JP5757176B2 - 光源装置およびプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクターに関するものである。

プロジェクター用の光源装置として、特許文献１に記載の光源装置が知られている。特許文献１の光源装置は、回転可能な基板上に蛍光体層を形成し、基板を回転させながら蛍光体層を励起光源で励起させて所望の波長の光を得るものである。特許文献１の光源装置では、蛍光体層が回転可能な基板上に設けられているため、蛍光体層の集光スポットに対応する箇所に励起光が照射されて蛍光体層が発熱しても、当該箇所が直ぐに集光スポットから外れ、次に励起光が照射されるまで周囲の空気によって冷却される。そのため、特定箇所に励起光が連続的に照射される場合に比べて、蛍光体層の温度上昇が抑制され、蛍光体層の劣化や、蛍光体層の波長変換効率の低下が生じにくい。

特開２００９−２７７５１６号公報

特許文献１の光源装置では基板が回転しているため、或る周回で励起光が照射された箇所は、次の周回（１回転周期経過後）で励起光が照射されるまでの間に周囲の空気によって冷却される。しかし、各周回において蛍光体層のうち励起光が照射される領域は同じである。つまり、蛍光体層の特定箇所に周回毎に短い時間間隔で励起光が繰り返し照射されるため、当該箇所が十分冷却されず、蛍光体層の温度上昇を十分に抑制できなくなる。その結果、蛍光体層の劣化や、蛍光体層の波長変換効率の低下が生じる。

本発明の目的は、蛍光体層の温度上昇を抑制し、蛍光体層の劣化や蛍光体層の波長変換効率の低下が生じにくい光源装置およびプロジェクターを提供することにある。

本発明の光源装置は、蛍光体層を含み、かつ所定の回転軸の回りに回転可能な基板と、前記蛍光体層を励起する励起光を間欠的に発する光源と、前記基板が回転しているときに、前記蛍光体層のうち第１の領域には、一の周回において前記励起光が照射され、前記第１の領域のうち少なくとも一部の領域には、他の周回において前記励起光が照射されないように、前記基板の回転を制御する回転周期決定装置と、を備え、前記蛍光体層を前記基板の回転方向に沿って複数のセグメントに分割したときに、単位時間あたりに前記複数のセグメントのうち第１のセグメントに照射される前記励起光の積算光量は、単位時間あたりに前記複数のセグメントのうち前記第１のセグメントとは異なる第２のセグメントに照射される前記励起光の積算光量と等しい。

この構成によれば、蛍光体層の励起光が照射される領域は一の周回と他の周回とで互いに異なる。そのため、励起光が照射される蛍光体層の領域が周回毎に常に同じである場合に比べて、蛍光体層の冷却効果が高く、蛍光体層の温度上昇が小さくなる。よって、蛍光体層の劣化や蛍光体層の波長変換効率の低下が生じにくい光源装置が提供される。

前記回転周期決定装置は、前記基板が回転しているときに、前記蛍光体層のうち前記一の周回において前記励起光が照射される領域と、前記蛍光体層のうち前記他の周回において前記励起光が照射される領域とが互いに重ならないように、前記基板の回転を制御してもよい。また、前記回転周期決定装置は、前記基板が回転しているときに、前記蛍光体層のうち前記一の周回において前記励起光が照射されない領域と、前記蛍光体層のうち前記他の周回において前記励起光が照射されない領域とが互いに重ならないように、前記基板の回転を制御してもよい。

この構成によれば、一の周回と他の周回とで、蛍光体層の励起光が照射される位置を基板の回転方向に沿って確実に分散させることができる。

前記蛍光体層を前記基板の回転方向に沿って複数のセグメントに分割したときに、単位時間あたりに前記複数のセグメントのうち第１のセグメントに照射される前記励起光の積算光量は、単位時間あたりに前記複数のセグメントのうち前記第１のセグメントとは異なる第２のセグメントに照射される前記励起光の積算光量と等しくてもよい。

この構成によれば、蛍光体層の劣化の度合いや、蛍光体層の波長変換効率の大きさがセグメントごとにばらつくことを抑制することができる。よって、長寿命で且つ点灯時の明るさの変動が生じにくい光源装置が提供される。この場合、全てのセグメントにおいて、単位時間あたりに照射される前記励起光の積算光量が互いに等しければ、このような効果は最も大きくなる。

前記他の周回を、前記一の周回の次の周回としてもよい。

この構成によれば、一の周回とその次の周回とで、蛍光体層の励起光が照射される位置を基板の回転方向に沿って確実に分散させることができる。

前記光源の発光タイミングを制御する発光タイミング信号として、フレーム周期に同期した周期を有する発光タイミング信号を生成する発光タイミング生成装置をさらに備え、前記回転周期決定装置は、前記基板の回転周期として、前記発光タイミング信号の周期の非整数倍の回転周期を決定してもよい。

この構成によれば、１周回ごとに蛍光体層の励起光が照射される位置を基板の回転方向に沿って確実に分散させることができる。

前記回転周期決定装置は、前記光源の発光期間のデューティをδ（０＜δ＜１）として、前記発光タイミング信号の周期の（１＋δ）倍の周期を前記基板の回転周期として決定してもよい。

この構成によれば、回転蛍光板の回転周期と光源の発光周期との最小公倍数を１単位時間として、１単位時間ごとに励起光の照射位置を周期的に変動させることができる。また、蛍光体を基板の回転方向に沿って複数のセグメントに分割した場合に、全てのセグメントにおいて、１単位時間あたりに照射される励起光の積算光量を互いに等しくすることができる。

前記デューティδは０．５以下であってもよい。

この構成によれば、ある周回にて励起光が照射された領域と、次の周回にて励起光が照射された領域とが重ならないため、蛍光体層の温度上昇が効果的に抑制される。

本発明の光源装置は、蛍光体層を含み、かつ所定の回転軸の回りに回転可能な基板と、前記蛍光体層を励起する励起光を間欠的に発する光源と、前記基板の回転が前記励起光の発光と非同期となるように、かつ、前記蛍光体層を前記基板の回転方向に沿って複数のセグメントに分割したときに、単位時間あたりに前記複数のセグメントのうち第１のセグメントに照射される前記励起光の積算光量が、単位時間あたりに前記複数のセグメントのうち前記第１のセグメントとは異なる第２のセグメントに照射される前記励起光の積算光量と等しくなるように、前記基板の回転を制御する回転周期決定装置と、を備えている。

この構成によれば、蛍光体層の励起光が照射される領域は一の周回と他の周回とで互いに異なる。そのため、励起光が照射される蛍光体層の領域が周回毎に常に同じである場合に比べて、蛍光体層の冷却効果が高く、蛍光体層の温度上昇が小さくなる。よって、蛍光体層の劣化や蛍光体層の波長変換効率の低下が生じにくい光源装置が提供される。さらに、蛍光体層の劣化の度合いや、蛍光体層の波長変換効率の大きさがセグメントごとにばらつくことを抑制することができる。よって、長寿命で且つ点灯時の明るさの変動が生じにくい光源装置が提供される。

全ての前記セグメントにおいて、単位時間あたりに照射される前記励起光の積算光量を互いに等しくしてもよい。

この構成によれば、蛍光体層の劣化の度合いや、蛍光体層の波長変換効率の大きさがセグメントごとにばらつくことを抑制する効果を高めることができる。

本発明のプロジェクターは、本発明の光源装置と、前記光源装置から射出された前記蛍光を画像信号で変調する光変調素子と、前記光変調素子により変調された前記蛍光を投射する投射光学系と、を備えている。

この構成によれば、蛍光体層の劣化や蛍光体層の波長変換効率の低下が生じにくいプロジェクターが提供される。

第１実施形態のプロジェクターの概略図である。 プロジェクターの動作を制御する制御系の機能構成を示すブロック図である。 蛍光体を回転蛍光板の回転方向に沿って複数のセグメントに分割した図である。 回転蛍光板の回転周期と光源の発光タイミングとの関係を示す図である。 励起光が照射されるセグメントを１周回ごとに時系列的に示した図である。 プロジェクターの制御系が実行する処理の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態のプロジェクターにおいて蛍光体を回転蛍光板の回転方向に沿って複数のセグメントに分割した図である。 回転蛍光板の回転周期と光源の発光タイミングとの関係を示す図である。 励起光が照射されるセグメントを１周回ごとに時系列的に示した図である。 第３実施形態のプロジェクターの概略図である。 プロジェクターの動作を制御する制御系の機能構成を示すブロック図である。 蛍光体を回転蛍光板の回転方向に沿って複数のセグメントに分割した図である。 回転蛍光板の回転周期と光源の発光タイミングとの関係を示す図である。 励起光が照射されるセグメントを１周回ごとに時系列的に示した図である。 回転蛍光板の回転周期と光源の発光タイミングとの関係を示す図である。 励起光が照射されるセグメントを１周回ごとに時系列的に示した図である。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のプロジェクター１の概略図である。

プロジェクター１は、赤色用光源装置１０Ｒと、緑色用光源装置１０Ｇと、青色用光源装置１０Ｂと、赤色用液晶表示素子３０Ｒと、緑色用液晶表示素子３０Ｇと、青色用液晶表示素子３０Ｂと、色合成光学系４０と、投射光学系５０と、を備えている。

緑色用光源装置１０Ｇは、光源１１と、集光レンズ１２ａと、コリメートレンズ１２ｂと、回転蛍光板１３と、モーター１４と、ピックアップ光学系１５と、ダイクロイックミラー１６と、集光レンズ１７と、ロッドインテグレーター１８と、コリメートレンズ１９と、を備えている。

光源１１は、固体光源３５と、固体光源３５から射出された光を平行化するコリメートレンズ３６とを１組とする光学素子が５×５の２次元配列状に並べられた固体光源アレイである。固体光源３５としては、例えば、励起光として青色レーザー光を射出する半導体レーザー素子（Laser Diode; LD）が用いられる。励起光は、例えば、波長が約４５０ｎｍにおいて発光強度のピークが現れる特性を有する。

光源１１から射出された励起光は、集光レンズ１２ａとコリメートレンズ１２ｂで一旦光束が細められる。その後、ダイクロイックミラー１６にて９０度光路が折り曲げられ、ピックアップ光学系１５で回転蛍光板１３の蛍光体１３ｂ上に集光される。蛍光体１３ｂに入射した励起光は、集光スポット全体で□１ｍｍの略正方形状となる。

回転蛍光板１３は、基板としての円板１３ａの一方の面に、蛍光体層としての蛍光体１３ｂを円板１３ａの周方向に沿って連続的に形成したものである。回転蛍光板１３は、モーター１４によって回転自在に支持され、ピックアップ光学系１５が集光した励起光を緑色の蛍光（以下、単に緑色光ということがある）に変換して射出する。

円板１３ａは、例えば、アルミニウム基板等の金属基板で形成されている。円板１３ａの蛍光体１３ｂが形成される面は、蛍光体１３ｂから射出された緑色光を反射する反射面となっている。円板１３ａの円中心部には、モーター１４の回転軸Ａｘが貫通する穴が形成されている。なお、ここでは基板として円板１３ａを用いる例について説明したが、基板の形状は円板に限定されず平板であればよい。

蛍光体１３ｂは、緑色蛍光体を透明樹脂に混入した状態で円板１３ａ上に塗布することにより形成されている。緑色蛍光体としては、例えば、βサイアロン(Si,Al)6(O,N)8:Euやシリケート系（Ca3Sc2Si3O12:Ce）などが使用できる。緑色蛍光体はこのほかにも各種存在するが、何を使用してもよい。透明樹脂はシリコーン樹脂であり、緑色蛍光体の粉末と混練され、塗布された後熱硬化され、円板１３ａ上に固着されている。円板１３ａは、蛍光体にて発生した熱を効率よく放熱するための放熱板を兼ねている。

回転蛍光板１３は、光源１１から射出された励起光が円板１３ａとは反対側から蛍光体１３ｂに入射するように、蛍光体１３ｂが形成された面を励起光が入射する側に向けて設けられている。

モーター１４は、回転蛍光板１３を回転させる電動機である。モーター１４は、後述するモーター駆動部から供給される回転指示信号を取り込み、回転指示信号に応じた回転周期で回転軸Ａｘを回転させる。モーター１４は、例えばホール素子で実現される位置検出センサーを備え、位置検出センサーによって検出される回転軸Ａｘの基準位置を表す位置情報を出力する。

ピックアップ光学系１５は、単一または複数のレンズ、例えば、第１レンズ１５ａと第２レンズ１５ｂとを備えており、光源１１から射出された励起光を蛍光体１３ｂ上に集光するとともに、蛍光体１３ｂから射出された緑色光を略平行化する。

ダイクロイックミラー１６は、光源１１から射出された励起光を反射し、蛍光体１３ｂから射出された緑色光を透過する波長選択透過反射部材である。蛍光体１３ｂから射出された緑色光は、ピックアップ光学系１５によって略平行化され、ダイクロイックミラー１６によって残留励起光が除去された後、集光レンズ１７によって再集光され、ロッドインテグレーター１８を通過する。

ロッドインテグレーター１８は、光路方向に延在する角柱状の光学部材である。ロッドインテグレーター１８内では多重反射により光が混合して均一化される。ロッドインテグレーター１８から射出された緑色光は、コリメートレンズ１９によって略平行化され、光変調素子としての緑色用液晶表示素子３０Ｇに入射する。

赤色用光源装置１０Ｒは、光源２０と、ロッドインテグレーター２１と、コリメートレンズ２２と、反射ミラー２３と、を備えている。

光源２０としては、例えば、赤色光を射出する発光ダイオード（Light Emitting Diode; LED）が用いられる。赤色光は、例えば、波長が約６００ｎｍにおいて発光強度のピークが現れる特性を有する。光源２０から射出された赤色光は、ロッドインテグレーター２１によって輝度が均一化された後、コリメートレンズ２２で略平行化され、反射ミラー２３を介して、光変調素子としての赤色用液晶表示素子３０Ｒに入射する。

青色用光源装置１０Ｂは、光源２４と、ロッドインテグレーター２５と、コリメートレンズ２６と、反射ミラー２７と、を備えている。

光源２４としては、例えば、青色光を射出する発光ダイオード（Light Emitting Diode; LED）が用いられる。青色光は、例えば、波長が約４５０ｎｍにおいて発光強度のピークが現れる特性を有する。光源２４から射出された青色光は、ロッドインテグレーター２５によって輝度が均一化された後、コリメートレンズ２６で略平行化され、反射ミラー２７を介して、光変調素子としての青色用液晶表示素子３０Ｂに入射する。

赤色用液晶表示素子３０Ｒ、緑色用液晶表示素子３０Ｇおよび青色用液晶表示素子３０Ｂは、液晶パネルの両面（光入射面および光射出面）に偏光板を貼着した透過型の光変調素子である。赤色用液晶表示素子３０Ｒ、緑色用液晶表示素子３０Ｇおよび青色用液晶表示素子３０Ｂは、赤色用光源装置１０Ｒ、緑色用光源装置１０Ｇおよび青色用光源装置１０Ｂから入射した赤色光、緑色光および青色光を外部から供給される画像信号に基づいて変調し、赤色の画像光、緑色の画像光および青色の画像光を生成する。

色合成光学系４０は、赤色用液晶表示素子３０Ｒ、緑色用液晶表示素子３０Ｇおよび青色用液晶表示素子３０Ｂで生成された赤色の画像光、緑色の画像光および青色の画像光を合成し、光の三原色によるカラー画像光を形成するクロスダイクロイックプリズムである。クロスダイクロイックプリズムは、４つの直角プリズムを貼り合わせて立方体に形成した光学部材である。直角プリズム同士を貼り合わせたＸ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は青色光を反射するものである。クロスダイクロイックプリズムは、これら誘電体多層膜によって進行方向をそれぞれ変更した赤色光および青色光と、透過する緑色光との進行方向をそろえることにより、赤色の画像光、緑色の画像光および青色の画像光を合成する。

色合成光学系４０で合成された赤色の画像光、緑色の画像光および青色の画像光は、投射光学系５０によってスクリーンＳＣＲ上に拡大投射され、ユーザーの目にカラー画像として認識される。

本実施形態の場合、プロジェクター１は、３Ｄ画像を表示するプロジェクターである。赤色用液晶表示素子３０Ｒ、緑色用液晶表示素子３０Ｇおよび青色用液晶表示素子３０Ｂは、右眼用画像と左眼用の画像を交互に生成する。ユーザーは、スクリーンＳＣＲに投射された右眼用画像と左眼用画像をシャッター方式の３Ｄメガネを用いて観察する。

３Ｄメガネは、赤色用液晶表示素子３０Ｒ、緑色用液晶表示素子３０Ｇおよび青色用液晶表示素子３０Ｂにおいて、右眼用画像から左眼用画像あるいは左眼用画像から右眼用画像に液晶の配向が切り換わるまでの過渡期間は、両目のシャッターをオフにする。そして、液晶の配向が完全に切り換わった段階で右眼あるいは左眼のシャッターをオンにする。そうすることで、右眼用画像と左眼用画像とが混在することによる表示不良（クロストーク）を低減している。

液晶の配向が完全に切り換わるまでの過渡期間は、両目のシャッターがオフとされる。そのため、赤色用光源装置１０Ｒ、緑色用光源装置１０Ｇおよび青色用光源装置１０Ｂでは、消費電力を抑えるために、過渡期間の出力光量はゼロ（非発光）とされる。よって、赤色用光源装置１０Ｒ、緑色用光源装置１０Ｇおよび青色用光源装置１０Ｂでは、過渡期間をオフ、非過渡期間をオンとする間欠発光が行われる。

図２は、プロジェクター１の動作を制御する制御系の機能構成を示すブロック図である。図２では、図１に示した構成のうち、特に本発明の特徴部となる、光源１１の駆動制御に必要な構成のみを抜き出し簡略化して図示している。

プロジェクター１は、制御系として、制御部（制御装置）６１と、光源駆動部６２と、モーター駆動部６３と、画像信号供給部６４と、を備えている。

制御部６１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read ONLY Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と（いずれも図示を省略する。）を含んで実現される。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを読み出してＲＡＭに展開しこのＲＡＭ上のプログラムのステップを実行する。このＣＰＵによるプログラム実行によって、制御部６１は、プロジェクター１全体の動作を制御する。制御部６１は、制御プログラムの実行により、画像出力要求信号を画像信号供給部６４に供給する。

制御部６１は、その機能構成として、発光タイミング生成装置としての発光タイミング生成部１０１と、回転周期決定装置としての回転周期決定部１０２と、を備えている。

発光タイミング生成部１０１は、画像信号供給部６４から供給されるフレーム同期信号を取り込み、光源１１が射出する励起光、光源２０が射出する赤色光、および光源２４が射出する青色光の射出期間を制御するための発光タイミング信号をフレーム同期信号に同期させて生成し、その発光タイミング信号を光源駆動部６２と回転周期決定部１０２とに供給する。

フレーム同期信号は、映像のフレーム周期を決定する同期信号であり、例えば、６０フレーム／秒（fps; frame par second）のフレームレートを有するパルス信号である。発光タイミング信号は、上記のとおりフレーム同期信号に同期した、例えば正アクティブのパルス信号である。

本実施形態の場合、１フレーム期間が２つのサブフレームに分割され、１サブフレームごとに右眼用画像と左眼用画像が表示される。光源１１、光源２０および光源２４は、右眼用画像と左眼用画像が表示されるタイミングに合わせて１サブフレームごとに１回ずつ発光する。そのため、フレーム同期信号のフレームレートが６０ｆｐｓである場合、発光タイミング信号は、フレーム周期に同期した１／１２０秒の周期を有する正アクティブのパルス信号である。

回転周期決定部１０２は、発光タイミング生成部１０１から供給される発光タイミング信号を取り込み、この発光タイミング信号のパルス周期に非同期である回転蛍光板１３の回転周期を計算し、この回転周期の値（回転周期値）をモーター駆動部６３に供給する。回転周期決定部１０２は、回転蛍光板１３が回転しているときに、蛍光体１３ｂのうち第１の領域には、一の周回において励起光が照射され、第１の領域のうち少なくとも一部の領域には、次の周回において励起光が照射されないように、発光タイミング信号のパルス周期の整数倍ではなく（非整数倍）且つ整数分の一倍でもない（非整数分の一倍）回転周期値を求め、この回転周期値をモーター駆動部６３に供給する。

また、回転周期決定部１０２は、モーター駆動部６３から供給されるモーター１４の回転軸Ａｘの位置情報を取り込み、この位置情報に基づいてモーター１４の回転軸Ａｘが回転しているか否かを判定する。

光源駆動部６２は、制御部６１の発光タイミング生成部１０１から供給される発光タイミング信号を取り込み、この発光タイミング信号が示すタイミングに基づいて光源１１、光源２０および光源２４を間欠に発光させる。すなわち、光源駆動部６２は、発光タイミング信号が正アクティブのパルス信号である場合、発光タイミング信号の正の期間において光源１１、光源２０および光源２４を発光させる。本実施形態においては、光源１１が射出する励起光のレベル値は一定である。

モーター駆動部６３は、制御部６１の回転周期決定部１０２から供給される回転周期値を取り込み、この回転周期値を指定する回転指示信号を生成しモーター１４に供給して駆動する。また、モーター駆動部６３は、モーター１４から供給される回転軸Ａｘの位置情報を取り込み、その位置情報を回転周期決定部１０２に供給する。

画像信号供給部６４は、図示しない同期信号生成部を含み、この同期信号生成部が生成するフレーム同期信号を制御部６１の発光タイミング生成部１０１に供給する。また、画像信号供給部６４は、制御部６１から供給される画像出力要求信号を取り込み、この画像出力要求信号に応じて、外部から供給される画像信号をフレーム同期信号に同期させて赤色用液晶表示素子３０Ｒ、緑色用液晶表示素子３０Ｇおよび青色用液晶表示素子３０Ｂに供給する。

図３は、蛍光体１３ｂを回転蛍光板１３の回転方向に沿って複数のセグメント（回転軸を中心とした扇状の領域）に仮想的に分割した図である。なお、セグメントへの分割は説明の都合上のことで、実際に分割されているわけではない。図４は、回転蛍光板１３の回転周期と光源１１の発光タイミングとの関係を示す図である。図５は、励起光が照射されるセグメント（発光セグメント）を１周回ごとに時系列的に示した図である。図５において「○」は光源を発光させることを示し、「×」は光源を発光させないことを示す。

図３に示すように、本実施形態の回転蛍光板１３では、蛍光体１３ｂは回転蛍光板１３の回転方向に沿って３個のセグメント（セグメントＡないしセグメントＣ）に仮想的に分割されている。光源１１は一定の時間間隔でオン／オフを繰り返し、励起光は、蛍光体１３ｂ上の集光スポット７０に一定の時間間隔で間欠的に照射される。回転蛍光板１３は回転軸Ａｘの周りに回転しているため、集光スポット７０は蛍光体１３ｂの上で回転軸Ａｘの周りを移動する。光源１１は一定の時間間隔でオン／オフを繰り返すため、光源１１が１回点灯している間に集光スポット７０が描く軌跡に対応する扇状領域を一の仮想セグメントとする。たとえばセグメントＡが集光スポット７０と重なったときに、光源１１が発光してセグメントＡに励起光７０が照射されれば、セグメントＡを発光セグメントと呼び、セグメントＡが集光スポット７０と重なったときに、光源１１が発光せずセグメントＡに励起光７０が照射されなければ、セグメントＡを非発光セグメントと呼ぶ。

本実施形態では、後述するように、光源１１がオンの期間（発光期間）と光源１１がオフの期間（非発光期間）を互いに等しくし、発光期間のデューティを５０％としている。そのため、回転蛍光板１３の回転に伴って、1個のセグメントを発光セグメントとした後、その隣のセグメントを非発光セグメントとすることが繰り返される。ただし、個々のセグメントの中心角は互いに等しい。なお、発光期間のデューティは、発光期間／（発光期間＋非発光期間）として算出される。

図４に示すように、本実施形態の場合、３Ｄメガネは１２０Ｈｚでスイッチングされ、開口期間（画像光を透過してユーザーに画像を視認させる期間）のデューティは５０％である。蛍光体１３ｂの発光期間（光源１１の発光期間）も３Ｄメガネに合わせ、１２０Ｈｚ、デューティを５０％（発光期間４．２ｍｓ）としているため、回転蛍光板１３の回転数は例えば８０Ｈｚ（回転周期は１２．５ｍｓ）に設定される。

回転蛍光板１３の回転数は、光源を間欠発光させる際の発光周波数（３Ｄメガネのスイッチング周波数）をα（Ｈｚ）、調整係数をβとして、α（Ｈｚ）×βで算出される。調整係数βは、光源１１の発光期間のデューティをδとして、β＝１／（１＋δ）で算出される。回転蛍光板１３の回転周期は、回転数の逆数であるため、回転蛍光板１３の回転周期は、光源１１の発光周期（１／α）の（１＋δ）倍となる。デューティδは、０＜δ＜１であるので、回転蛍光板１３の回転周期は、光源１１の発光周期の非整数倍となる。

図５に示すように、蛍光体１３ｂ（光源１１）の発光の１サイクル目は図３のセグメントＡに励起光７０が照射され、２サイクル目はセグメントＣに励起光７０が照射され、３サイクル目はセグメントＢに励起光７０が照射され、４サイクル目で再びセグメントＡに励起光７０が照射される。回転蛍光板１３の回転から見ると、１周回目（期間Ｔ１）ではセグメントＡとセグメントＣとに励起光７０が照射され、２周回目（期間Ｔ２）ではセグメントＢに励起光７０が照射され、３周回目（期間Ｔ３）では再びセグメントＡとセグメントＣとに励起光７０が照射される。このように、２周回目（期間Ｔ２）の次の３周回目で再び１周回目（期間Ｔ１）に戻り、期間Ｔ１と期間Ｔ２からなる２サイクルが繰り返される。このように、１周回ごとに異なるセグメントに励起光が照射される。

この構成では、発光セグメントと非発光セグメントとが回転蛍光板１３の周回毎に入れ替わることから、ある周回における発光セグメントと、次の周回における発光セグメントとは互いに重ならず、ある周回における非発光セグメントと、次の周回における非発光セグメントも互いに重ならない。

回転蛍光板１３の回転周期１２．５ｍｓと光源１１の発光周期（３Ｄメガネのスイッチング周期）８．３３ｍｓとの最小公倍数２５ｍｓ（回転蛍光板１３の回転周期の２回転分）を１単位時間とすると、１単位時間で最初の状態に戻り、以後、同じことが繰り返される。回転蛍光板１３が２回転する間に各セグメントの発光期間は１回ずつで互いに等しくなっている。そのため、各セグメント（セグメントＡないしセグメントＣ）の照射光量の時間平均は互いに等しい。言い換えれば、全てのセグメント（セグメントＡないしセグメントＣ）において、１単位時間あたりに照射される励起光７０の積算光量は互いに等しい。これにより、位置的、時間的に励起光７０の照射部位が分散、平均化され、短時間に局部的に光が集中して温度上昇することが抑制される。

図６は、プロジェクター１の制御系が実行する処理の手順を表すフローチャートである。

制御部６１が制御プログラムを起動し、また、画像信号供給部６４の同期信号生成部がフレーム同期信号の生成を開始すると、同図のフローチャートによる処理が開始される。

まず、ステップＳ１において、発光タイミング生成部１０１は、画像信号供給部６４から供給されるフレーム同期信号を取り込み、このフレーム同期信号に同期する発光タイミング信号を生成して光源駆動部６２と回転周期決定部１０２とに供給する。例えば、発光タイミング生成部１０１は、画像信号供給部６４から周期が１／１２０秒であるフレーム同期信号を取り込み、このフレーム同期信号に同期する１／１２０秒周期である発光タイミング信号を生成して光源駆動部６２と回転周期決定部１０２とに供給する。

次に、ステップＳ２において、回転周期決定部１０２は、発光タイミング生成部１０１から供給される発光タイミング信号を取り込み、この発光タイミング信号のパルス周期に非同期である回転蛍光板１３の回転周期を計算し、この回転周期値をモーター駆動部６３に供給する。例えば、発光タイミング信号のパルス周期が１／１２０秒である場合、回転周期決定部１０２は、非整数である１．５を適用して１／１２０秒の１．５倍である１．５／１２０秒を回転周期値として求めてモーター駆動部６３に供給する。非整数値（この例では１．５を指す。）は、あらかじめ決定されたものであってもよいし、適宜オペレーターにより設定されるものであってもよい。

次に、ステップＳ３において、モーター駆動部６３は、回転周期決定部１０２から供給される回転周期値を取り込み、この回転周期値を指定する回転指示信号を生成しモーター１４に供給して駆動する。例えば、モーター駆動部６３は、回転周期決定部１０２から供給される回転周期値である１．５／１２０を取り込み、この回転周期値を指定する回転指示信号、すなわち、モーター１４の回転軸Ａｘを１２０／１．５＝８０回転／秒で回転させるよう指示する内容の回転指示信号を生成してモーター１４に供給する。

次に、モーター駆動部６３は、モーター１４から供給される回転軸Ａｘの位置情報を取り込み、その位置情報を回転周期決定部１０２に供給する。

次に、回転周期決定部１０２は、モーター駆動部６３から供給される回転軸Ａｘの位置情報を取り込み、この位置情報に基づいてモーター１４が回転動作しているか否かを判定する。回転周期決定部１０２は、モーター１４が回転動作していないと判定した場合、異常状態を示す異常フラグを設定する。そして、制御部６１は、異常フラグが設定されたときに、例えばアラーム信号を生成して外部に出力する。

ステップＳ４において、光源駆動部６２は、発光タイミング生成部１０１から供給される発光タイミング信号を取り込み、この発光タイミング信号に基づいて光源１１、光源２０および光源２４を発光させる。例えば、発光タイミング信号のパルス周期が１／１２０秒（正アクティブ期間は、デューティを５０％とすると、０．５／１２０秒）である場合、光源駆動部６２は、発光タイミング信号の正の期間（０．５／１２０秒の期間）において光源１１、光源２０および光源２４を発光させる。

次に、ステップＳ５において、制御部６１は、画像出力要求信号を画像信号供給部６４に供給する。

次に、画像信号供給部６４は、制御部６１から供給される画像出力要求信号を取り込み、この画像出力要求信号に応じて、外部から供給される画像信号をフレーム同期信号に同期させて赤色用液晶表示素子３０Ｒ、緑色用液晶表示素子３０Ｇおよび青色用液晶表示素子３０Ｂにそれぞれ供給する。

以上説明した本実施形態のプロジェクター１においては、光源１１が射出する励起光の射出周期（例えば、１／１２０秒）と、回転蛍光板１３の回転周期（例えば、１．５／１２０秒）とは互いに異なり、非同期であるため、回転蛍光板１３の蛍光体１３ｂ上に励起光が照射される領域は時間経過とともに周回移動する。蛍光体１３ｂの励起光７０が照射される領域は１周回ごとに異なり、一の周回と次の周回において連続して励起光が照射されない位置が生じる。そのため、蛍光体層の励起光が照射される領域が周回毎に常に同じである場合に比べて、蛍光体１３ｂの温度上昇を小さくすることができる。よって、蛍光体１３ｂの劣化や蛍光体１３ｂの波長変換効率の低下が生じにくいプロジェクター１が提供される。

また、本実施形態のプロジェクター１では、蛍光体１３ｂを回転蛍光板１３の回転方向に沿って複数のセグメント（セグメントＡ、セグメントＢおよびセグメントＣ）に分割したときに、単位時間あたりに各セグメントに照射される励起光７０の積算光量は互いに等しい。そのため、蛍光体１３ｂの劣化の度合いや、蛍光体１３ｂの波長変換効率の大きさがセグメントごとにばらつくことを抑制することができる。よって、長寿命で且つ１周回ごとに明るさの変動が生じにくいプロジェクターが提供される。

ここで、比較例として、回転蛍光板の回転を光源の間欠発光と同期させた場合について説明する。回転蛍光板の回転を光源の間欠発光と同期させつつ、すべてのセグメントに均等に励起光を照射するためには、回転蛍光板の回転周期を光源の発光期間と等しくしなければならない。さもなければ、特定のセグメントに常に励起光が照射されることになる。回転蛍光板の回転を光源の間欠発光と同期させつつ、回転蛍光板の回転周期が光源の発光期間と等しくなるようにするためには、回転蛍光板を非常に高速で回転させなければならない。回転蛍光板の回転数が高ければ高いほど、騒音やモーターの消費電力が上昇する。しかし、本実施形態のプロジェクター１によれば、回転蛍光板の回転数を、回転蛍光板の回転を光源の発光と同期させた場合よりも低くすることができる。

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態のプロジェクターにおいて、蛍光体１３ｂを回転蛍光板１３の回転方向に沿って複数のセグメント（扇状領域）に分割した図である。図８は、回転蛍光板１３の回転周期と光源１１の発光タイミングとの関係を示す図である。図９は、励起光が照射されるセグメント（発光セグメント）を１周回ごとに時系列的に示した図である。図９において「○」は光源を発光させることを示し、「×」は光源を発光させないことを示す。

図７に示すように、本実施形態の回転蛍光板１３では、蛍光体１３ｂは回転蛍光板１３の回転方向に沿って１７個のセグメント（セグメントＡないしセグメントＱ）に仮想的に分割されている。光源は一定の時間間隔でオン／オフを繰り返し、励起光７０は蛍光体１３ｂに対して一定の時間間隔で間欠的に照射される。本実施形態では、後述するように、光源１１がオンの期間（発光期間）と光源１１がオフの期間（非発光期間）の比を７：３としており、発光期間のデューティは７０％である。そのため、回転蛍光板１３の回転に伴って、連続する７セグメントを発光させた後、次の連続する３セグメントを非発光とすることが繰り返される。ただし、１７個のセグメントの中心角は互いに等しい。なお、第２実施形態における一のセグメントは、光源１１が１回点灯している間に集光スポット７０が描く軌跡に対応する扇状領域を７等分した扇状領域である。

図８に示すように、本実施形態の場合、３Ｄメガネは１２０Ｈｚでスイッチングされ、開口期間（画像光を透過してユーザーに画像を視認させる期間）のデューティは７０％である。蛍光体１３ｂの発光期間（光源１１の発光期間）も３Ｄメガネに合わせ、１２０Ｈｚ、デューティを７０％としているため、回転蛍光板１３の回転数は例えば１２０Ｈｚ×１／（１＋０．７）＝７０．６Ｈｚ（回転周期１４．１７ｍｓ）に設定される。

図９に示すように、回転蛍光板１３の回転から見ると、１周回目（期間Ｔ１）は、互いに連続しているセグメントＡないしセグメントＧが発光し、次に続く互いに連続しているセグメントＨないしセグメントＪは発光しない。さらに、次に続く互いに連続しているセグメントＫないしセグメントＱが発光する。その後の２周回目（期間Ｔ２）では、次に続く互いに連続しているセグメントＡないしセグメントＣは発光せず、次に続く互いに連続しているセグメントＤないしセグメントＪが発光し、次に続く互いに連続しているセグメントＫないしセグメントＭは発光せず、次に続く互いに連続しているセグメントＮないしセグメントＱが発光する。以下、図９の通りに非発光セグメントを１周回ごとにずらしながら、１０回転（期間Ｔ１０経過後）で元に戻り、期間Ｔ１乃至期間Ｔ１０からなる１０サイクルが繰り返される。

この構成では、ある周回における非発光セグメントと、次の周回における非発光セグメントとは互いに重ならない。

回転蛍光板１３の回転周期１４．１７ｍｓと光源１１の発光周期（３Ｄメガネのスイッチング周期）８．３３ｍｓとの最小公倍数１４１．７ｍｓ（回転蛍光板１３の回転周期の１０回転分）を１単位時間とすると、１単位時間で最初の状態に戻り、以後、同じことが繰り返される。回転蛍光板１３が１０回転する間に各セグメントの発光期間は７回ずつで互いに等しくなっている。そのため、各セグメント（セグメントＡないしセグメントＱ）における励起光７０の照射光量の時間平均は互いに等しい。言い換えれば、全てのセグメント（セグメントＡないしセグメントＱ）において、１単位時間あたりに照射される励起光７０の積算光量は互いに等しい。これにより、位置的、時間的に励起光７０の照射部位が分散、平均化され、短時間に局部的に光が集中して温度上昇することが抑制される。

本実施形態のプロジェクターでは、発光期間のデューティが５０％を超えているので、ある周回における発光セグメントと、次の周回における発光セグメントとが互いに重ならないことは起こりえない。そのため、１７個のセグメントのうちいずれかのセグメントは、連続する２つの周回で発光セグメントになるが、これはやむを得ない。しかし、回転蛍光板１３の回転数と光源１１の発光周波数（励起光７０の射出周波数）との関係を調整することによって、第１実施形態と同様に、蛍光体１３ｂ上に励起光７０が照射される位置を時間経過とともに周回移動させることができる。よって、蛍光体１３ｂの温度が過度に上昇することが抑制され、蛍光体１３ｂの劣化や蛍光体１３ｂの波長変換効率の低下が生じにくいプロジェクターが提供される。

［第３実施形態］
図１０は、第３実施形態のプロジェクター２の概略図である。
本実施形態において、第１実施形態のプロジェクター１と共通する構成については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

プロジェクター２は、赤色用光源装置８０Ｒと、緑色用光源装置８０Ｇと、青色用光源装置８０Ｂと、色合成光学系９０と、マイクロミラー型光変調素子１００と、投射光学系５０と、を備えている。

緑色用光源装置８０Ｇは、光源１１と、集光レンズ１２ａと、コリメートレンズ１２ｂと、回転蛍光板１３と、モーター１４と、ピックアップ光学系１５と、ダイクロイックミラー１６と、を備えている。

光源１１、集光レンズ１２ａ、コリメートレンズ１２ｂ、回転蛍光板１３、モーター１４、ピックアップ光学系１５およびダイクロイックミラー１６の構成は、第１実施形態で説明したものと同じである。

光源１１から射出された励起光は、コリメートレンズ３６で平行化され、集光レンズ１２ａとコリメートレンズ１２ｂで一旦光束が細められる。その後、ダイクロイックミラー１６にて９０度光路が折り曲げられ、ピックアップ光学系１５で回転蛍光板１３の蛍光体１３ｂ上に集光される。蛍光体１３ｂから射出された緑色光は、ピックアップ光学系１５によって略平行化され、ダイクロイックミラー１６によって残留励起光が除去された後、色合成光学系９０に入射する。

赤色用光源装置８０Ｒは、光源２０と、コリメートレンズ８１と、を備えている。光源２０の構成は、第１実施形態で説明したものと同じである。光源２０から射出された赤色光は、コリメートレンズ８１によって略平行化され、色合成光学系９０に入射する。

青色用光源装置８０Ｂは、光源２４と、コリメートレンズ８２と、を備えている。光源２４の構成は、第１実施形態で説明したものと同じである。光源２４から射出された青色光は、コリメートレンズ８２によって略平行化され、色合成光学系９０に入射する。

色合成光学系９０は、クロスダイクロイックプリズム９１と、集光レンズ９２と、ロッドインテグレーター９３と、集光レンズ９４と、反射ミラー９５と、を備えている。

クロスダイクロイックプリズム９１は、４つの直角プリズムを貼り合わせて立方体に形成した光学部材である。直角プリズム同士を貼り合わせたＸ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は青色光を反射するものである。クロスダイクロイックプリズム９１は、これら誘電体多層膜によって進行方向をそれぞれ変更した赤色光および青色光と、透過する緑色光との進行方向をそろえる。

赤色用光源装置８０Ｒ、緑色用光源装置８０Ｇおよび青色用光源装置８０Ｂは、時分割で交互に駆動される。赤色用光源装置８０Ｒ、緑色用光源装置８０Ｇおよび青色用光源装置８０Ｂから順次射出された赤色光、緑色光および青色光はクロスダイクロイックプリズム９１で進行方向が揃えられた後、集光レンズ９２によって集光され、ロッドインテグレーター９３によって輝度分布が均一化される。ロッドインテグレーター９３から射出された赤色光、緑色光および青色光は、集光レンズ９４で再集光された後、反射ミラー９５で反射され、マイクロミラー型光変調素子１００に順次入射する。

マイクロミラー型光変調素子１００は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術によって製造された反射型の光変調素子である。マイクロミラー型光変調素子１００としては、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）（ＴＩ社の商標）が用いられる。マイクロミラー型光変調素子１００は、反射ミラー９５から順次入射した赤色光、緑色光および青色光を外部から供給される画像信号に基づいて変調し、赤色の画像光、緑色の画像光および青色の画像光を順次生成する。マイクロミラー型光変調素子１００で生成された赤色の画像光、緑色の画像光および青色の画像光は投射光学系５０でスクリーンＳＣＲ上に順次拡大投射され、ユーザーの目で混色されてカラー画像として認識される。

本実施形態の場合、プロジェクター２は、２Ｄ画像を表示するプロジェクターである。１フレーム期間は３つのサブフレーム期間に分割され、１サブフレーム期間ごとに赤色の画像光、緑色の画像光および青色の画像光が順次生成される。赤色用光源装置８０Ｒ、緑色用光源装置８０Ｇおよび青色用光源装置８０Ｂは、他の色の画像光が生成されているときには、消費電力を抑えるために、出力光量がゼロ（非発光）とされる。よって、赤色用光源装置８０Ｒ、緑色用光源装置８０Ｇおよび青色用光源装置８０Ｂでは、特定のサブフレーム期間のみをオンとし、それ以外のサブフレーム期間をオフとする間欠発光が行われる。

図１１は、プロジェクター２の動作を制御する制御系の機能構成を示すブロック図である。図１１では、図１０に示した構成のうち、特に本発明の特徴部となる、光源１１の駆動制御に必要な構成のみを抜き出し簡略化して図示している。

プロジェクター２は、制御系として、制御部（制御装置）６１と、光源駆動部６２と、モーター駆動部６３と、画像信号供給部６４と、を備えている。

制御部６１は、その機能構成として、発光タイミング生成装置としての発光タイミング生成部１０１と、回転周期決定装置としての回転周期決定部１０２と、を備えている。

発光タイミング生成部１０１は、画像信号供給部６４から供給されるフレーム同期信号を取り込み、光源１１が射出する励起光の射出期間を制御するための第１の発光タイミング信号、光源２０が射出する赤色光の射出期間を制御するための第２の発光タイミング信号、および光源２４が射出する青色光の射出期間を制御するための第３の発光タイミング信号をフレーム同期信号に同期させて生成する。そして発光タイミング生成部１０１は、第１の発光タイミング信号と第２の発光タイミング信号と第３の発光タイミング信号とを光源駆動部６２に供給する。また、発光タイミング生成部１０１は、第１の発光タイミング信号を回転周期決定部１０２に供給する。

フレーム同期信号は、映像のフレーム周期を決定する同期信号であり、例えば、６０フレーム／秒（fps; frame par second）のフレームレートを有するパルス信号である。第１乃至第３の発光タイミング信号はそれぞれ、上記のとおりフレーム同期信号に同期した、例えば正アクティブのパルス信号である。

本実施形態の場合、１フレーム期間に１回ずつ光源１１、光源２０および光源２４が発光する。そのため、フレーム同期信号のフレームレートが６０ｆｐｓである場合、第１乃至第３の発光タイミング信号はそれぞれ、フレーム周波数に同期した１／６０秒の周期を有する正アクティブのパルス信号である。

回転周期決定部１０２は、発光タイミング生成部１０１から供給される第１の発光タイミング信号を取り込み、第１の発光タイミング信号のパルス周期に非同期である回転蛍光板１３の回転周期を計算し、この回転周期の値（回転周期値）をモーター駆動部６３に供給する。回転周期決定部１０２は、回転蛍光板１３が回転しているときに、蛍光体１３ｂのうち第１の領域には、一の周回において励起光が照射され、第１の領域のうち少なくとも一部の領域には、次の周回において励起光が照射されないように、第１の発光タイミング信号のパルス周期の整数倍ではなく（非整数倍）且つ整数分の一倍でもない（非整数分の一倍）回転周期値を求め、この回転周期値をモーター駆動部６３に供給する。

また、回転周期決定部１０２は、モーター駆動部６３から供給されるモーター１４の回転軸Ａｘの位置情報を取り込み、この位置情報に基づいてモーター１４の回転軸Ａｘが回転しているか否かを判定する。

光源駆動部６２は、制御部６１の発光タイミング生成部１０１から供給される第１乃至第３の発光タイミング信号を取り込み、第１乃至第３の発光タイミング信号が示すタイミングに基づいて光源１１、光源２０および光源２４を間欠に発光させる。すなわち、光源駆動部６２は、第１乃至第３の発光タイミング信号が正アクティブのパルス信号である場合、第１の発光タイミング信号の正の期間において光源１１を発光させ、第２の発光タイミング信号の正の期間において光源２０を発光させ、第３の発光タイミング信号の正の期間において光源２４を発光させる。本実施形態においては、光源１１が射出する励起光のレベル値は一定である。

モーター駆動部６３は、制御部６１の回転周期決定部１０２から供給される回転周期値を取り込み、この回転周期値を指定する回転指示信号を生成しモーター１４に供給して駆動する。また、モーター駆動部６３は、モーター１４から供給される回転軸Ａｘの位置情報を取り込み、その位置情報を回転周期決定部１０２に供給する。

画像信号供給部６４は、図示しない同期信号生成部を含み、この同期信号生成部が生成するフレーム同期信号を制御部６１の発光タイミング生成部１０１に供給する。また、画像信号供給部６４は、制御部６１から供給される画像出力要求信号を取り込み、この画像出力要求信号に応じて、外部から供給される画像信号をフレーム同期信号に同期させてマイクロミラー型光変調素子１００に供給する。

図１２は、蛍光体１３ｂを回転蛍光板１３の回転方向に沿って複数のセグメント（扇状領域）に分割した図である。図１３は、回転蛍光板１３の回転周期と光源１１の発光タイミングとの関係を示す図である。図１４は、励起光が照射されるセグメント（発光セグメント）を１周回ごとに時系列的に示した図である。図１４において「○」は光源を発光させることを示し、「×」は光源を発光させないことを示す。

図１２に示すように、本実施形態の回転蛍光板１３では、蛍光体１３ｂは回転蛍光板１３の回転方向に沿って４個のセグメント（セグメントＡないしセグメントＤ）に仮想的に分割されている。光源は一定の時間間隔でオン／オフを繰り返し、励起光７０は蛍光体１３ｂに対して一定の時間間隔で間欠的に照射される。本実施形態では、後述するように、光源１１がオンの期間（発光期間）と光源１１がオフの期間（非発光期間）の比を１：２としており、発光期間のデューティは１／３である。そのため、本実施形態では、回転蛍光板１３の回転に伴って、１個のセグメントを発光セグメントとした後、次の連続する２個のセグメントを非発光セグメントとすることが繰り返される。ただし、４個のセグメントの中心角は互いに等しい。なお、第３実施形態における一のセグメントは、光源１１が１回点灯している間に集光スポット７０が描く軌跡に対応する扇状領域である。

図１３に示すように、蛍光体１３ｂの発光周波数（光源の発光周波数）は６０Ｈｚであり、デューティは３３％である。この場合、回転蛍光板の回転数は例えば１２０Ｈｚ×１／（１＋０．３３）＝９０Ｈｚ（回転周期１１．１ｍｓ）に設定される。

図１４に示すように、回転蛍光板１３の回転から見ると、１周回目（期間Ｔ１）は、セグメントＡが発光し、次に続く互いに連続しているセグメントＢよびセグメントＣが非発光、そして次のセグメントＤが発光となる。その後の２周回目（期間Ｔ２）は、次に続く互いに連続しているセグメントＡおよびセグメントＢが非発光、そして次のセグメントＣが発光、そして次のセグメントＤが非発光となる。以下、図１４の通りに非発光セグメントを１周回ごとにずらしながら、３回転（期間Ｔ３経過後）で元に戻り、期間Ｔ１乃至期間Ｔ３からなる３サイクルが繰り返される。

この構成では、ある周回における発光セグメントと、次の周回における発光セグメントとが重ならない。回転蛍光板１３が３回転する間に各セグメントの発光期間は１回ずつで互いに等しくなっている。そのため、各セグメント（セグメントＡないしセグメントＤ）における励起光７０の照射光量の時間平均は互いに等しい。

回転蛍光板１３の回転周期１１．１ｍｓと光源１１の発光周期１６．６６ｍｓとの最小公倍数３３、３３ｍｓ（回転蛍光板１３の回転周期の３回転分）を１単位時間とすると、１単位時間で最初の状態に戻り、以後、同じことが繰り返される。回転蛍光板１３が３回転する間に各セグメントの発光期間は１回ずつで互いに等しくなっている。そのため、各セグメント（セグメントＡないしセグメントＤ）における励起光７０の照射光量の時間平均は互いに等しい。言い換えれば、全てのセグメント（セグメントＡないしセグメントＤ）において、１単位時間あたりに照射される励起光７０の積算光量は互いに等しい。これにより、位置的、時間的に励起光７０の照射部位が分散、平均化され、短時間に局部的に光が集中して温度上昇することが抑制される。

本実施形態のプロジェクター２では、発光期間のデューティが５０％未満であるので、ある周回における非発光セグメントと、次の周回における非発光セグメントとが互いに重ならないことは起こりえない。そのため、４個のセグメントのうちいずれかのセグメントは、連続する２つの周回で発光セグメントになるが、これはやむを得ない。しかし、回転蛍光板１３の回転数と光源１１の発光周波数（励起光７０の射出周波数）の関係を調整することによって、第１実施形態と同様に、蛍光体１３ｂ上に励起光が照射される位置を時間経過とともに周回移動させることができる。よって、蛍光体１３ｂの温度が過度に上昇することが抑制され、蛍光体１３ｂの劣化や蛍光体１３ｂの波長変換効率の低下が生じにくいプロジェクターが提供される。

［第４実施形態］
第１実施形態では、３Ｄ画像を表示するプロジェクターに本発明に係る光源装置を適用する例を示したが、第４実施形態では、２Ｄ画像を表示するプロジェクターに本発明にかかる光源装置を適用する例を示す。ただし、２Ｄ画像を表示するプロジェクターの構成は第１実施形態で示した３Ｄ画像を表示するプロジェクター１の構成と同一であるため、プロジェクターの構成に関する説明は省略する。

本実施形態に係るプロジェクターでは、蛍光体１３ｂからの緑色光の発光を調整することによって、生成される画像の色合いを調整することができる。本実施形態に係るプロジェクターの動作を制御する制御系の機能構成はプロジェクター１の動作を制御する制御系の機能構成と類似しているため、図２を適宜参照しながら制御系について説明する。また、第４実施形態のプロジェクターにおいては第１実施形態と同様に、蛍光体１３ｂを回転蛍光板１３の回転方向に沿って３個のセグメント（扇状領域）に分割するため、図３を適宜参照しながら本実施形態を説明する。なお、第１実施形態と重複する説明は省略する。

図１５は、回転蛍光板１３の回転周期と光源１１の発光タイミングとの関係を示す図である。図１６は、励起光が照射されるセグメント（発光セグメント）を１周回ごとに時系列的に示した図である。図１６において「○」は光源を発光させることを示し、「×」は光源を発光させないことを示す。

初めに、図２を参照しながら、光源１１およびモーター１４の制御方法について説明する。本実施形態では、蛍光体１３ｂからの緑色光の発光を最大出力の１／２に調整するために、光源１１を間欠的に発光させる。

発光タイミング生成部１０１は、画像信号供給部６４から供給されるフレーム同期信号と、緑色光の発光を調整するための調整係数を取り込む。発光タイミング生成部１０１は、フレーム同期信号と調整係数とに基づいて、光源１１が射出する励起光の射出期間を制御するための発光タイミング信号を生成し、その発光タイミング信号を光源駆動部６２と回転周期決定部１０２とに供給する。発光タイミング信号は、例えば正アクティブのパルス信号である。この発光タイミング信号に基づいて、光源１１は図１５に示したように励起光を間欠的に射出する。

光源１１の発光の最小単位時間および光源１１の非発光の最小単位時間をＴＥとする。発光の最小単位時間ＴＥはフレーム周期の１／１２である。

回転周期決定部１０２は、発光タイミング生成部１０１から供給される発光タイミング信号を取り込み、回転蛍光板１３の回転周期を計算する。回転周期決定部１０２は、回転蛍光板１３が回転しているときに、蛍光体１３ｂのうち第１の領域には、一の周回において励起光が照射され、第１の領域のうち少なくとも一部の領域には、他の周回において励起光が照射されないように回転周期値を決定する。具体的には、回転蛍光板１３の回転周期をＴＥの３倍とする。

図３に示すように、本実施形態の回転蛍光板１３では、蛍光体１３ｂを回転蛍光板１３の回転方向に沿って３個のセグメント（セグメントＡないしセグメントＣ）に仮想的に分割する。ただし、３個のセグメントの中心角は互いに等しい。なお、第４実施形態における一のセグメントは、光源１１が点灯する最小単位時間ＴＥの間に集光スポット７０が描く軌跡に対応する扇状領域である。

発光タイミング信号および回転蛍光板１３の回転周期を上記したように設定すると、セグメントＡ乃至セグメントＣの発光タイミングは図１６に示したようになる。回転蛍光板１３の回転から見ると、１周回目（期間Ｔ１）と、１周回目に続く２周回目（期間Ｔ２）とにおいては、セグメントＡが発光セグメントであり、次に続くセグメントＢは非発光セグメントであり、次に続くセグメントＣは発光セグメントである。そして、２周回目に続く３周回目（期間Ｔ３）と、３周回目に続く４周回目（期間Ｔ４）とにおいては、セグメントＡが非発光セグメントであり、次に続くセグメントＢは発光セグメントであり、次に続くセグメントＣは非発光セグメントである。４周回目に続く５周回目（期間Ｔ５）では、再び、セグメントＡが発光セグメントであり、次に続くセグメントＢは非発光セグメントであり、次に続くセグメントＣは発光セグメントである。このように、４周回目（期間Ｔ４）の次の５周回目で再び１周回目（期間Ｔ１）に戻り、期間Ｔ１乃至期間Ｔ４からなる４サイクルが繰り返される。

上記の発光タイミングでは、セグメントＡおよびセグメントＣには、１周回目と２周回目に続けて励起光が照射される。しかし、セグメントＡおよびセグメントＣには、２周回目に続く３周回目および４周回目（期間Ｔ４）には続けて励起光が照射されない。そのため、蛍光体層の励起光が照射される領域が周回毎に常に同じである場合に比べて、蛍光体１３ｂの温度上昇を小さくすることができる。

図１５に示したように、緑色用光源装置１０Ｇから射出される緑色光の各フレーム周期における平均的な光強度は互いに等しくなり、各フレーム周期において全期間緑色用光源装置１０Ｇから緑色光を射出する場合と比較して、緑色光の平均的な光強度を１／２に弱めることができる。このようにして、生成される画像の色合いを調整することができる。

さらに、フレーム周期を１単位時間とすれば、１単位時間の間に各セグメントが発光する期間は２回ずつで互いに等しい。そのため、各セグメント（セグメントＡないしセグメントＣ）の励起光照射光量の時間平均は互いに等しい。言い換えれば、全てのセグメント（セグメントＡないしセグメントＣ）において、１単位時間あたりに照射される励起光７０の積算光量は互いに等しい。これにより、位置的、時間的に励起光７０の照射部位が分散、平均化され、短時間に局部的に光が集中して温度上昇することが抑制される。

［変形形態］
第１実施形態ないし第３実施形態では、円板１３ａの上に蛍光体層１３ｂが設けられていたが、円板１３ａの内部に蛍光体が分散されている基板を用いてもよい。

また、第１実施形態ないし第３実施形態では、光源１１を間欠発光させるプロジェクターの例として、右眼用画像と左眼用画像の間に非発光期間を設ける３Ｄ表示用プロジェクターと、フィールドシーケンシャル方式により赤色の画像光、緑色の画像光および青色の画像光を順次生成する２Ｄ表示用プロジェクターとを説明した。しかし、プロジェクターの構成はこれに限定されない。本発明は、光源を間欠発光させて回転基板上の蛍光体１３ｂに間欠的に励起光を照射する構成に対して広く適用することができる。

１０Ｇ…光源装置、１１…光源、１３ａ…円板（基板）、１３ｂ…蛍光体（蛍光体層）、３０Ｇ…緑色用液晶表示素子（光変調素子）、５０…投射光学系、６１…制御部（制御装置）、７０…励起光、８０Ｇ…光源装置、１００…マイクロミラー型光変調素子（光変調素子）、１０１…発光タイミング生成部（発光タイミング生成装置）、１０２…回転周期決定部（回転周期決定装置）、Ａ〜Ｑ…セグメント、Ａｘ…回転軸

Claims (11)

1. 蛍光体層を含み、かつ所定の回転軸の回りに回転可能な基板と、
   前記蛍光体層を励起する励起光を間欠的に発する光源と、
   前記基板が回転しているときに、前記蛍光体層のうち第１の領域には、一の周回において前記励起光が照射され、前記第１の領域のうち少なくとも一部の領域には、他の周回において前記励起光が照射されないように、前記基板の回転を制御する回転周期決定装置と、を備え、
   前記蛍光体層を前記基板の回転方向に沿って複数のセグメントに分割したときに、単位時間あたりに前記複数のセグメントのうち第１のセグメントに照射される前記励起光の積算光量は、単位時間あたりに前記複数のセグメントのうち前記第１のセグメントとは異なる第２のセグメントに照射される前記励起光の積算光量と等しい
   光源装置。
2. 前記回転周期決定装置は、前記基板が回転しているときに、前記蛍光体層のうち前記一の周回において前記励起光が照射される領域と、前記蛍光体層のうち前記他の周回において前記励起光が照射される領域とが互いに重ならないように、前記基板の回転を制御する請求項１に記載の光源装置。
3. 前記回転周期決定装置は、前記基板が回転しているときに、前記蛍光体層のうち前記一の周回において前記励起光が照射されない領域と、前記蛍光体層のうち前記他の周回において前記励起光が照射されない領域とが互いに重ならないように、前記基板の回転を制御する請求項１又は２に記載の光源装置。
4. 前記他の周回は、前記一の周回の次の周回である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 全ての前記セグメントにおいて、単位時間あたりに照射される前記励起光の積算光量は互いに等しい請求項４に記載の光源装置。
6. 前記光源の発光タイミングを制御する発光タイミング信号として、フレーム周期に同期した周期を有する発光タイミング信号を生成する発光タイミング生成装置をさらに備え、
   前記回転周期決定装置は、前記基板の回転周期として、前記発光タイミング信号の周期の非整数倍の回転周期を決定する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 前記回転周期決定装置は、前記光源の発光期間のデューティをδ（０＜δ＜１）として、前記発光タイミング信号の周期の（１＋δ）倍の周期を前記基板の回転周期として決定する請求項６に記載の光源装置。
8. 前記デューティδは０．５以下である請求項７に記載の光源装置。
9. 蛍光体層を含み、かつ所定の回転軸の回りに回転可能な基板と、
   前記蛍光体層を励起する励起光を間欠的に発する光源と、
   前記基板の回転が前記励起光の発光と非同期となるように、かつ、前記蛍光体層を前記基板の回転方向に沿って複数のセグメントに分割したときに、単位時間あたりに前記複数のセグメントのうち第１のセグメントに照射される前記励起光の積算光量が、単位時間あたりに前記複数のセグメントのうち前記第１のセグメントとは異なる第２のセグメントに照射される前記励起光の積算光量と等しくなるように、前記基板の回転を制御する回転周期決定装置と、
   を備えている光源装置。
10. 全ての前記セグメントにおいて、単位時間あたりに照射される前記励起光の積算光量は互いに等しい請求項９に記載の光源装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光源装置と、
    前記光源装置から射出された光を画像信号で変調する光変調素子と、
    前記光変調素子により変調された前記光を投射する投射光学系と、
    を備えているプロジェクター。

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