光を投影レンズ部１７の外に向けて反射する。このような構成により、Ｒフィールド中に微小ミラーをオン状態とした回数だけ、その微小ミラーに対応した投影面上の画素位置に赤色光Ｒが投影される。これは、時間平均で見ると、画像データに応じた階調の赤色の投影画像が投影されたことと等価である。
【００５１】
Ｂフィールドにおいて、投影処理部１３は、青色光源３１を発光させるとともに、ホイール３５の底面３５１におけるＢセグメントに光が入射するようにモータ３５３によりホイール３５を回転させる。青色光源３１から出射された青色光Ｂは、ダイクロイックミラー３２に至る。前述したように、ダイクロイックミラー３２は、青色波長帯の光を透過させるように構成されているので、青色光Ｂは、ダイクロイックミラー３２を透過し、レンズ３４で平行光となって、ホイール３５の底面３５１に形成されたＢセグメントに入射する。
【００５２】
Ｂセグメントは、青色光Ｂを透過させるように構成されている。したがって、ホイール３５に入射した青色光Ｂは、図５（ａ）に示すように、Ｂセグメントを透過し、底面３５１に対して４５°の角度を有するように形成された拡散面３５２で拡散されてレンズ群４３の方向に出射される。
【００５３】
ホイール３５から出射された青色光Ｂは、レンズ群４３によって集光されてダイクロイックミラー４４に至る。前述したように、ダイクロイックミラー４４は、緑色波長帯の光を透過させ、それ以外の波長帯の光を反射させるように構成されているので、青色光Ｂは、ダイクロイックミラー４４で反射され、レンズ４５で集光されてライトトンネル４６に入射する。そして、この青色光Ｂは、ライトトンネル４６の内面で反射され、面均一光である青色画像光としてライトトンネル４６から出射され、マイクロミラー素子１４に至る。
【００５４】
また、投影処理部１３は、入力された画像データの青色成分の階調に応じて、マイクロミラー素子１４の各微小ミラーのオンオフを制御する。これにより、時間平均としては、所定の階調の青色の画像が投影される。
【００５５】
Ｇフィールドにおいて、投影処理部１３は、青色光源３１を発光させるとともに、青色光源３１の光軸上にＧセグメントが位置するようにモータ３４３を回転させる。青色光源３１から出射された青色光Ｂは、ダイクロイックミラー３２に至る。前述したように、ダイクロイックミラー３２は、青色波長帯の光を透過させるように構成されているので、青色光Ｂは、ダイクロイックミラー３２を透過し、レンズ３４で平行光となって、ホイール３５の底面３５１に形成されたＧセグメントに入射する。
【００５６】
Ｇセグメントは、青色光Ｂを反射させるように構成されている。したがって、ホイール３５に入射した青色光Ｇは、図５（ｂ）で示すようにしてＧセグメントで反射され、レンズ３６の方向に出射される。
【００５７】
ホイール３５から出射された青色光Ｂは、レンズ３６によって集光されてダイクロイックミラー３７に至る。前述したように、ダイクロイックミラー３７は、青色波長帯の光を透過させるように構成されているので、青色光Ｂは、ダイクロイックミラー３７を透過し、レンズ群３８で平行光となって蛍光体プレート３９に入射する。
【００５８】
蛍光体プレート３９は、青色波長帯の光を受けて緑色波長帯の光を発するように構成されている。したがって、青色光Ｂの入射により、蛍光体プレート３９からは緑色光Ｇが出射される。この緑色光Ｇは、レンズ群３８によって集光されてダイクロイックミラー３７に至る。前述したように、ダイクロイックミラー３７は、緑色波長帯の光を反射させるように構成されているので、緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー３７で反射され、レンズ４０で集光され、反射ミラー４１で反射され、レンズ４２で集光されてダイクロイックミラー４４に至る。前述したように、ダイクロイックミラー４４は、緑色波長帯の光を透過させるように構成されているので、緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー４４を透過し、レンズ４５で集光されてライトトンネル４６に入射する。そして、この緑色光Ｇは、ライトトンネル４６の内面で反射され、面均一光である緑色画像光としてライトトンネル４６から出射され、マイクロミラー素子１４に至る。
【００５９】
また、投影処理部１３は、入力された画像データの緑色成分の階調に応じて、マイクロミラー素子１４の各微小ミラーのオンオフを制御する。これにより、時間平均としては、所定の階調の緑色の画像が投影される。
【００６０】
以上で示した１フレームの動作によって、時間平均としては、投影面上の任意の画素位置に任意の色の投影画像を表示することが可能である。なお、１つのフィールド内で複数の光源、即ち青色光源３１と赤色光源３３とを同時に発光させるようなフィールドを追加しても良い。これにより、所謂補色駆動を行うことも可能である。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、青色光源３１の光路中にホイール３５を配置することにより、ホイール３５によって青色光源３１から出射される青色光Ｂの光路を時分割で切り替えることが可能である。これにより、蛍光体プレート３９を回転自在なホイール形状とする必要がない。また、本実施形態では、青色光Ｂの光路切替と青色光Ｂ又は赤色光Ｒの拡散とを１つのホイール３５で行うことができる。このため、光源部１５の全体としての部品点数を減らすことが可能である。
【００６２】
以下、本実施形態の変形例について説明する。  
［変形例１］  
前述した実施形態のホイール３５は、底面３５１を透過した青色光Ｂを拡散させて青色画像投影に利用し、底面３５１で反射された青色光Ｂを蛍光体プレート３９に入射させて緑色画像投影に利用している。これに対し、図６（ａ）に示すようにして底面３５１で反射された青色光Ｂを拡散させて青色画像投影に利用し、図６（ｂ）に示すようにして底面３５１を透過した青色光Ｂを蛍光体プレート３９に入射させて緑色画像投影に利用するようにしても良い。
【００６３】
例えば、図２の光源部１５に、図６（ａ）及び図６（ｂ）で示した構成のホイール３５を適用する場合には、ホイール３５の正面側から光を入射させる。このためには、青色光源３１、ダイクロイックミラー３２、赤色光源３３、レンズ３４を、図２の配置に対して時計回りに９０°回転させてホイール３５の左側に配置すれば良い。また、Ｒセグメントは、赤色波長帯の光を反射させるように構成し、Ｂセグメントは、青色波長帯の光を反射させるように構成し、Ｇセグメントは、青色波長帯の光を透過させるように構成する。さらに、ホイール３５への光の入射を阻害しないよう、モータ３５３は、ホイール３５の背面に取り付けることが望ましい。
【００６４】
以上説明したような変形例１においても、蛍光体プレート３９を回転自在なホイール形状とする必要がない。また、変形例１においても、青色光Ｂの光路切替と青色光Ｂ又は赤色光Ｒの拡散とを１つのホイール３５で行うことができる。このため、光源部１５の全体としての部品点数を減らすことが可能である。
【００６５】
［変形例２］
前述した実施形態及び変形例１は、円板状のダイクロイックミラーで構成された底面３５１の円周に沿って拡散面３５２を形成した円錐台状のホイール３５により、青色光Ｂの光路変更と青色光の透過拡散とを行うようにしている。これに対し、図７（ａ）に示すように、底面３５１に直接拡散面を形成するようにしても良い。
【００６６】
図７は、図５に対応した変形例２の構成及び動作を示す図である。図７（ａ）は、Ｒセグメント又はＢセグメントの構成を示す。図７（ａ）の破線枠Ａで示す領域が、Ｒセグメント又はＢセグメントである。Ｒセグメントは、光の入射面側が赤色波長帯の光を透過させように構成されており、光の出射面側に拡散面が形成されている。同様に、Ｂセグメントは、光の入射面側が青色波長帯の光を透過させるように構成されており、光の出射面側に拡散面が形成されている。また、図７（ｂ）は、Ｇセグメントの構成を示す。Ｇセグメントは、光の入射面側が青色波長帯の光を反射させるように構成されている。
【００６７】
このような構成において、赤色光ＲがＲセグメントに入射した場合又は青色光ＢがＢセグメントに入射した場合、図７（ａ）に示すように、赤色光Ｒ又は青色光Ｂは、底面３５１の光出射面側に形成された拡散面で拡散されてレンズ群４３の方向に出射される。一方、緑色光ＧがＧセグメントに入射した場合、緑色光Ｇは、図７（ｂ）で示すように、底面３５１で反射され、レンズ３６の方向に出射される。
【００６８】
図８は、図６に対応した変形例２の構成及び動作を示す図である。図８は、Ｒセグメント又はＢセグメントの構成を示す。図８の破線枠Ｂで示す領域が、Ｒセグメント又はＢセグメントである。Ｒセグメントは、光の入射面側が赤色波長帯の光を拡散反射させるように構成されている。Ｂセグメントは、光の入射面側が青色波長帯の光を拡散反射させるように構成されている。また、Ｇセグメントは、光の入射面側が青色波長帯の光を反射させるように構成されている。
【００６９】
以上説明したような変形例２においても、蛍光体プレート３９を回転自在なホイール形状とする必要がない。また、変形例２においても、青色光Ｂの光路切替と青色光Ｂ又は赤色光Ｒの拡散とを１つのホイール３５で行うことができる。このため、光源部１５の全体としての部品点数を減らすことが可能である。さらに、変形例２では、底面３５１の上に拡散面３５２を形成する必要がない。
【００７０】
［変形例３］
前述した実施形態及び変形例１では、ダイクロイックミラーと反射面とによって青色光Ｂの光路の変更を行っている。これに対し、ダイクロイックミラーと透過面とによって青色光の光路の変更を行うようにホイール３５を構成しても良い。
【００７１】
図９は、図５に対応した変形例３の構成及び動作を示す図である。図９に示すホイール３５は、透過部３５１ａと、ダイクロイックミラー部３５２ａと、を有している。
【００７２】
透過部３５１ａは、例えばガラスを円錐台状に成形して構成されている。透過部３５１ａの側面は、底面に対して略４５°の角度をなしている。また、ダイクロイックミラー部３５２ａは、ダイクロイックミラーで構成され、略直角三角形状の断面を有している。ダイクロイックミラー部３５２ａは、透過部３５１ａの側面に接合されている。このため、ホイール３５は、全体としては円板状の構造を有している。
【００７３】
図９（ａ）は、Ｒセグメント又はＢセグメントの構成を示す。Ｒセグメントを構成するダイクロイックミラー部３５２ａは、赤色波長帯の光を透過させるように構成されている。また、透過部３５１ａの光出射位置には、拡散面が形成されている。同様に、Ｂセグメントを構成するダイクロイックミラー部３５２ａは、青色波長帯の光を透過させるように構成されている。また、透過部３５１ａの光出射位置には、拡散面が形成されている。また、図９（ｂ）は、Ｇセグメントの構成を示す。Ｇセグメントを構成するダイクロイックミラー部３５２ａは、光の入射面側が青色波長帯の光を反射させるように構成されている。
【００７４】
このような構成において、赤色光ＲがＲセグメントに入射した場合又は青色光ＢがＢセグメントに入射した場合、図９（ａ）に示すように、赤色光Ｒ又は青色光Ｂは、ダイクロイックミラー部３５２ａと透過部３５１ａとをそれぞれ透過し、透過部３５１ａに形成された拡散面で拡散されてレンズ群４３の方向に出射される。一方、緑色光ＧがＧセグメントに入射した場合、緑色光Ｇは、図９（ｂ）で示すように、ダイクロイックミラー部３５２ａで反射され、レンズ３６の方向に出射される。
【００７５】
図１０は、図６に対応した変形例３の構成及び動作を示す図である。図１０に示す透過部３５１ａは、図９と同様に例えばガラスを円錐台状に成形して構成されている。この透過部３５１ａの側面は、底面に対して略４５°の角度をなしている。また、ダイクロイックミラー部３５２ａは、ダイクロイックミラーで構成され、略直角三角形状の断面を有している。ダイクロイックミラー部３５２ａは、透過部３５１ａの側面に接合されている。このため、ホイール３５は、全体としては円板状の構造を有している。
【００７６】
図１０（ａ）は、Ｒセグメント又はＢセグメントの構成を示す。Ｒセグメントを構成するダイクロイックミラー部３５２ａは、赤色波長帯の光を反射させるように構成されている。さらに、ダイクロイックミラー部３５２ａからの反射光の光軸と交わるダイクロイックミラー部３５２ａの面上には、拡散面が形成されている。同様に、Ｂセグメントを構成するダイクロイックミラー部３５２ａは、青色波長帯の光を反射させるように構成されている。さらに、ダイクロイックミラー部３５２ａからの反射光の光軸と交わるダイクロイックミラー部３５２ａの面上には、拡散面が形成されている。また、図１０（ｂ）は、Ｇセグメントの構成を示す。Ｇセグメントを構成するダイクロイックミラー部３５２ａは、青色波長帯の光を透過させるように構成されている。
【００７７】
このような構成において、赤色光ＲがＲセグメントに入射した場合又は青色光ＢがＢセグメントに入射した場合、図１０（ａ）に示すように、赤色光Ｒ又は青色光Ｂは、ダイクロイックミラー部３５２ａで反射され、ダイクロイックミラー部３５２ａに形成された拡散面で拡散されてレンズ群４３の方向に出射される。一方、緑色光ＧがＧセグメントに入射した場合、緑色光Ｇは、図１０（ｂ）で示すように、ダイクロイックミラー部３５２ａを透過して、レンズ３６の方向に出射される。
【００７８】
以上説明したような変形例３においても、蛍光体プレート３９を回転自在なホイール形状とする必要がない。また、変形例３においても、青色光Ｂの光路切替と青色光Ｂ又は赤色光Ｒの拡散とを１つのホイール３５で行うことができる。このため、光源部１５の全体としての部品点数を減らすことが可能である。
【００７９】
ここで、変形例３においては、ガラスを円錐台状に成形することで透過部３５１ａを構成している。実際には、変形例３においては、図９及び図１０の破線枠Ｃで示すセグメントの部分に透過面（例えばガラス面）が形成されていれば良い。したがって、例えば図１１に示すように、例えば樹脂から構成される円板状の基板３５１１ａの周囲に略直角二等辺三角形状の断面を有するガラス部３５１２ａを形成することで円錐台状の透過部３５１ａを形成しても、変形例３と同様の効果が得られる。
【００８０】
［変形例４］
前述した実施形態及び変形例では、赤色画像投影の際には、赤色光を拡散させてからライトトンネル４６に導光し、青色画像投影の際には、青色光を拡散させてからライトトンネル４６に導光するようにしている。これは、青色光源３１及び赤色光源３３にレーザダイオードを用いているためである。レーザは、指向性が高く、蛍光体プレート３９を励起させる光源に適している。しかしながら、指向性のため、レーザを画像投影に用いると、スペックルノイズが発生する可能性がある。スペックルノイズを抑制するためには、光をライトトンネル４６に入射させる前に拡散させておくことが望ましい。
【００８１】
ここで、レーザを画像投影に用いなければ、必ずしも光を拡散させなくとも良い。図１２は、本実施形態の変形例４に係る光源部１５の構成の一例を示す図である。変形例４における光源部１５は、赤色光源３３ａとして、赤色発光ダイオードを用いている。
【００８２】
図１２において、図２と同一のものについて図２と同一の参照符号を付すことで説明を省略する。図１２においては、青色光源３１と、赤色光源３３ａとを隣接して配置していない。したがって、ダイクロイックミラー３２を用いて光路を変更する必要がなく、図１２においてはダイクロイックミラー３２が無くなっている。
【００８３】
レンズ群４７は、赤色光源３３ａからの光を集光する。また、ダイクロイックミラー４８は、赤色波長帯の光を透過させ、緑色波長帯の光を反射させるように構成されている。さらに、ダイクロイックミラー４４ａは、赤色及び緑色波長帯の光を透過させ、青色波長帯の光を反射させるように構成されている。
【００８４】
図１３は、変形例４のホイール３５における底面３５１のセグメント構成を示す図である。変形例４では、Ｒセグメントが不要である。したがって、図４のＲセグメントを他のセグメント（図１３ではＢセグメント）に置き換えることが可能である。ここで、図１３（ａ）は、図４（ａ）に対応したセグメント構成を示し、図１３（ｂ）は、図４（ｂ）に対応したセグメント構成を示している。
【００８５】
以上説明したような変形例４においても、蛍光体プレート３９を回転自在なホイール形状とする必要がない。また、変形例４においても、青色光Ｂの光路切替と青色光Ｂの拡散とを１つのホイール３５で行うことができる。このため、光源部１５の全体としての部品点数を減らすことが可能である。
【００８６】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。  
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【００８７】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。  
［１］  入射された光を画像光として出射する光出射部と、
青色波長帯の光を出射する青色光源と、
前記青色波長帯の光を受けて緑色波長帯の光を出射する蛍光体プレートと、
前記青色光源と前記蛍光体プレートとの光路中に配置され、前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に出射する第１の領域と、前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に出射する第２の領域と、を有するホイールと、
前記第１の領域から出射された青色波長帯の光と前記蛍光体プレートから出射された緑色波長帯の光との各々を前記光出射部への光路上に導く光学系と、
を具備することを特徴とする光源装置。  
［２］  前記ホイールは、
前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に透過させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に反射させる領域と、を有する底面と、
前記底面の上に形成され、前記第１の領域を透過した青色波長帯の光を拡散させる拡散面と、
を有することを特徴とする［１］に記載の光源装置。  
［３］  前記ホイールは、
前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に反射させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に透過させる領域と、を有する底面と、
前記底面の上に形成され、前記第１の領域を反射した青色波長帯の光を拡散させる拡散面と、
を有することを特徴とする［１］に記載の光源装置。  
［４］  前記ホイールは、前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に透過及び拡散させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に反射させる領域と、を有することを特徴とする［１］に記載の光源装置。  
［５］  前記ホイールは、前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に拡散及び反射させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に透過させる領域と、を有することを特徴とする［１］に記載の光源装置。  
［６］  前記ホイールは、
円錐台状をしており、光の射出位置に拡散面が形成された透過部と、
前記透過部の側面に接合され、前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記透過部の前記射出位置の方向に透過させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に反射させる領域と、を有するダイクロイックミラー部と、
有することを特徴とする［１］に記載の光源装置。  
［７］  前記ホイールは、
円錐台状をした透過部と、
前記透過部の側面に接合され、前記第１の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を拡散及び反射させる領域と、前記第２の領域としての前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に透過させる領域と、を有するダイクロイックミラー部と、
有することを特徴とする［１］に記載の光源装置。
【００８８】
［８］  赤色波長帯の光を出射する赤色光源をさらに具備し、
前記ホイールは、前記青色光源と、前記蛍光体プレートと、前記赤色光源と、の光路中に配置され、前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記光出射部の方向に出射する第１の領域と、前記青色光源から入射された青色波長帯の光を前記蛍光体プレートの方向に出射する第２の領域と、前記赤色光源から入射された赤色波長帯の光を前記光出射部の方向に出射する第３の領域と、を有し、
前記光学系は、前記第１の領域から出射された青色波長帯の光と、前記蛍光体プレートから出射された緑色波長帯の光と、前記第３の領域から出射された赤色波長帯の光と、の各々を前記光出射部への光路上に導くことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光源装置。  
［９］  光源装置と、表示素子と、前記光源装置からの光を前記表示素子に導く光源側光学系と、前記表示素子から射出された画像を投影する投影光学系と、前記光源装置及び表示素子を制御する制御手段と、を備え、
前記光源装置が、［１］乃至［８］の何れか１項に記載の光源装置であることを特徴とするプロジェクタ装置。
【符号の説明】
【００８９】
１０…データプロジェクタ装置、１１…入力部、１２…画像変換部、１３…投影処理部、１４…マイクロミラー素子、１５…光源部、１６…ミラー、１７…投影レンズ部、１８…ＣＰＵ、１９…メインメモリ、２０…プログラムメモリ、２１…操作部、２２…音声処理部、２３…スピーカ部、３１…青色光源、３２，３７，４４…ダイクロイックミラー、３３…赤色光源、３４，３６，４０，４２，４５…レンズ、３５…ホイール、３８，４３…レンズ群、３９…蛍光体プレート、４１…反射ミラー
【図１】
2013195838.tif 000003
【図２】
2013195838.tif 000004
【図３】
2013195838.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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