(57)【要約】【課題】単板型および３板型のプロジェクタの両方で使用することができる蛍光ホイールを提供する。【解決手段】蛍光ホイール１０８は、回転可能な基板２０１と、基板２０１上に同心円状に形成された蛍光体を含む色光発生部２００ａ、２００ｂと、を有する。基板２０１が回転した状態で励起光が色光発生部２００ａまたは色光発生部２００ｂに照射される。色光発生部２００ａは、複数の色光を同時に射出する。色光発生部２００ｂは、複数の色光を順次射出する。【選択図】図１Ａ
2017146526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な基板と、
前記基板上に同心円状に形成された、それぞれが蛍光体を含む第１および第２の色光発生部と、を有し、
前記第１の色光発生部は、全周に亘って第１の蛍光体が形成され、
前記第２の色光発生部は、周方向に第１および第２のセグメントに区画され、第２の蛍光体が前記第１のセグメントに形成され、前記第２のセグメントには前記第２の蛍光体が形成されていない、蛍光ホイール。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第２のセグメントは、周方向に第３および第４のセグメントに区画され、第３の蛍光体が前記第３のセグメントに形成され、前記第４のセグメントには蛍光体が形成されていない、蛍光ホイール。
【請求項３】
請求項２に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第１および第２の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第３の蛍光体は、緑色の蛍光を発する蛍光体である、蛍光ホイール。
【請求項４】
請求項２に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第１の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第２の蛍光体は、赤色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第３の蛍光体は、緑色の蛍光を発する蛍光体である、蛍光ホイール。
【請求項５】
請求項１に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第１および第２の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、前記第１および第２の蛍光体が形成された部分が単一の蛍光層よりなる、蛍光ホイール。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記基板は、前記第１および第２の色光発生部それぞれに含まれる蛍光体を励起可能な光を透過または反射する、蛍光ホイール。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記基板の前記第１および第２の色光発生部が形成された面に可視光を反射する反射膜が形成されている、蛍光ホイール。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蛍光ホイールと、
励起光を出力する励起光源と、
前記蛍光ホイールを前記基板の半径方向に移動可能に支持する可動部と、を有し、
前記可動部は、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第１の色光発生部に照射される第１の状態と、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第２の色光発生部に照射される第２の状態との切り替えが可能に構成され、
前記蛍光ホイールは回転した状態で用いられ、前記第１の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を常時射出し、前記第２の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を順次射出する、光源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光源装置と、
前記可動部が前記第１の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、
前記青色光に基づく青色画像を形成する第１の画像形成部と、
前記緑色光に基づく緑色画像を形成する第２の画像形成部と、
前記赤色光に基づく赤色画像を形成する第３の画像形成部と、
前記青色画像、緑色画像および赤色画像を重ねてスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタ。
【請求項１０】
請求項８に記載の光源装置と、
前記可動部が前記第２の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、
前記青色光に基づく青色画像と前記緑色光に基づく緑色画像と前記赤色光に基づく赤色画像とを順次形成する画像形成部と、
前記青色画像、緑色画像および赤色画像をスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ホイール、光源装置およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機構を備えた円板上に蛍光体層を設けた蛍光ホイールを２次光源として用いたプロジェクタが知られている。
単板型のプロジェクタにおいては、複数の色光を順次射出する蛍光ホイールが用いられ、蛍光ホイールからの各色光が単一の表示パネルに順次照射される。
単板型のプロジェクタに適用可能な蛍光ホイールとして、例えば、特許文献１に記載された蛍光ホイールがある。この蛍光ホイールは、蛍光体形成領域が周方向に複数のセグメントに区画され、各セグメントの蛍光波長が異なる。円板を回転させて青色レーザー光を各セグメントに照射することで、赤、緑、青の色光、あるいはそれ以上の色光を順次発生することができる。
【０００３】
一方、３板型のプロジェクタにおいては、複数の色光を混合した複合光（白色光）を射出する蛍光ホイールが用いられる。蛍光ホイールからの白色光を赤、緑、青の色光に分割し、赤色光を赤用表示パネルに照射し、緑色光を緑用表示パネルに照射し、青色光を青用表示パネルに照射する。
３板型のプロジェクタに適用可能な蛍光ホイールとして、例えば、特許文献２に記載の蛍光ホイールがある。この蛍光ホイールでは、励起光を２以上の色光に分離可能な蛍光（例えば、黄色蛍光）に変換する単一の蛍光層が、円板上に周方向に沿って形成されている。青色レーザー光を蛍光層に照射すると、蛍光体より黄色蛍光が放出される。青色レーザー光の一部は、蛍光体の励起には寄与せず、そのまま、蛍光層を通過する。このため、蛍光層からは、常時、黄色蛍光と青色とを混合した白色光を得ることができる。
上述したように、単板型の蛍光体ホイールは、複数の色光を順に射出するのに対して、３板型用の蛍光体ホイールは、複数の色光を混合した複合光を射出するように構成されており、これら蛍光体ホイールには互換性はない。このため、通常は、単板型のプロジェクタと３板型のプロジェクタとでそれぞれ専用の蛍光ホイールが用いられている。
【０００４】
しかし、単板型のプロジェクタと３板型のプロジェクタとで蛍光ホイールを併用できれば、コスト削減等の観点からも有利である。このことから、単板型のプロジェクタと３板型のプロジェクタとで併用が可能な蛍光ホイールの実現が求められていた。
特許文献３には、複数の色の蛍光を任意のタイミングで射出することができる照明光学系が記載されている。この照明光学系は、カラーホイールと、複数の光源と、を有する。カラーホイールは、回転可能な基板と、この基板の一面に同心円状に形成された、励起光によりそれぞれ異なる波長の蛍光を発する複数の蛍光体層と、を有する。複数の光源は蛍光体層に対応して設けられ、各光源は、対応する蛍光体層に励起光を照射する。
上記の照明光学系によれば、各光源を連続点灯させることで、カラーホイールから複数の色光が同時に射出される。これら色光を３板型のプロジェクタ用の照明光として用いることができる。また、各光源を個別に時分割で点灯させることで、カラーホイールから複数の色光が順次射出される。これら色光（時分割光）を単板型のプロジェクタ用の照明光として用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７７５１６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９７２１２号公報
【特許文献３】国際公開第２０１４−１３６２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および特許文献２に記載の蛍光ホイールはいずれも、単板型のプロジェクタと３板型のプロジェクタとの間で併用することは困難である。
特許文献３に記載の照明光学系は、単板型のプロジェクタおよび３板型のプロジェクタの双方で利用可能であるものの、以下のような問題がある。
蛍光体層毎に励起用の光源を設ける必要があるため、コストが増大し、光学系も複雑で大型なものになる。
照明光学系を単板型のプロジェクタ用として用いる場合は、各光源を個別に時分割で点灯させる必要があるため、光源の動作制御が複雑になる。
【０００７】
本発明の目的は、上記のコスト増、光学系の複雑化および大型化、光源の動作制御の複雑化などの問題を解決し、単板型および３板型のプロジェクタの両方で使用することができる蛍光ホイール、その蛍光ホイールを用いた光源装置およびプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、回転可能な基板と、前記基板上に同心円状に形成された、それぞれが蛍光体を含む第１および第２の色光発生部と、を有し、前記第１の色光発生部は、全周に亘って第１の蛍光体が形成され、前記第２の色光発生部は、周方向に第１および第２のセグメントに区画され、第２の蛍光体が前記第１のセグメントに形成され、前記第２のセグメントには前記第２の蛍光体が形成されていない、蛍光ホイールが提供される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、上記蛍光ホイールと、励起光を出力する励起光源と、前記蛍光ホイールを前記基板の半径方向に移動可能に支持する可動部と、を有し、前記可動部は、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第１の色光発生部に照射される第１の状態と、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第２の色光発生部に照射される第２の状態との切り替えが可能に構成され、前記蛍光ホイールは回転した状態で用いられ、前記第１の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を常時射出し、前記第２の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を順次射出する、光源装置が提供される。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、上記光源装置と、前記可動部が前記第１の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、前記青色光に基づく青色画像を形成する第１の画像形成部と、前記緑色光に基づく緑色画像を形成する第２の画像形成部と、前記赤色光に基づく赤色画像を形成する第３の画像形成部と、前記青色画像、緑色画像および赤色画像を重ねてスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタが提供される。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、上記光源装置と、前記可動部が前記第２の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、前記青色光に基づく青色画像と前記緑色光に基づく緑色画像と前記赤色光に基づく赤色画像とを順次形成する画像形成部と、前記青色画像、緑色画像および赤色画像をスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蛍光ホイールを単板型のプロジェクタと３板型のプロジェクタとで併用できるので、コスト低下を図ることができ、低価格のプロジェクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態による蛍光ホイールの正面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態による蛍光ホイールの側面図である。
【図２】本発明の一実施形態による光源ユニットの構成を示す模式図である。
【図３Ａ】図２に示す光源装置における蛍光ホイールが第１の位置に固定された状態を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す蛍光ホイールの青色光レーザー光の照射位置を示す模式図である。
【図４Ａ】図２に示す光源装置における蛍光ホイールが第２の位置に固定された状態を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す蛍光ホイールの青色光レーザー光の照射位置を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態による３板型のプロジェクタの構成を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態による単板型のプロジェクタの構成を示す模式図である。
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態による蛍光ホイールの正面図である。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施形態による蛍光ホイールの側面図である。
【図８Ａ】本発明の第３の実施形態による蛍光ホイールの正面図である。
【図８Ｂ】本発明の第３の実施形態による蛍光ホイールの側面図である。
【図９】本発明の別の実施形態による光源ユニットの構成を示す模式図である。
【図１０Ａ】図９に示す光源ユニットにおける蛍光ホイールが第１の位置に固定された状態を示す模式図である。
【図１０Ｂ】図９に示す光源ユニットにおける蛍光ホイールが第２の位置に固定された状態を示す模式図である。
【図１１Ａ】本発明の第４の実施形態による蛍光ホイールの正面図である。
【図１１Ｂ】本発明の第４の実施形態による蛍光ホイールの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
（第１の実施形態）
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の第１の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図１Ａは蛍光ホイールの正面図、図１Ｂは蛍光ホイールの側面図である。
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、蛍光ホイール１０８は、円形基板２０１と、円形基板２０１上に同心円状に形成された色光発生部２００ａ、２００ｂと、円形基板２０１の中心部を支持し、中心部を回転中心として円形基板２０１を回転する回転モータ２０２とを有する。
【００１５】
円形基板２０１は、少なくとも青色波長域の光を透過する透過特性を有する材料（例えばサファイヤやガラス素材など）より構成される。色光発生部２００ａは、色光発生部２００ｂの外側に隣接して設けられている。
色光発生部２００ａには、２以上の色光に分離可能な蛍光を発する蛍光体を含む蛍光層２０３が全周に亘って形成されている。すなわち、蛍光層２０３は円環状に形成されている。ここでは、蛍光層２０３として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層（以下、黄色蛍光層２０３と称す。）が形成されている。
【００１６】
色光発生部２００ｂは、周方向に３つのセグメントに分割されている。第１のセグメントに蛍光層２０４が形成され、第２のセグメントに蛍光層２０５が形成されている。第３のセグメントには、蛍光層は形成されておらず、円形基板２０１の基板面が露出している。すなわち、色光発生部２００ｂにおいて、蛍光層２０４および蛍光層２０５からなる蛍光体形成領域は、円環の一部が扇型に欠けた形状となっている。ここでは、蛍光層２０４として、緑色の蛍光を発する蛍光体を含む緑色蛍光層（以下、緑色蛍光層２０４と称す。）が形成され、蛍光層２０５として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層（以下、黄色蛍光層２０５と称す。）が形成されている。
図１Ｂに示すように、励起光１は、蛍光ホイール１０８の色光発生部２００ａ、２００ｂが形成された側から照射される。ここで、励起光１は、青色レーザー光である。
【００１７】
蛍光ホイール１０８を３板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板２０１を回転した状態で励起光１を色光発生部２００ａに照射する。この場合、励起光１により黄色蛍光層２０３の蛍光体が励起され、その蛍光体より放出された黄色蛍光が黄色蛍光層２０３より射出される。
黄色蛍光層２０３において、全ての励起光１が黄色蛍光に変換されるわけではなく、励起光１の一部は、黄色蛍光に変換されず、そのまま黄色蛍光層２０３を通過する。すなわち、黄色蛍光層２０３は、励起光１の一部を色光（青色光）として利用できるように構成されている。励起光１のうちの青色光とし利用する割合は、塗布厚や粒子形状などの蛍光材料諸元を調整することで適宜に設定することができる。
励起光１のうち黄色蛍光層２０３を通過した青色光は円形基板２０１を透過する。この円形基板２０１を透過した青色光と黄色蛍光層２０３より射出した黄色蛍光とを混合した複合光（白色光）が、３板型のプロジェクタ用の照明光として用いられる。
【００１８】
一方、蛍光ホイール１０８を単板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板２０１を回転した状態で励起光１を色光発生部２００ｂに照射する。この場合は、励起光１が、色光発生部２００ｂの各セグメントに順次照射される。第１のセグメントでは、励起光１により緑色蛍光層２０４の蛍光体が励起され、その蛍光体より放出された緑色蛍光が緑色蛍光層２０４射出される。第２のセグメントでは、励起光１により黄色蛍光層２０５の蛍光体が励起され、その蛍光体より放出された黄色蛍光が黄色蛍光層２０５より射出される。第３のセグメントでは、励起光１が円形基板２０１を透過する。蛍光ホイール１０８からは、緑色蛍光層２０４より射出した緑色蛍光と、黄色蛍光層２０５より射出した黄色蛍光と、円形基板２０１を透過した光（青色光）とが順次射出される。これら時分割で射出された緑色蛍光、黄色蛍光および青色光が、単板型のプロジェクタ用の照明光として用いられる。
上記の蛍光ホイール１０８において、円形基板２０１の蛍光体が形成されない側の面に、蛍光を反射し、励起光の波長の光を透過するような透過特性を有するダイクロイックミラーを形成してもよい。例えば、このダイクロイックミラーの透過特性は、可視光のうち、青色波長域以下の光を透過し、それ以外の光を反射するような透過特性であってもよい。
【００１９】
上記のダイクロイックミラーは、円形基板２０１の蛍光体が形成された面の、黄色蛍光層２０３、２０５および緑色蛍光層２０４が形成された部分に設けられてもよい。
また、円形基板２０１の蛍光体が形成された面の、緑色蛍光層２０４および黄色蛍光層２０５が形成された部分に、黄色蛍光および緑色蛍光を反射するミラーを設けてもよい。
さらに、色光発生部２００ｂにおいて、第１乃至第３のセグメントからなる部分が複数設けられてもよい。
さらに、黄色蛍光層２０５に代えて、赤色蛍光を発する蛍光体を含む赤色蛍光層を用いてもよい。
【００２０】
（光源装置）
次に、本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源装置について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による光源ユニットの構成を示す模式図である。
図２に示す光源ユニットは、単板型のプロジェクタと３板型のプロジェクタの両方で利用可能なものである。この光源ユニットは、光源部１１、蛍光ホイール１０８、可動部１０８ａ、レンズ１０３、１０４、１０６、１０７、１０９、１１０、１１２、１１４、１１６、１１７、ダイクロイックミラー１０５および反射ミラー１１１、１１３、１１５を有する。蛍光ホイール１０８は、図１Ａおよび図１Ｂを用いて説明したものである。
【００２１】
光源部１１は、複数のレーザー光源１０１と複数のコリメートレンズ１０２を備える。コリメートレンズ１０２は、レーザー光源１０１毎に設けられている。レーザー光源１０１は、例えば、青色レーザー光を出力する半導体レーザーである。この半導体レーザーの波長は、例えば４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲である。レーザー光源１０１は、蛍光体を励起するための励起光源としての役割と、表示パネルに照明光（青色光）を供給する照明用光源としての役割を兼ねている。レーザー光源１０１の波長は、プロジェクタの輝度や色再現性の目標に応じて適宜に変更可能である。
レーザー光源１０１からの青色レーザー光は、広がりを持った発散光である。コリメータレンズ１０２は、レーザー光源１０１からの青色レーザー光を平行光束に変換する。コリメータレンズ１０２には、光学ガラスの他、光学樹脂などを使用することができる。コリメータレンズ１０２は、複数のレンズよりなるが、その枚数は適宜に変更可能である。なお、レーザー光源１０１からの青色レーザー光の広がり角が十分に小さい場合は、コリメータレンズ１０２を取り除いてもよい。
【００２２】
光源部１１を構成するレーザー光源１０１の数は１以上であればよい。一般に、レーザー光源１０１の数を増加すると、蛍光体の励起のための出力が増加するので、プロジェクタの高輝度化に有利である。プロジェクタの輝度の目標値に応じて、レーザー光源１０１の数を適宜に設定可能である。
レンズ１０３、１０４、１０６、１０７は、光源部１１からの青色レーザー光を集光するための集光レンズ系である。レンズ１０３、１０６、１０７はいずれも凸レンズであり、レンズ１０４は凹レンズである。この集光レンズ系では、レンズ１０３、１０４が光源部１１からの青色レーザー光の光束径を一旦小さくした上で、レンズ１０６、１０７がその青色レーザー光を集光する。光源部１１のレーザー光源１０１の数が増えると、離散的とは言え、光源部１１が射出する光束径が大きくなり、その結果、集光光学系も大型化する。レンズ１０３に凸レンズを用い、レンズ１０４に凹レンズを用いていることで、集光光学系の大型化を抑制することができる。
【００２３】
蛍光ホイール１０８は、蛍光体が形成された面が集光レンズ系の集光点付近に位置するように配置されている。可動部１０８ａは、蛍光ホイール１０８を基板の半径方向に移動する。可動部１０８ａは、蛍光ホイール１０８を一方向に移動することができるのであれば、どのような構造であってもよい。
例えば、可動部１０８ａは、蛍光ホイール１０８を一方向に往復移動可能に支持するスライド部と、蛍光ホイール１０８をスライド部上の所望の位置で固定することが可能な固定部とを有する。ここでは、固定部は、スライド部上の第１の位置と第２の位置のいずれかで蛍光ホイール１０８を固定できるように構成されている。使用者は、固定部を用いて、蛍光ホイール１０８を第１の位置または第２の位置に固定することができる。
【００２４】
蛍光ホイール１０８が第１の位置に固定された場合、励起光１を色光発生部２００ａに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール１０８を第１の位置に固定することで、光源ユニットは３板型のプロジェクタで利用可能になる。この場合、色光発生部２００ａのレンズ１０７側の面（励起光入射面）より蛍光（黄色蛍光）が射出される。蛍光ホイールの色光発生部２００ａ側とは反対側の面からは、色光発生部２００ａを通過した励起光が射出される。色光発生部２００ａからの蛍光は、レンズ１０７、１０６を通過する。
蛍光ホイール１０８が第２の位置に固定された場合、励起光１を色光発生部２００ｂに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール１０８を第２の位置に固定することで、光源ユニットは単板型のプロジェクタで利用可能になる。この場合、色光発生部２００ｂのレンズ１０７側の面（励起光入射面）より蛍光（黄色蛍光と緑色蛍光）が射出される。蛍光ホイール１０８の色光発生部２００ｂ側とは反対側の面からは、色光発生部２００ｂの第３のセグメントより入射した励起光１が射出される。色光発生部２００ｂからの蛍光は、レンズ１０７、１０６を通過する。
【００２５】
ダイクロイックミラー１０５は、レンズ１０６とレンズ１０４の間に配置されている。ダイクロイックミラー１０５のミラー面と集光レンズ系の光軸とのなす角度は約４５°である。ダイクロイックミラー１０５は、可視光のうち、青色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射する透過特性を有する。光源部１１からの青色レーザー光は、ダイクロイックミラー１０５を透過する。色光発生部２００ａまたは色光発生部２００ｂからの蛍光は、レンズ１０７、１０６を通過した後、ダイクロイックミラー１０５で反射される。ダイクロイックミラー１０５で反射された蛍光は、レンズ１１７を通過する。
蛍光ホイール１０８を透過した励起光（青色レーザー光）は、レンズ１０９、１１０を通過した後、反射ミラー１１１で約４５°の角度で反射される。反射ミラー１１１からの反射光（青色レーザー光）は、反射ミラー１１３で約４５°の角度で反射される。反射ミラー１１３からの反射光（青色レーザー光）は、レンズ１１４を通過した後、反射ミラー１１５で約４５°の角度で反射される。反射ミラー１１５からの反射光（青色レーザー光）は、レンズ１１６を通過した後、ダイクロイックミラー１０５の蛍光が入射した面とは反対側の面に入射する。レンズ１１６からの青色レーザー光は、ダイクロイックミラー１０５を透過する。ダイクロイックミラー１０５を透過した青色レーザー光は、レンズ１１７を通過する。
【００２６】
レンズ１０９、１１０、１１２、１１４、１１６および反射ミラー１１１、１１３、１１５は、蛍光ホイールを透過した青色レーザー光を、色光発生部２００ａまたは色光発生部２００ｂからの蛍光と同じ経路に結合するための光学系である。ダイクロイックミラー１０５は、蛍光と青色レーザー光とを合成する。ダイクロイックミラー１０５からの蛍光および青色レーザー光は、光源ユニットの出力光としてレンズ１１７より射出される。
なお、レンズ１１７は、必ずしも必要ではないが、光源ユニットからの出力光を集光してライトトンネルなどに入射させたい場合には有効である。
【００２７】
次に、光源ユニットの動作を説明する。
光源部１１が青色光レーザー光を射出する。光源部１１からは、各レーザー光源１０１より射出した離散的な青色レーザー光が出力される。個々の青色レーザー光は平行光束である。光源部１１から青色光レーザー光は、凸レンズ１０３および凹レンズ１０４を通過する。これらレンズにより、光束径が全体として小さくなる。レンズ１０３、１０４を通過した青色光レーザー光も略平行光束である。
レンズ１０６、１０７は、レンズ１０３、１０４からの青色光レーザー光を所定の集光サイズで蛍光ホイール１０８の蛍光層表面の近傍に集光結像する。
蛍光ホイール１０８が第１の位置に固定されている場合は、青色光レーザー光が色光発生部２００ａに照射される。図３Ａに、蛍光ホイール１０８が第１の位置に固定されている場合の、蛍光ホイール１０８とその前後のレンズの位置関係を模式的に示す。図３Ｂに、蛍光ホイール１０８が第１の位置に固定されている場合の青色光レーザー光の照射位置を模式的に示す。
【００２８】
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、距離ｔ１は、蛍光ホイール１０８が第１の位置に固定され状態における、蛍光ホイール１０８の回転軸１０００とレンズ１０６、１０７、１０９、１１０の光軸１００１との距離（間隔）を示す。換言すると、距離ｔ１は、蛍光ホイール１０８の面上で、蛍光ホイール１０８の中心から色光発生部２００ａ（黄色蛍光層２０３）上の励起光スポット３１の中心までの距離に等しい。円形基板２０１が回転することで、励起光スポット３１は、黄色蛍光層２０３上を周方向に移動する。
黄色蛍光層２０３では、青色レーザー光により蛍光体が励起されて、その蛍光体から黄色蛍光が放出される。黄色蛍光は、蛍光体から全方位方向に放射される。ここでは、蛍光ホイール１０８において、円形基板２０１の蛍光体が形成されない側の面に、蛍光を反射し、励起光の波長の光を透過するような透過特性を有するダイクロイックミラーが形成されている。このため、蛍光体から全方位方向に放射された黄色蛍光のほとんどは、レンズ１０７、１０６を順次通過してダイクロイックミラー１０５の一方の面に入射する。
【００２９】
一方、黄色蛍光層２０３を透過した青色レーザー光は、円形基板２０１およびレンズ１０９、１１０を通過する。レンズ１０９、１１０は、蛍光ホイール１０８からの青色レーザー光を平行光束に変換する。レンズ１０９、１１０を通過した青色レーザー光（平行光束）は、反射ミラー１１１、レンズ１１２、反射ミラー１１３、レンズ１１４、反射ミラー１１５、レンズ１１６を順次通過してダイクロイックミラー１０５の他方の面に入射する。
蛍光ホイール１０８が第２の位置に固定されている場合は、青色光レーザー光が色光発生部２００ｂに照射される。
【００３０】
図４Ａに、蛍光ホイール１０８が第２の位置に固定されている場合の、蛍光ホイール１０８とその前後のレンズの位置関係を模式的に示す。図４Ｂに、蛍光ホイール１０８が第２の位置に固定されている場合の青色光レーザー光の照射位置を模式的に示す。
図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、距離ｔ２（＜ｔ１）は、蛍光ホイール１０８が第２の位置に固定され状態における、蛍光ホイール１０８の回転軸１０００とレンズ１０６、１０７、１０９、１１０の光軸１００１との距離（間隔）を示す。換言すると、距離ｔ２は、蛍光ホイール１０８の面上で、蛍光ホイール１０８の中心から色光発生部２００ｂ上の励起光スポット３１の中心までの距離に等しい。円形基板２０１が回転することで、励起光スポット３１は、色光発生部２００ｂ上を周方向に移動する。
【００３１】
緑色蛍光層２０４では、青色レーザー光により蛍光体が励起されて、その蛍光体から緑色蛍光が放出される。緑色蛍光は、蛍光体から全方位方向に放射される。黄色蛍光層２０５では、青色レーザー光により蛍光体が励起されて、その蛍光体から黄色蛍光が放出される。黄色蛍光は、蛍光体から全方位方向に放射される。ここでは、蛍光ホイール１０８において、円形基板２０１の蛍光体が形成されない側の面に、蛍光を反射し、励起光の波長の光を透過するような透過特性を有するダイクロイックミラーが形成されている。このため、蛍光体から全方位方向に放射された緑色蛍光および黄色蛍光のほとんどは、レンズ１０７、１０６を順次通過してダイクロイックミラー１０５の一方の面に入射する。
一方、色光発生部２００ｂの第３のセグメントには、蛍光層は形成されておらず、円形基板２０１が露出している。このため、第３のセグメントでは、青色レーザー光はそのまま円形基板２０１を透過する。
【００３２】
円形基板２０１を透過した青色レーザー光は、レンズ１０９、１１０を通過する。レンズ１０９、１１０は、蛍光ホイール１０８からの青色レーザー光を平行光束に変換する。レンズ１０９、１１０を通過した青色レーザー光（平行光束）は、反射ミラー１１１、レンズ１１２、反射ミラー１１３、レンズ１１４、反射ミラー１１５、レンズ１１６を順次通過してダイクロイックミラー１０５の他方の面に入射する。
第１および第２の位置のいずれの場合も、青色光レーザー光の一部は、蛍光体の励起には寄与せず、蛍光ホイール１０８を通過する。ここで、青色光レーザー光の蛍光ホイール１０８を通過する割合は、蛍光ホイール１０８に用いる蛍光体の材料特性や塗布諸元などに基づいて適宜に設定可能である。例えば、蛍光体の粒子径等を考慮した蛍光体材料素材の選定や蛍光層の厚み、バインダー、フィラーなどの調合割合に基づいて、上記の割合を調整することができる。
【００３３】
ダイクロイックミラー１０５は、レンズ１１６からの青色レーザー光をそのまま透過させ、蛍光ホイール１０８からの蛍光を、透過した青色レーザー光の進行方向と同じ方向に向けて反射する。すなわち、レンズ１１６からの青色レーザー光と蛍光ホイール１０８からの蛍光とがダイクロイックミラー１０５によって合成される。
図３Ａおよび図３Ｂに示した状態では、ダイクロイックミラー１０５によって黄色蛍光と青色レーザー光とが合成され、黄色蛍光と青色レーザー光とを混合した複合光（白色光）が、レンズ１１７を介して、光源ユニット外へ射出される。
図４Ａおよび図４Ｂに示した状態では、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が順次、ダイクロイックミラー１０５からレンズ１１７に入射する。このため、レンズ１１７からは、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が時分割で光源ユニット外へ射出される。
【００３４】
（３板型のプロジェクタ）
図５に、本発明の一実施形態による３板型のプロジェクタの構成を示す。
図５を参照すると、プロジェクタは、光源装置５１を有する。図５において、光源装置５１は、図２に示した構成を有するが、便宜上、各部は図示されていない。光源装置５１は、図３Ａおよび図３Ｂに示した状態で蛍光ホイール１０８が固定された状態になっており、黄色蛍光と青色光とを混合した複合光（白色光）を出力する。
【００３５】
光源装置５１からの白色光は、ライトトンネル５０１に入射する。ライトトンネル５０１では、入射光が内部で多重反射し、その結果、輝度が均一な光が射出される。ライトトンネル５０１より射出した光（白色光）は、レンズ５０２、５０３および反射ミラー５０４を介してＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム５０５に入射する。
ＴＩＲプリズム５０５は、内部に全反射面を備えた全反射プリズムアセンブリであって、２個の三角プリズムを含む。一方の三角プリズムは、直角プリズムであって、直角をなす辺を構成する第１及び第２の面と斜辺を構成する第３の面とを有する。他方の三角プリズムは、三角形の各線分を構成する第１乃至第３の面を有する。直角プリズムの第３の面は、他方の三角プリズムの第１の面と対向するように配置されている。直角プリズムの第１の面がＴＩＲプリズム５０５の入射面である。
【００３６】
カラープリズム５０６が、直角プリズムの第２の面と対向するように配置されている。他方の三角プリズムの第２の面は、ＴＩＲプリズム５０５の出射面であり、直角プリズムの第２の面と平行である。この出射面側に、投射レンズ５１０が配置されている。
反射ミラー５０４からの光（白色光）は、ＴＩＲプリズム１０８の入射面に入射する。ＴＩＲプリズム１０８に入射した光は、内部の全反射面で全反射されて直角プリズムの第２の面より射出する。この第２の面より射出した光は、カラープリズム５０６に入射する。
カラープリズム５０６は、複数のプリズムからなり、第１乃至第４の面を有する。第１の面は、ＴＩＲプリズム５０５の直角プリズムの第２の面と対向する。赤用表示パネル５０８が、第２の面と対向して配置され、緑用表示パネル５０７が、第３の面と対向して配置され、青用表示パネル５０９が、第４の面と対向する。カラープリズム５０６では、第１の面より入射した白色光のうち、赤色光は第２の面より射出し、緑色光は第３の面より射出し、青色光は第４の面より射出する。ここで、表示パネル５０７〜５０９として、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）や液晶表示パネルを用いてもよい。
【００３７】
表示パネル５０７〜５０９はそれぞれ、マトリクス状に配置された複数の微小ミラーからなる画像形成領域を有する。微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
第２の面より射出した赤色光は、赤用表示パネル５０８に入射する。赤用表示パネル５０８は、入射した赤色光を空間的に変調して赤色画像を形成する。赤色画像光が、赤用表示パネル５０８からカラープリズム５０６の第２の面に入射する。カラープリズム５０６では、第２の面より入射した赤色画像光は、第１の面より射出される。この第１の面より射出した赤色画像光は、ＴＩＲプリズム５０５の直角プリズムの第２の面に入射する。
【００３８】
第３の面より射出した緑色光は、緑用表示パネル５０７に入射する。緑用表示パネル５０７は、入射した緑色光を空間的に変調して緑色画像を形成する。緑色画像光が、緑用表示パネル５０７からカラープリズム５０６の第３の面に入射する。カラープリズム５０６では、第３の面より入射した緑色画像光は、第１の面より射出される。この第１の面より射出した緑色画像光は、ＴＩＲプリズム５０５の直角プリズムの第２の面に入射する。
第４の面より射出した青色光は、青用表示パネル５０９に入射する。青用表示パネル５０９は、入射した青色光を空間的に変調して青色画像を形成する。青色画像光が、青用表示パネル５０９からカラープリズム５０６の第４の面に入射する。カラープリズム５０６では、第４の面より入射した青色画像光は、第１の面より射出される。この第１の面より射出した青色画像光は、ＴＩＲプリズム５０５の直角プリズムの第２の面に入射する。
ＴＩＲプリズム５０５では、直角プリズムの第２の面より入射した赤色画像光、緑色画像光および青色画像光は、出射面より投射レンズ５１０に向けて射出される。投射レンズ５１０は、赤用表示パネル５０８、緑用表示パネル５０７および青用表示パネル５０９それぞれで形成された赤色画像、緑色画像および青色画像を重ねてスクリーン上に投射する。投射レンズ５１０は、複数のレンズからなる拡大投射光学系である。
【００３９】
（単板型のプロジェクタ）
図６に、本発明の別の実施形態による単板型のプロジェクタの構成を示す。
図６を参照すると、プロジェクタは、光源装置６１を有する。図６において、光源装置６１は、図２に示した構成を有するが、便宜上、各部は図示されていない。光源装置６１は、図４Ａおよび図４Ｂに示した状態で蛍光ホイール１０８が固定された状態になっており、黄色蛍光、緑色蛍光および青色光を順次出力する。
【００４０】
光源装置６１の出力光は、カラーホイール６０１を介してライトトンネル６０２に入射する。カラーホイール６０１は、回転可能な円形基板と、該円形基板上に設けられたカラーフィルタとを有する。円形基板は、可視光の波長域の光を透過する材料（例えばサファイヤやガラス素材など）より構成される。円形基板は、周方向に複数のセグメントに区画されており、各セグメントは、蛍光ホイール１０８の色光発生部２００ｂの各セグメントと１対１で対応する。円形基板のセグメントのうち、色光発生部２００ｂの黄色蛍光層２０５のセグメントに対応するセグメントには、赤色の波長域の光を透過し、それ以外の光を遮断する赤色フィルタが設けられている。残りのセグメントには、フィルタは形成されておらず、円形基板が露出している。赤色フィルタの周方向における面積の割合は、光ホイール１０８の黄色蛍光層２０５の周方向における面積の割合に等しい。なお、カラーホイール６０１のフィルタ構成（色や面積など）は、蛍光ホイール１０８の色光発生部２００ｂの構成に応じて適宜に変更することができる。
【００４１】
カラーホイール６０１の回転動作は、蛍光ホイール１０８の回転動作と同期しており、光源装置６１の出力光のうち、黄色蛍光は赤色フィルタに入射し、緑色蛍光および青色光はフィルタのない部分に入射する。カラーホイール６０１は、赤色光、緑色蛍光および青色光を順に射出する。このように、カラーホイール６０１を用いて光源装置６１の出力光から純度の高い色光を選択することができる。
カラーホイール６０１は、赤色光、緑色光および青色光を順次射出する。カラーホイール６０１から時分割で射出された赤色光、緑色光および青色光はライトトンネル６０２に入射する。
ライトトンネル６０２では、入射光が内部で多重反射し、その結果、輝度が均一な光が射出される。ライトトンネル６０２は、赤色光、緑色光および青色光を順次出力する。ライトトンネル６０１より射出した光（赤色光、緑色光および青色光）は、レンズ６０３、６０４および反射ミラー６０５を介してＴＩＲプリズム６０６に入射する。
【００４２】
ＴＩＲプリズム６０６は、内部に全反射面を備えた全反射プリズムアセンブリであって、２個の三角プリズムを含む。一方の三角プリズムは、直角プリズムであって、直角をなす辺を構成する第１及び第２の面と斜辺を構成する第３の面とを有する。他方の三角プリズムは、三角形の各線分を構成する第１乃至第３の面を有する。直角プリズムの第３の面は、他方の三角プリズムの第１の面と対向するように配置されている。直角プリズムの第１の面がＴＩＲプリズム６０６の入射面であり、表示パネル６０７が、直角プリズムの第２の面と対向するように配置されている。他方の三角プリズムの第２の面は、ＴＩＲプリズム６０６の出射面であり、直角プリズムの第２の面と平行である。この出射面側に、投射レンズ６０８が配置されている。表示パネル６０７として、ＤＭＤや液晶表示パネルを用いてもよい。
表示パネル６０７は、マトリクス状に配置された複数の微小ミラーからなる画像形成領域を有する。微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
ライトトンネル６０１より射出した赤色光、緑色光および青色光が順にＴＩＲプリズム６０６を介して表示パネル６０７に照射される。表示パネル６０７は、赤色光に基づく赤色画像、緑色光に基づく緑色画像、および青色光に基づく青色画像を順に形成する。表示パネル６０７上に時分割で形成された赤色画像、緑色画像および青色画像は、ＴＩＲプリズム６０６を介して投射レンズ６０８によりスクリーン上に投射される。投射レンズ６０８は、複数のレンズからなる拡大投射光学系である。
【００４３】
（第２の実施形態）
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の第２の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図７Ａは蛍光ホイールの正面図、図７Ｂは蛍光ホイールの側面図である。
図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、蛍光ホイール１０８は、色光発生部２００ａ、２００ｂの配置が異なる以外は、図１Ａ及び図１Ｂに示した構成と同じである。本実施形態では、色光発生部２００ａが色光発生部２００ｂの内側に配置されている。
【００４４】
本実施形態おいても、蛍光ホイール１０８を３板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板２０１を回転した状態で励起光１を色光発生部２００ａに照射する。蛍光ホイール１０８を単板型のプロジェクタで用いる場合には、円形基板２０１を回転した状態で励起光１を色光発生部２００ｂに照射する。
本実施形態の蛍光ホイールも、図２に示した光源ユニットに適用することができる。ただし、可動部１０８ａが蛍光ホイール１０８を第１の位置で固定した状態で、励起光１が色光発生部２００ｂに照射され、可動部１０８ａが蛍光ホイール１０８を第２の位置で固定した状態で、励起光１が色光発生部２００ａに照射される。これ以外の構成は、図２に示した光源ユニットと同じである。
本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源ユニットも、図５に示した３板型のプロジェクタや図６に示した単板型のプロジェクタに適用することができる。
【００４５】
（第３の実施形態）
図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の第３の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図８Ａは蛍光ホイールの正面図、図８Ｂは蛍光ホイールの側面図である。
図８Ａおよび図８Ｂを参照すると、蛍光ホイール７２は、円形基板９０１と、円形基板９０１上に同心円状に形成された色光発生部９００ａ、９００ｂと、円形基板９０１の中心部を支持し、中心部を回転中心として円形基板９０１を回転する回転モー９０２とを有する。
【００４６】
円形基板２０１は、例えばサファイヤやガラス素材などより構成される。色光発生部９００ａは、色光発生部９００ｂの外側に隣接して設けられている。
色光発生部９００ａには、２以上の色光に分離可能な蛍光を発する蛍光体を含む蛍光層９０３が全周に亘って成されている。すなわち、蛍光層９０３は円環状に形成されている。ここでは、蛍光層９０３として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層（以下、黄色蛍光層９０３と称す。）が形成されている。
【００４７】
色光発生部９００ｂは、周方向に３つのセグメントに分割されている。第１のセグメントに蛍光層９０４が形成され、第２のセグメントに蛍光層９０５が形成されている。第３のセグメントには、蛍光層は形成されていない。すなわち、色光発生部９００ｂにおいて、蛍光層９０４および蛍光層９０５からなる蛍光体形成領域は、円環の一部が扇型に欠けた形状となっている。ここでは、蛍光層９０４として、緑色の蛍光を発する蛍光体を含む緑色蛍光層（以下、緑色蛍光層９０４と称す。）が形成され、蛍光層９０５として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層（以下、黄色蛍光層９０５と称す。）が形成されている。
円形基板２０１の色光発生部９００ａ、９００ｂが形成された面には、可視光の波長域の光を反射する反射膜９０６が形成されている。反射膜９０６は、色光発生部９００ａ、９００ｂが形成された部分にのみ形成されてもよい。
【００４８】
本実施形態おいても、第１の実施形態と同様、蛍光ホイール７２を３板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板９０１を回転した状態で励起光１を色光発生部９００ａに照射する。この場合、励起光１により黄色蛍光層９０３の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された黄色蛍光が黄色蛍光層９０３より射出される。黄色蛍光層９０３の円形基板９０１側の面より射出した黄色蛍光は、反射膜９０６により反射されて再び黄色蛍光層９０３に入射する。黄色蛍光層９０３の円形基板９０１側とは反対側の面より射出した黄色蛍光は、３板型のプロジェクタの照明光として用いられる。
黄色蛍光層９０３において、励起光１の全てが黄色蛍光に変換されるわけではなく、励起光１の一部は、黄色蛍光に変換されず、そのまま黄色蛍光層９０３を通過する。すなわち、黄色蛍光層９０３は、励起光１の一部を色光（青色光）として利用できるように構成されている。励起光１のうちの青色光とし利用する割合は、塗布厚や粒子形状などの蛍光材料諸元を調整することで適宜に設定することができる。
【００４９】
蛍光ホイール７２を単板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板９０１を回転した状態で励起光１を色光発生部９００ｂに照射する。この場合は、励起光１が、色光発生部９００ｂの各セグメントに順次照射される。
第１のセグメントでは、励起光１により緑色蛍光層９０４の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された緑色蛍光が緑色蛍光層９０４より射出される。緑色蛍光層９０４の円形基板９０１側の面より射出した緑色蛍光は、反射膜９０６により反射されて再び緑色蛍光層９０４に入射する。緑色蛍光層９０４の円形基板９０１側とは反対側の面より射出した緑色蛍光は、単板型のプロジェクタの照明光として用いられる。
【００５０】
第２のセグメントでは、励起光１により黄色蛍光層９０５の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された黄色蛍光が黄色蛍光層９０５より射出される。黄色蛍光層９０５の円形基板９０１側の面より射出した黄色蛍光は、反射膜９０６により反射されて再び黄色蛍光層９０５に入射する。黄色蛍光層９０５の円形基板９０１側とは反対側の面より射出した黄色蛍光は、単板型のプロジェクタの照明光として用いられる。
第３のセグメントでは、蛍光層は形成されておらず、反射膜９０６が露出している。励起光１は、反射膜９０６にて反射され、その反射光（青色光）が単板型のプロジェクタの照明光として用いられる。
なお、円形基板９０１は、可視光を反射可能な金属板で構成されてもよい。この場合は、反射膜９０６は不要である。
【００５１】
（光源装置）
次に、本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源装置について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による光源ユニットの構成を示す模式図である。
図９に示す光源ユニットは、単板型のプロジェクタと３板型のプロジェクタの両方で利用可能なものである。この光源ユニットは、光源部７１、蛍光ホイール７２、可動部７２ａ、レンズ７０１、７０２、７０５、７０６、７０７、クロスダイクロイックプリズム７０３および位相差板７０４を有する。蛍光ホイール７２は、図８Ａおよび図８Ｂを用いて説明したものである。
【００５２】
光源部７１は、複数のレーザー光源と複数のコリメートレンズを備える。これらレーザー光源およびコリメートレンズは、第１の実施形態で説明したものと同じであるので、その説明は省略する。レンズ７０１、７０２も、第１の実施形態で説明したレンズ１０３、１０４と同じであるので、その説明は省略する。
レンズ７０１、７０２を通過した青色レーザー光の進行方向には、クロスダイクロイックプリズム７０３、位相差板７０４、レンズ７０５、レンズ７０６がこの順番で配置されている。
クロスダイクロイックプリズム７０３は、可視光のうち、青色の波長域以外の拝聴域の光を反射し、かつ、青色の波長域において、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する特性を有する。クロスダイクロイックプリズム７０３も周知のものであるので、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
光源部７１は、クロスダイクロイックプリズム７０３に対してＰ偏光の青色レーザー光が入射するように配置されている。レンズ７０１、７０２を通過した青色レーザー光（Ｐ偏光）は、クロスダイクロイックプリズム７０３を透過し、位相差板７０４に入射する。
位相差板７０４は、入射した光と射出した光の間に９０°の位相差を与えるものであって、直線偏光を円偏光に変換することでき、また逆に円偏光を直線偏光に変換することができる。位相差板７０４は、クロスダイクロイックプリズム７０３からのＰ偏光の青色レーザー光を円偏光に変換する。
レンズ７０５、７０６は、位相差板７０４より射出した円偏光の青色レーザー光を所定の集光サイズで蛍光ホイール７２の蛍光層表面の近傍に集光結像する。可動部７２ａは、蛍光ホイール１０８を円形基板９０１の半径方向に移動する。可動部７２ａは、第１の実施形態で説明した可動部１０８ａと同様の構造であって、使用者は、固定部を用いて、蛍光ホイール７２を第１の位置または第２の位置に固定することができる。
蛍光ホイール７２が第１の位置に固定された場合、青色光レーザー光を色光発生部９００ａに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール７２を第１の位置に固定することで、光源ユニットは３板型のプロジェクタで利用可能になる。
【００５４】
図１０Ａに、蛍光ホイール７２を第１の位置に固定した場合の光路を模式的に示す。図１０Ａに示すように、位相差板７０４より射出した円偏光の青色レーザー光は、レンズ７０５、７０６により色光発生部９００ａ上に集光される。円形基板９０１は、回転した状態である。距離Ｓ１は、レンズ７０５、７０６の光軸と蛍光ホイール７２の回転軸との距離（間隔）である。
色光発生部９００ａは、黄色蛍光および青色レーザー光（円偏光）を射出する。色光発生部９００ａより射出した黄色蛍光および青色レーザー光（円偏光）は、レンズ７０６、７０５を通過して位相差板７０４に入射する。
黄色蛍光は無偏光であるので、そのまま位相差板７０４を通過してクロスダイクロイックプリズム７０３に入射する。クロスダイクロイックプリズム７０３は、位相差板７０４からの黄色蛍光をレンズ７０７に向けて反射する。
【００５５】
一方、青色レーザー光（円偏光）は、位相差板７０４にて直線偏光に変換される。位相差板７０４は、Ｓ偏光の青色レーザー光を射出する。位相差板７０４より射出したＳ偏光の青色レーザー光はクロスダイクロイックプリズム７０３に入射する。クロスダイクロイックプリズム７０３は、位相差板７０４からのＳ偏光の青色レーザー光をレンズ７０７に向けて反射する。
クロスダイクロイックプリズム７０３は、色光発生部９００ａより射出した黄色蛍光および青色レーザー光を合成する。よって、黄色蛍光と青色レーザー光を混合した複合光（白色光）が、レンズ７０７より射出される。このレンズ７０７より射出した白色光が、光源ユニットの出力光である。
蛍光ホイール７２が第２の位置に固定された場合、青色光レーザー光を色光発生部９００ｂに照射することができる。すなわち、蛍光ホイール７２を第２の位置に固定することで、光源ユニットは単板型のプロジェクタで利用可能になる。
【００５６】
図１０Ｂに、蛍光ホイール７２を第２の位置に固定した場合の光路を模式的に示す。図１０Ｂに示すように、位相差板７０４より射出した円偏光の青色レーザー光は、レンズ７０５、７０６により色光発生部９００ｂ上に集光される。円形基板９０１は、回転した状態である。距離Ｓ２（＜Ｓ１）は、レンズ７０５、７０６の光軸と蛍光ホイール７２の回転軸との距離（間隔）である。
色光発生部９００ｂは、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光（円偏光）を順次射出する。色光発生部９００ｂより時分割で射出した黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光（円偏光）は、レンズ７０６、７０５を通過して位相差板７０４に入射する。
黄色蛍光および緑色蛍光は無偏光であるので、そのまま位相差板７０４を通過してクロスダイクロイックプリズム７０３に入射する。クロスダイクロイックプリズム７０３は、位相差板７０４からの黄色蛍光および緑色蛍光をレンズ７０７に向けて反射する。
【００５７】
一方、青色レーザー光（円偏光）は、位相差板７０４にて直線偏光に変換される。位相差板７０４は、Ｓ偏光の青色レーザー光を射出する。位相差板７０４より射出したＳ偏光の青色レーザー光はクロスダイクロイックプリズム７０３に入射する。クロスダイクロイックプリズム７０３は、位相差板７０４からのＳ偏光の青色レーザー光をレンズ７０７に向けて反射する。
クロスダイクロイックプリズム７０３は、色光発生部９００ｂからの黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光を順次、レンズ７０７に向けて射出する。よって、レンズ７０７からは、黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が順次射出される。このレンズ７０７より時分割で射出した黄色蛍光、緑色蛍光および青色レーザー光が、光源ユニットの出力光である。
なお、レンズ７０７は、必ずしも必要ではないが、光源ユニットからの出力光を集光してライトトンネルなどに入射させたい場合には有効である。
【００５８】
本実施形態の蛍光ホイールを備えた光源ユニットも、図５に示した３板型のプロジェクタや図６に示した単板型のプロジェクタに適用することができる。
本実施形態の蛍光ホイールによれば、第１及び第２の実施形態と比較して、レンズや反射ミラーの枚数を削減することができ、光源装置の小型化を図ることができる。
なお、本実施形態の蛍光ホイールにおいて、色光発生部９００ａを色光発生部９００ｂの内側に形成してもよい。この場合は、第２の実施形態と同様、第１および第２の位置と色光発生部９００ａ、９００ｂとの対応関係が反対になる。
【００５９】
（第４の実施形態）
図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明の第４の実施形態による蛍光ホイールの構成を模式的に示す図である。図１１Ａは蛍光ホイールの正面図、図１１Ｂは蛍光ホイールの側面図である。
図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、蛍光ホイール７３は、円形基板３０１と、円形基板３０１上に同心円状に形成された色光発生部３００ａ、３００ｂと、円形基板３０１の中心部を支持し、中心部を回転中心として円形基板３０１を回転する回転モー３０２とを有する。
【００６０】
円形基板３０１は、例えばサファイヤやガラス素材などより構成される。色光発生部３００ａは、色光発生部３００ｂの外側に隣接して設けられている。
色光発生部３００ａには、２以上の色光に分離可能な蛍光を発する蛍光体を含む蛍光層３００が全周に亘って形成されている。すなわち、色光発生部３００ａにおいて、蛍光層３００は円環状に形成されている。
【００６１】
一方、色光発生部３００ｂは、周方向に２つのセグメントに分割されている。第１のセグメントに蛍光層３００が形成され、第２のセグメントには、蛍光層は形成されていない。すなわち、色光発生部３００ｂにおいて、蛍光層３００は、円環の一部が扇型に欠けた形状となっている。
ここでは、蛍光層３００として、黄色の蛍光を発する蛍光体を含む黄色蛍光層（以下、黄色蛍光層３００と称す。）が形成されている。色光発生部３００ａ、３００ｂの黄色蛍光層３００は、単一の蛍光層である。
【００６２】
本実施形態おいても、第１の実施形態と同様、蛍光ホイール７３を３板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板３０１を回転した状態で励起光１を色光発生部３００ａに照射する。この場合、励起光１により色光発生部３００ａの黄色蛍光層３００の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された黄色蛍光が色光発生部３００ａより射出される。
一方、蛍光ホイール７３を単板型のプロジェクタで用いる場合は、円形基板３０１を回転した状態で励起光１を色光発生部３００ｂに照射する。この場合は、励起光１が、色光発生部３００ｂの各セグメントに順次照射される。
第１のセグメントでは、励起光１により色光発生部３００ｂの黄色蛍光層３００の蛍光体が励起され、その蛍光体より全方位方向に放出された黄色蛍光が色光発生部３００ｂより射出される。
第２のセグメントでは、蛍光層は形成されておらず、円形基板３０１が露出している。励起光１は、円形基板３０１を透過する。
【００６３】
本実施形態の蛍光ホイールも、図２に示した光源ユニットに適用することができ、その光源ユニットは、図５に示した３板型のプロジェクタや図６に示した単板型のプロジェクタに適用することができる。
本実施形態の蛍光ホイールによれば、第１乃至第３の実施形態と比較して、色光発生部３００ａ、３００ｂを単一の蛍光層で形成することができるので、製造工数や装置コストを削減できる。
本実施形態の蛍光ホイールにおいて、色光発生部３００ａを色光発生部３００ｂの内側に形成してもよい。この場合は、第２の実施形態と同様、第１および第２の位置と色光発生部３００ａ、３００ｂとの対応関係が反対になる。
【００６４】
また、本実施形態の蛍光ホイールにおいて、円形基板３０１の色光発生部３００ａ、３００ｂが形成された面に、可視光の波長域の光を反射する反射膜が形成されてもよい。この場合、反射膜は、色光発生部３００ａ、３００ｂが形成された部分にのみ形成されてもよい。この蛍光ホイールは、図９に示した光源ユニットに適用することができ、その光源ユニットは、図５に示した３板型のプロジェクタや図６に示した単板型のプロジェクタに適用することができる。
また、上記の蛍光ホイールにおいて、円形基板３０１を、可視光を反射可能な金属板で構成してもよい。この場合、反射膜は不要である。
以上説明した各実施形態において、色光発生部２００ａ、３００ａ、９００ａを第１の色光発生部と呼ぶことができ、色光発生部２００ｂ、３００ｂ、９００ｂを第２の色光発生部と呼ぶことができる。第１および第２の実施形態において、色光発生部２００ｂの第２のセグメントを第２蛍光体領域と呼ぶことができ、それ以外のセグメントを非第２蛍光体領域と呼ぶことができる。第３の実施形態において、色光発生部９００ｂの第２のセグメントを第２蛍光体領域と呼ぶことができ、それ以外のセグメントを非第２蛍光体領域と呼ぶことができる。第３の実施形態において、色光発生部３００ｂの第１のセグメントを第２蛍光体領域と呼ぶことができ、第２のセグメントを非第２蛍光体領域と呼ぶことができる。
【００６５】
以上説明した本発明の蛍光ホイールは、回転可能な基板上に同心円状に設けられた、それぞれが蛍光体を含む第１および第２の色光発生部を有する。第１の色光発生部は、全周に亘って第１の蛍光体が形成されている。第２の色光発生部は、周方向に第１および第２のセグメントに区画され、第２の蛍光体が前記第１のセグメントに形成され、前記第２のセグメントには前記第２の蛍光体が形成されていない。
第１の色光発生部には、全周に亘って第１の蛍光体が形成されているので、基板を回転した状態で励起光を第１の色光発生部に照射すると、第１の蛍光体より放出した蛍光が常時、第１の色光発生部から射出される。また、励起光の一部は、第１の色光発生部を通過することから、第１の色光発生部からは、第１の蛍光体より放出した蛍光と励起光の一部である色光とが常時射出される。例えば、第１の蛍光体として黄色の蛍光体を用い、励起光として青色光を用いた場合、第１の色光発生部からは、黄色の蛍光と青色光が常時射出される。換言すると、第１の色光発生部は、複数の色光を同時に射出する。第１の色光発生部が射出した複数の色光を用いて３板型のプロジェクタの照明光である白色光を得ることができる。
一方、第２の色光発生部は、第２の蛍光体が形成された第１のセグメントと、前記第２の蛍光体が形成されない第２のセグメントとを有する。基板を回転した状態で励起光を第２の色光発生部に照射すると、第１のセグメントと第２のセグメントとで異なる色の光を射出させることができる。例えば、第２の蛍光体として黄色の蛍光体を用い、励起光として青色光を用いた場合、第１のセグメントからは黄色の蛍光が射出され、第２のセグメントでは、励起光を反射又は透過させることで青色光を得られる。また、第２のセグメントを、緑色の蛍光体を形成した緑色蛍光領域（第３のセグメント）と、蛍光体が何も形成されていない非蛍光体領域（第４のセグメント）と含むように構成すれば、緑色蛍光領域にて緑色の蛍光を得られ、非蛍光体領域で青色光を得られる。このように、第２の色光発生部は、複数の色光を時分割で射出することができる。この第２の色光発生部が時分割で射出した複数の色光を用いて単板型のプロジェクタの照明光である赤色光、緑色光および青色光の時分割の色光を得ることができる。
よって、励起光が第１の色光発生部に入射する状態と、励起光が第２の色光発生部に入射する状態とを切り替えることで、本発明の蛍光ホイールを、３板型のプロジェクタと単板型のプロジェクタとで併用することができる。
３板型と単板型とで蛍光ホイールを併用することができることから、組立工程の共通化によるプロジェクタの生産性が向上する。
【００６６】
さらに、設計仕様の共通化が可能であるため、例えば、単板型と３板型のプロジェクタの製品企画が重なった場合に、少人数の設計者で効率的に製品を開発することができ、開発期間も短縮することができる。
さらに、資材発注における部品の共通化が可能であるので、コストダウンを図ることができる。
【００６７】
また、本発明の蛍光ホイールによれば、以下のような作用効果も得られる。
複合光（白色光）を射出する蛍光ホイール（例えば、特許文献２参照）を、赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタを備えたカラーホイールと組み合わせることで、単板型のプロジェクタに用いることができる。しかし、この場合は、カラーホイールは、必ず、赤色、緑色および青色の３つの色フィルタを備える必要がある。
これに対して、本発明の蛍光ホイールにおいては、例えば、青色光と緑色光と黄色蛍光を順に射出する構造（第１の実施形態や第２の実施形態など）の場合、赤色フィルタのみを備えたカラーホイールと組み合わせる。この場合、カラーホイールの色フィルタの枚数は１つで良い。このように、複数の色光を順次射出する蛍光ホイールによれば、カラーホイールと組み合わせた場合に、色フィルタの枚数を削減でき、カラーホイールの製造工数や製造コストを削減することができる。
【００６８】
なお、本発明は、上述した実施形態で説明した構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に構成を変更または改善することができる。例えば、第１および第２の実施形態において、色光発生部２００ａは、黄色蛍光体に代えて、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含むものであってもよい。また、色光発生部２００ｂは、周方向に区画された第１乃至第３のセグメントを含み、セグメント毎に、赤色蛍光層、緑色蛍光層、青色蛍光層が形成されてもよい。
本発明は、以下の付記１〜１０に記載の形態を取り得るが、これら形態に限定されない。
［付記１］
回転可能な基板と、前記基板上に同心円状に形成された、それぞれが蛍光体を含む第１および第２の色光発生部と、を有し、
前記第１の色光発生部は、全周に亘って第１の蛍光体が形成され、
前記第２の色光発生部は、周方向に第１および第２のセグメントに区画され、第２の蛍光体が前記第１のセグメントに形成され、前記第２のセグメントには前記第２の蛍光体が形成されていない、蛍光ホイール。
［付記２］
付記１に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第２のセグメントは、周方向に第３および第４のセグメントに区画され、第３の蛍光体が前記第３のセグメントに形成され、前記第４のセグメントには蛍光体が形成されていない、蛍光ホイール。
［付記３］
付記２に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第１および第２の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第３の蛍光体は、緑色の蛍光を発する蛍光体である、蛍光ホイール。
［付記４］
付記２に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第１の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第２の蛍光体は、赤色の蛍光を発する蛍光体であり、
前記第３の蛍光体は、緑色の蛍光を発する蛍光体である、蛍光ホイール。
［付記５］
付記１に記載の蛍光ホイールにおいて、
前記第１および第２の蛍光体は、黄色の蛍光を発する蛍光体であり、前記第１および第２の蛍光体が形成された部分が単一の蛍光層よりなる、蛍光ホイール。
［付記６］
付記１ないし５のいずれか１つに記載の蛍光ホイールにおいて、
前記基板は、前記第１および第２の色光発生部それぞれに含まれる蛍光体を励起可能な光を透過または反射する、蛍光ホイール。
［付記７］
付記１から６のいずれか１つに記載の蛍光ホイールにおいて、
前記基板の前記第１および第２の色光発生部が形成された面に可視光を反射する反射膜が形成されている、蛍光ホイール。
［付記８］
付記１乃至７のいずれか１つに記載の蛍光ホイールと、
励起光を出力する励起光源と、
前記蛍光ホイールを前記基板の半径方向に移動可能に支持する可動部と、を有し、
前記可動部は、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第１の色光発生部に照射される第１の状態と、前記励起光源より出力された励起光が前記蛍光ホイールの前記第２の色光発生部に照射される第２の状態との切り替えが可能に構成され、
前記蛍光ホイールは回転した状態で用いられ、前記第１の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を常時射出し、前記第２の色光発生部は、前記励起光を受けて複数の色光を順次射出する、光源装置。
［付記９］
付記８に記載の光源装置と、
前記可動部が前記第１の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、
前記青色光に基づく青色画像を形成する第１の画像形成部と、
前記緑色光に基づく緑色画像を形成する第２の画像形成部と、
前記赤色光に基づく赤色画像を形成する第３の画像形成部と、
前記青色画像、緑色画像および赤色画像を重ねてスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタ。
［付記１０］
付記８に記載の光源装置と、
前記可動部が前記第２の状態とされた前記光源装置より出力された複数の色光を青色光、緑色光、赤色光に分離する色分離部と、
前記青色光に基づく青色画像と前記緑色光に基づく緑色画像と前記赤色光に基づく赤色画像とを順次形成する画像形成部と、
前記青色画像、緑色画像および赤色画像をスクリーン上に投射する投射光学系と、を有するプロジェクタ。
【符号の説明】
【００６９】
１  励起光
１０８  蛍光ホイール
２００ａ、２００ｂ  色光発生部
２０１  円形基板
２０２  回転モータ
２０３、２０５  黄色蛍光層
２０４  緑色蛍光層
【図１Ａ】
2017146526.tif 000003
【図１Ｂ】
2017146526.tif 000004
【図２】
2017146526.tif 000005
【図３Ａ】
2017146526.tif 000006
【図３Ｂ】
2017146526.tif 000007
【図４Ａ】
2017146526.tif 000008
【図４Ｂ】
2017146526.tif 000009
【図５】
2017146526.tif 000010
【図６】
2017146526.tif 000011
【図７Ａ】
2017146526.tif 000012
【図７Ｂ】
2017146526.tif 000013
【図８Ａ】
2017146526.tif 000014
【図８Ｂ】
2017146526.tif 000015
【図９】
2017146526.tif 000016
【図１０Ａ】
2017146526.tif 000017
【図１０Ｂ】
2017146526.tif 000018
【図１１Ａ】
2017146526.tif 000019
【図１１Ｂ】
2017146526.tif 000020