JP2015222299A - 光源装置及び投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多数の投影モードに対応して励起光の明るさが調節された場合においても、励起光の利用効率を低下させずに、適切な拡散角度で励起光を拡散透過させることができる光源装置と、この光源装置を備えた投影装置を提供する。
【解決手段】光源装置６０は、励起光源である励起光照射装置７０と、励起光照射装置７０の励起光が照射される蛍光体層が設けられた蛍光板１０１を有する蛍光板装置１００と、拡散角度が異なる拡散領域が複数設けられた拡散板４０１を有する拡散板装置４００を備える。拡散板装置４００は、励起光が蛍光板１０１に入射される入射光路上に設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、励起光源からの励起光が照射される蛍光板を備える光源装置、及びこの光源装置を備える投影装置に関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から出射された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させるものである。

そして、この投影装置であるプロジェクタは、パーソナルコンピュータやＤＶＤプレーヤーなどの映像機器の普及に伴って、業務用プレゼンテーションから家庭用に至るまで、用途が拡大している。このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として複数のレーザダイオード等の半導体発光素子を用いるとともに、この半導体発光素子を励起光源とする蛍光板を備える投影装置が種々開発されている。

特許文献１には、色相の異なる緑色波長帯域光を発光する二種類の蛍光体層が設けられた蛍光板を有する蛍光板装置と、青色光源であるとともに励起光源でもある青色波長帯域光を出射する励起光源装置と、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置を有するプロジェクタが開示されている。このプロジェクタのプロジェクタ制御手段は、蛍光板に設けられた二種類の蛍光体層の内の一方の蛍光体層を使用する第一投影モードと、他方の蛍光体層を使用する第二投影モードとの二種類の投影モードにより投影可能に形成される。

特開２０１１−２８２２８号公報

このように、特許文献１のプロジェクタは、二種類の投影モードが備えられている。そして、近年では、画質の向上や省エネルギーへの対応、又は、投影場所に応じた最適な輝度による投影のため、多数の投影モードを有する投影装置が開発されている。そして、このような多数の投影モードにおける投影光のうち蛍光板装置から出射される蛍光光の輝度調節は、励起光源の駆動電流を調節し、励起光の出射光量が調節されることにより行われる。

ここで、励起光源は半導体発光素子により構成され、このような励起光源からの励起光が蛍光板装置の蛍光体層に照射される。よって、この励起光の照射による蛍光体層の焼き付きを防止し、及び、この励起光の照射により蛍光体の温度が上昇し、蛍光体の発光効率が低下する温度消光を防止するため、励起光は、固定拡散板を介して蛍光体層に照射されることもある。前述の多数の投影モードに対応して励起光源の駆動電流が調節され、励起光の出射光量が調節される投影装置においては、この固定拡散板の拡散角度は、励起光が一番明るい（すなわち出射光量が一番多い）投影モードに対応させて設定されている。しかしながら、励起光が暗い（すなわち出射光量が少ない）投影モードである場合には、この暗い励起光を、一番明るい励起光に対応させた固定拡散板に透過させると、この暗い励起光に対しては拡散角度が大きすぎるため、必要以上に励起光が拡散されてしまい、この励起光の利用効率が低下する。

よって、本発明では、多数の投影モードに対応して励起光の明るさが調節された場合においても、励起光の利用効率を低下させずに、適切な拡散角度で励起光を拡散透過させることができる光源装置及びこの光源装置を備えた投影装置を提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、励起光源と、前記励起光源の励起光が照射される蛍光体層が設けられた蛍光板と、拡散角度が異なる拡散領域が複数設けられた拡散板と、を有し、前記拡散板は、前記励起光が前記蛍光板に入射される入射光路上に設けられることを特徴とする。

本発明の投影装置は、青色波長帯域光を出射する半導体発光素子により形成される前記励起光源と、緑色波長帯域光の蛍光光を出射可能に形成される前記蛍光板と、前記拡散板と、を有する上述の前記光源装置であって、前記光源装置は、更に、赤色波長帯域光を出射する半導体発光素子より形成される赤色光源装置と、各色波長帯域光を導光して各色波長帯域光を出射する導光光学系と、を有し、前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記表示素子と、前記光源装置を制御する投影装置制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、種々の投影モードにより励起光の明るさ、すなわち出射光量が調節される場合でも、励起光の利用効率を低下させることなく、適切な拡散角度の拡散板により励起光を拡散透過させることができる。

本発明の実施形態に係る投影装置を示す外観斜視図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の機能ブロックを示す図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の内部構造を示す平面模式図である。 本発明の実施形態に係る拡散板の平面模式図である。 本発明の他の実施形態に係る光源装置の配置を示す平面模式図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光源装置の配置を示す平面模式図である。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図１は、投影装置１０の外観斜視図である。なお、本実施形態において、投影装置１０における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは投影装置１０のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

そして、投影装置１０は、図１に示すように、略直方体形状であって、投影装置１０の筐体の前方の側板とされる正面パネル１２の側方に投影口を覆うレンズカバー１９を有するとともに、この正面パネル１２には複数の排気孔１７を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

また、筐体の上面パネル１１にはキー／インジケータ部３７が設けられ、このキー／インジケータ部３７には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源装置や表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子やアナログＲＧＢ映像信号が入力される映像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、音声出力端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子（群）２０が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル１５や正面パネル１２には、各々複数の排気孔１７が形成されている。また、左側パネル１５の背面パネル近傍の隅部や背面パネル１３には、吸気孔１８も形成されている。

次に、投影装置１０の投影装置制御手段について図２の機能ブロック図を用いて述べる。投影装置制御手段は、制御部３８、入出力インターフェース２２、画像変換部２３、表示エンコーダ２４、表示駆動部２６等から構成される。

この制御部３８は、投影装置１０内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵ、各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

そして、この投影装置制御手段により、入出力コネクタ部２１から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース２２、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部２３で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換されたあと、表示エンコーダ２４に出力される。

また、表示エンコーダ２４は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部２６に出力する。

表示駆動部２６は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ２４から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子５１を駆動するものであり、光源装置６０から出射された光線束を後述の光源側光学系を介して表示素子５１に照射することにより、表示素子５１の反射光で光像を形成し、投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群２３５は、レンズモータ４５によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。

また、画像圧縮／伸長部３１は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード３２に順次書き込む記録処理を行う。

さらに、画像圧縮／伸長部３１は、再生モード時にメモリカード３２に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを、画像変換部２３を介して表示エンコーダ２４に出力し、メモリカード３２に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。

そして、筐体の上面パネル１１に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部３７の操作信号は、直接に制御部３８に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部３５で受信され、Ｉｒ処理部３６で復調されたコード信号が制御部３８に出力される。

なお、制御部３８にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部４７が接続されている。この音声処理部４７は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ４８を駆動して拡声放音させる。

また、制御部３８は、光源制御手段としての光源制御回路４１を制御しており、この光源制御回路４１は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光が光源装置６０から出射されるように、光源装置６０の赤色、緑色及び青色の波長帯域光を発光させる個別の制御を行う。そして、光源制御回路４１は、省エネルギーに対応した設定や、投影場所の周囲の環境に応じて、多数の投影モードに対応した明るさで各色波長帯域光を発光させる。なお、本実施形態においては、後述するように、六種類の投影モードが設定されている。

一方、制御部３８は、システムバス（ＳＢ）を介して、拡散板制御部４２が接続されている。拡散板制御部４２は、前述の多数の投影モードにより、半導体発光素子により形成された励起光源の駆動電流の値が調節されて、励起光源の発光強度が調節された場合に、この調節された発光強度に合わせて、後述の拡散板装置の拡散板を回転制御する。

さらに、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３に光源装置６０等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３にタイマー等により投影装置１０本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によっては投影装置１０本体の電源をオフにする等の制御も行う。

次に、この投影装置１０の内部構造について図３に基づいて述べる。図３は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。投影装置１０は、右側パネル１４の近傍に制御回路基板２４１を備えている。この制御回路基板２４１は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、投影装置１０は、制御回路基板２４１の側方、つまり、投影装置１０筐体の略中央部分に光源装置６０を備えている。さらに、投影装置１０は、光源装置６０と左側パネル１５との間に、光源側光学系１７０や投影側光学系２２０が配置されている。

光源装置６０は、赤色波長帯域光の光源とされる赤色光源装置１２０と、青色波長帯域光の光源であって、励起光源ともされる励起光照射装置７０と、緑色波長帯域光の光源とされる緑色光源装置８０と、を備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と、蛍光板装置１００とにより構成される。さらに、光源装置６０は、後述の拡散板装置４００を備える。そして、光源装置６０には、赤、緑、青の各色波長帯域光を導光し、出射する導光光学系１４０が配置されている。導光光学系１４０は、各色光源装置から出射される各色波長帯域光をライトトンネル１７５の入射口に集光する。

励起光照射装置７０は、投影装置１０筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル１３近傍に配置される。そして、励起光照射装置７０は、背面パネル１３と光軸が平行になるよう配置された複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１から成る光源群、各青色レーザダイオード７１からの出射光の光軸を正面パネル１２方向に９０度変換する反射ミラー群７５、反射ミラー群７５で反射した各青色レーザダイオード７１からの出射光を集光する集光レンズ７８、及び、青色レーザダイオード７１と右側パネル１４との間に配置されたヒートシンク８１等を備える。

光源群は、複数の青色レーザダイオード７１がマトリクス状に配列されて成る。また、各青色レーザダイオード７１の光軸上には、各青色レーザダイオード７１からの各出射光の指向性を高めるように各々平行光に変換するコリメータレンズ７３が夫々配置されている。また、反射ミラー群７５は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてミラー基板７６と一体化されて位置調整を行って生成され、青色レーザダイオード７１から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ７８に出射する。

ヒートシンク８１と背面パネル１３との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１とヒートシンク８１とによって青色レーザダイオード７１が冷却される。さらに、反射ミラー群７５と背面パネル１３との間にも冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１によって反射ミラー群７５や集光レンズ７８が冷却される。

励起光照射装置７０の集光レンズ７８の正面パネル１２側であって、励起光が蛍光ホイール等の蛍光板１０１に入射する入射光路上には、拡散板装置４００が配置されている。拡散板装置４００には、正面パネル１２と平行となるように、つまり、励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置された拡散ホイール等の拡散板４０１と、この拡散板４０１を回転させるステッピングモータ４１０とが設けられている。拡散板４０１には、後述するように、拡散角度が異なる複数の拡散領域が設けられている。励起光照射装置７０からの励起光は、背面パネル１３側から拡散板４０１の拡散板に入射して拡散透過され、正面パネル１２側に出射される。

赤色光源装置１２０は、拡散板装置４００と蛍光板装置１００との間に配置される。赤色光源装置１２０には、青色レーザダイオード７１と光軸が平行となるように配置された赤色光源１２１と、赤色光源１２１からの出射光を集光する集光レンズ群１２５と、が備えられる。この赤色光源１２１は、赤色波長帯域の光を発する半導体発光素子である赤色発光ダイオードである。そして、赤色光源装置１２０は、赤色光源装置１２０が出射する赤色波長帯域光の光軸が励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光及び蛍光板１０１から出射される緑色波長帯域光の光軸と交差するように配置されている。さらに、赤色光源装置１２０は、赤色光源１２１の右側パネル１４側に配置されるヒートシンク１３０を備える。そして、ヒートシンク１３０と正面パネル１２との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１及びヒートシンク１３０によって赤色光源１２１が冷却される。

緑色光源装置８０を構成する蛍光板装置１００は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光路上であって、正面パネル１２の近傍に配置される。蛍光板装置１００は、正面パネル１２と平行となるように、つまり、励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置された蛍光板１０１と、この蛍光板１０１を回転駆動するモータ１１０と、励起光照射装置７０から出射される励起光の光線束を蛍光板１０１に集光するとともに蛍光板１０１から背面パネル１３方向に出射される光線束を集光する集光レンズ群１０７と、蛍光板１０１から正面パネル１２方向に出射される光線束を集光する集光レンズ１１５と、を備える。なお、モータ１１０と正面パネル１２との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１によって蛍光板装置１００等が冷却される。

蛍光板１０１は、励起光照射装置７０から集光レンズ群１０７を介した出射光を励起光として受けて緑色波長帯域の蛍光光を出射する蛍光発光領域と、励起光照射装置７０からの出射光である励起光を透過又は拡散透過する領域と、が周方向に連続して設けられている。

蛍光板１０１の基材は銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材の励起光照射装置７０側の表面には、環状の溝を形成し、この溝の底部が銀蒸着等によってミラー加工されており、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の層が敷設されている。さらに、励起光を透過又は拡散透過する領域のうち、透過する領域とされる場合には、基材の切抜き透孔部に透光性を有する透明基材が嵌入される。拡散透過する領域とされる場合には、表面をサンドブラスト等で微細凹凸を形成した透明基材が嵌入される。

蛍光板１０１の蛍光体層は、励起光照射装置７０からの励起光としての青色波長帯域光が蛍光板１０１の緑色蛍光体層に照射されると、緑色蛍光体層における緑色蛍光体が励起され、緑色蛍光体から全方位に緑色波長帯域光を出射する。蛍光発光された光線束は、背面パネル１３側へ出射され、集光レンズ群１０７に入射する。一方、蛍光板１０１における入射光を透過又は拡散透過する領域に入射された励起光照射装置７０からの青色波長帯域光は、蛍光板１０１を透過又は拡散透過され、蛍光板１０１の背面側（換言すれば、正面パネル１２側）に配置された集光レンズ１１５に入射する。

そして、導光光学系１４０は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、導光光学系１４０には、励起光照射装置７０から出射され、拡散板４０１を拡散透過される青色波長帯域光及び蛍光板１０１から出射される緑色波長帯域光と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色波長帯域光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー１４１が配置されている。

また、蛍光板１０１を透過又は拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ１１５と正面パネル１２との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第一反射ミラー１４３が配置されている。第一反射ミラー１４３における左側パネル１５側には、集光レンズ１４６が配置され、さらにこの集光レンズ１４６の左側パネル１５側には、第二反射ミラー１４５が配置されている。第二反射ミラー１４５の背面パネル１３側には、集光レンズ１４７が配置されている。第二反射ミラー１４５は、第一反射ミラー１４３により反射され、集光レンズ１４６を介して入射される青色波長帯域光の光軸を背面パネル１３側に９０度変換する。

また、第一ダイクロイックミラー１４１の左側パネル１５側には、集光レンズ１４９が配置されている。さらに、集光レンズ１４９の左側パネル１５側であって、集光レンズ１４７の背面パネル１３側には、第二ダイクロイックミラー１４８が配置されている。第二ダイクロイックミラー１４８は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して背面パネル１３側に９０度光軸を変換し、青色波長帯域光を透過させる。

第一ダイクロイックミラー１４１を透過した赤色波長帯域光の光軸と、この赤色波長帯域光の光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー１４１により反射された緑色波長帯域光の光軸は、集光レンズ１４９に入射する。そして、集光レンズ１４９を透過した赤色及び緑色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８により反射され、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。一方、集光レンズ１４７を透過した青色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８を透過して、集光レンズ１７３を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。

光源側光学系１７０は、集光レンズ１７３，ライトトンネル１７５，集光レンズ１７８，光軸変換ミラー１８１，集光レンズ１８３，照射ミラー１８５，コンデンサレンズ１９５により構成されている。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の背面パネル１３側に配置される表示素子５１から出射された画像光を投影側光学系２２０に向けて出射するので、投影側光学系２２０の一部ともされている。

ライトトンネル１７５の近傍には、ライトトンネル１７５の入射口に光源光を集光する集光レンズ１７３が配置されている。よって、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光は、集光レンズ１７３により集光され、ライトトンネル１７５に入射される。ライトトンネル１７５に入射された光線束は、ライトトンネル１７５により均一な強度分布の光線束とされる。

ライトトンネル１７５の背面パネル１３側の光軸上には、集光レンズ１７８を介して、光軸変換ミラー１８１が配置されている。ライトトンネル１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に光軸を変換される。

光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介して表示素子５１に所定の角度で照射される。なお、ＤＭＤとされる表示素子５１は、背面パネル１３側にヒートシンク１９０が設けられ、このヒートシンク１９０により表示素子５１は冷却される。

光源側光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された光源光である光線束は、表示素子５１の画像形成面で反射され、投影光として投影側光学系１６０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影側光学系１６０は、コンデンサレンズ１９５，可動レンズ群２３５，固定レンズ群２２５により構成されている。可動レンズ群２３５は、レンズモータにより移動可能に形成される。そして、可動レンズ群２３５及び固定レンズ群２２５は、固定鏡筒に内蔵される。よって、可動レンズ群２３５を備える固定鏡筒は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。

このように投影装置１０を構成することで、蛍光板１０１を回転させるとともに励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０から異なるタイミングで光を出射すると、赤色、緑色及び青色の各波長帯域光が導光光学系１４０を介して集光レンズ１７３及びライトトンネル１７５に順次入射され、さらに光源側光学系１７０を介して表示素子５１に入射されるため、投影装置１０の表示素子５１であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。

そして、本実施形態に係る投影装置１０は、スクリーンに画像を投影するに際して、六種類の投影モードを有している。ここでは、この六種類の投影モードのそれぞれを、第１〜第６投影モードと言う。投影モードは、省エネルギー対応や投影時の周囲の環境（明るい場所であるか暗い場所であるか等）により、投影光の輝度が調節され設定されたものである。そして、第１〜第６投影モードに対応した光源装置６０の励起光照射装置７０の出射光量を、それぞれ第１〜第６励起光出射モードと言う。第１〜第６励起光出射モードは、励起光照射装置７０の駆動電流の値を異ならせて、励起光照射装置７０から出射される励起光の出射光量が異なるよう設定されている。ここでは、第１励起光出射モードが駆動電流の値が一番小さく、出射光量も一番小さく設定されている。そして、第２励起光出射モードから第６励起光出射モードの順に、駆動電流の値が大きくなり、出射光量も大きくなるよう設定されている。よって、第６励起光出射モードが一番駆動電流の値が大きく、出射光量も一番大きい。

なお、励起光照射装置７０における励起光の出射光量の調節は、駆動電流の値を調節して複数の青色レーザダイオード７１それぞれの出射光量を調節することに加えて、複数の青色レーザダイオード７１のうちのいくつかを発光させ、残りを消光させる場合も含まれる。また、赤色光源装置１２０も同様に、投影モードに合わせた輝度の調節がなされるように構成されている。

一方、拡散板装置４００についても同様に、上記第１〜第６投影モードに対応している。すなわち、拡散板装置４００は、第１〜第６励起光出射モードに対応して、拡散角度が異なる拡散領域が複数設けられた拡散板４０１を有している。図４に、この拡散板４０１を正面から見た模式図を示す。

図４に示すように、拡散板４０１には、第１拡散板４２１〜第６拡散板４２６が設けられている。ここでは、拡散板４０１の正面視右回りに順に、第１拡散板４２１から第６拡散板４２６まで周状に並んで設けられている。第１拡散板４２１〜第６拡散板４２６は、それぞれガラス基材や透明樹脂基材等にブラスト加工等を施すことにより形成され、拡散板４０１の基材の切抜き透孔部に嵌入されている。そして、第１拡散板４２１〜第６拡散板４２６は、それぞれの拡散角度や拡散率等を異ならせて形成され、コヒーレントとされる励起光を拡散し透過するよう形成されている。ここでは、第１拡散板４２１の拡散角度等が一番小さく形成され、第２拡散板４２２から第６拡散板４２６まで順に、拡散角度等を大きくして形成するものとする。よって、第６拡散板４２６の拡散角度等が一番大きい。

この拡散板４０１は、ステッピングモータ４１０により回転駆動されている。そして、このステッピングモータ４１０は、拡散板制御部４２（図２参照）により回転制御がなされている。この回転制御は、各投影モードに対応した各励起光出射モードに基づいて行われる。具体的には、例えば、使用者により又は自動で第１投影モードが選択された場合、励起光照射装置７０は、第１励起光出射モードとして設定された駆動電流により駆動され、所定の出射光量の励起光が出射される。拡散板４０１は、第一励起光出射モードに対応する第１拡散板４２１が励起光の光線束の光軸上、すなわち、励起光が蛍光板１０１に入射する入射光路上に合わせて、拡散板制御部４２によりステッピングモータ４１０が制御され、拡散板４０１が回転制御される。このようにして、第１投影モードにおいては、第１拡散板４２１に励起光が入射され拡散透過される。

そして、第２投影モードが選択された場合には、第１励起光出射モードよりも大きい駆動電流として設定された第２励起光出射モードにより励起光照射装置７０が駆動され、励起光が出射される。これに対応して、拡散板制御部４２は、第１拡散板４２１よりも拡散角度が大きい第２拡散板４２２を励起光が拡散透過されるように、拡散板４０１を回転制御する。同様に、第３〜第６投影モードに対応して、第３〜第６励起光出射モードとしての駆動電流により励起光照射装置７０が駆動され、第３拡散板４２３〜第６拡散板４２６に励起光が拡散透過されるように拡散板４０１が回転制御される。

次に、本発明に係る他の実施形態について、図５に基づいて説明する。図５は、光源装置６０Ａについて模式的に示した平面図である。本実施形態における拡散板装置４００は、前述の実施形態における拡散板装置４００の配置を変更したものである。本実施形態においては、拡散板装置４００を、赤色光源装置１２０と蛍光板装置１００との間であって、励起光が蛍光板装置１００に入射される入射光路上であるとともに、蛍光板装置１００からの出射光である緑色波長帯域光とされる蛍光光の光路上に配置した。

本実施形態における拡散板装置４００は、励起光が励起光照射装置７０側から入射され拡散透過されるのに加え、蛍光板装置１００から出射される緑色波長帯域光である蛍光光が拡散板４０１の背面（換言すれば正面パネル１２側）から入射され、拡散透過される。そして、拡散板装置４００に入射され拡散透過された緑色波長帯域光は、第一ダイクロイックミラー１４１により集光レンズ１４９に向けて反射される。

次に、本発明に係るさらに他の実施形態について、図６に基づいて説明する。図６は、光源装置６０Ｂについて模式的に示した平面図である。本実施形態においては、前述の実施形態における拡散板装置４００に加えて、他の拡散板装置５００を設けた。ここで示す他の拡散板装置５００は、励起光が蛍光板装置１００における蛍光板１０１の透過又は拡散透過される領域を透過した光路上に配置される。

拡散板装置５００は、前述の拡散板装置４００と同様に、拡散角度が異なる六種類の拡散板（他の第１〜第６拡散板）を備える他の拡散板５０１と、この他の拡散板５０１を駆動するステッピングモータ５１０が備えられる。そして、拡散板制御部４２がステッピングモータ５１０を制御することにより、他の拡散板５０１の回転位置が制御される。よって、蛍光板装置１００を透過又は拡散透過された青色波長帯域光は、第１〜第６投影モード及び第１〜第６励起光出射モードに対応して、他の拡散板５０１の他の第１〜第６拡散板の何れかが青色波長帯域光の光軸に合わせられる。

ここで、他の第１〜第６拡散板の拡散角度は、蛍光光である緑色波長帯域光がスクリーンに投影された際の照度比に合わせて設定されている。すなわち、蛍光板装置１００には、拡散板装置４００により、第１〜第６投影モードに対応した励起光が照射される。この場合、蛍光板装置１００から出射される緑色波長帯域光がスクリーンに投影された際の照度比は、励起光の出射光量が異なるので、第１〜第６励起光出射モード毎に異なったものとなる。すなわち、第１〜第６投影モードが選択されることにより、励起光の出射光量が異なるので、緑色波長帯域光がスクリーンに投影された時のスクリーンにおける中央部分と四隅との明るさの比が、第１〜第６投影モード毎に異なったものとなる。

よって、他の拡散板４０１における他の第１〜第６拡散板は、緑色波長帯域光の照度比と同等の照度比で青色波長帯域光が投影されるように、拡散角度を異ならせて形成した。このように形成された他の拡散板装置５００を備える光源装置６０Ｂは、以下のように動作する。例えば、第１投影モードが選択された場合には、拡散板装置４００における第１拡散板４２１を励起光が拡散透過されるよう拡散板装置４００が回転制御される。これとともに、他の拡散板装置５００は、蛍光板装置１００を透過又は拡散透過された励起光である青色波長帯域光が、他の拡散板５０１の他の第１拡散板を拡散透過するように、回転制御される。

なお、本実施形態においては、拡散板装置４００と他の拡散板装置５００とを設けたが、拡散板装置４００を設けずに、他の拡散板装置５００のみを設けた投影装置の光源装置とすることもできる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されることはなく、適宜変更を加えて実施することができる。例えば、以上の実施形態においては、投影モードを六種類として説明したが、二種類以上あれば本発明を実施することができる。この場合、拡散板装置４００，５００の拡散板は、拡散角度を異ならせた二種類以上の拡散板が設けられていればよい。

以上の通り、本実施形態の投影装置１０は、励起光源である励起光照射装置７０と、蛍光板装置１００と、拡散板装置４００と、が設けられている。そして、拡散板装置４００は、励起光が蛍光板装置１００に入射される入射光路上に設けられる。

これにより、励起光源の出射光量が調節された場合であっても、種々の出射光量に対応した拡散角度を有する拡散板に励起光を拡散透過させて、蛍光板装置１００に励起光を照射させることができる。よって、出射光量が大きい励起光には拡散角度が大きい拡散板を対応させ、出射光量が小さい励起光には拡散角度が小さい拡散板を対応させることができる。よって、出射光量が大きい励起光に対しては蛍光体層の焼き付きや温度消光を確実に防止できると共に、出射光量が小さい励起光の場合には拡散角度が小さい拡散板により励起光が拡散透過されるので、蛍光体層の所定範囲に適度の照度で励起光を照射し、励起光源の光の利用効率を低下させことがない。

また、蛍光板１０１は蛍光ホイールとして形成した。これにより、蛍光体層が設けられた蛍光板を回転させながら励起光を照射することができるので、蛍光体層の焼き付きや温度消光をさらに低減することができる。また、拡散板４０１は拡散ホイールとして形成した。これにより、拡散角度が異なる複数の拡散領域を有する拡散板を容易に形成することができ、各拡散領域の切り替えも容易にすることができる。

また、蛍光板装置１００の蛍光板１０１は、励起光源である励起光照射装置７０からの励起光を透過又は拡散透過させる領域を備える。これにより、励起光照射装置７０からの出射光である青色波長帯域光を青色光源とすることができる。よって、別途青色光源装置を設ける必要がないので製造に係るコストを低減することができるとともに、投影装置１０をコンパクトに構成することができる。

また、励起光源である励起光照射装置７０は、励起光の出射光量が異なる第１〜第６励起光出射モードを有する。拡散板装置４００は、拡散板制御部４２により第１〜第６励起光照射モードに対応して、拡散角度が異なる第１〜第６拡散板を有する拡散板４０１を回転制御する。これにより、励起光照射装置７０の出射光量に対応して拡散板装置４００を回転制御し、種々の励起光の出射光量に対して最適な拡散角度の拡散板を対応させて、励起光を拡散透過させることができる。

また、励起光照射装置７０の出射光量は駆動電流に応じて調節可能に形成される。そして、拡散板制御部４２は、励起光照射装置７０の駆動電流が小さい励起光出射モードにおける拡散角度よりも、駆動電流が大きい励起光出射モードにおける拡散角度の方が大きくなるように、拡散板装置４００を回転制御する。これにより、励起光照射装置７０の駆動電流が小さい場合、すなわち励起光の出射光量が小さい場合には、拡散角度が小さい拡散板を用いることができる。そして、励起光照射装置７０の駆動電流が大きい場合、すなわち励起光の出射光量が大きい場合には、拡散角度が大きい拡散板を用いることができる。

また、拡散板装置４００は、蛍光板装置１００への入射光である励起光と、蛍光板装置１００からの出射光である緑色波長帯域光の両者の光路上に配置した。これにより、拡散板装置４００は、励起光だけでなく、蛍光光である緑色波長帯域光についても拡散透過させることができる。よって、緑色波長帯域光のスクリーン上の色ムラを抑制することができる。

また、投影装置１０の光源装置６０は、拡散板装置４００に加えて、他の拡散板装置５００をさらに備える。他の拡散板装置５００の他の拡散板５０１は、拡散角度が異なる第１〜第６拡散板が備えられる。そして、他の拡散板装置５００は、蛍光板装置１００を透過又は拡散透過された励起光の光路上に配置される。これにより、緑色波長帯域光のスクリーン上の照度比と青色波長帯域光のスクリーン上の照度比を同等とすることができる。よって、緑色波長帯域光と青色波長帯域光の照度比が異なることに起因する色ムラが解消され、鮮明な投影光を得ることができる。

また、投影装置１０は、赤色光源としての赤色光源装置１２０や、光源光が照射され、画像光を形成する表示素子５１と、各色波長帯域光を表示素子５１まで導光する光学系や、表示素子５１により形成された画像光をスクリーンに投影する投影側光学系２２０等が備えられる。これにより、励起光の利用効率を低下させることなく拡散透過して蛍光板装置１００に照射することのできる投影装置１０を提供することができる。

また、以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］励起光源と、
前記励起光源の励起光が照射される蛍光体層が設けられた蛍光板と、
拡散角度が異なる拡散領域が複数設けられた拡散板と、
を有し、
前記拡散板は、前記励起光が前記蛍光板に入射される入射光路上に設けられることを特徴とする光源装置。
［２］前記蛍光板は蛍光ホイールであり、前記拡散板は拡散ホイールであることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［３］前記蛍光板を有する蛍光板装置と、前記拡散板を有する拡散板装置と、を有し、
前記蛍光板装置の前記蛍光板は、前記励起光源からの励起光を透過又は拡散透過させる領域を備えることを特徴とする前記［１］又は前記［２］に記載の光源装置。
［４］前記励起光源は、前記励起光の出射光量が異なる複数の励起光出射モードを有し、
拡散板制御部により前記励起光出射モードに対応して、前記拡散板が回転制御されることを特徴とする前記［１］乃至前記［３］の何れか記載の光源装置。
［５］前記励起光源の前記励起光の出射光量は、駆動電流に応じて調節可能に形成され、
前記拡散板制御部は、前記励起光源の駆動電流が小さい励起光出射モードにおける拡散角度よりも、駆動電流が大きい励起光出射モードにおける拡散角度の方が大きくなるように前記拡散板装置を回転制御することを特徴とする前記［４］に記載の光源装置。
［６］前記拡散板は、前記励起光が前記蛍光板に入射される入射光路に設けられるとともに、前記蛍光板からの出射光である蛍光光の光路上に設けられることを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れか記載の光源装置。
［７］拡散角度が異なる拡散領域が複数設けられる他の拡散板を有する他の拡散板装置がさらに備えられ、
前記他の拡散板装置は、前記励起光が前記蛍光板を透過又は拡散透過された光路上に設けられることを特徴とする前記［３］乃至前記［６］の何れか記載の光源装置。
［８］青色波長帯域光を出射する半導体発光素子により形成される前記励起光源と、緑色波長帯域光の蛍光光を出射可能に形成される前記蛍光板と、前記拡散板と、を有する前記［１］乃至前記［７］の何れか記載の前記光源装置であって、
前記光源装置は、更に、赤色波長帯域光を出射する半導体発光素子より形成される赤色光源装置と、各色波長帯域光を導光して各色波長帯域光を出射する導光光学系と、を有し、
前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記表示素子と、前記光源装置を制御する投影装置制御手段と、
を有することを特徴とする投影装置。

１０ 投影装置 １１ 上面パネル
１２ 正面パネル １３ 背面パネル
１４ 右側パネル １５ 左側パネル
１７ 排気孔 １８ 吸気孔
１９ レンズカバー ２１ 入出力コネクタ部
２２ 入出力インターフェース ２３ 画像変換部
２４ 表示エンコーダ ２５ ビデオＲＡＭ
２６ 表示駆動部 ３１ 画像圧縮／伸長部
３２ メモリカード ３５ Ｉｒ受信部
３６ Ｉｒ処理部 ３７ キー／インジケータ部
３８ 制御部 ４１ 光源制御回路
４２ 拡散板制御部 ４３ 冷却ファン駆動制御回路
４５ レンズモータ ４７ 音声処理部
４８ スピーカ ５１ 表示素子
６０ 光源装置
７０ 励起光照射装置 ７１ 青色レーザダイオード
７３ コリメータレンズ ７５ 反射ミラー群
７６ ミラー基板 ７８ 集光レンズ
８０ 緑色光源装置 ８１ ヒートシンク
１００ 蛍光板装置
１０１ 蛍光板 １０７ 集光レンズ群
１１０ モータ １１５ 集光レンズ
１２０ 赤色光源装置 １２１ 赤色光源
１２５ 集光レンズ群 １３０ ヒートシンク
１４０ 導光光学系 １４１ 第一ダイクロイックミラー
１４３ 第一反射ミラー １４５ 第二反射ミラー
１４６ 集光レンズ １４７ 集光レンズ
１４８ 第二ダイクロイックミラー １４９ 集光レンズ
１６０ 投影側光学系 １７０ 光源側光学系
１７３ 集光レンズ １７５ ライトトンネル
１７８ 集光レンズ １８１ 光軸変換ミラー
１８３ 集光レンズ １８５ 照射ミラー
１９０ ヒートシンク １９５ コンデンサレンズ
２２０ 投影側光学系 ２２５ 固定レンズ群
２３５ 可動レンズ群 ２４１ 制御回路基板
２６１ 冷却ファン ４００ 拡散板装置
４０１ 拡散板 ４１０ ステッピングモータ
４２１ 第１拡散板 ４２２ 第２拡散板
４２３ 第３拡散板 ４２４ 第４拡散板
４２５ 第５拡散板 ４２６ 第６拡散板
５００ 他の拡散板装置
５０１ 他の拡散板 ５１０ ステッピングモータ

Claims (8)

1. 励起光源と、
   前記励起光源の励起光が照射される蛍光体層が設けられた蛍光板と、
   拡散角度が異なる拡散領域が複数設けられた拡散板と、
   を有し、
   前記拡散板は、前記励起光が前記蛍光板に入射される入射光路上に設けられることを特徴とする光源装置。
2. 前記蛍光板は蛍光ホイールであり、前記拡散板は拡散ホイールであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記蛍光板を有する蛍光板装置と、前記拡散板を有する拡散板装置と、を有し、
   前記蛍光板装置の前記蛍光板は、前記励起光源からの前記励起光を透過又は拡散透過させる領域を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
4. 前記励起光源は、前記励起光の出射光量が異なる複数の励起光出射モードを有し、
   拡散板制御部により前記励起光出射モードに対応して、前記拡散板が回転制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の光源装置。
5. 前記励起光源の前記励起光の出射光量は、駆動電流に応じて調節可能に形成され、
   前記拡散板制御部は、前記励起光源の駆動電流が小さい前記励起光出射モードにおける拡散角度よりも、駆動電流が大きい前記励起光出射モードにおける拡散角度の方が大きくなるように前記拡散板を回転制御することを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記拡散板は、前記励起光が前記蛍光板に入射される入射光路に設けられるとともに、前記蛍光板からの出射光である蛍光光の光路上に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか記載の光源装置。
7. 拡散角度が異なる拡散領域が複数設けられる他の拡散板を有する他の拡散板装置がさらに備えられ、
   前記他の拡散板装置は、前記励起光が前記蛍光板を透過又は拡散透過された光路上に設けられることを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか記載の光源装置。
8. 青色波長帯域光を出射する半導体発光素子により形成される前記励起光源と、緑色波長帯域光の蛍光光を出射可能に形成される前記蛍光板と、前記拡散板と、を有する請求項１乃至請求項７の何れか記載の前記光源装置であって、
   前記光源装置は、更に、赤色波長帯域光を出射する半導体発光素子より形成される赤色光源装置と、各色波長帯域光を導光して各色波長帯域光を出射する導光光学系と、を有し、
   前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
   前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
   前記表示素子と、前記光源装置を制御する投影装置制御手段と、
   を有することを特徴とする投影装置。

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