(57)【要約】      （修正有）【課題】高輝度モードのときにのみ追加光が発生する、照明光切り替え機構及び該機構を備えたプロジェクタ、照明光切り替え方法を提供する。【解決手段】第１の色の直線偏光を出力する光源２０１と、偏光ビームスプリッタ２０６と、入射光を反射して反射光を発生する反射面と、入射光により第２の色の蛍光を発生する蛍光体部分とを備えた蛍光体ホイール２０４と、偏光ビームスプリッタと蛍光体ホイールとの間に設けられた１／４λ板２０８と、偏光ビームスプリッタを回転させてその反射面を、光源の出力光を第１の方向に反射させる第１の状態と、光源の出力光を蛍光体ホイールに向けて出力する第２の状態とする偏光ビームスプリッタ駆動機構と、を備え、偏光ビームスプリッタは、第２の状態のときに蛍光体ホイールにて発生した反射光と第２の色の蛍光を第１の方向に出力する。【選択図】図６
2017215527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の色の直線偏光を出力する光源と、
偏光ビームスプリッタと、
入射光を反射して反射光を発生する反射面と、入射光により第２の色の蛍光を発生する蛍光体部分とを備えた蛍光体ホイールと、
前記偏光ビームスプリッタと前記蛍光体ホイールとの間に設けられた１／４λ板と、
前記偏光ビームスプリッタを回転させてその反射面を、前記光源の出力光を第１の方向に反射させる第１の状態と、前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて出力する第２の状態とする偏光ビームスプリッタ駆動機構と、を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第２の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と前記第２の色の蛍光を前記第１の方向に出力することを特徴とする照明光切換機構。
【請求項２】
請求項１記載の照明光切換機構において、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第１の状態のときに前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて反射し、前記第２の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と第２の色の蛍光を透過して前記第１の方向に出力することを特徴とする照明光切換機構。
【請求項３】
請求項１記載の照明光切換機構において、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第１の状態のときに前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて透過し、前記第２の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と第２の色の蛍光を反射して前記第１の方向に出力することを特徴とする照明光切換機構。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の照明光切換機構を備えたプロジェクタであって、
前記第２の色の照明光と、第３の色の照明光とを発生する光源部と、
前記照明光切換機構が出力する照明光により照明される第１の空間光変調素子と、
前記光源部が発生した前記第２の色の照明光により照明される第２の空間光変調素子と、
前記光源部が発生した前記第３の色の照明光により照明される第３の空間光変調素子と、
前記第１ないし第３の空間光変調素子により得られる各画像光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、
前記クロスダイクロイックプリズムにて合成された画像光を投写する投写レンズと、
前記偏光ビームスプリッタを前記第１の状態もしくは第２の状態とすることを示す切り替え信号と、映像信号とを入力し、前記切り替え信号に応じて偏光ビームスプリッタ駆動機構により前記偏光ビームスプリッタを前記第１の状態もしくは第２の状態とし、前記偏光ビームスプリッタが前記第１の状態のときには前記第１の空間光変調素子に前記映像信号に示される第１の色の画像を形成させ、前記偏光ビームスプリッタが前記第２の状態のときには前記第１の空間光変調素子に前記映像信号に示される第１の色の画像と第２の色の画像を形成させる制御部と、を有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項４記載のプロジェクタにおいて、
前記制御部は、前記偏光ビームスプリッタが前記第２の状態のときには、前記第１の色の光が出力されるときの前記光源の出力光の強度を前記第１の状態の時よりも高いものとする、プロジェクタ。
【請求項６】
第１の色の直線偏光を出力する光源と、
偏光ビームスプリッタと、
入射光を反射して反射光を発生する反射面と、入射光により第２の色の蛍光を発生する蛍光体部分とを備えた蛍光体ホイールと、
前記偏光ビームスプリッタと前記蛍光体ホイールとの間に設けられた１／４λ板と、を備えた照明光出力機構で行われる照明光切り替え方法であって、
偏光ビームスプリッタ駆動機構により、前記偏光ビームスプリッタを回転させてその反射面を、前記光源の出力光を第１の方向に反射させる第１の状態と、前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて出力する第２の状態のいずれかとし、
前記偏光ビームスプリッタが、前記第２の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と前記第２の色の蛍光を前記第１の方向に出力する照明光切換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光切り替え機構及び該機構を備えたプロジェクタ、照明光切り替え方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境汚染の観点から水銀ランプの使用が規制されようとしている。水銀ランプに代わる光源としては、蛍光体を円盤状の基板と組み合わせた部品を用いて、ＬＤ（Laser Diode）光によって蛍光体を励起し、蛍光を発生させ、その蛍光を利用する固体光源プロジェクタが開発され、現在市場でも多く見られるようになっている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
一方、プロジェクタは屋外での使用など、様々な環境で使用されることが多くなってきており、これに伴い、様々な輝度で投写することのできるプロジェクタが求められている。
【０００４】
輝度を可変とする手段には様々あるが、ノーマルモードとして使用される通常時には固体光源により形成したＲ／Ｇ／Ｂ（赤／緑／青）光の３色により投写を行い、より高い輝度が必要とされる高輝度モードのときには、固体光源より形成した緑色の追加光（以下、Ｇ＋光と称する）をさらに追加することも、その一つである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６１８１３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、Ｇ＋光の追加により高輝度を実現する場合、光学系の構成によってはノーマルモードのときにも使用されることがないＧ＋光が発生してしまう。このような光学系において、使用されないＧ＋光が装置内で不要光として処理される場合、迷光の発生による画質低下や発熱による温度上昇などの問題が起こることがある。
【０００７】
本発明は、高輝度モードのときにのみＧ＋光が発生する、照明光切り替え機構及び該機構を備えたプロジェクタ、照明光切り替え方法を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による照明光切換機構は、第１の色の直線偏光を出力する光源と、
偏光ビームスプリッタと、
入射光を反射して反射光を発生する反射面と、入射光により第２の色の蛍光を発生する蛍光体部分とを備えた蛍光体ホイールと、
前記偏光ビームスプリッタと前記蛍光体ホイールとの間に設けられた１／４λ板と、
前記偏光ビームスプリッタを回転させてその反射面を、前記光源の出力光を第１の方向に反射させる第１の状態と、前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて出力する第２の状態とする偏光ビームスプリッタ駆動機構と、を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第２の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と前記第２の色の蛍光を前記第１の方向に出力することを特徴とする。
【０００９】
本発明によるプロジェクタは、上記の照明光切換機構を備えたプロジェクタであって、
前記第２の色の照明光と、第３の色の照明光とを発生する光源部と、
前記照明光切換機構が出力する照明光により照明される第１の空間光変調素子と、
前記光源部が発生した前記第２の色の照明光により照明される第２の空間光変調素子と、
前記光源部が発生した前記第３の色の照明光により照明される第３の空間光変調素子と、
前記第１ないし第３の空間光変調素子により得られる各画像光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、
前記クロスダイクロイックプリズムにて合成された画像光を投写する投写レンズと、
前記偏光ビームスプリッタを前記第１の状態もしくは第２の状態とすることを示す切り替え信号と、映像信号とを入力し、前記切り替え信号に応じて偏光ビームスプリッタ駆動機構により前記偏光ビームスプリッタを前記第１の状態もしくは第２の状態とし、前記偏光ビームスプリッタが前記第１の状態のときには前記第１の空間光変調素子に前記映像信号に示される第１の色の画像を形成させ、前記偏光ビームスプリッタが前記第２の状態のときには前記第１の空間光変調素子に前記映像信号に示される第１の色の画像と第２の色の画像を形成させる制御部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の照明光切換方法は、第１の色の直線偏光を出力する光源と、
偏光ビームスプリッタと、
入射光を反射して反射光を発生する反射面と、入射光により第２の色の蛍光を発生する蛍光体部分とを備えた蛍光体ホイールと、
前記偏光ビームスプリッタと前記蛍光体ホイールとの間に設けられた１／４λ板と、を備えた照明光出力機構で行われる照明光切り替え方法であって、
偏光ビームスプリッタ駆動機構により、前記偏光ビームスプリッタを回転させてその反射面を、前記光源の出力光を第１の方向に反射させる第１の状態と、前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて出力する第２の状態のいずれかとし、
前記偏光ビームスプリッタが、前記第２の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と前記第２の色の蛍光を前記第１の方向に出力する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、偏光ビームスプリッタが第２の状態とされる高輝度モードとして使用する場合に限ってＧ＋光（第２の色の蛍光）が出射される構成とすることで、迷光の発生による画質低下や発熱による温度上昇などの問題が生じることがなくなり、さらには、省エネ化、長寿命化といった効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるプロジェクタの一実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の蛍光体ホイール２０４を示す図である。
【図３】蛍光体ホイール２０４への入射位置に応じて発生する光を示す図である。
【図４】蛍光体ホイール２０４への入射位置に応じて発生する光を示す図である。
【図５】第１の実施形態における投写モードがノーマルモードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図６】第１の実施形態における投写モードが高輝度モードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図７】第１の実施形態の光学系の制御を行う制御部の構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態における投写モードがノーマルモードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図９】第２の実施形態における投写モードが高輝度モードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図１０】第３の実施形態における投写モードがノーマルモードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図１１】第３の実施形態における投写モードが高輝度モードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図１２】第４の実施形態における投写モードがノーマルモードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図１３】第４の実施形態における投写モードが高輝度モードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図１４】第５の実施形態における投写モードがノーマルモードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図１５】第５の実施形態における投写モードが高輝度モードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図１６】第６の実施形態における投写モードがノーマルモードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図１７】第６の実施形態における投写モードが高輝度モードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図１８】第７の実施形態における投写モードがノーマルモードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図１９】第７の実施形態における投写モードが高輝度モードのときの偏光ビームスプリッタによるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【図２０】機構部品精度を説明するための図である。
【図２１】機構部品精度を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
第１の実施形態
図１は本発明によるプロジェクタの一実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。
【００１５】
本実施形態のプロジェクタは、固体光源により形成された３色の光を、各々の色光に対応する空間変調素子に照射し、素子面の画像を投写レンズにより拡大投写する３板式であり、Ｒ／Ｇ／Ｂの３つの色の３つの光を使用するノーマルモードと、ノーマルモードで使用される３つの光に、Ｇ＋光を追加した３つの色の４つの光を使用して、より明るさを向上させた高輝度モードの２種類の投写モードを持つ。
【００１６】
本実施形態のプロジェクタは、図１に示したように、照明光を出射する第１の光源部１００および第２の光源部２００と、第１の光源部１００および第２の光源部２００の出射光を均一なＲ／Ｇ／Ｂ照明光とする照明部３００と、Ｒ／Ｇ／Ｂ照明光を空間変調したＲ／Ｇ／Ｂ映像を生成し、合成する結像部４００と、投写レンズ５００から構成されている。
【００１７】
第１の光源部１００は、青色のレーザー光を出射する半導体レーザー１０１、レンズ１０２，１０３，１０５，１０７、黄色の蛍光を発生する蛍光体が周設された蛍光体ホイール１０４、ダイクロイックミラー１０６から構成されている。
【００１８】
ダイクロイックミラー１０６は、青色光（Ｂ光）を反射し、黄色光（Ｙ光）を通過させるもので、半導体レーザー１０１から出射した青色のレーザー光はレンズ１０２，１０３を通った後にダイクロイックミラー１０６により反射され、レンズ１０５を介して蛍光体ホイール１０４に入射する。蛍光体ホイール１０４は、不図示のモータにより回転するもので、青色レーザー光が照射される位置に蛍光体が形成されており、蛍光体は青色レーザー光の照射により励起されて赤色光（Ｒ光）と緑色光（Ｇ光）の成分を含む黄色の蛍光（Ｙ光）が発生する。Ｙ光はレンズ１０５、ダイクロイックミラー１０６、レンズ１０７を通って照明部３００に入射する。
【００１９】
第２の光源部２００は、青色のレーザー光を出射する半導体レーザー２０１、レンズ２０２，２０３，２０５，２０７、蛍光体ホイール２０４、偏光ビームスプリッタ２０７、１／４波長板２０８、拡散板２０９から構成されている。
【００２０】
半導体レーザー２０１から出射した青色のレーザー光はレンズ２０２，２０３、拡散板２０９を通った後に偏光ビームスプリッタ２０６に入射する。偏光ビームスプリッタ２０６は、青色のレーザー光についてはＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する。また、緑色光に対しては、偏光に関わりなく透過する特性を有している。
【００２１】
本実施形態のプロジェクタは、投写モードとしてノーマルモードと、ノーマルモードよりも高輝度な高輝度モードを備えている。偏光ビームスプリッタ２０６は、投写モードに応じてステッピングモータやロータリーソレノイドのような偏光ビームスプリッタ駆動機構により青色のレーザー光の入射面が切り替えられ、これに応じて反射されたＳ偏光成分の出射方向が蛍光体ホイール２０４側、もしくは、反蛍光体ホイール２０４側に切り替えられるように構成されている。この切り替えは光学部品が回転することで行われる。切り替えには回転が伴うため、投写モード切り替えによる反射面の方向変更において、図２０に示すように反射面の位置が外れることがある。図２１に示すように、反射面が、光学設計面からθ°ずれた場合、光軸は２θ°ずれることになる。そのため、ずれが発生した場合には、反射面で反射された光線が入射される光学部品が構成を取り込むことが困難になる。つまり、移動した反射面の位置が設計面から外れることは、光利用効率が低下する原因となり、これは、プロジェクタの明るさ低下の原因に直接繋がる。そのため、切り替え機構による配置変更の際、反射面は光学設計面上に配置されること（θ＝０）が望ましいが、光学設計と比較したときの光利用効率が減少しない程度の反射面ずれ（θ）と機構部品の精度を考慮すると、θ＝±０．５°程度に抑えることが必要となる。ここで、このθの値は、偏光ビームスプリッタと光学部品との間の距離によっても異なる。
【００２２】
蛍光体ホイール２０４は、蛍光体ホイール１０４とは異なり、図２に示すように、反射面加工された円盤状の基板の上に、緑色蛍光体が任意の角度分だけ一部切り欠いた状態で塗布されたもので、緑色の蛍光（Ｇ＋光）を発生する蛍光体が塗布された蛍光体部分２０４１と入射光を反射する反射面２０４２を併せ持つ。
【００２３】
半導体レーザー２０１からはＳ偏光の青色のレーザー光が出射する。該レーザー光は、レンズ２０２，２０３、拡散板２０９を通ることにより所定形状の拡散光とされて偏光ビームスプリッタ２０６に入射する。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ２０６がＳ偏光成分を蛍光体ホイール２０４側に出射するように切り替えられていて、青色レーザー光が蛍光体部分２０４１に照射された場合には、図３に示すように蛍光体が青色レーザー光の照射により励起されて、Ｇ＋光が発生し、偏光ビームスプリッタ２０６を透過して照明部３００に入射する。
【００２５】
青色レーザー光が反射面２０４２に照射された場合には、図４に示すように蛍光体ホイール２０４により反射した青色レーザー光は偏光ビームスプリッタ２０６に再入射する。このときの青色レーザー光は、１／４波長板２０８を２回通過することによりＰ偏光に変換されているため、偏光ビームスプリッタ２０６を透過して照明部３００に入射する。
【００２６】
照明部３００は、ミラー３０１、ダイクロイックミラー３０２、インテグレータ３０４、偏光変換素子３０５、レンズ３０６を備えている。照明部３００には第１の光源部からはＹ光が入射し、第２の光源部２００からはＢ光とＧ＋光が時系列に入射する。ダイクロイックミラー３０２はＧ光を反射し、その他の波長の光を透過させるもので、第１の光源部から入射されたＹ光のＧ光成分を反射し、Ｒ光成分を透過させる。Ｇ光成分はミラー３０１により折り返され、インテグレータ３０４により均一化され、偏光変換素子３０５により偏光方向が揃えられ、レンズ３０６を介して結像部４００に入射する。ダイクロイックミラー３０２を透過したＲ光、第２の光源部２００から時系列に入射するＢ光とＧ＋光もＧ光と異なる光路を通って結像部４００に入射するが、これらの各光路についてもインテグレータ３０４、偏光変換素子３０５、レンズ３０６がそれぞれ設けられている。
【００２７】
結像部４００は、空間光変調素子４０１，４０２，４０３、ミラー４０４，４０５、クロスダイクロイックプリズム４０６を備えている。照明光を空間変調する空間光変調素子４０１〜４０３は色光を変調して各色の画像光を形成するものであり、Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ（ＬＣＤ）、または、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＤＬＰ）を用いることができる。なお、ＬＣＤを用いる場合には、本実施形態のように偏光方向を揃えるための偏光変換素子３０５が必要となるが、ＤＬＰを用いる場合には偏光変換素子３０５は必須ではない。
【００２８】
空間光変調素子４０１にはミラー３０１、４０４により反射されたＧ光が入射する。空間光変調素子４０２にはダイクロイックミラー３０２を透過したＲ光が入射する。空間光変調素子４０３にはミラー４０５により反射された第２の光源部２０１からのＢ光とＧ＋光が入射する。各空間光変調素子により形成された画像光はクロスダイクロイックプリズム４０６に入射して合成され、投写レンズ５００に向けて出射され、投写レンズ５００により拡大投写される。
【００２９】
次に、本発明の特徴的な構成である、第２の光源部２００で投写モードに応じて行われる偏光ビームスプリッタの反射方向の切り替えについて説明する。
【００３０】
図５は投写モードがノーマルモードのときの偏光ビームスプリッタ２０６によるＳ偏光成分の反射方向を示す図であり、図６は投写モードが高輝度モードのときの偏光ビームスプリッタ２０６によるＳ偏光成分の反射方向を示す図である。
【００３１】
図５に示すノーマルモードのときには、偏光ビームスプリッタ２０６はＳ偏光成分を蛍光体ホイール２０４の反対側となる照明部３００に向けて反射する状態（第１の状態）とされる。このため、入射した青色のレーザー光であるＢ光がそのまま照明部３００に入射する。
【００３２】
図６に示す高輝度モードのときには、偏光ビームスプリッタ２０６は偏光ビームスプリッタ駆動機構２１０により回転されてＳ偏光成分を蛍光体ホイール２０４に向けて反射する状態（第２の状態）とされる。このため、入射した青色のレーザー光であるＢ光が蛍光体ホイール２０４に入射し、蛍光体部分２０４１で発生したＧ＋光と反射面２０４２で反射したＢ光が照明部３００に入射する。
【００３３】
上述したように、偏光ビームスプリッタ２０６の反射面の切り替えは、ステッピングモータやロータリーソレノイドのような機械部品によって行われる。偏光ビームスプリッタ２０６の反射面の位置精度は、光学設計位置から±０．５°程度に収めることが必要であるため、この精度に合ったステップ精度を持つ機械部品を使用する。このスイッチング機構によって、投写モードが高輝度モードのときにのみＧ＋光が出射され、ノーマルモードのときにはＧ＋光は出射されないため、不要光が発生することはなく、不要光に起因する画質の低下や発熱の問題も発生しない。
【００３４】
また、ノーマルモードのときには、蛍光体ホイール２０４に蛍光体を励起するための青色のレーザー光を照射する必要がなく、蛍光体に励起光が照射される時間が減少するため、蛍光体の長寿命化が促進される。また、ノーマルモードのときには、蛍光体ホイール２０４を回転させる必要もないことから、装置全体の省エネ化を図ることができる。
【００３５】
図７は、上記の光学系の制御を行う制御部の構成を示す図である。
【００３６】
制御部７０１には、映像信号Ｖ１と投写モードを示す投写モード信号Ｂ１が入力され、これらの信号内容に応じて図１に示した光学系の各部の制御を行う制御信号Ｓ１〜Ｓ８を出力する制御信号Ｓ１、Ｓ２は半導体レーザー１０１、２０１を制御し、レーザー光の出力状態を制御する。特に、半導体レーザー２０１については制御信号Ｓ２により、その強度も含めて制御する。
【００３７】
制御信号Ｓ３〜Ｓ５は、空間光変調素子４０１〜４０３を制御するもので、映像信号Ｖ１および投写モード信号Ｂ１に応じて、映像信号Ｖ１に示される各色光用の画像を形成させる。
【００３８】
制御信号Ｓ６、Ｓ７は蛍光体ホイール１０４、２０４の回転状態を制御し、制御信号Ｓ８は偏光ビームスプリッタ２０６のＳ偏光成分の反射方向を切り替える。
【００３９】
次に、制御部７０１の制御動作について説明する。
【００４０】
投写モード信号Ｂ１がノーマルモードであることを示す場合には、制御部７０１は制御信号８により、偏光ビームスプリッタ２０６のＳ偏光成分が図５に示されるように照明部３００に向けて反射するものとする。このとき、蛍光体ホイール２０４には半導体レーザー光が照射されないため、制御信号Ｓ７により蛍光体ホイール２０４を回転しない状態とする。また、照明部３００にＧ＋光が照射されないため、制御信号Ｓ３〜Ｓ５により、空間光変調素子４０１にＧ光用の画像を表示させ、空間光変調素子４０２にＲ光用の画像を表示させ、空間光変調素子４０３にＢ光用の画像を表示させる。
【００４１】
投写モード信号Ｂ１が高輝度モードであることを示す場合には、制御部７０１は制御信号８により、偏光ビームスプリッタ２０６のＳ偏光成分が図６に示されるように蛍光体ホイール２０４に向けて反射するものとする。蛍光体ホイール２０４については制御信号Ｓ７により蛍光体ホイール２０４を回転状態とする。これにより、図６に示したように、照明部３００には、Ｇ＋光とＢ光とが時系列に出射される。このため、制御信号Ｓ３〜Ｓ５により、空間光変調素子４０１にＧ光用の画像を表示させ、空間光変調素子４０２にＲ光用の画像を表示させ、Ｇ＋光とＢ光の出射に合わせて空間光変調素子４０３にＧ光用の画像、Ｂ光用の画像を表示させる。
【００４２】
高輝度モードのときのＢ光はノーマルモードのときよりも出射時間が短いものとなるため、蛍光体ホイール２０４の反射面２０４２に半導体レーザー光が照射されるときには、制御信号Ｓ２により半導体レーザー光の強度を高いものとし、ノーマルモードのときの青色画像光と等しい光強度の画像光が得られるものとする。
【００４３】
本実施形態において、拡散板２０９は半導体レーザー光を拡げるために設けられている。拡散板２０９が無い場合には半導体レーザー光のビーム径は極めて小さなものとなり、Ｇ＋光とＢ光のビーム径の差が大きなものとなり、照明部３００を経て結像部４００へ送られる色光の大きさも異なってしまい、空間光変調素子４０３を十分に照明することができないためである。拡散板２０９を設けることにより、Ｂ光は空間光変調素子４０３を十分に照明するものとなる。なお、拡散板を設けることにより半導体レーザー光の偏光状態が多少崩れることがあるため、拡散板２０９と偏光ビームスプリッタ２０６との間に入射光をＳ偏光に揃える偏光変換素子を設けてもよい。
【００４４】
第２の実施形態
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４５】
図８および図９は本発明の第２の実施形態における第２の光源部２００の要部構成を示す図である。
【００４６】
第１の実施形態では、レンズ２０２，２０３と偏光ビームスプリッタ２０６の間に設けられていた拡散板２０９の代わりに、偏光ビームスプリッタ２０６に取り付けられて偏光ビームスプリッタ２０６と一緒に回転する拡散板８０９が設けられている。
【００４７】
図８に示されるノーマルモードの場合には、Ｂ光は偏光ビームスプリッタ２０６を出射した後に拡散板８０９に入射するが、図９に示される高輝度モードの場合には偏光ビームスプリッタ２０６が回転することによって、拡散板８０９も移動し、半導体レーザー光が偏光ビームスプリッタ２０６に入射する前に拡散板８０９に入射する。どのモードにおいても、拡散板を通過する回数や、拡散板の効果については、第１の実施形態と同様である。また、偏光ビームスプリッタ２０６を通過した後の光線の振舞や、偏光ビームスプリッタ２０６の反射面を変更する方法についても、第１の実施形態と同様である。
【００４８】
第３の実施形態
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００４９】
図１０および図１１は本発明の第３の実施形態における第２の光源部２００の要部構成を示す図である。
【００５０】
本実施形態は、第１の実施形態の構成に加え、図１０に示されるノーマルモードのときに偏光ビームスプリッタ２０６とレンズ２０７（図１参照）の間に拡散板１００９が挿入される構成としたものである。図１１に示される高輝度モードの場合には拡散板１００９は挿入されることはない。
【００５１】
本実施形態では第１の実施形態よりもさらに半導体レーザー光が拡散され、均一性が増す構成となる。追加された拡散板１００９は、投写モードの切り替えに対応して、偏光ビームスプリッタ２０６とレンズ２０７の間に挿入され、もしくは除去される。拡散板１００９は、光軸に対して垂直である必要があるため、光軸に対する傾きが±０．１°程度に収まる精度の機構により移動する。偏光ビームスプリッタ２０６を通過した後の光線の振舞や、高輝度モードの場合は、偏光ビームスプリッタ２０６の反射面を変更する方法については、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
ノーマルモードの半導体レーザー光の光路は、高輝度モードの光路と比較すると短くなる。そのため、画質等には影響ないレベルではあるが、半導体レーザー光が十分に拡散されずに照明部３００へと伝播されていく可能性もある。本実施形態では、ノーマルモードのときにのみ拡散板１００９を追加することで、半導体レーザー光がより拡散されるものとし、照明光の均一性を高いものとしている。
【００５３】
第４の実施形態
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００５４】
図１２および図１３は本発明の第４の実施形態における第２の光源部２００の要部構成を示す図である。
【００５５】
本実施形態は、第３の実施形態と同様に、ノーマルモードの場合にのみ、第１の実施形態の構成に、さらに拡散板を追加する。
【００５６】
第３の実施形態では、偏光ビームスプリッタ２０６を回転させる機構とは別の機構を用いて拡散板１００９を光路上に挿入され、もしくは光路上から除去されていたが、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ２０６に拡散板１２０９を取り付け、偏光ビームスプリッタ２０６と一緒に回転させることで、拡散板１２０９が光路上に挿入され、もしくは光路上から除去される。
【００５７】
図１２に示されるノーマルモードのときには、拡散板１２０９は偏光ビームスプリッタ２０６の出射面に配置されているが、図１３に示される高輝度モードに切り替えられると、偏光ビームスプリッタ２０６が図面正面から見て反時計回りに回転するため、拡散板１２０９は光学系には全く関係のない面に移動する。偏光ビームスプリッタ２０６を通過した後の光線の振舞や、偏光ビームスプリッタ２０６の反射面を変更する方法については、第１の実施形態と同様である。
【００５８】
拡散板１２０９を追加する効果は、第３の実施形態と同様に、より均一性の高い照明光を作り出すことである。第３の実施形態と本実施形態が異なる点は、拡散板の１２０９光路上への挿入、もしくは光路上からの除去する機構が、偏光ビームスプリッタ２０６の切り替え機構と一体化している点である。これによって、可動部品の点数が減るため、制御しやすい構成となり、消費電力を減らすことができる。
【００５９】
第５の実施形態
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００６０】
図１４および図１５は本発明の第５の実施形態における第２の光源部２００の要部構成を示す図である。
【００６１】
本実施形態は、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるが、偏光ビームスプリッタ２０６と照明部３００との間に設けられるレンズ２０７が移動可能な構成とされている。
【００６２】
レンズ２０７は不図示の移動機構により、図１４に示される、Ｂ光のみが照射されるノーマルモードのときと、図１５に示される、Ｇ＋光およびＢ光が照射される高輝度モードのときとは異なる位置に置かれる。レンズ２０７の位置は、投写モードの切り替えによって変化するＢ光の拡がりに応じた位置とされるため、第１の実施形態よりも均一性がさらに増す構成となっている。偏光ビームスプリッタ２０６を通過した後の光線の振舞や、偏光ビームスプリッタ２０６の反射面を変更する方法については、第１の実施形態と同様である。
【００６３】
レンズ２０７は、偏光ビームスプリッタ２０６から伝播されてきた光線を、発散させながら照明部３００へと伝播する。従って、レンズ２０７を、発散度合が適切となる位置に配置することによって、照明部３００のインテグレータに入射する光線の照射領域をより適切な範囲とし、より均一性の高い照明光とすることができる。
【００６４】
第６の実施形態
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
【００６５】
図１６および図１７は本発明の第６の実施形態における第２の光源部２００の要部構成を示す図である。
【００６６】
本実施形態では、半導体レーザー１６０１は青色のＰ偏光のレーザー光を出射する。また、偏光ビームスプリッタ１６０６は青色のＳ偏光、Ｇ光を反射し、青色のＰ偏光を透過する。さらに、蛍光体ホイール２０４の配置が第１ないし第５の実施形態と異なるものとされ、偏光ビームスプリッタ１６０６を透過した半導体レーザー光が蛍光体ホイール２０４に入射する構成となっている。
【００６７】
半導体レーザー２０１からはＰ偏光の青色レーザー光が出射される。図１６に示される投写モードがノーマルモードの場合に、偏光ビームスプリッタ２０６の入射面に位置するように１／２λ板１６０９が配置されている。Ｐ偏光で出射された半導体レーザー光は１／２λ板１６０９によりＳ偏光とされ、偏光ビームスプリッタ２０６により反射して照明部３００に伝播する。
【００６８】
図１７に示される高輝度モードの場合には、偏光ビームスプリッタ１６０６が図面正面からみて時計方向に９０度回転する。１／２λ板１６０９は入射光に関係しないため、Ｐ偏光の青色レーザー光は偏光ビームスプリッタ１６０６を透過し、１／４λ板２０８、レンズ２０５を介して蛍光体ホイール２０４に入射する。蛍光体ホイール２０４で発生したＧ＋光、反射された半導体レーザー光のＢ光はレンズ２０５、１／４λ板２０８を介して偏光ビームスプリッタ１６０６に入射するが、このとき、Ｂ光は１／４λ板２０８を２回通過することによりＳ偏光となり、Ｇ＋光、Ｂ光のいずれも偏光ビームスプリッタ２０６により反射して照明部３００に伝播する。
【００６９】
第７の実施形態
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
【００７０】
図１８および図１９は本発明の第７の実施形態における第２の光源部２００の要部構成を示す図である。
【００７１】
本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１８０６は青色のＳ偏光、Ｇ光を反射し、青色のＰ偏光を透過する。また、蛍光体ホイール２０４の配置が第６の実施形態と同様に、偏光ビームスプリッタ１８０６を透過した半導体レーザー光が蛍光体ホイール２０４に入射する構成となっている。
【００７２】
半導体レーザー２０１からはＰ偏光の青色レーザー光が出射される。図１８に示される投写モードがノーマルモードの場合に、Ｓ偏光で出射された半導体レーザー光は、偏光ビームスプリッタ１８０６により反射するが、このとき、偏光ビームスプリッタ１８０６の反射光の出射面に位置するように１／２λ板１８０９が配置されており、半導体レーザー光は１／２λ板１８０９によりＰ偏光とされて照明部３００に伝播する。
【００７３】
図１９に示される高輝度モードの場合には、偏光ビームスプリッタ１６０６が図面正面からみて時計方向に９０度回転する。このとき、偏光ビームスプリッタ１６０６の半導体レーザー光の入射面には１／２λ板１８０９が位置しており、Ｓ偏光で出射された半導体レーザー光は１／２λ板１８０９によりＰ偏光の青色レーザー光とされて偏光ビームスプリッタ１６０６を透過し、１／４λ板２０８、レンズ２０５を介して蛍光体ホイール２０４に入射する。蛍光体ホイール２０４で発生したＧ＋光、反射された半導体レーザー光のＢ光はレンズ２０５、１／４λ板２０８を介して偏光ビームスプリッタ１６０６に入射するが、このとき、Ｂ光は１／４λ板２０８を２回通過することによりＳ偏光となり、Ｇ＋光、Ｂ光のいずれも偏光ビームスプリッタ２０６により反射して照明部３００に伝播する。
【００７４】
以上述べた各実施形態において、組み合わせ可能な構成、例えば、第６の実施形態や第７の実施形態のように偏光ビームスプリッタを透過した半導体レーザー光が蛍光体ホイールに入射する構成に、第２ないし第５の実施形態に示したような拡散機構を異ならせる構成を組み合わせても当然よく、本発明には各実施形態の組み合わせ可能な構成も含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１００    第１の光源部
２００    第２の光源部
３００    照明部
４００    結像部
５００    投写レンズ
【図１】
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【図２】
2017215527.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017215527.tif 000006
【図５】
2017215527.tif 000007
【図６】
2017215527.tif 000008
【図７】
2017215527.tif 000009
【図８】
2017215527.tif 000010
【図９】
2017215527.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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