(57)【要約】【課題】蛍光体による光の生成効率を高めることができる投写型表示装置および光変換デバイスを提供する。【解決手段】プロジェクタは、Ｂ光を出射する青色レーザアレイ１１と、Ｂ光を、当該光とは波長帯の異なるＧ光に変換するホイール１１０と、ホイール１１０から出射された光を変調するＤＭＤ３１と、を備える。ここで、ホイール１１０は、緑色セグメント領域１１０Ｇを有する。緑色セグメント領域１１０Ｇは、Ｂ光に励起されてＧ光を発する緑色蛍光層１１４と、緑色蛍光層１１４に対してＢ光の入射側に配され、Ｂ光を透過するとともにＧ光を反射するＢ光透過膜１１２と、緑色蛍光層１１４に対してＢ光の入射側と反対側に配され、Ｂ光を反射するとともにＧ光を透過するＢ光反射膜１１５と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長帯の光を出射する光源と、
前記第１の波長帯の光を、当該光とは波長帯の異なる第２の波長帯の光に変換する光変換部と、
前記光変換部から出射された光を変調する光変調素子と、
を備え、
前記光変換部は、
前記第１の波長帯の光に励起されて前記第２の波長帯の光を発する蛍光体と、
前記蛍光体に対して前記第１の波長帯の光の入射側に配され、前記第１の波長帯の光を透過するとともに、前記第２の波長帯の光を反射する第１の分光体と、
前記蛍光体に対して前記第１の波長帯の光の入射側と反対側に配され、前記第１の波長帯の光を反射するとともに、前記第２の波長帯の光を透過する第２の分光体と、
を含む変換領域を有する、
ことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投写型表示装置において、
前記変換領域は、前記第２の分光体が配される第１の領域と前記第２の分光体が配されない第２の領域とを含み、
前記第１の波長帯の光が時分割で前記第１の領域および前記第２の領域に入射する、
ことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の投写型表示装置において、
前記光変換部は、前記第１の波長帯の光を透過する透過領域を含み、
前記第１の波長帯の光が時分割で前記変換領域および前記透過領域に入射する、
ことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の投写型表示装置において、
前記第１の波長帯の光は、青色波長帯の光であり、
前記光変換部は、前記変換領域として、前記蛍光体が前記青色波長帯の光に励起されて緑色波長帯の光を発し、前記第１の分光体が前記青色波長帯の光を透過するとともに前記緑色波長帯の光を反射し、前記第２の分光体が前記青色波長帯の光を反射するとともに前記緑色波長帯の光を透過する、緑色変換領域を有する、
ことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の投写型表示装置において、
前記光変換部は、前記変換領域として、前記蛍光体が前記青色波長帯の光に励起されて赤色波長帯の光を発し、前記第１の分光体が前記青色波長帯の光を透過するとともに前記赤色波長帯の光を反射し、前記第２の分光体が前記青色波長帯の光を反射するとともに前記赤色波長帯の光を透過する、赤色変換領域をさらに有する、
ことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項６】
請求項３ないし５の何れか一項に記載の投写型表示装置において、
前記光変換部は、モータにより回転するホイールを含み、
前記ホイールに、前記ホイールの回転方向に沿って前記変換領域および前記透過領域が設けられる、
ことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項７】
光源から出射された第１の波長帯の光を、当該光とは波長帯の異なる第２の波長帯の光に変換する光変換デバイスにおいて、
前記第１の波長帯の光に励起されて前記第２の波長帯の光を発する蛍光体と、
前記蛍光体に対して前記第１の波長帯の光の入射側に配され、前記第１の波長帯の光を透過するとともに、前記第２の波長帯の光を反射する第１の分光体と、
前記蛍光体に対して前記第１の波長帯の光の入射側と反対側に配され、前記第１の波長帯の光を反射するとともに、前記第２の波長帯の光を透過する第２の分光体と、
を含む変換領域を有する、
ことを特徴とする光変換デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を変調して被投写面に投写する投写型表示装置に関する。また、本発明は、光源からの光を、当該光の波長帯とは異なる波長帯の光に変換する光変換デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投写型表示装置（以下、「プロジェクタ」という）において、光変調素子により変調される所定の波長帯の光を、蛍光体を用いて、他の波長帯の光から生成する構成が考えられている。たとえば、カラーホイールの光源側である表面に紫外線を透過し可視光を反射する可視光反射膜が形成され、カラーホイールの裏面にＲ、Ｇ、Ｂの可視光を発する蛍光体層が形成される。光源から出射された紫外線が励起光としてカラーホイールの表面に照射され、可視光反射膜を透過して各蛍光体層に達する。励起光によって励起され、各蛍光体層からはＲ、Ｇ、Ｂの可視光が発せられる。蛍光体層から発せられた可視光は、カラーホイールから出射される。このとき、蛍光体層からは光源側にも可視光が発せられるが、光源側に発せられた可視光は可視光反射膜で反射されて出射側に向かう。このように、光源側に発せられた可視光もカラーホイールから出射されるので、光の利用効率が向上する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４１１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構成では、励起光の一部は、蛍光体層で可視光に変換されないまま、蛍光体層を通過し、そのままカラーホイールから出射されてしまう。このように変換されずに蛍光体層を通過した励起光を、さらに利用することで、蛍光体による光の生成効率が高められれば、光の利用効率をさらに高めることが可能となる。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、蛍光体による光の生成効率を高めることができる投写型表示装置および光変換デバイス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】
本発明の第１の態様は、投写型表示装置に関する。本態様に係る投写型表示装置は、第１の波長帯の光を出射する光源と、前記第１の波長帯の光を、当該光とは波長帯の異なる第２の波長帯の光に変換する光変換部と、前記光変換部から出射された光を変調する光変調素子と、を備える。ここで、前記光変換部は、前記第１の波長帯の光に励起されて前記第２の波長帯の光を発する蛍光体と、前記蛍光体に対して前記第１の波長帯の光の入射側に配され、前記第１の波長帯の光を透過するとともに、前記第２の波長帯の光を反射する第１の分光体と、前記蛍光体に対して前記第１の波長帯の光の入射側と反対側に配され、前記第１の波長帯の光を反射するとともに、前記第２の波長帯の光を透過する第２の分光体と、を含む変換領域を有する。
【０００７】
本発明の第１の態様に係る投写型表示装置によれば、蛍光体によって変換されずに蛍光体を透過した第１の波長帯の光は、第２の分光体により反射されて、再び蛍光体に入射し、第２の波長帯の光に変換される。よって、一度、蛍光体を透過した第１の波長帯の光を再度利用できるので、蛍光体による第２の波長帯の光の生成効率を高めることができる。
【０００８】
第１の態様に係る投写型表示装置において、前記変換領域は、前記第２の分光体が配される第１の領域と前記第２の分光体が配されない第２の領域とを含むような構成とされ得る。この場合、前記第１の波長帯の光が時分割で前記第１の領域および前記第２の領域に入射する。
【０００９】
このような構成とすれば、第１の領域では、一度、蛍光体を透過した第１の波長帯の光が蛍光体に戻って第２の波長帯の光に変換される。一方、第２の領域では、蛍光体を透過した第１の波長帯の光がそのまま出射されるので、第１の波長帯の光と第２の波長帯の光が混合された光が出射される。よって、蛍光体による第２の波長帯の光の生成効率を高めることができるとともに、第１の波長帯の光と第２の波長帯の光を混合させることにより、変換部から出射された光の色を調整することができる。
【００１０】
第１の態様に係る投写型表示装置において、前記光変換部は、前記第１の波長帯の光を透過する透過領域を含むような構成とされ得る。この場合、前記第１の波長帯の光が時分割で前記変換領域および前記透過領域に入射する。
【００１１】
このような構成とすれば、光源から出射された第１の波長帯の光と第１の波長帯の光から生成された第２の波長帯の光とを、時分割にて光変換部から出射でき、これらの光を変調に用いることができる。
【００１２】
しかも、光変換部からは、第１の波長帯の光と第２の波長帯の光とが同じ方向に出射されるので、光変換部から光変調素子までの導光路に、第１の波長帯の光が通る光路と第２の波長帯が通る光路とを別々に設ける必要がない。よって、光変調素子までの導光路を簡素化できる。
【００１３】
上記構成とした場合、たとえば、前記第１の波長帯の光は、青色波長帯の光とされ得る。この場合、前記光変換部は、前記変換領域として、前記蛍光体が前記青色波長帯の光に励起されて緑色波長帯の光を発し、前記第１の分光体が前記青色波長帯の光を透過するとともに前記緑色波長帯の光を反射し、前記第２の分光体が前記青色波長帯の光を反射するとともに前記緑色波長帯の光を透過する、緑色変換領域を有するような構成とされ得る。
【００１４】
このような構成とすれば、青色波長帯の光を出射する光源を用いて、青色波長帯の光および緑色波長帯の光を時分割で光変調素子に照射することができる。
【００１５】
さらに、前記光変換部は、前記変換領域として、前記蛍光体が前記青色波長帯の光に励起されて赤色波長帯の光を発し、前記第１の分光体が前記青色波長帯の光を透過するとともに前記赤色波長帯の光を反射し、前記第２の分光体が前記青色波長帯の光を反射するとともに前記赤色波長帯の光を透過する、赤色変換領域をさらに有するような構成とされ得る。
【００１６】
このような構成とすれば、青色波長帯の光を出射する光源を用いて、青色波長帯の光、緑色波長帯の光および赤色波長帯の光を時分割で光変調素子に照射することができる。
【００１７】
第１の態様に係る投写型表示装置において、前記光変換部は、モータにより回転するホイールを含むような構成とされ得る。この場合、前記ホイールに、前記ホイールの回転方向に沿って前記変換領域および前記透過領域が設けられる。
【００１８】
このような構成とすれば、ホイールを回転することにより、容易に、第１の波長帯の光を時分割で変換領域および透過領域に入射させることができる。
【００１９】
本発明の第２の態様は、光源から出射された第１の波長帯の光を、当該光とは波長帯の異なる第２の波長帯の光に変換する光変換デバイスに関する。本態様に係る光変換デバイスは、前記第１の波長帯の光に励起されて前記第２の波長帯の光を発する蛍光体と、前記蛍光体に対して前記第１の波長帯の光の入射側に配され、前記第１の波長帯の光を透過するとともに、前記第２の波長帯の光を反射する第１の分光体と、前記蛍光体に対して前記第１の波長帯の光の入射側と反対側に配され、前記第１の波長帯の光を反射するとともに、前記第２の波長帯の光を透過する第２の分光体と、を含む変換領域を有する。
【００２０】
本発明の第２の態様に係る光変換デバイスによれば、第１の態様に係る投写型表示装置と同様、蛍光体による第２の波長帯の光の生成効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のとおり、本発明によれば、蛍光体による光の生成効率を高めることができる投写型表示装置および光変換デバイスを提供することができる。
【００２２】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る光変換ユニットの構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係るホイールの構成を示す図である。
【図４】第２実施形態に係るプロジェクタの要部の構成を示す図である。
【図５】第２実施形態に係るホイールの構成を示す図である。
【図６】第３実施形態に係るプロジェクタの要部の構成を示す図である。
【図７】第３実施形態に係るホイールの構成を示す図である。
【図８】変更例に係るホイールの構成を示す図である。
【図９】その他の変更例に係るホイールの構成を示す図である。
【図１０】その他の変更例に係るホイールの構成を示す図である。
【図１１】その他の変更例に係る光変換素子の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。プロジェクタは、光学エンジン１と、投写レンズユニット２と、制御回路３とを含む。光学エンジン１は、光源から出射された光を映像信号に基づいて変調し、映像光を生成する。投写レンズユニット２は、光学エンジン１で生成された映像光を、プロジェクタの前方に配されたスクリーン面に拡大投写する。
【００２６】
光学エンジン１は、光源として、青色レーザアレイ１１を備えている。青色レーザアレイ１１は、一列に配列された複数の青色レーザダイオード１１ａを含む。青色レーザダイオード１１ａは、青色波長帯の光（以下、「Ｂ光」という）を出射する。なお、青色レーザダイオード１１ａは、一次元配列でなく、２次元配列されても良い。
【００２７】
青色レーザアレイ１１から出射されたＢ光は、レンズアレイ１２に入射する。レンズアレイ１２は、各青色レーザダイオード１１ａに対応する小レンズ１２ａを備える。各青色
レーザダイオード１１ａから出射されたＢ光は、各小レンズ１２ａによって平行光化される。
【００２８】
レンズアレイ１２から出射されたＢ光は、ミラーアレイ１３により反射される。ミラーアレイ１３は、各青色レーザダイオード１１ａから出射されたＢ光を反射する小ミラー１３ａを備える。
【００２９】
ミラーアレイ１３で反射されたＢ光は、凸レンズ１４、凹レンズ１５および凸レンズ１６からなるレンズ群により収束され、光変換ユニット１７のホイール１１０に入射する。光変換ユニット１７は、ホイール１１０がＢ光の集光点付近に位置するように配されている。ホイール１１０には、Ｂ光をそのまま通過させる青色セグメント領域と、Ｂ光を緑色波長帯の光（以下、「Ｇ光」という）に変換して出射する緑色セグメント領域が回転方向に沿うように形成されている。光変換ユニット１７からは、時分割でＢ光およびＧ光が出射される。光変換ユニット１７の詳細な構成については、追って説明する。
【００３０】
光変換ユニット１７から出射されたＢ光およびＧ光は、凸レンズ１８により平行光化されてダイクロイックミラー１９に入射する。
【００３１】
光学エンジン１は、光源として、さらに、赤色ＬＥＤ２０を備えている。赤色ＬＥＤ２０は、赤色波長帯の光（以下「Ｒ光」という）を出射する。赤色ＬＥＤ２０から出射されたＲ光は、凸レンズ２１により平行光化されてダイクロイックミラー１９に入射する。ダイクロイックミラー１９は、Ｂ光およびＧ光を反射するとともにＲ光を透過する。これにより、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光の光路が統合される。
【００３２】
ダイクロイックミラー１９から出射された光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）は、２つの凸レンズ２２、２４のレンズ作用とミラー２３での反射によりロッドインテグレータ２５に入射する。ロッドインテグレータ２５に入射した光は、ロッド内部を伝搬する際に内壁面で繰り返し反射され、光量分布が均一化されて出射面から出射される。
【００３３】
ロッドインテグレータ２５から出射された光は、３つの凸レンズ２６、２８、３０のレンズ作用と２つのミラー２７、２９での反射によってＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）３１に照射される。
【００３４】
ＤＭＤ３１には、時分割でＲ光、Ｇ光およびＢ光が順次照射される。ＤＭＤ３１は、マトリクス状に配されたマイクロミラーを備える。ＤＭＤ３１には、入射したＲ光、Ｇ光およびＢ光に応じたＤＭＤ駆動信号が制御回路３から入力される。ＤＭＤ駆動信号に基づいてマイクロミラーがオン・オフ駆動されることにより、各光が変調される。
【００３５】
ＤＭＤ３１で変調された光は、投写レンズユニット２によってスクリーンに投写される。ここで、Ｒ光による画像、Ｂ光による画像およびＧ光による画像が高速で切り替わるため、スクリーン上に順次投写された各光による画像は、ユーザの目には一つのカラー画像として映る。
【００３６】
図２は、第１実施形態に係る光変換ユニット１７の構成を示す図である。図２（ａ）は、光変換ユニット１７を後方から見た斜視図である。図２（ｂ）は、光変換ユニット１７の縦断面図である。なお、便宜上、光変換ユニット１７において、モータ１２０が配されている側を背面とする。
【００３７】
光変換ユニット１７は、ホイール１１０と、モータ１２０と、位置センサ１３０とを備えている。
【００３８】
ホイール１１０は、リング形状を有し、外周部が青色セグメント領域１１０Ｂと緑色セグメント領域１１０Ｇとに区画されている。青色レーザアレイ１１からのＢ光は、後方からホイール１１０の外周部の背面に入射する。
【００３９】
モータ１２０は、アウターロータ型のモータである。モータ１２０は、固定板１２１と、ステータ１２２と、ロータ１２３と、マーカー１２４とを備えている。固定板１２１は円盤状を有している。モータ１２０は、固定板１２１を介して、光学エンジン１内の所定の取付部（図示せず）に固定される。固定板１２１の前方にはステータ１２２が配されている。ステータ１２２の外周部にはコイル１２２ａが配されている。ロータ１２３は、ステータ１２２に設けられた支軸１２２ｂに回転可能に取り付けられている。ロータ１２３は、後面が開放した円筒形状を有する。ロータ１２３の内周面には、コイル１２２ａに対向するように、磁石１２３ａが配置されている。ロータ１２３の前端部にホイール１１０が固定されている。
【００４０】
ロータ１２３は、金属材料で形成されており、その外周面は光を反射する。ロータ１２３の外周面には、マーカー１２４が配されている。マーカー１２４は、黒色を有しており、光を吸収する。マーカー１２４は、ホイール１１０の回転基準位置を決めるためのものである。
【００４１】
位置センサ１３０は、ロータ１２３の外周面から反射された光の光量に基づいて、ホイール１１０の回転基準位置を検出する。位置センサ１３０は、発光素子１３１と、受光素子１３２とを備えている。発光素子１３１から発せられた光は、ロータ１２３の外周面に照射される。マーカー１２４が回転基準位置に到来すると、マーカー１２４が受光素子１３２の正面を通過するので、受光素子１３２の受光量が少なくなる。これにより、位置センサ１３０からは、マーカー１２４が回転基準位置に到来したことを示す位置検出信号が制御回路３へ出力される。ホイール１１０が１回転する度に、マーカー１２４が回転基準値に到来したタイミングで、位置センサ１３０から位置検出信号が出力される。
【００４２】
図３は、第１実施形態に係るホイール１１０の構成を示す図である。図３（ａ）は、光変換ユニット１７の正面図であり、図３（ｂ）は、光変換ユニット１７の背面図である。図３（ｃ）は、ホイール１１０の青色セグメント領域１１０Ｂにおける断面図（図３（ａ）のＡ−Ａ´断面図）であり、図３（ｄ）は、ホイール１１０の緑色セグメント領域１１０Ｇにおける断面図（図３（ａ）のＢ−Ｂ´断面図）である。なお、図３（ｃ）、（ｄ）は模式図であり、ベース基板１１１、ダイクロイック膜１１２、マルチＡＲコート１１３、緑色蛍光層１１４およびダイクロイック膜１１５の正確な厚み、および、各部の正確な厚みの比率が示された図ではない。
【００４３】
ホイール１１０は、リング状のベース基板１１１を備えている。ベース基板１１１は、ガラス材料、または、アクリルなどの透明な樹脂材料により形成されている。
【００４４】
図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すように、青色セグメント領域１１０Ｂには、ベース基板１１１の正面側に、青色波長帯の光を透過し青色波長帯以外の波長帯の光を反射する光学特性を有するダイクロイック膜１１２（以下、「Ｂ光透過膜」という）が形成されている。たとえば、Ｂ光の中心波長が４５０ｎｍであり、Ｇ光の波長帯域を５００ｎｍ以上である場合、Ｂ光透過膜１１２のカットオフ波長が、たとえば、４８０ｎｍに設定される。また、青色セグメント領域１１０Ｂには、ベース基板１１１の背面側にマルチＡＲコート１１３が施されている。
【００４５】
図３（ｃ）に示すように、青色セグメント領域１１０Ｂに入射したＢ光は、マルチＡＲ
コート１１３により反射が防止され、その大部分がベース基板１１１を透過する。さらに、ベース基板１１１を透過したＢ光は、Ｂ光透過膜１１２を透過する（白抜き矢印参照）。このようにして、青色セグメント領域１１０Ｂに入射したＢ光は、Ｂ光のまま、ホイール１１０から出射される。
【００４６】
一方、図３（ａ）、（ｂ）および（ｄ）に示すように、緑色セグメント領域１１０Ｇには、青色セグメント領域１１０Ｂと同様、ベース基板１１１の正面側にＢ光透過膜１１２が形成され、背面側にマルチＡＲコート１１３が施されている。また、Ｂ光透過膜１１２の正面側には、緑色蛍光体による緑色蛍光層１１４が形成されている。さらに、緑色蛍光層１１４の正面側には、青色波長帯の光を反射し青色波長帯以外の波長帯の光を透過する光学特性を有するダイクロイック膜１１５（以下、「Ｂ光反射膜」という）が形成されている。
【００４７】
図３（ｄ）に示すように、緑色セグメント領域１１０Ｇに入射したＢ光は、青色セグメント領域１１０Ｂと同様、その大部分がベース基板１１１およびＢ光透過膜１１２を透過する。Ｂ光透過膜１１２を透過したＢ光は、励起光として緑色蛍光層１１４に照射される（白抜き矢印参照）。緑色蛍光層１１４からは、Ｂ光により励起されて、Ｇ光が前方および後方に放出される（黒矢印参照）。このとき、後方に向かって放出されたＧ光は、Ｂ光透過膜１１２により反射されて前方へ向かう。
【００４８】
Ｂ光の一部は、緑色蛍光層１１４によりＧ光に変換されず、緑色蛍光層１１４を透過し得る。しかしながら、緑色蛍光層１１４を透過したＢ光は、Ｂ光反射膜１１５により反射される。反射されたＢ光は、再び、緑色蛍光層１１４に照射され、Ｇ光に変換される。
【００４９】
このようにして、緑色セグメント領域１１０Ｇに入射したＢ光は、緑色蛍光層１１４によりＧ光に変換され、変換により生じたＧ光がホイール１１０から出射される。
【００５０】
青色レーザアレイ１１、赤色ＬＥＤ２０、およびモータ１２０は、制御回路３により制御される。ホイール１１０は、モータ１２０により一定速度で回転される。青色レーザアレイ１１は、ホイール１１０が１回転する間点灯され、次に１回転する間消灯される。即ち、青色レーザアレイ１１は、ホイール１１０が１回転する度に、点灯と消灯を繰り返す。一方、赤色ＬＥＤ２０は、青色レーザアレイ１１が消灯する期間に点灯され、青色レーザアレイ１１が点灯している期間には消灯される。このように青色レーザアレイ１１および赤色ＬＥＤ２０が点灯制御されることにより、Ｒ光、Ｂ光およびＧ光が、時分割でＤＭＤ３１に照射される。
【００５１】
以上、本実施の形態によれば、緑色蛍光体を用いた光変換ユニット１７により、Ｂ光からＧ光が生成される。この際、緑色蛍光層１１４によって変換されずに緑色蛍光層１１４を透過したＢ光は、Ｂ光反射膜１１５により反射されて、再び緑色蛍光層１１４に入射し、Ｇ光に変換される。よって、一度、緑色蛍光層１１４を透過したＢ光を再度利用できるので、緑色蛍光層１１４によるＧ光の生成効率を高めることができる。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、Ｂ光を出射する青色レーザアレイ１１を用いて、Ｂ光およびＧ光を時分割でＤＭＤ３１に照射することができる。しかも、ホイール１１０からは、Ｂ光とＧ光とが同じ方向に出射されるので、光変換ユニット１７からＤＭＤ３１までの導光路に、Ｂ光が通る光路とＧ光が通る光路とを別々に設ける必要がない。よって、ＤＭＤ３１までの導光路を簡素化でき、光学エンジン１の小型化が図れる。
【００５３】
なお、本実施の形態とは違い、緑色セグメント領域１１０Ｇを、Ｂ光の入射側から順に、緑色蛍光層と反射ミラーとで構成し、緑色蛍光層で変換されたＧ光を反射ミラーにより
反射させることで、変換されたＧ光を、青色セグメント領域を透過するＢ光とは反対の方向に出射する構成を採ることもできる。しかしながら、このような構成とした場合、ホイール１１０から出射されたＢ光とＧ光にそれぞれ異なる光路を用意する必要が生じてしまう。よって、光学エンジン１の小型化を図りにくい。
【００５４】
さらに、本実施の形態によれば、緑色セグメント領域１１０Ｇと青色セグメント領域１１０Ｂとがホイール１１０に設けられている。よって、ホイール１１０を回転することにより、容易に、Ｂ光を時分割で緑色セグメント領域１１０Ｇおよび青色セグメント領域１１０Ｂに入射させることができる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態に係るプロジェクタの要部の構成を示す図である。
【００５６】
上記第１実施形態のプロジェクタでは、光源として、青色レーザアレイ１１と赤色ＬＥＤ２０が備えられている。光青色レーザアレイ１１から出射されたＢ光は、光変換ユニット１７によってＧ光に変換され、これにより、光変換ユニット１７からは時分割でＧ光およびＢ光が出射される。また、赤色ＬＥＤ２０からはＲ光が出射され、ダイクロイックミラー１９によりＲ光の光路が、Ｇ光およびＢ光の光路と統合される。
【００５７】
これに対し、図４に示すように、本実施の形態のプロジェクタでは、光源として、青色レーザアレイ１１のみが備えられている。光変換ユニット１７のホイール１１０には、青色セグメント領域および緑色セグメント領域に加えて、Ｂ光をＲ光に変換して出射する赤色セグメント領域が形成されている。光変換ユニット１７からは、時分割でＲ光、Ｇ光およびＢ光が出射される。
【００５８】
さらに、本実施の形態のプロジェクタでは、ダイクロイックミラー１９に替えて、ミラー３２が配されている。光変換ユニット１７から出射された光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）は、ミラー３２により反射されて凸レンズ２２に入射する。
【００５９】
図５は、第２実施形態に係るホイール１１０の構成を示す図である。図５（ａ）は、光変換ユニット１７の正面図であり、図５（ｂ）は、光変換ユニット１７の背面図である。図５（ｃ）は、ホイール１１０の赤色セグメント領域１１０Ｒにおける断面図（図５（ａ）のＣ−Ｃ´断面図）である。なお、図５（ｃ）は模式図であり、ベース基板１１１、Ｂ光透過膜１１２、マルチＡＲコート１１３、Ｂ光反射膜１１５、赤色蛍光層１１６の正確な厚み、および、各部の正確な厚みの比率が示された図ではない。
【００６０】
ホイール１１０は、外周部が青色セグメント領域１１０Ｂと緑色セグメント領域１１０Ｇと赤色セグメント領域１１０Ｒに区画されている。青色レーザアレイ１１からのＢ光は、後方からホイール１１０の外周部の背面に入射する。
【００６１】
青色セグメント領域１１０Ｂおよび緑色セグメント領域１１０Ｇの構成は、赤色セグメント領域１１０Ｒの追加により、それぞれ、領域の大きさが小さくなった点を除き、第１実施形態と同様である。
【００６２】
青色セグメント領域１１０Ｂに入射したＢ光は、Ｂ光のまま、ホイール１１０から出射される。また、緑色セグメント領域１１０Ｇに入射したＢ光は、緑色蛍光層１１４によりＧ光に変換され、変換により生じたＧ光がホイール１１０から出射される。
【００６３】
図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すように、赤色セグメント領域１１０Ｒには、青色セグメント領域１１０Ｂと同様、ベース基板１１１の正面側にＢ光透過膜１１２が形成
され、背面側にマルチＡＲコート１１３が施されている。さらに、赤色セグメント領域１１０Ｒには、Ｂ光透過膜１１２の正面側に赤色蛍光体による赤色蛍光層１１６が形成されている。さらに、赤色蛍光層１１６の正面側に、Ｂ光反射膜１１５が形成されている。
【００６４】
図５（ｃ）に示すように、赤色セグメント領域１１０Ｒに入射したＢ光は、その大部分がベース基板１１１およびＢ光透過膜１１２を透過する。Ｂ光透過膜１１２を透過したＢ光は、励起光として赤色蛍光層１１６に照射される（白抜き矢印参照）。赤色蛍光層１１６からは、Ｂ光により励起されて、Ｒ光が前方および後方に放出される（黒矢印参照）。このとき、後方に向かって放出されたＲ光は、Ｂ光透過膜１１２により反射されて前方へ向かう。また、赤色蛍光層１１６によりＲ光に変換されず、赤色蛍光層１１６を透過したＢ光は、Ｂ光反射膜１１５により反射される。反射されたＢ光は、再び、赤色蛍光層１１６に照射され、Ｒ光に変換される。
【００６５】
このようにして、赤色セグメント領域１１０Ｒに入射したＢ光は、赤色蛍光層１１６によりＲ光に変換され、変換により生じたＲ光がホイール１１０から出射される。
【００６６】
ホイール１１０は、モータ１２０によって一定速度で回転される。青色レーザアレイ１１は、ホイール１１０が回転する間点灯される。これにより、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光が、時分割でホイール１１０から出射され、順次ＤＭＤ３１に照射される。
【００６７】
以上、本実施の形態によれば、緑色蛍光体および赤色蛍光体を用いた光変換ユニット１７により、Ｂ光からＧ光およびＲ光が生成される。この際、一度、緑色蛍光層１１４および赤色蛍光層１１６を透過したＢ光を再度利用できるので、緑色蛍光層１１４によるＧ光の生成効率および赤色蛍光層１１６によるＲ光の生成効率を高めることができる。
【００６８】
また、本実施の形態によれば、Ｂ光を出射する青色レーザアレイ１１を用いて、青Ｂ光、Ｇ光およびＲ光を時分割でＤＭＤ３１に照射することができる。
【００６９】
＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態に係るプロジェクタの要部の構成を示す図である。図７は、第３実施形態に係るホイール１１０の構成を示す図である。図７（ａ）は、光変換ユニット１７の正面図であり、図７（ｂ）は、光変換ユニット１７の背面図である。
【００７０】
図６に示すように、本実施の形態のプロジェクタでは、光源として、青色レーザアレイ１１および赤色ＬＥＤ２０に加えて、青色ＬＥＤ３３が備えられている。また、ダイクロイックミラー１９に替えて、２つのダイクロイックミラー３５、３６が配されている。
【００７１】
青色ＬＥＤ３３からはＢ光が出射される。出射されたＢ光は、凸レンズ３４により平行光化されて、ダイクロイックミラー３５に入射する。赤色ＬＥＤ２０から出射されたＲ光もダイクロイックミラー３５に入射する。ダイクロイックミラー３５は、Ｒ光を透過しＢ光を反射する。これにより、Ｒ光とＢ光の光路が統合される。
【００７２】
図７に示すように、光変換ユニット１７のホイール１１０には、全周に亘って、緑色セグメント領域１１０Ｇのみが形成されている。よって、青色レーザアレイ１１から出射されたＢ光は、光変換ユニット１７でのＧ光の生成のみに用いられる。光変換ユニット１７からはＧ光が出射される。
【００７３】
ダイクロイックミラー３６は、Ｒ光およびＢ光を透過しＧ光を反射する。これにより、Ｒ光、Ｂ光およびＧ光の光路が統合される。
【００７４】
ホイール１１０は、モータ１２０によって一定速度で回転される。赤色ＬＥＤ２０、青色ＬＥＤ３３および光変換ユニット１７からは、それぞれ、Ｒ光、Ｂ光およびＧ光が時分割で出射され、順次ＤＭＤ３１に照射される。
【００７５】
以上、本実施の形態によれば、第１実施形態と同様、緑色蛍光層１１４によるＧ光の生成効率を高めることができる。
【００７６】
＜変更例＞
図８は、変更例に係るホイール１１０の構成を示す図である。
【００７７】
本変更例に係るホイール１１０では、緑色セグメント領域１１０Ｇが、緑色蛍光層１１４の正面側にＢ光反射膜１１５が形成された第１の領域Ｘと、緑色蛍光層１１４の正面側にＢ光反射膜１１５が形成されていない第２の領域Ｙとを含む。
【００７８】
第２の領域Ｙは、図８（ａ）のように、緑色セグメント領域１１０Ｇの一端側に形成されても良いし、図８（ｂ）のように、第１の領域Ｘに挟まれるように形成されても良い。また、図８（ｃ）のように、第２の領域Ｙが緑色セグメント領域１１０Ｇ内に分散するように形成されても良い。
【００７９】
第１の領域Ｘでは、一度、緑色蛍光層１１４を透過したＢ光が、Ｂ光反射膜１１５での反射により緑色蛍光層１１４に戻ってＧ光に変換される。一方、第２の領域Ｙでは、緑色蛍光層１１４を透過したＢ光がそのまま出射されるので、Ｂ光とＧ光が混合された光が出射される。
【００８０】
よって、本変更例の構成とすれば、緑色蛍光層１１４によるＧ光の生成効率を高めることができるとともに、Ｂ光とＧ光を混合させることにより、ホイール１１０から出射された光の色を調整することができる。
【００８１】
特に、緑色蛍光層１１４から発せられるＧ光の波長帯が、Ｒ光の波長帯に寄っており、緑色の純度が低下している場合には、Ｇ光にＢ光を適度に混合させることにより、緑色の純度を高めることができる。
【００８２】
なお、第１の領域Ｘと第２の領域Ｙの比率は、Ｇ光とＢ光の混合による色（色度）の調整具合などにより、適宜、設定され得る。
【００８３】
また、本変更例では、第１実施形態と同様に、ホイール１１０に青色セグメント領域１１０Ｂと緑色セグメント領域１１０Ｇとが形成されている。しかしながら、第２実施形態のように、ホイール１１０に、さらに、赤色セグメント領域１１０Ｒが追加されても良い。この場合、赤色セグメント領域１１０Ｒも、第１の領域Ｘと第２の領域Ｙとに区画されても良い。さらに、第３実施形態のように、ホイール１１０に緑色セグメント領域１１０Ｇのみが形成されても良い。
【００８４】
＜その他＞
以上のとおり、本実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態および変更例に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記実施の形態および変更例以外に、種々の変更が可能である。
【００８５】
たとえば、上記第１実施形態および上記第２実施形態では、ホイール１１０の青色セグメント領域１１０Ｂにおいて、ベース基板１１１の正面側にＢ光透過膜１１２が形成されている（図３参照）。しかしながら、青色セグメント領域１１０Ｂは、Ｂ光がそのまま透
過する構成であればよい。よって、図９（ａ）に示すように、上記第１実施形態のホイール１１０において、青色セグメント領域１１０Ｂには、ベース基板１１１の正面側にＢ光透過膜１１２が形成されなくても良い。同様に、図９（ｂ）に示すように、上記第２実施形態のホイール１１０において、青色セグメント領域１１０Ｂには、ベース基板１１１の正面側にＢ光透過膜１１２が形成されなくても良い。ただし、青色セグメント領域１１０ＢにもＢ光透過膜１１２を形成する場合には、ベース基板１１１の全周に亘ってＢ光透過膜１１２を形成すればよい。よって、ベース基板１１１において、Ｂ光透過膜１１２を形成する領域と形成しない領域とを分ける必要がなく、Ｂ光透過膜１１２を形成する処理が容易となり得る。
【００８６】
また、上記第１実施形態では、ホイール１１０の外周部全体が青色セグメント領域１１０Ｂと緑色セグメント領域１１０Ｇに区画されている。しかしながら、これに限らず、ホイール１１０を、図１０（ａ）に示すような構成とすることもできる。即ち、ホイール１１０の外周部には、青色セグメント領域１１０Ｂおよび緑色セグメント領域１１０Ｇでないセグメント外領域が形成される。このセグメント外領域は、内周部と同様、ベース基板１１１の背面側にＢ光透過膜１１２および緑色蛍光層１１４が形成されない。この場合、ホイール１１０の回転時において、青色セグメント領域１１０Ｂおよび緑色セグメント領域１１０ＧがＢ光の光路位置を通過している間は、青色レーザアレイ１１が点灯し、赤色ＬＥＤ２０が消灯する。一方、セグメント外領域がＢ光の光路位置を通過している間は、青色レーザアレイ１１が消灯し、赤色ＬＥＤ２０が点灯する。
【００８７】
さらに、図１０（ａ）の構成とされた場合、図１０（ｂ）に示すように、青色セグメント領域１１０ＢにＢ光透過膜１１２が形成されない構成とされても良い。
【００８８】
さらに、上記第１実施形態では、ホイール１１０の外周部に、青色セグメント領域１１０Ｂと緑色セグメント領域１１０Ｇが形成されている。しかしながら、内周部を含めホイール１１０全体に青色セグメント領域１１０Ｂと緑色セグメント領域１１０Ｇとが形成されても良い。同様に、上記第２実施形態において、ホイール１１０全体に青色セグメント領域１１０Ｂと緑色セグメント領域１１０Ｇと赤色セグメント領域１１０Ｒとが形成されても良い。さらに、上記第３実施形態において、ホイール１１０全体に緑色セグメント領域１１０Ｇが形成されても良い。
【００８９】
さらに、上記第１実施形態、上記第２実施形態および上記第３実施形態では、Ｂ光を出射する光源として、青色レーザダイオード１１ａがアレイ化された青色レーザアレイ１１が用いられている。しかしながら、これに限らず、青色ＬＥＤがアレイ化された青色ＬＥＤアレイが用いられても良い。ただし、レーザダイオードは、ＬＥＤに比べて出射される光の拡がり角が小さいため、隣り合うレーザダイオード同士の距離を短くできる。よって、青色レーザアレイ１１は、青色ＬＥＤアレイよりも小型化できるので、青色レーザアレイ１１を用いることにより、光学エンジン１を小さくできる。
【００９０】
さらに、上記第１実施形態では、Ｒ光を出射する光源として、赤色ＬＥＤ２０が用いられている。しかしながら、赤色レーザダイオードが用いられても良い。また、求められる輝度に応じて、赤色ＬＥＤ２０あるいは赤色レーザダイオードがアレイ化されても良い。なお、光学エンジン１の小型化が必要な場合には、赤色レーザダイオードがアレイ化されることが望ましい。また、第３実施形態の青色ＬＥＤ３３が、青色レーザダイオードに置き換えられても良く、また、青色ＬＥＤアレイや青色レーザアレイに置き換えられても良い。
【００９１】
さらに、上記第１実施形態では、緑色セグメント領域１１０Ｇが青色セグメント領域１１０Ｂより大きくなるように、双方のセグメント領域が区画されている。しかしながら、
緑色セグメント領域１１０Ｇと青色セグメント領域１１０Ｂの比率は、適宜、設定され得る。たとえば、緑色セグメント領域１１０Ｇと青色セグメント領域１１０Ｂとが同じ大きさ（同じ比率）とされても良い。また、第２実施形態も同様であり、緑色セグメント領域１１０Ｇ、青色セグメント領域１１０Ｂおよび赤色セグメント領域１１０Ｒの比率も、適宜、設定され得る。
【００９２】
さらに、上記第３実施形態では、ホイール１１０に緑色セグメント領域１１０Ｇが形成されている。しかしながら、セグメント領域が１つである場合には、セグメント領域の切替えが必要でないため、Ｂ光をＧ光に変換する光変換部が、必ずしもホイールで実現される必要はない。よって、図１１に示すように、ベース基板１１１、Ｂ光透過膜１１２、マルチＡＲコート１１３、緑色蛍光層１１４、Ｂ光反射膜１１５からなる、適宜な形状（たとえば、四角形）の光変換素子３７が、図６に示す光変換ユニット１７に替えて、光学エンジン１内に配置されても良い。
【００９３】
さらに、上記第１実施形態では、光変調素子としてＤＭＤ３１が用いられているが、これに限らず、たとえば、反射型の液晶パネルが用いられてもよい。
【００９４】
この他、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１１  青色レーザアレイ（光源）
１７  光変換ユニット
１１０  ホイール（光変換部、光変換デバイス）
１１０Ｇ  緑色セグメント領域（変換領域）
１１０Ｂ  青色セグメント領域（透過領域）
１１０Ｒ  赤色セグメント領域（変換領域）
１１３  Ｂ光透過膜（第１の分光体）
１１４  緑色蛍光層（蛍光体）
１１５  Ｂ光反射膜（第２の分光体）
１１６  赤色蛍光層（蛍光体）
１２０  モータ
３１  ＤＭＤ（光変調素子）
３７  光変換素子（光変換部、光変換デバイス）
Ｘ  第１の領域
Ｙ  第２の領域
【図１】
2013011652.tif 000003
【図２】
2013011652.tif 000004
【図３】
2013011652.tif 000005
【図４】
2013011652.tif 000006
【図５】
2013011652.tif 000007
【図６】
2013011652.tif 000008
【図７】
2013011652.tif 000009
【図８】
2013011652.tif 000010
【図９】
2013011652.tif 000011
【図１０】
2013011652.tif 000012
【図１１】
2013011652.tif 000013