JP6547861B2 - 光源装置及び投影装置 - Google Patents

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。

特許文献１に開示される投影装置は、青色レーザダイオードを有する励起光照射装置が備えられている。この励起光照射装置からの励起光は、蛍光ホイールの蛍光体層に照射され、緑色波長帯域光が発せられる。また、特許文献２に開示される投影装置は、透光性無機材料からなる無機バインダと蛍光体とを焼結して形成した板状の蛍光体デバイスに励起光を照射して、緑色波長帯域光を得ることのできる光源装置が備えられている。特許文献３には、無機蛍光体粉末とガラス粉末を含む混合粉末の焼結体からなる波長変換部材を有する波長変換素子と、この波長変換素子を備える投影装置が開示されている。

特開２０１３−４７７９３号公報 特開２０１０−１９８８０５号公報 特開２０１２−１８５９８０号公報

特許文献１に開示される投影装置では、蛍光体層への励起光の照射の際、モータにより蛍光ホイールを回転駆動させるため、風切音や駆動モータが駆動する高周波音、蛍光ホイールを冷却するための冷却ファンの駆動音等の騒音が発生してしまう。一方、特許文献２や特許文献３に開示される投影装置において、高輝度の励起光を蛍光体に照射する場合には、焼き付き損傷を生じることがあり、蛍光光の高輝度化に限界がある。

よって、本発明の目的は、消費電力及び騒音を低減させた投影を行うことができる光源装置と、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、励起光源と、前記励起光源からの励起光が照射される、樹脂バインダを含む樹脂混合蛍光体層が設けられた第１蛍光発光領域と、蛍光体と無機材料とを含む混合材料を焼結または蛍光体を結晶化して形成された第２蛍光発光領域と、を備える蛍光ホイールと、前記蛍光ホイールを回転駆動するモータと、前記蛍光ホイールを回転駆動させて前記第１蛍光発光領域に前記励起光を照射させる第１投影モードと、前記蛍光ホイールの前記第２蛍光発光領域を励起光の光路上に位置させ、停止又は前記第２蛍光発光領域内の一部の範囲で揺動させた状態で前記第２蛍光発光領域に前記励起光を照射させる第２投影モードと、を含む制御部と、を有することを特徴とする。

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、を有し、前記制御部は、前記表示素子と前記光源装置を制御することを特徴とする。

本発明によれば、投影場所の周囲の環境に応じて、消費電力及び騒音を低減させた投影を行うことのできる光源装置と、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投影装置における蛍光板を示す正面模式図である。 本発明の実施形態に係る他の投影装置における他の蛍光板を示す正面模式図 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の投影装置制御部について図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。

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、この投影装置制御部により、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、表示素子制御部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、光源制御部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。

光源制御回路４１は、省エネルギに対応した設定や、投影場所の周囲の環境に応じて、複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。また、光源制御回路４１は、蛍光板装置を制御する蛍光板制御部４４と接続され、蛍光板制御手段を構成する。蛍光板制御手段は、投影モードに対応して、蛍光板を駆動制御する。

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、緑色波長帯域光の光源とされる緑色光源装置８０と、青色波長帯域光の光源とされる青色光源装置３００と、を備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と、蛍光ホイール等の蛍光板１０１を含む蛍光板装置１００とにより構成される。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の入射口に集光する。

緑色光源装置８０における励起光源とされる励起光照射装置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。

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ホイール等の蛍光板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１１１と、を備える。すなわち、蛍光板１０１は、蛍光板装置１００により駆動可能として投影装置１０の筐体内に配置される。また、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、励起光が照射されることにより緑色波長帯域光である蛍光光を発光する蛍光発光領域を備える。なお、この蛍光板１０１については、詳細を後述する。

赤色光源装置１２０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、を備える。そして、この赤色光源装置１２０は、励起光照射装置７０からの出射光及び蛍光板１０１から出射される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。また、赤色光源１２１は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての赤色発光ダイオードである。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によって赤色光源１２１が冷却される。

青色光源装置３００は、蛍光板装置１００からの出射光の光軸と平行となるように配置された青色光源３０１と、青色光源３０１からの出射光を集光する集光レンズ群３０５と、を備える。そして、この青色光源装置３００は、赤色光源装置１２０からの出射光と光軸が交差するように配置されている。また、青色光源３０１は、青色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての青色発光ダイオードである。さらに、青色光源装置３００は、青色光源３０１の正面パネル１２側に配置されるヒートシンク３１０を備える。そして、ヒートシンク３１０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によって青色光源３０１が冷却される。

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ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光である励起光及び蛍光板１０１から出射される緑色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色波長帯域光の励起光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光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第１ダイクロイックミラー１４１が配置されている。

また、青色光源装置３００から出射される青色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色波長帯域光を透過し、緑色及び赤色波長帯域光を反射してこの緑色及び赤色光の光軸を背面パネル１３方向に９０度変換する第２ダイクロイックミラー１４８が配置されている。そして、第１ダイクロイックミラー１４１と第２ダイクロイックミラー１４８との間には、集光レンズ１４５が配置されている。

このように構成される導光光学系１４０により、赤色、緑色、青色の各色波長帯域光は、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３に入射される。すなわち、励起光照射装置７０から出射された励起光は、第１ダイクロイックミラー１４１を透過し、集光レンズ群１１１を介して蛍光板１０１の蛍光発光領域に照射される。そして、蛍光板装置１００から出射される緑色波長帯域光は、第１ダイクロイックミラー１４１により反射され、集光レンズ１４５を介して第２ダイクロイックミラー１４８により反射され、集光レンズ１７３に入射される。

また、赤色光源装置１２０からの出射光である赤色波長帯域光は、第１ダイクロイックミラー１４１を透過し、集光レンズ１４５を介して第２ダイクロイックミラー１４８により反射され、集光レンズ１７３に入射される。青色光源装置３００からの出射光である青色波長帯域光は、第２ダイクロイックミラー１４８を透過して、集光レンズ１７３に入射される。

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側に光軸が変換される。

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。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、各色光源装置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。

次に、図４に基づいて、蛍光板装置１００の蛍光板１０１について説明する。図４は、本実施形態における蛍光板１０１を正面から見た模式図である。蛍光板１０１は、モータ１１０のモータ軸１１２と接続され、このモータ１１０により回転駆動される。蛍光板１０１の基材１０２は、銅やアルミニウム等から成る金属基材により円盤状に形成されている。この基材の励起光照射装置７０側の表面には、環状の溝が形成されている。この溝の底部は、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蛍光発光領域１０３が形成されている。

蛍光発光領域１０３は、第１蛍光発光領域１０４と、第２蛍光発光領域１０５とにより形成されている。第１蛍光発光領域１０４と第２蛍光発光領域１０５は、環状に並んで設けられる。第１蛍光発光領域１０４は、第２蛍光発光領域１０５よりも表面積が大きく形成されている。

第１蛍光発光領域１０４の樹脂混合蛍光体層は、少なくとも蛍光体と樹脂バインダとを含み、その他、蛍光体を分散させる分散剤や光を反射させる反射剤等を適宜混合した粉末を熱硬化処理して形成される。そして、第１蛍光発光領域１０４は、このように形成された樹脂混合蛍光体層が、基材１０２の環状の溝に設けられ、形成される。樹脂混合蛍光体層の樹脂バインダとしては、透光性の樹脂であるシリコーン樹脂やエポキシ樹脂、及び、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂等やこれらを混合した材料が用いられる。本実施の形態では、樹脂バインダは、少なくともシリコーン樹脂を含む樹脂混合蛍光体層として形成されている。

このように形成される樹脂混合蛍光体層は、透光性を有する樹脂バインダにより、励起光の照射効率及び蛍光体の発光効率が高いので、高輝度の蛍光光を得ることができる。しかしながら、耐熱温度は約１８０度程度とされており、同一箇所に一定時間励起光が照射されると樹脂バインダの焼き付きが懸念される。よって、蛍光板装置１００は、第１蛍光発光領域１０４に励起光が照射される際には、モータ１１０により蛍光板１０１を連続して回転駆動させて、樹脂混合蛍光体層の特定箇所への連続した励起光の照射を避けるように構成されている。

一方、第２蛍光発光領域１０５は、樹脂バインダを含まない蛍光体が、基材１０２の環状の溝に設けられ、形成されるものである。樹脂バインダを含まない蛍光体は、例えば、無機材料と焼結された蛍光体や、結晶化した蛍光体を板状に形成して成る。無機材料との焼結により形成される、樹脂バインダを含まない蛍光体は、少なくとも蛍光体と無機材料とを含み、その他、蛍光体を分散させる分散剤や光を反射させる反射剤等を適宜混合した粉末とされる混合材料を焼結させて形成される。この無機材料としては、アルミナや窒化アルミニウム、及び、この他のセラミック材料等やこれらを混合した材料が用いられる。結晶化した蛍光体としては、シンチレータとして柱状結晶化した蛍光体や、ガラス基材上にＭＯＣＶＳ法により成膜して得られた結晶性を有する蛍光体等が用いられる。

このように形成される、樹脂バインダを含まない蛍光体は、樹脂バインダが用いられていないので、耐熱温度が高く、その温度は約１７００度とされている。よって、蛍光板装置１００は、第２蛍光発光領域１０５に励起光が照射される際には、モータ１１０を停止させて、蛍光板１０１を回転駆動させないで励起光を第２蛍光発光領域１０５に照射させることができる。

一例を挙げると、第１蛍光発光領域１０４の樹脂混合蛍光体層の厚さは、１２５μｍである。これに対し、第２蛍光発光領域１０５の厚さは、５００μｍである。この場合、第１蛍光発光領域１０４の樹脂混合蛍光体層の場合、樹脂混合蛍光体層の表面で光が集光されるため、樹脂混合蛍光体層の表面と光の焦点が一致する。しかし、第２蛍光発光領域１０５の厚さは、第１蛍光発光領域１０４の樹脂混合蛍光体層の厚さと比較して厚いので、第２蛍光発光領域１０５の表面では焦点が合っておらず、光は集光されていないため、色むらが発生しにくい。また熱の問題も低減することができる。

なお、第２蛍光発光領域１０５に励起光が照射される際に、蛍光板１０１を回転駆動させないで励起光を第２蛍光発光領域１０５に照射させることができるが、モータ１１０により蛍光板１０１を遥動させて、樹脂混合蛍光体層の特定箇所への連続した励起光の照射を避けるようにすればなお良い。当然のことながら、第２蛍光発光領域１０５の裏面を、第１蛍光発光領域１０４の裏面とは異なる面に設けることで、第１蛍光発光領域１０４の表面と第２蛍光発光領域１０５との表面が同一面となるように構成しても良い。

また、本実施形態における投影装置１０は、前述の通り、複数の投影モードを有している。ここでは、周囲が明るい投影場所で高輝度の投影を行う投影モードを第１投影モードとする。また、周囲が暗い投影場所で低輝度の投影光で投影し、かつ、投影装置１０から発する音を低減させて静かな投影を行う投影モードを第２投影モードとする。そして、前述の通り、蛍光板制御手段は、光源制御回路４１及び蛍光板制御部４４（図２参照）により構成され、第１投影モード及び第２投影モードを有する。

このように形成される投影装置１０の動作は以下の通りである。第１投影モードにて投影装置１０を使用する場合には、高輝度の蛍光光を得るために、励起光照射装置７０からの励起光は、駆動電流値を高くする等して光強度を強くして出射される。蛍光板１０１は、モータ１１０により一定速度で回転駆動される。

蛍光板制御手段（光源制御回路４１及び蛍光板制御部４４）は、蛍光板装置１００に設けられる図示しない位置センサ等により蛍光板１０１の回転位置を検出し、励起光の光路上に第１蛍光発光領域１０４が位置している間のみ励起光照射装置７０を駆動して、励起光を照射する。すなわち、蛍光板制御手段により、第１蛍光発光領域１０４のみに励起光が照射されるよう励起光照射装置７０を制御する。

なお、蛍光板１０１を連続回転させて励起光を照射させる際には、上述のように、第１蛍光発光領域１０４のみに励起光が照射されることが好ましい。緑色波長帯域光の色味が、第１蛍光発光領域１０４による緑色波長帯域光の蛍光光と、第２蛍光発光領域１０５による緑色波長帯域光の蛍光光とで異なるので、投影光の緑色波長帯域光の色味も投影途中で変化してしまうからである。

一方、第２投影モードにて投影装置１０を使用する場合には、励起光照射装置７０からの励起光は、駆動電流値を低くする等して光強度を低くして出射される。蛍光板１０１は、蛍光板制御部４４により、第２蛍光発光領域１０５が励起光の光路上に位置する回転位置で停止される。そして、光源制御回路４１により、励起光照射装置７０を制御して、励起光を第２蛍光発光領域１０５に照射する。すなわち、蛍光板制御手段（光源制御回路４１及び蛍光板制御部４４）により、励起光は第２蛍光発光領域１０５に照射される。

従って、光強度の低い励起光の照射により低輝度の蛍光光が得られる。さらに、モータ１１０が停止されているので、蛍光板装置１００から発生される風切音やモータ１１０の高周波音等の騒音を抑制することができる。さらに、第２蛍光発光領域１０５の樹脂バインダを含まない蛍光体は、耐熱性も高いので、冷却ファン２６１も停止させることができ、さらに騒音が抑制される。そして、モータ１１０や冷却ファン２６１を駆動しないので、励起光源の低出力と合わせて省エネルギの効果も得ることができる。

また、第２蛍光発光領域１０５の樹脂バインダを含まない蛍光体における蛍光体の分散度合が異なることにより蛍光光に偏りがある場合もある。このような場合には、第２蛍光発光領域１０５に励起光が照射される範囲内で、蛍光板１０１を微小運動、すなわち、蛍光板１０１を搖動させるよう蛍光板制御手段により蛍光板装置１００を駆動制御することもできる。このように蛍光板１０１を動かして第２蛍光発光領域１０５に励起光を照射すれば、照射スポットが第２蛍光発光領域１０５の範囲内で相対的に移動するので、蛍光光の偏りが低減される。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。図５は、本発明の他の実施形態における蛍光板５０１を正面から見た模式図である。なお、前述の実施形態と同じ個所には同じ符号を付して、その説明は省略する。

本実施形態に係る蛍光板５０１は、蛍光発光領域を第１蛍光発光領域５０４，５０５と第２蛍光発光領域５０６，５０７とにより形成した。第１蛍光発光領域５０４，５０５は、前述の実施形態と同様に、樹脂混合蛍光体層が設けられる。ここで、第１蛍光発光領域５０４と第１蛍光発光領域５０５は、同じ色味の同じ樹脂混合蛍光体層が設けられてなる。

第２蛍光発光領域５０６，５０７には、樹脂バインダを含まない蛍光体が設けられる。ここで、第２蛍光発光領域５０６と第２蛍光発光領域５０７とは、蛍光光の色味を異ならせた、樹脂バインダを含まない蛍光体が設けられている。この第２蛍光発光領域５０６と第２蛍光発光領域５０７は、選択された投影モードにより使い分けることができる。

本実施形態における蛍光板５０１も同様に、高輝度の投影を要する第１投影モードの場合には、蛍光板制御手段により、第１蛍光発光領域５０４及び５０５のみに励起光が照射されるように蛍光板装置１００及び励起光照射装置７０が制御される。一方、低輝度及び低騒音の第２投影モードにおいては、蛍光板制御手段により、第２蛍光発光領域５０６又は第２蛍光発光領域５０７に励起光が照射されるようにモータ１１０を停止させる。

なお、本実施形態においては、第２蛍光発光領域５０６，５０７を蛍光光の色味が異なる二種類の、樹脂バインダを含まない蛍光体により形成したが、蛍光光の色味が異なる三種類以上の、樹脂バインダを含まない蛍光体により形成することもできる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限られることなく、種々の変更を加えて実施することができる。例えば、蛍光板１０１，５０１は、回転駆動のみならず、種々の駆動方式で駆動させることができる。具体的には、第１蛍光体領域及び第２蛍光体領域を直線的に形成しておき、スライド往復運動させるように駆動装置を構成してもよい。

以上の通り、本発明の実施形態の光源装置６０は、励起光源とされる励起光照射装置７０と、この励起光照射装置７０から出射される励起光が照射される蛍光板１０１とを備える。そして、この蛍光板１０１は、蛍光発光領域として、樹脂混合蛍光体層が設けられる第１蛍光発光領域１０４と、樹脂バインダを含まない蛍光体が設けられる第２蛍光発光領域１０５とを有する。

これにより、励起光が第１蛍光発光領域１０４に照射された場合には高輝度の蛍光光を得ることができ、励起光が第２蛍光発光領域１０５に照射された場合には低輝度の蛍光光を得ることができる。そして、第２蛍光発光領域１０５は、高い耐熱性を有するので、第１蛍光発光領域１０４に励起光が照射される場合のように、蛍光板１０１を回転駆動等させて、第２蛍光発光領域１０５における励起光の照射スポットを移動させる必要がない。従って、蛍光板１０１の回転駆動等の際に生じる騒音を無くすことができるので、暗い場所で低輝度の投影を行いつつ、静かな投影を行うことができ、さらには省エネルギの投影を行うことができる。

また、樹脂バインダを含まない蛍光体は、少なくとも蛍光体と無機材料とを含む混合材料を焼結して形成される。これにより、焼結によって、樹脂バインダを含まない蛍光体を形成することができるので、高い耐熱性を備えた、樹脂バインダを含まない蛍光体を得ることができる。

また、樹脂バインダを含まない蛍光体は、少なくともアルミナを含む無機材料と蛍光体を焼結して形成される。これにより、高硬度かつ高耐久性を有する、樹脂バインダを含まない蛍光体を得ることができる。

また、樹脂バインダを含まない蛍光体は、少なくとも窒化アルミニウムを含む無機材料と蛍光体を焼結して形成される。これにより、樹脂バインダを含まない蛍光体は、熱伝導性の高い窒化アルミニウムを含んで形成されるので、放熱効果をより一層高めることができる。また、曲げ強度にも強く、熱膨張率も低くすることができるので、励起光の照射による変形を抑えることができ、耐久性の高い、樹脂バインダを含まない蛍光体とすることができる。

また、樹脂バインダを含まない蛍光体は、蛍光体を結晶化して形成した。これにより、透明性の高い、樹脂バインダを含まない蛍光体を得ることができるので、光変換効率も高くすることができる。

また、樹脂混合蛍光体層を形成する樹脂バインダは、少なくともシリコーン樹脂を含む。これにより、高い透光性を有する樹脂混合蛍光体層を形成することができるので、発光効率を向上させて、より高輝度の蛍光光を得ることができる。さらに、樹脂混合蛍光体層の熱膨張を低く抑えることができるので、励起光の照射により樹脂混合蛍光体層が膨張し、蛍光板１０１からの脱落等の不具合が生じることを低減することができる。

また、第１蛍光発光領域１０４は、第２蛍光発光領域１０５よりも表面積が大きくなるように形成される。これにより、第１蛍光発光領域１０４へ励起光を照射する際の照射スポットを多く取れるので、単位面積当たりの励起光が照射される時間を長くすることができる。よって、焼き付き防止の効果をより高めることができる。

また、第２蛍光発光領域１０５は、蛍光光の色味が異なる、樹脂バインダを含まない蛍光体が複数設けられる。これにより、蛍光光を光源とする波長帯域光の色味を変更して、多様な投影モードに対応した投影光を得ることができる。

また、蛍光板装置１００の蛍光板１０１を制御する蛍光板制御手段は、蛍光板装置１００を駆動させて第１蛍光発光領域１０４に励起光を照射させる第１投影モードと、蛍光板装置１００を停止又は微小運動させて第２蛍光発光領域１０５に励起光を照射させる第２投影モードを有する。これにより、高輝度の投影モードである第１投影モードと、低輝度で騒音が少なく、省エネルギで投影できる第２投影モードに対応する光源装置とすることができる。

また、蛍光板１０１は蛍光ホイールとして形成され、蛍光板装置１００はモータ１１０を備える。そして、蛍光発光領域１０３は環状に形成される。これにより、蛍光板１０１を回転駆動することにより、励起光の照射スポットが第１蛍光発光領域１０４に対する相対位置を移動させるよう構成することができる。従って、蛍光板１０１を備える装置を簡単な構成で形成することができる。

また、励起光照射装置７０は青色レーザダイオード７１からなり、蛍光板装置１００は緑色波長帯域光を発し、赤色発光ダイオードからなる赤色光源装置１２０と、青色発光ダイオードからなる青色光源装置３００と、を備えた光源装置６０を形成した。これにより、高輝度の三原色光源とすることができるとともに、低輝度で投影する投影モードにおいては、低騒音かつ低消費電力である三原色光源を有する光源装置６０を提供することができる。

また、投影装置１０は、光源装置６０と、表示素子５１と、投影側光学系２２０と、投影装置制御部とにより形成した。これにより、低輝度、低騒音かつ低消費電力の投影モードと、高輝度の投影モードを備えた投影装置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、
前記励起光源からの励起光が照射される、樹脂バインダを含む樹脂混合蛍光体層が設けられる第１蛍光発光領域と、樹脂バインダを含まない板状蛍光体が設けられる第２蛍光発光領域と、を備える蛍光板と、
を有することを特徴とする光源装置。
［２］前記樹脂バインダを含まない蛍光体は、少なくとも蛍光体と無機材料とを含む混合材料を焼結して形成されることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［３］前記無機材料は、アルミナ又は窒化アルミニウムを含み、
前記樹脂バインダは、シリコーン樹脂を含むことを特徴とする前記［２］に記載の光源装置。
［４］前記樹脂バインダを含まない蛍光体は、蛍光体を結晶化して形成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］前記第１蛍光発光領域は、前記第２蛍光発光領域よりも表面積が大きいことを特徴とする前記［１］乃至前記［４］の何れか記載の光源装置。
［６］前記第２蛍光発光領域は、前記励起光が照射されることにより発光される蛍光光の色味が異なる前記樹脂バインダを含まない蛍光体が複数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］前記蛍光板は、蛍光板装置により駆動可能に形成され、
前記蛍光板装置は、蛍光板制御手段により制御され、
前記蛍光板制御手段は、前記蛍光板装置を駆動させて前記第１蛍光発光領域に前記励起光を照射させる第１投影モードと、前記蛍光板装置を停止又は微小運動させて前記第２蛍光発光領域に前記励起光を照射させる第２投影モードと、
を有することを特徴とする前記［１］乃至前記［６］の何れか記載の光源装置。
［８］前記蛍光板は蛍光ホイールであり、
前記蛍光板装置は前記蛍光ホイールを駆動するモータを有し、
前記第１蛍光発光領域及び前記第２蛍光発光領域は環状に形成されることを特徴とする前記［７］に記載の光源装置。
［９］前記励起光源は、青色波長帯域光を発する青色レーザダイオードを含み、
前記蛍光発光領域は、緑色波長帯域光の蛍光光を発する前記第１蛍光発光領域及び前記第２蛍光発光領域からなるとともに、
赤色波長帯域光を発する赤色発光ダイオードからなる赤色光源装置と、
青色波長帯域光を発する青色発光ダイオードからなる青色光源装置と、
を有することを特徴とする前記［１］乃至前記［８］の何れか記載の光源装置。
［１０］前記［１］乃至前記［９］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 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
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 １０２ 基材
１０３ 蛍光発光領域 １０４ 第１蛍光発光領域
１０５ 第２蛍光発光領域 １１０ モータ
１１１ 集光レンズ群 １１２ モータ軸
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１ダイクロイックミラー
１４５ 集光レンズ １４８ 第２ダイクロイックミラー
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
３００ 青色光源装置
３０１ 青色光源 ３０５ 集光レンズ群
３１０ ヒートシンク ５０１ 蛍光板
５０４ 第１蛍光発光領域 ５０５ 第１蛍光発光領域
５０６ 第２蛍光発光領域 ５０７ 第２蛍光発光領域

Claims (8)

1. 励起光源と、
   前記励起光源からの励起光が照射される、樹脂バインダを含む樹脂混合蛍光体層が設けられた第１蛍光発光領域と、蛍光体と無機材料とを含む混合材料を焼結または蛍光体を結晶化して形成された第２蛍光発光領域と、を備える蛍光ホイールと、
   前記蛍光ホイールを回転駆動するモータと、
   前記蛍光ホイールを回転駆動させて前記第１蛍光発光領域に前記励起光を照射させる第１投影モードと、前記蛍光ホイールの前記第２蛍光発光領域を励起光の光路上に位置させ、停止又は前記第２蛍光発光領域内の一部の範囲で揺動させた状態で前記第２蛍光発光領域に前記励起光を照射させる第２投影モードと、を含む制御部と、
   を有することを特徴とする光源装置。
2. 前記第１蛍光発光領域と前記第２蛍光発光領域とは、同色の波長帯域光の蛍光光を発することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記無機材料は、アルミナ又は窒化アルミニウムを含み、
   前記樹脂バインダは、シリコーン樹脂を含む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. 前記第１蛍光発光領域は、前記第２蛍光発光領域よりも表面積が大きい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. 前記第２蛍光発光領域は、前記励起光が照射されることにより発光される蛍光光の色味が異なる前記樹脂バインダを含まない蛍光体が複数設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか記載の光源装置。
6. 前記第１蛍光発光領域及び前記第２蛍光発光領域は、環状に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。
7. 赤色波長帯域光を発する赤色発光ダイオードを含む赤色光源装置と、
   青色波長帯域光を発する青色発光ダイオードを含む青色光源装置と、
   を有し、
   前記励起光源は、青色波長帯域光を発する青色レーザダイオードを含み、
   前記第１蛍光発光領域及び前記第２蛍光発光領域は、緑色波長帯域光の蛍光光を発する ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか記載の光源装置。
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、
   を有し、
   前記制御部は、前記表示素子と前記光源装置を制御することを特徴とする投影装置。

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