JP2019008193A - 光源装置及び投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光の利用効率を向上させた光源装置と、この光源装置を備える投影装置を提供する。
【解決手段】光源装置６０は、励起光である青色波長帯域光を出射する励起光照射装置７０と、励起光が照射されることにより蛍光光である緑色波長帯域光を発光する緑色光源装置８０と、緑色光源装置８０の出射側に配置され、励起光を反射すると共に緑色波長帯域光を透過するダイクロイックミラー７７と、を有し、励起光の光軸とダイクロイックミラー７７との交点は、蛍光光の光軸中心と離間している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、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面、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撮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。

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、光源として発光ダイオードやレーザダイオード、有機ＥＬ、あるいは、蛍光体等を用いる種々のプロジェクタの開発がなされている。

特許文献１には、青色光源である励起光源と、励起光源からの励起光を用いて緑色波長帯域光を発光する緑色発光領域、及び励起光源からの励起光を反射する拡散反射領域とを備える蛍光ホイールと、赤色光源と、を備えるプロジェクタが開示されている。

特許第５４９５０２３号

特許文献１に開示される投影装置においては、励起光源からの励起光である青色光が、光軸上に位置する光案内部材の中央付近の領域のダイクロイックミラーのみを通過し、蛍光ホイールの拡散層で反射された後、反射された青色光は光案内部材の周囲付近の領域のダイクロイックミラーのみで反射され、ライトトンネルに導かれる構成になっている。従って、蛍光ホイールの拡散層で反射された青色光の一部は、光軸上に位置する光案内部材の中央付近の領域を通過してしまうため、青色光の一部をライトトンネルに導くことができず、光の利用効率が低下してしまうという問題があった。

本発明は、光の利用効率を向上させた光源装置と、この光源装置を備える投影装置を提供する。

本発明の光源装置は、励起光を出射する第１の光源と、 前記励起光が照射されることにより蛍光光を発光する第２の光源と、前記第２の光源の出射側に配置され、前記励起光を反射すると共に前記蛍光光を透過するダイクロイックミラーと、を有し、前記励起光の光軸と前記ダイクロイックミラーとの交点は、前記蛍光光の光軸中心と離間していることを特徴とする。

また、本発明の投影装置は、上述の光源装置と、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部と、 を有することを特徴とする。

本発明によれば、光の利用効率を向上することができる光源装置及びこの光源装置を用いた投影装置を提供することができる。

本発明の実施形態１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１に係る投影装置の機能回路ブロックを示す図である。 本発明の実施形態１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１に係る光源装置の各ホイールの正面模式図であり、（ａ）は蛍光ホイールであり、（ｂ）はカラーホイールである。 本発明の実施形態１に係る光源装置のダイクロイックミラー及び蛍光装置の周辺を拡大して示す平面模式図である。 本発明の実施形態１に係る光源装置のダイクロイックミラーを拡大して示す平面模式図である。 本発明の実施形態１に係る光源装置の複合ダイクロイックミラーの正面模式図である。 本発明の実施形態２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３に係る投影装置の内部構造を示す平面模式図である。

（実施形態１）
以下、本発明を実施するための形態について述べる。図１は、本実施形態に係る投影装置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。

投影装置１０は、図１に示すように、略直方体形状であって、筐体の前方の側板である正面パネル１２の側方に投影口を覆うレンズカバー１９を有すると共に、この正面パネル１２には複数の吸気孔１８や排気孔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、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知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、筐体の背面パネルには、ＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ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、筐体の側板である図示しない右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル１５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には、吸気孔１８が形成されている。

つぎに、投影装置１０の投影装置制御部について、図２の機能回路ブロック図を用いて述べる。投影装置制御部は、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。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後、表示エンコーダ２４に出力される。

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る。表示駆動部２６は、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。そして、投影装置１０は、光源装置６０から出射された光線束を、導光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の反射光で光学像を形成し、後述する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。

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する。画像圧縮／伸長部３１は、その画像データを、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。

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や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。

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。

制御部３８は、システムバス（ＳＢ）を介して音声処理部４７と接続されている。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を駆動して拡声報音させる。

また、制御部３８は、光源制御手段としての光源制御回路４１を制御している。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、励起光源や赤色光源装置から所定のタイミングで赤色、緑色及び青色の波長帯域光を発光させ、また、後述のカラーホイール装置１９０等の個別の制御を行う。

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本体の電源のＯＦＦ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ＯＦＦにする等の制御を行う。

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いる。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の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には、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、青色波長帯域光（励起光）とされる青色光源装置であって、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（蛍光光）の光源とされる緑色光源装置８０と、赤色波長帯域光（第３の波長帯域光）の光源（第３の光源）とされる赤色光源装置１２０と、を備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と、蛍光ホイール装置１００と、により構成される。そして、光源装置６０には、各色波長帯域光を導光し、出射する導光光学系１４０が配置される。導光光学系１４０は、各色光源装置７０、８０、１２０から出射される各色波長帯域光を光源側光学系１７０へ導光する。

励起光照射装置７０は、投影装置１０の筐体の左右方向における右側パネル１４寄りの正面パネル１２近傍に配置される。そして、励起光照射装置７０は、正面パネル１２と光軸が平行になるよう配置された半導体発光素子である青色レーザダイオード７１が配置される。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平行光に変換するコリメータレンズ７３と、このコリメータレンズ７３を介して出射される青色レーザダイオード７１からの出射光の強度分布を均一化するマイクロレンズアレイ７４と、このマイクロレンズアレイ７４から出射される光線束の断面形状を調整する調整レンズ７６が配置される。マイクロレンズアレイ７４及び調整レンズ７６により、後述する蛍光ホイール装置１００の蛍光ホイール１０１における蛍光発光領域１０３への励起光の照射密度が緩和され、発光効率が高められる。

調整レンズ７６の左側パネル１５側であって、蛍光ホイール装置１００の出射側には、ダイクロイックミラー７７が配置される。ダイクロイックミラー７７は、青色波長帯域光を反射して緑色波長帯域光を透過する。ダイクロイックミラー７７は、励起光照射装置７０からマイクロレンズアレイ７４及び調整レンズ７６を介して出射される青色波長帯域光の光軸を蛍光ホイール１０１に向けて９０度変換する。このダイクロイックミラー７７については、詳細を後述する。そして、青色レーザダイオード７１の背面側には、ヒートシンク８１が配置され、正面パネル１２及び背面パネル１３近傍には冷却ファン２６１が配置される。青色レーザダイオード７１は、ヒートシンク８１及び冷却ファン２６１により冷却される。

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。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後述の蛍光ホイール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の左側パネル１５側に配置されるヒートシンク１３０により冷却される。

蛍光ホイール装置１００は、出射光が励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０からの出射光と直交するように、正面パネル１２と平行となるように配置された蛍光ホイール１０１と、この蛍光ホイール１０１を回転駆動するホイールモータ１１０と、を備える。なお、ホイールモータ１１０と正面パネル１２との間にはヒートシンク２６２が配置されており、このヒートシンク２６２によって蛍光ホイール装置１００等が冷却される。

蛍光ホイール１０１は、図４（ａ）に示されるように、円板状に形成される。そして、蛍光ホイール１０１の基材１０２は、銅やアルミニウム等からなる金属基材である。基材１０２は、ホイールモータ１１０のモータ軸１１４に固定される。この基材１０２の正面側の平坦な表面には、銀蒸着等によってミラー加工が施される。蛍光発光領域１０３は、このミラー加工された表面に環状の緑色蛍光体の層が敷設されてなる。さらに、反射ミラーである拡散反射領域１０４は、基材１０２の切り抜き透孔部に、表面をサンドブラスト等で微細凹凸を形成して反射コートを施したガラス等の拡散反射部材が嵌入されてなる。このようにして、蛍光発光領域１０３と拡散反射領域１０４は円周方向に並設される。

蛍光発光領域１０３の蛍光体層に励起光照射装置７０からの励起光としての青色波長帯域光が照射されると、緑色蛍光体が励起され、この緑色蛍光体から全方位に緑色波長帯域光が出射される。蛍光発光された光線束は、図３に示す蛍光ホイール１０１の正面側（換言すれば、背面パネル１３側）へ出射され、光学部材とされる集光レンズ群１０９に入射する。一方、蛍光ホイール１０１における拡散反射領域１０４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、蛍光ホイール１０１の正面側に反射され、集光レンズ群１０９に入射する。集光レンズ群１０９は、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ホイール１０１に集光すると共に、蛍光ホイール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。

赤色、緑色、青色波長帯域光の各光軸が同一の光軸となるよう導光する導光光学系１４０は、集光レンズ１４６と、複合ダイクロイックミラー１４８を備える。集光レンズ１４６は、ダイクロイックミラー７７の背面パネル１３側に配置される。複合ダイクロイックミラー１４８は、集光レンズ１４６の背面パネル１３側に配置される。

図５に詳細に示すように、ダイクロイックミラー７７は、ダイクロイックミラー７７の中心軸でもある光軸Ｌ１が、光学部材の光軸Ｌ２（即ち、蛍光ホイール１０１からライトトンネル１７５を結ぶ光軸）とずれて配置される。換言すれば、励起光（青色波長帯域光ＢＲ）とダイクロイックミラー７７との交点は、蛍光光の光軸中心（光軸Ｌ２）と離間している。従って、ダイクロイックミラー７７により反射された青色波長帯域光ＢＲは、集光レンズ群１０９に対して斜め方向から（光軸をずらして）入射する。またこのとき、蛍光ホイール１０１は、拡散反射領域１０４が照射スポットＳに位置される場合には、集光レンズ群１０９から入射した青色波長帯域光ＢＲは、蛍光ホイール１０１の拡散反射領域１０４により拡散反射される。そして、集光レンズ群１０９から入射した青色波長帯域光ＢＲは、集光レンズ群１０９に対して斜め方向から入射しているので、反射ミラーである拡散反射領域１０４で反射された青色波長帯域光ＢＲの光軸は、集光レンズ群１０９やライトトンネル１７５等の光軸Ｌ２とずれて出射する。

このように、集光レンズ群１０９から出射する青色波長帯域光ＢＲの光軸は、ダイクロイックミラー７７の光軸Ｌ１とずれることとなる。ここで、青色波長帯域光ＢＲの光線束の密度は、その光軸において高くなっている。そして、集光レンズ群１０９から出射する青色波長帯域光ＢＲの光軸は、ダイクロイックミラー７７の光軸Ｌ１をかわしている。従って、集光レンズ群１０９から出射される青色波長帯域光ＢＲは、ダイクロイックミラー７７が集光レンズ群１０９等の光軸Ｌ２上に位置する場合に比べて、ダイクロイックミラー７７により反射される光線束が少なくなる。このように、ダイクロイックミラー７７は、集光レンズ群１０９と集光レンズ１４６とを含む光学部材である複数のレンズの間に配置される。

なお、図３及び図５は平面図で表しているが、ダイクロイックミラー７７は、ダイクロイックミラー７７の光軸Ｌ１が光軸Ｌ２とずれるように配置されていればよく、光軸Ｌ２周りに配置することができる。

また、板状に形成されるダイクロイックミラー７７の両端部７７ａ，７７ｂは、集光レンズ群１０９の光軸と略平行な略平坦面に形成される。これにより、集光レンズ群１０９からの出射光がダイクロイックミラー７７との干渉を低減することができる。即ち、図６の二点鎖線で示すように、仮にダイクロイックミラー７７が直角な両端部７７ａ'，７７ｂ'とされる場合には、ダイクロイックミラー７７の両端部近傍を通る青色波長帯域光ＢＲの光線ＢＲ１，ＢＲ２は、両端部７７ａ'，７７ｂ'に干渉して反射され、光源光として利用できない光線ＢＲ１'，ＢＲ２'となってしまう。しかしながら、光軸Ｌ２と略平行な略平坦面とされる両端部７７ａ，７７ｂとすることで、ダイクロイックミラー７７の両端部近傍を通る光線ＢＲ１，ＢＲ２がダイクロイックミラー７７の両端で干渉することなく通過して、光源光として利用される。

なお、蛍光ホイール１０１の蛍光発光領域１０３により発光される蛍光光である緑色波長帯域光の光軸は光軸Ｌ２と一致する。従って、蛍光光であるため拡散光とされるが、緑色波長帯域光においても上記と同様に、ダイクロイックミラー７７の両端部７７ａ，７７ｂとの干渉が低減される。

図３に戻り、集光レンズ１４６は、緑色光源装置８０の蛍光ホイール装置１００の出射側に配置されて、蛍光ホイール装置１００からの出射光（青色波長帯域光及び緑色波長帯域光）の光線束を縮小するよう形成される。より詳細には、縮小光学部材とされる集光レンズ１４６の入射側は凸レンズ１４６ａが形成され、出射側には凹レンズ１４６ｂが形成される。

複合ダイクロイックミラー１４８は、集光レンズ１４６の背面パネル１３側であって、励起光照射装置７０から出射されて蛍光ホイール１０１の拡散反射領域１０４で反射された青色波長帯域光及び蛍光ホイール１０１の蛍光発光領域１０３から出射された緑色波長帯域光と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光とが直交して交差する位置に配置される。

図７に示すように、長矩形平板状に形成される複合ダイクロイックミラー１４８は、横長の楕円形状の第１の領域１４８ａと、第１の領域１４８ａの外側の領域に位置する第２の領域１４８ｂと、を備える。複合ダイクロイックミラー１４８は、各色光源装置７０、８０、１２０から出射された出射光の光軸Ｌ２等に対して略４５°傾斜して配置される。このため、第１の領域１４８ａの形状は、光源側から見てほぼ正円形となる横長の楕円形状に形成されている。第１の領域１４８ａの中心は、複合ダイクロイックミラー１４８の略中心と一致する。なお、第１の領域１４８ａは、長矩形状とすることもできるが、本実施形態のような楕円形状の第１の領域１４８ａを形成すれば、表示素子５１のアスペクト比に合わせて断面形状が横長とされる各色波長帯域光と合致させることができる。

第１の領域１４８ａは、ダイクロイックミラーからなり、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を透過して、赤色波長帯域光を反射する。第２の領域１４８ｂは、各色波長帯域光を反射する反射ミラーとされている。即ち、第１の領域１４８ａは、赤色波長帯域光を、第２の領域１４８ｂが赤色波長帯域光を導光する方向と同一方向に導光すると共に、緑色波長帯域光を、第２の領域１４８ｂが緑色波長帯域光を導光する方向と異なる方向に導光するよう形成される。そして、前述の通り、光線束を縮小する縮小光学部材である集光レンズ１４６により、青色及び緑色波長帯域光の縦断面における上下左右の幅が縮小される。光線束を縮小する程度は、図７の符号ＮＲで示すように、第１の領域１４８ａの範囲内に照射される程度とされる。一方、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光は、図７の符号ＷＲで示すように、第１の領域１４８ａの範囲よりも大きく、かつ、第２の領域１４８ｂの範囲よりも小さい範囲で複合ダイクロイックミラー１４８に照射される。即ち、赤色波長帯域光は、複合ダイクロイックミラー１４８の第１の領域１４８ａと第２の領域１４８ｂとに対応して照射され、緑色波長帯域光は、複合ダイクロイックミラー１４８の第１の領域１４８ａに対応して照射される。このように、縮小光学部材により、青色及び緑色波長帯域光は、赤色波長帯域光よりも絞られている。また、赤色光源装置１２０の発光面積は、緑色光源装置８０の発光面積より大きい。

なお、本実施形態においては、集光レンズ１４６を縮小光学部材として配置したが、例えば集光レンズ群１０９の屈折率を調整して、集光レンズ１４６を廃して集光レンズ群１０９を縮小光学部材とすることもできる。

本実施形態における複合ダイクロイックミラー１４８を用いると、赤色光源装置１２０からの赤色波長帯域光の効率が向上する。即ち、赤色波長帯域光を反射して緑色波長帯域光を透過するダイクロイックミラーを両光が直交する位置に配置した場合には、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光が重複する波長帯域の赤色波長帯域光が透過してしまい、透過してしまった赤色波長帯域光は光源として利用することができない。しかしながら、本実施形態における複合ダイクロイックミラー１４８によれば、第２の領域１４８ｂに照射された赤色波長帯域光はすべての波長帯域で反射され、第１の領域１４８ａに照射された赤色波長帯域光のうちの緑色波長帯域光と重複する波長帯域の光だけが透過されるので、効率よく赤色波長帯域光を光源光として利用することができる。

図３に戻り、光源側光学系１７０は、集光レンズ１７３，１７４、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固定レンズ群２２５及び可動レンズ群２３５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。

複合ダイクロイックミラー１４８により反射及び透過された各色波長帯域光は、集光レンズ１７３，１７４からカラーホイール装置１９０のカラーホイール１９１を介してライトトンネル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。

カラーホイール装置１９０は、カラーホイール１９１を駆動するホイールモータ１９２と、ヒートシンク１９３と、を備える。図４（ｂ）に示すように、ホイールモータ１９２の駆動軸１９２ａに固定されるカラーホイール１９１は、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光の所定波長のみ透過させて他の波長帯域光を反射するＲＢセグメント領域１９１ａと、緑色波長帯域光の所定波長のみ透過させて他の波長帯域光を反射するＧセグメント領域１９１ｂと、を備える。このカラーホイール１９１は蛍光ホイール１０１と同期して回転することにより、各色の色純度を高めることができる。

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５３が設けられ、このヒートシンク５３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２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影側光学系２２０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。固定レンズ群２２５は、固定鏡筒に内蔵される。可動レンズ群２３５は、可動鏡筒に内蔵され、レンズモータにより移動可能とされることにより、ズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

このように投影装置１０を構成することで、蛍光ホイール１０１を回転させると共に励起光照射装置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１７３，１７４、カラーホイール装置１９０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。

（実施形態２）
次に、図８に基づいて、本発明の実施形態２に係る投影装置１０Ａを説明する。投影装置１０Ａは、実施形態１の投影装置１０における複合ダイクロイックミラー１４８に換えて、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光を透過して緑色波長帯域光を反射する第１の領域１４８Ａａと、各色波長帯域光を透過する第２の領域１４８Ａｂを有する複合ダイクロイックミラー１４８Ａを備える。即ち、第１の領域１４８Ａａは、赤色波長帯域光を、第２の領域１４８Ａｂが赤色波長帯域光を導光する方向と同一方向に導光すると共に、緑色波長帯域光を、第２の領域１４８Ａｂが緑色波長帯域光を導光する方向と異なる方向に導光するよう形成される。複合ダイクロイックミラー１４８Ａは、図７に示す実施形態１の複合ダイクロイックミラー１４８と同様に略長矩形状とされて、中央に略楕円形状の第１の領域１４８Ａａが形成され、その外周に第２の領域１４８Ａｂが形成される。なお、以下の説明においては、実施形態１と同じ部材や箇所は同じ符号を付して、その説明は省略又は簡略化する。

投影装置１０Ａの光源装置６０Ａには、励起光照射装置７０Ａが設けられる。励起光照射装置７０Ａには、出射光が背面パネル１３と平行となるように青色レーザダイオード７１及びコリメータレンズ７３がそれぞれ３個ずつ設けられる。各青色レーザダイオード７１からの出射光の光軸上には、各青色レーザダイオード７１からの出射光の光軸を９０度変換して正面パネル１２側に反射する反射ミラー７５が設けられる。

赤色光源装置１２０は、赤色光源装置１２０からの出射光が励起光照射装置７０の反射ミラー７５により反射される青色波長帯域光と交差する位置に配置される。赤色光源装置１２０からの出射光である赤色波長帯域光と励起光照射装置７０の反射ミラー７５により反射される青色波長帯域光と交差する位置には、複合ダイクロイックミラー１４８Ａが設けられる。複合ダイクロイックミラー１４８Ａの両端部は、赤色光源装置１２０の集光レンズ群１２５の光軸と略平行な略平坦面に形成される。これにより、実施形態１のダイクロイックミラー７７と同様に、複合ダイクロイックミラー１４８Ａにおける両端部で赤色光源装置１２０からの出射光である赤色波長帯域光の干渉が低減される。

また、蛍光ホイール１０１Ａは、図４に示す実施形態１における蛍光ホイール１０１の蛍光発光領域１０３と同様に蛍光発光領域が設けられる。一方、本実施形態における蛍光ホイール１０１Ａは、図４に示す実施形態１における拡散反射領域１０４に代えて、青色波長帯域光を拡散して透過させる拡散透過領域が設けられる。

蛍光ホイール１０１Ａの背面側（換言すれば、正面パネル１２側）には、集光レンズ１１５が設けられる。集光レンズ１１５の正面パネル１２側には、集光レンズ１１５からの出射光の光軸を左側パネル１５側に９０度変換する反射ミラー１４３が設けられる。反射ミラー１４３の左側パネル１５側には、反射ミラー１４３により反射された光の光軸を背面パネル１３側に９０度変換する反射ミラー１４５が設けられる。反射ミラー１４５の背面パネル１３側には、集光レンズ１４７が設けられる。

また、複合ダイクロイックミラー１４８Ａの左側パネル１５側には、集光レンズ１４９が設けられる。そして、集光レンズ１４７と集光レンズ１４９からの出射光が交差する位置には、ダイクロイックミラー１４１が設けられる。ダイクロイックミラー１４１は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して、青色波長帯域光を透過する。本実施形態における導光光学系１４０は、ダイクロイックミラー１４１、反射ミラー１４３，１４５、集光レンズ１４６，１４７，１４９、複合ダイクロイックミラー１４８Ａを備える。

励起光照射装置７０Ａからの出射光は、複合ダイクロイックミラー１４８Ａ及び集光レンズ１４６、集光レンズ群１０９を介して蛍光ホイール１０１Ａの蛍光発光領域に照射される。そして、集光レンズ群１０９に対応する照射スポットに蛍光ホイール１０１Ａの拡散透過領域が位置する場合には、励起光照射装置７０からの青色波長帯域光は、集光レンズ１１５及び反射ミラー１４３、反射ミラー１４５、集光レンズ１４７、ダイクロイックミラー１４１及び集光レンズ１７４を介して、ライトトンネル１７５に入射される。

光学部材の集光レンズ群１０９に対応する照射スポットに蛍光ホイール１０１Ａの蛍光発光領域が位置する場合には、励起光照射装置７０Ａからの出射光を励起光として緑色波長帯域の蛍光光が発せられる。蛍光ホイール１０１Ａから出射される緑色波長帯域光は、集光レンズ群１０９を介して、集光レンズ１４６に入射する。集光レンズ１４６は、実施形態１と同様に、緑色波長帯域光を縮小して複合ダイクロイックミラー１４８Ａの第１の領域１４８Ａａに照射する。

そして、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光は、複合ダイクロイックミラー１４８Ａの第１の領域１４８Ａａ及び第２の領域１４８Ａｂに照射される。従って、第２の領域１４８Ａｂに照射される赤色波長帯域光は全ての波長帯域が透過され、第１の領域１４８Ａａに照射される赤色波長帯域光のうち緑色波長帯域と重複する波長帯域のみが反射される。

なお、本実施形態においても、実施形態１と同様に、光学部材の集光レンズ群１０９と集光レンズ１４６との間に、実施形態１におけるダイクロイックミラー７７を配置して、励起光照射装置７０Ａからの出射光を蛍光ホイール１０１Ａに照射するよう形成することができる。このとき、実施形態１と同様に、ダイクロイックミラー７７の光軸と集光レンズ群１０９や集光レンズ１４６等の光学部材の光軸とをずらして配置することができる。

（実施形態３）
次に、図９に基づいて、本発明の実施形態３を説明する。実施形態３に係る投影装置１０Ｂは、実施形態１の投影装置１０の励起光照射装置７０の位置（図３参照）に補助光源装置１５０が配置される。なお、以下の説明においては、実施形態１と同じ部材や箇所は同じ符号を付して、その説明は省略又は簡略化する。

補助光源装置１５０は、赤色レーザダイオード１５１及び赤色レーザダイオード１５１からの出射光の光軸上に配置されるコリメータレンズ１５３を備える。従って、投影装置１０Ｂでは、赤色発光ダイオードとされる赤色光源１２１を備える赤色光源装置１２０に加えて、赤色レーザダイオード１５１を備える補助光源装置１５０を有するので、明るい赤色の光源光を得ることができる。赤色レーザダイオード１５１の背面には、赤色レーザダイオード１５１を冷却するヒートシンク８２が設けられる。

本実施形態における励起光照射装置７０は、その出射光が補助光源装置１５０の出射光と直交するよう配置される。そして、励起光照射装置７０からの出射光と補助光源装置１５０の出射光が直交する位置には、ダイクロイックミラー７８が配置される。ダイクロイックミラー７８は、青色波長帯域光を反射して、赤色波長帯域光を透過する。

また、本実施形態では、実施形態１のダイクロイックミラー７７に換えて、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光を反射して緑色波長帯域光を透過するダイクロイックミラー７７Ｂが設けられる。ダイクロイックミラー７７Ｂは、実施形態１と同様に、ダイクロイックミラー７７Ｂの光軸が、光学部材の集光レンズ群１０９及び集光レンズ１４６等の光軸とずれて配置される。

励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光は、ダイクロイックミラー７８により左側パネル１５側に９０度光軸を変換される。ダイクロイックミラー７８により反射された青色波長帯域光は、図５で示す実施形態１と同様に、集光レンズ群１０９に対応する照射スポットＳに位置する蛍光ホイール１０１の拡散反射領域１０４により反射されて、集光レンズ群１０９から出射される。同様に、補助光源装置１５０から出射されてダイクロイックミラー７８を透過する赤色波長帯域光は、蛍光ホイール１０１の拡散反射領域１０４により反射されて、集光レンズ群１０９から出射される。

ダイクロイックミラー７７Ｂが、蛍光ホイール１０１の反射領域や蛍光発光領域、集光レンズ群１０９、ライトトンネル１７５を結ぶ光軸中心からずれているので、ダイクロイックミラー７７Ｂが、蛍光ホイール１０１の反射領域や蛍光発光領域、集光レンズ群１０９、ライトトンネル１７５の光軸上に配置される場合に比べて、ダイクロイックミラー７７Ｂにより反射されて利用できなくなる青色波長帯域光及び赤色波長帯域光が低減される。即ち、励起光（青色波長帯域光ＢＲ）の光軸とダイクロイックミラー７７との交点は、蛍光光の光軸中心と離間している。

赤色レーザダイオード１５１から出射された赤色波長帯域光は、複合ダイクロイックミラー１４８の中央側に位置する第１の領域１４８ａを通過する。これに対し、赤色発光ダイオードとされる赤色光源１２１から出射された赤色波長帯域光は、複合ダイクロイックミラー１４８の領域全体に亘って照射されるので、外側の領域に位置する第２の領域１４８ｂに照射された赤色波長帯域光は反射されるが、中央側に位置する第１の領域１４８ａに照射された赤色波長帯域光は透過してしまう。しかし、第２の領域１４８ｂの面積の方が第１の領域１４８ａの面積に比べて大きいので、殆どの光は反射されるので、損失する赤色波長帯域光は少なくて済む。なお、第２の領域１４８ｂは、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射する構成である。なお、第２の領域１４８ｂは、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を透過する構成であっても良い。

以上説明した本発明の実施形態によれば、光源装置６０，６０Ａ，６０Ｂは、青色波長帯域光（励起光）を出射する励起光照射装置７０，７０Ａ（第１の光源）と、励起光が照射されることにより蛍光光を発する緑色光源装置８０（第２の光源）と、緑色光源装置８０の出射側に配置され、励起光（青色波長帯域光）を反射すると共に蛍光光（緑色波長帯域光）を透過するダイクロイックミラー７７と、を有する。そして、励起光の光軸とダイクロイックミラー７７との交点は、蛍光光の光軸中心と離間している。

これにより、励起光は光学部材の集光レンズ群１０９に斜めに入射されると共に、緑色光源装置８０から出射される青色波長帯域光や緑色波長帯域光の光軸がダイクロイックミラー７７の光軸とずれて出射されるので、ダイクロイックミラー７７による光の損失が低減される。

また、光源装置６０，６０Ａ，６０Ｂは、蛍光光（緑色波長帯域光）を導光し、緑色光源装置８０の出射側に配置される光学部材（集光レンズ群１０９等）を有し、励起光照射装置７０，７０Ａと緑色光源装置８０は、各装置からの出射光が直交するように配置され、緑色光源装置８０には、励起光を反射する反射部材が配置される。これにより、励起光照射装置７０，７０Ａから出射される青色波長帯域光を青色光源として利用することができる。

また、光学部材は、複数のレンズを更に有し、ダイクロイックミラー７７は、光学部材の複数のレンズの間に配置される。これにより、コンパクトな光源装置６０，６０Ａ，６０Ｂとすることができる。

また、ダイクロイックミラー７７の両端部７７ａ，７７ｂは、光学部材の光軸と略平行な略平坦面に形成される。これにより、緑色光源装置８０から出射される青色波長帯域光及び緑色波長帯域光について更に光の利用効率を向上することができる。

また、緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０からの出射光を励起光として蛍光光を発する蛍光発光領域１０３を備える。これにより、明るい蛍光光を備える光源装置を得ることができる。

また、上記実施形態において、ダイクロイックミラー７７の位置は、蛍光光の光軸中心よりも励起光源である青色レーザダイオード７１側に配置されているとしたが、この構成に限らない。励起光の光軸とダイクロイックミラーとの交点が、蛍光光の光軸中心と離間していれば良い。従って、ダイクロイックミラー７７の位置が、蛍光光の光軸中心に対して、青色レーザダイオード７１が位置する側と反対側に配置されていても良い。或いは、ダイクロイックミラー７７の位置が、図５に示す蛍光光の光軸中心に対して、紙面の手前側又は奥側に配置されていても良い。このように、ダイクロイックミラー７７は、蛍光光の光軸中心である蛍光光の光束中心を除いた位置に配置されているので、光の損失を抑制することができる。

また、光源装置６０Ｂは、励起光（青色波長帯域光）及び蛍光光（緑色波長帯域光）と異なる赤色波長帯域光（第３の波長帯域光）を出射する赤色光源装置１２０（第３の光源）と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光と近似する波長帯域光を出射する補助光源である補助光源装置１５０を備える。これにより、赤色について更に明るい光源光を得ることができる。

また、光源装置６０，６０Ａ，６０Ｂは、赤色波長帯域光（第３の波長帯域光）を出射する赤色光源装置１２０（第３の光源）と、各色波長帯域光を同一の光路に導光する導光光学系１４０とを有する。導光光学系１４０は、各色波長帯域光を所定の波長帯域光のみ透過するカラーホイールを備える。これにより、色純度を高めた光源光を得ることができる。

そして、光源装置６０，６０Ａ，６０Ｂは、各色波長帯域光を出射する各色光源装置を備えるので、光の利用効率を向上した明るい光源光を発する光源装置６０，６０Ａ，６０Ｂ及び投影装置１０，１０Ａ，１０Ｂを得ることができる。

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］励起光を出射する第１の光源と、
前記励起光が照射されることにより蛍光光を発光する第２の光源と、
前記第２の光源の出射側に配置され、前記励起光を反射すると共に前記蛍光光を透過するダイクロイックミラーと、
を有し、
前記励起光の光軸と前記ダイクロイックミラーとの交点は、前記蛍光光の光軸中心と離間していることを特徴とする光源装置。
［２］前記蛍光光を導光し、前記第２の光源の出射側に配置される光学部材を有し、
前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記励起光の光軸と前記蛍光光の光軸とが直交するように配置され、
前記第２の光源には、前記励起光を反射する反射部材が配置されることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［３］前記光学部材は、複数のレンズを更に有し、
前記ダイクロイックミラーは、前記光学部材の複数のレンズの間に配置されることを特徴とする前記［２］に記載の光源装置。
［４］前記ダイクロイックミラーの端部は、前記光学部材の光軸と平行に形成されることを特徴とする前記［２］又は前記［３］の何れか記載の光源装置。
［５］前記励起光及び前記蛍光光と異なる第３の波長帯域光を出射する第３の光源と、
前記第３の波長帯域光と近似する光を出射する補助光源と、
を備えることを特徴とする前記［２］乃至前記［４］の何れか記載の光源装置。
［６］前記励起光、前記蛍光光及び前記第３の波長帯域光を同一光路に導光する光源側光学系を有し、
前記光源側光学系は、前記励起光の波長帯域光及び前記第３の波長帯域光のみを透過する領域と、前記蛍光光のみを透過する領域と、を有するカラーホイールを備え、
前記第２の光源は、前記蛍光光を発光する領域と、前記反射部材が配置される領域と、を有する蛍光ホイールであり、
前記カラーホイールは、前記蛍光ホイールと同期して回転することを特徴とする前記［５］に記載の光源装置。
［７］前記励起光は、前記第１の光源を青色レーザダイオードとする青色波長帯域光であり、
前記蛍光光は、前記第２の光源を蛍光ホイール装置とする緑色波長帯域光であり、
前記第３の波長帯域光は、前記第３の光源を赤色発光ダイオードとする赤色波長帯域光であることを特徴とする前記［６］に記載の光源装置。
［８］前記［１］乃至前記［７］の何れか記載の光源装置と、
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部と、
を有することを特徴とする投影装置。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 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
２０ 各種端子 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
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 ５３ ヒートシンク
６０，６０Ａ，６０Ｂ 光源装置
７０，７０Ａ 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
７４ マイクロレンズアレイ ７５ 反射ミラー
７６ 調整レンズ ７７ ダイクロイックミラー
７７Ｂ ダイクロイックミラー
７７ａ，７７ｂ，７７ａ'，７７ｂ' 両端部
７８ ダイクロイックミラー ８０ 緑色光源装置
８１ ヒートシンク ８２ ヒートシンク
１００ 蛍光ホイール装置
１０１，１０１Ａ 蛍光ホイール
１０２ 基材 １０３ 蛍光発光領域
１０４ 拡散反射領域 １０９ 集光レンズ群（光学部材）
１１０ ホイールモータ １１４ モータ軸
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 ダイクロイックミラー
１４３ 反射ミラー １４５ 反射ミラー
１４６ 集光レンズ（光学部材） １４６ａ 凸レンズ
１４６ｂ 凹レンズ １４７ 集光レンズ
１４８，１４８Ａ 複合ダイクロイックミラー
１４８ａ，１４８Ａａ 第１の領域
１４８ｂ，１４８Ａｂ 第２の領域
１４９ 集光レンズ １５０ 補助光源装置
１５１ 赤色レーザダイオード １５３ コリメータレンズ
１７０ 光源側光学系 １７３ 集光レンズ
１７４ 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 カラーホイール装置 １９１ カラーホイール
１９１ａ ＲＢセグメント領域 １９１ｂ Ｇセグメント領域
１９２ ホイールモータ １９２ａ 駆動軸
１９３ 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 ２６２ ヒートシンク
ＢＲ 青色波長帯域光
ＢＲ１，ＢＲ１'，ＢＲ２，ＢＲ２' 光線
Ｌ１ 光軸 Ｌ２ 光軸
Ｓ 照射スポット

Claims (8)

1. 励起光を出射する第１の光源と、
   前記励起光が照射されることにより蛍光光を発光する第２の光源と、
   前記第２の光源の出射側に配置され、前記励起光を反射すると共に前記蛍光光を透過するダイクロイックミラーと、
   を有し、
   前記励起光の光軸と前記ダイクロイックミラーとの交点は、前記蛍光光の光軸中心と離間していることを特徴とする光源装置。
2. 前記蛍光光を導光し、前記第２の光源の出射側に配置される光学部材を有し、
   前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記励起光の光軸と前記蛍光光の光軸とが直交するように配置され、
   前記第２の光源には、前記励起光を反射する反射部材が配置されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光学部材は、複数のレンズを更に有し、
   前記ダイクロイックミラーは、前記光学部材の複数のレンズの間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記ダイクロイックミラーの端部は、前記光学部材の光軸と平行に形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３の何れか記載の光源装置。
5. 前記励起光及び前記蛍光光と異なる第３の波長帯域光を出射する第３の光源と、
   前記第３の波長帯域光と近似する光を出射する補助光源と、
   を備えることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか記載の光源装置。
6. 前記励起光、前記蛍光光及び前記第３の波長帯域光を同一光路に導光する光源側光学系を有し、
   前記光源側光学系は、前記励起光の波長帯域光及び前記第３の波長帯域光のみを透過する領域と、前記蛍光光のみを透過する領域と、を有するカラーホイールを備え、
   前記第２の光源は、前記蛍光光を発光する領域と、前記反射部材が配置される領域と、を有する蛍光ホイールであり、
   前記カラーホイールは、前記蛍光ホイールと同期して回転することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記励起光は、前記第１の光源を青色レーザダイオードとする青色波長帯域光であり、
   前記蛍光光は、前記第２の光源を蛍光ホイール装置とする緑色波長帯域光であり、
   前記第３の波長帯域光は、前記第３の光源を赤色発光ダイオードとする赤色波長帯域光であることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
8. 請求項１乃至請求項７の何れか記載の光源装置と、
   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部と、
   を有することを特徴とする投影装置。

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