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図面 (6)

課題

電力消費及び投影光の明るさを適切とした投影を行うことができる光源装置及び投影装置を提供する。

解決手段

励起光出射する励起光照射装置と、該励起光照射装置からの出射光を受けて蛍光光を出射する蛍光体形成条件を異ならせた複数の蛍光発光領域周方向に並設されてなる蛍光ホイール101と、前記蛍光ホイール101を回転駆動し、前記蛍光光の発生タイミングに前記複数の蛍光発光領域の何れかを前記励起光の光軸位置に位置させる位置調整部110と、前記励起光及び前記蛍光光とは異なる波長帯域光を出射する光源装置と、前記励起光照射装置及び前記光源装置を時分割制御するとともに、前記位置調整部を制御し、環境条件により前記蛍光ホイールへの励起光照射位置を決定する光源光制御部と、を有することを特徴とする光源装置。

概要

背景

今日、パーソナルコンピュータ画面ビデオ画像、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、本件出願人は、特許文献1に開示される投影装置を提案している。
この特許文献1に開示される投影装置は、発光ダイオードによる赤色光及び青色光と、蛍光体による緑色光とによって三原色光を出射する光源装置を備えるものである。この光源装置は、青色レーザダイオードを有する励起光照射装置を有し、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励起光照射して、緑色波長帯域光を得ることのできる光源装置とされている。

上記特許文献1に開示された投影装置に内蔵される光源装置に用いる板状の蛍光体デバイスは、投影装置の筐体内に蛍光ホイールを固定するように配置したものである。

また、本件出願人は、特許文献2に開示される投影装置として、青色レーザダイオードを有する励起光照射装置を備える投影装置として、励起光照射装置からの励起光を、回転する蛍光ホイールの蛍光体層に照射し、緑色波長帯域光を発する光源装置を備える投影装置を提案し、実施している。

特許文献1に開示される投影装置では、励起光照射装置に組み込まれるレーザダイオード(LD)への供給電力、及び赤色発光ダイオードLED)や青色発光ダイオード(LED)への供給電力を調整して画像光の明るさを調整しており、特許文献2に開示された蛍光ホイールを用いた光源装置を組み込んだ投影装置でも同様であった。

そして、高輝度画像の投影を行うと、光源装置の発熱量が多くなる。このため、光源装置及び投影装置の温度が上昇する。従って、投影装置に内蔵した冷却ファンを強く駆動し、ファンによる冷却効率を高めるようにしていた。

概要

電力消費及び投影光の明るさを適切とした投影を行うことができる光源装置及び投影装置を提供する。励起光を出射する励起光照射装置と、該励起光照射装置からの出射光を受けて蛍光光を出射する蛍光体の形成条件を異ならせた複数の蛍光発光領域周方向に並設されてなる蛍光ホイール101と、前記蛍光ホイール101を回転駆動し、前記蛍光光の発生タイミングに前記複数の蛍光発光領域の何れかを前記励起光の光軸位置に位置させる位置調整部110と、前記励起光及び前記蛍光光とは異なる波長帯域光を出射する光源装置と、前記励起光照射装置及び前記光源装置を時分割制御するとともに、前記位置調整部を制御し、環境条件により前記蛍光ホイールへの励起光照射位置を決定する光源光制御部と、を有することを特徴とする光源装置。

目的

本発明の目的は、高輝度投影時の消費電力の増大を抑制し、投影画像輝度を適正とし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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

励起光出射する励起光照射装置と、該励起光照射装置からの出射光を受けて蛍光光を出射する蛍光体形成条件を異ならせた複数の蛍光発光領域周方向に並設されてなる蛍光ホイールと、前記蛍光ホイールを回転駆動し、前記蛍光光の発生タイミングに前記複数の蛍光発光領域の何れかを前記励起光の光軸位置に位置させる位置調整部と、前記励起光及び前記蛍光光とは異なる波長帯域光を出射する光源装置と、前記励起光照射装置及び前記光源装置を時分割制御するとともに、前記位置調整部を制御し、環境条件により前記蛍光ホイールへの励起光照射位置を決定する光源光制御部と、を有することを特徴とする光源装置。

請求項2

前記蛍光発光領域に形成された蛍光体は、前記励起光照射装置からの出射光を励起光として前記励起光よりも長波長帯域光を出射する同一波長帯域の蛍光体を含み、前記環境条件は、投影モードまたは周囲環境を含み、前記形成条件は、前記蛍光体による蛍光体層の厚さ、及び、蛍光体層の表面積であって、前記形成条件が異なることにより、前記複数の蛍光発光領域は蛍光発光の光量が異なることを特徴とする請求項1に記載した光源装置。

請求項3

前記周囲環境は周囲の明るさであって、前記光源光制御部は、周囲が明るいとき、蛍光発光量の多い前記蛍光発光領域に前記励起光が照射されるように前記位置調整部を制御することを特徴とする請求項2に記載した光源装置。

請求項4

前記周囲環境は気温であって、前記光源光制御部は、気温が低いとき、蛍光発光量の多い前記蛍光発光領域に前記励起光が照射されるように前記位置調整部を制御することを特徴とする請求項2又は請求項3の何れかに記載した光源装置。

請求項5

前記光源光制御部は、前記光源装置の発光素子を時分割制御する光源制御手段と蛍光ホイール制御部とを合わせて光源光制御部とされ、前記蛍光ホイール制御部は、モードや周囲環境により前記蛍光ホイールへの前記励起光の照射位置を決定し、前記光源制御手段は、前記光源装置の光源光及び前記励起光の強度も調整制御することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載した光源装置。

請求項6

前記蛍光ホイールは円板形状であり、複数の前記蛍光発光領域は前記蛍光ホイールの周囲に環状に配置され、前記位置調整部は前記蛍光ホイールを回転駆動するホイールモータとされることを特徴する請求項1乃至請求項5の何れかに記載した光源装置。

請求項7

前記励起光照射装置はレーザダイオードを備え、前記蛍光体は緑色発光蛍光体とされて緑色光源装置を形成し、前記光源装置は、赤色発光ダイオードによる赤色光源装置青色発光ダイオードによる青色発光装置とを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れかに記載した光源装置。

請求項8

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、を有し、前記光源装置は前記請求項1乃至請求項7の何れかに記載の光源装置であることを特徴とすることを特徴とする投影装置。

技術分野

0001

本発明は、励起光源からの励起光照射される蛍光ホイールを備える光源装置、及びこの光源装置を備える投影装置に関する。

背景技術

0002

今日、パーソナルコンピュータ画面ビデオ画像、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。

0003

そして、本件出願人は、特許文献1に開示される投影装置を提案している。
この特許文献1に開示される投影装置は、発光ダイオードによる赤色光及び青色光と、蛍光体による緑色光とによって三原色光を出射する光源装置を備えるものである。この光源装置は、青色レーザダイオードを有する励起光照射装置を有し、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とされている。

0004

上記特許文献1に開示された投影装置に内蔵される光源装置に用いる板状の蛍光体デバイスは、投影装置の筐体内に蛍光ホイールを固定するように配置したものである。

0005

また、本件出願人は、特許文献2に開示される投影装置として、青色レーザダイオードを有する励起光照射装置を備える投影装置として、励起光照射装置からの励起光を、回転する蛍光ホイールの蛍光体層に照射し、緑色波長帯域光を発する光源装置を備える投影装置を提案し、実施している。

0006

特許文献1に開示される投影装置では、励起光照射装置に組み込まれるレーザダイオード(LD)への供給電力、及び赤色発光ダイオードLED)や青色発光ダイオード(LED)への供給電力を調整して画像光の明るさを調整しており、特許文献2に開示された蛍光ホイールを用いた光源装置を組み込んだ投影装置でも同様であった。

0007

そして、高輝度画像の投影を行うと、光源装置の発熱量が多くなる。このため、光源装置及び投影装置の温度が上昇する。従って、投影装置に内蔵した冷却ファンを強く駆動し、ファンによる冷却効率を高めるようにしていた。

先行技術

0008

特開2014−123014号公報
特開2014−053844号公報

発明が解決しようとする課題

0009

前述の様に、従来の投影装置では、光源装置のレーザダイオードや発光ダイオードへの供給電力量により投影画像光の明るさを調整し、光源装置等の温度が上昇すると冷却ファンを強く駆動するため、高輝度画像を投影するときは、発熱量の増大と合わせて消費電力も大きく増大する欠点があった。

0010

よって、本発明の目的は、高輝度投影時の消費電力の増大を抑制し、投影画像の輝度を適正とし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。

課題を解決するための手段

0011

本発明の光源装置は、励起光を出射する励起光照射装置と、該励起光照射装置からの出射光を受けて蛍光光を出射する蛍光体の形成条件を異ならせた複数の蛍光発光領域周方向に並設されてなる蛍光ホイールと、前記蛍光ホイールを回転駆動し、前記蛍光光の発生タイミングに前記複数の蛍光発光領域の何れかを前記励起光の光軸位置に位置させる位置調整部と、前記励起光及び前記蛍光光とは異なる波長帯域光を出射する光源装置と、前記励起光照射装置及び前記光源装置を時分割制御するとともに、前記位置調整部を制御し、環境条件により前記蛍光ホイールへの励起光照射位置を決定する光源光制御部と、を有することを特徴とする。

0012

本発明の投影装置は、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、を有し、前記光源装置は上記本発明の光源装置であることを特徴とする。

発明の効果

0013

本発明によれば、投影場所の周囲の環境に応じて、電力消費及び投影画像の輝度を適正とし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。

図面の簡単な説明

0014

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ホイール装置を示す模式図である。
本発明の実施形態に係る投影装置における蛍光ホイールを示す正面模式図である。

実施例

0015

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。

0016

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。

0017

更に、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受信部を正面パネル12に備えており、レンズカバー19の内側には、当該投影装置10の設置場所である室内等の明るさを検出する室内照度センサを有している。

0018

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、電源スイッチキー電源オン又はオフ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。

0019

さらに、筐体の背面には、背面パネルUSB端子アナログ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。

0020

尚、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。

0021

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。

0022

この制御部38は、投影装置10内の各回路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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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によりズーム調整フォーカス調整のための駆動が行われる。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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を駆動して拡声音させる。

0031

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。

0032

更に、制御部38は、室内照度センサ55により当該投影装置10が設置された場所の周囲の明るさを検出し、画像投影に際しての投影画像光の明るさ調整も行っている。

0033

光源制御回路41は、省エネルギに対応した設定や、投影場所の周囲の明るさや環境に応じて、複数の投影モードに対応した明るさで光源装置60の各色波長帯域光を発光させる。例えば、環境条件の一つである投影モード(表示モード)として、色再現性重視したモード、プレゼン用に輝度を重視したモード、動画再生向けのシネマモード等を備えている。即ち、光源制御回路41は、赤色光源装置青色光源装置緑色光源装置における励起光照射装置の各発光素子点灯タイミングや各発光素子から出射される光源光の強度を制御するものである。

0034

また、光源制御回路41は、蛍光ホイール装置100を制御する蛍光ホイール制御部44と接続され、蛍光ホイール制御部44と光源制御手段としての光源制御回路41とにより、光源光制御部を構成する。光源光制御部の蛍光ホイール制御部44は、投影モードや周囲の環境に対応して、後に詳述するように蛍光ホイール101の位置制御を行う。

0035

更に、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の電源をオフにする等の制御も行う。

0036

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。

0037

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ホイール101を含む蛍光ホイール装置100とにより構成される。そして、光源装置60には、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の入射口に集光する。

0038

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の背面パネル13近傍で筐体の左右略中央に配置される。そして、励起光照射装置70は、背面パネル13と光軸が垂直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。

0039

光源群は、複数の青色レーザダイオード71が一列に配列されている。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

0040

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や集光レンズ78が冷却される。

0041

緑色光源装置80を構成する蛍光ホイール装置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。

0042

この蛍光ホイール装置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ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動して励起光が照射される位置を決定する位置調整部としてのホイールモータ110と、励起光照射装置70から出射される励起光を集光する集光レンズ85と、更に励起光である光線束を蛍光ホイール101に集光するとともに蛍光ホイール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集光レンズ群111と、を備える。

0043

蛍光ホイール101は、励起光照射装置70からの出射光を受けて蛍光光を出射する蛍光体の形成条件を異ならせた複数の蛍光発光領域103(151〜156)が周方向に並設されてなる。また、位置調整部110は、蛍光ホイール101を回転駆動し、蛍光光の発生タイミングに複数の蛍光発光領域103(151〜156)の何れかを励起光の光軸位置に位置させる。このようにして、回転タイミングの制御を行う。

0044

更に、蛍光ホイール制御部44と光源制御回路41とによる光源光制御部は、光源制御回路41により励起光照射装置70、赤色光源装置120及び青色光源装置300を時分割制御するとともに、蛍光ホイール制御部44により位置調整部110を制御し、環境条件により蛍光ホイール101への励起光照射位置を決定する。

0045

尚、蛍光ホイール装置100は、図3及び図4に示すように、集光レンズ85と集光レンズ群111との間に、導光光学系140の第1ダイクロイックミラー141を挟むようにして備えている。

0046

このように、この蛍光ホイール101は、蛍光ホイール装置100により回転駆動可能に投影装置10の筐体内に配置される。また、蛍光ホイール制御部44により制御される位置調整部としてのホイールモータ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によって蛍光ホイール装置100等が冷却される。

0047

蛍光ホイール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体による蛍光発光領域を備える。なお、この蛍光ホイール101については、詳細を後述する。

0048

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、その出射光の光軸が、励起光照射装置70からの出射光及び蛍光ホイール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。

0049

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。

0050

青色光源装置300は、蛍光ホイール装置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からの出射光の光軸と青色光源装置300からの出射光の光軸とが交差するように配置されている。

0051

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。

0052

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。

0053

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ホイール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。

0054

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。

0055

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、集光レンズ85、第1ダイクロイックミラー141を透過し、集光レンズ群111を介して蛍光ホイール101の蛍光発光領域に照射される。そして、蛍光ホイール装置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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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、投影画像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、可変焦点レンズとされ、ズーム調節フォーカス調節が可能に形成される。

0062

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。

0063

次に、図5に基づいて、蛍光ホイール装置100の蛍光ホイール101について説明する。図5は、本実施形態における蛍光ホイール101を正面から見た模式図である。蛍光ホイール101は、位置調整部とされるホイールモータ110のモータ軸112と接続され、このホイールモータ110により回転駆動されて励起光の照射位置が制御される。

0064

この蛍光ホイール101の基材は、銅やアルミニウム等から成る金属基材により円板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体領域103が形成されている。

0065

蛍光体領域103は、第1蛍光発光領域151乃至第6蛍光発光領域156の6個の領域により形成されている。第1蛍光発光領域151乃至第6蛍光発光領域156は、全体として環状に連続して等間隔に設けられる。

0066

第1蛍光発光領域151乃至第6蛍光発光領域156とされる蛍光体領域103を形成する蛍光体層は、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熱硬化処理して形成される。そして、蛍光体領域103は、このように形成された蛍光体層が、蛍光ホイール101の環状の溝に設けられ、形成される。

0067

尚、蛍光体領域103の蛍光体層は、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、形成されることもある。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いる。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。

0068

この蛍光体領域103を形成する第1蛍光発光領域151乃至第6蛍光発光領域156は、第1蛍光発光領域151と第2蛍光発光領域152との蛍光体層の厚みを同一とし、第3蛍光発光領域153と第4蛍光発光領域154との蛍光体層の厚みを同一としつつ第1蛍光発光領域151及び第2蛍光発光領域152よりも僅かに厚くし、第5蛍光発光領域155と第6蛍光発光領域156との蛍光体層の厚みを同一としつつ第3蛍光発光領域153及び第4蛍光発光領域154よりも僅かに厚くしている。

0069

尚、第1蛍光発光領域151乃至第6蛍光発光領域156の蛍光体層の厚みは数百μm程度であり、第1蛍光発光領域151及び第2蛍光発光領域152と、第3蛍光発光領域153及び第4蛍光発光領域154と、第5蛍光発光領域155及び第6蛍光発光領域156との厚みの差は、百μm乃至百数十μm程度としている。

0070

そして、第1蛍光発光領域151及び第3蛍光発光領域153や第5蛍光発光領域155の表面は平滑面とし、第2蛍光発光領域152及び第4蛍光発光領域154や第6蛍光発光領域156の表面は微細凹凸面とする蛍光発光領域とするようにし、第1蛍光発光領域151乃至第6蛍光発光領域156を形成する蛍光体層の蛍光体は、同一蛍光体材料を用いるものであっても、その厚みやその表面平滑度による表面面積である物理的構造を変化させるように形成条件を異ならせているものである。

0071

この第1蛍光発光領域151及び第2蛍光発光領域152のように蛍光体層の厚みを薄くすると、光の変換量が少なく低輝度の画像光を形成することとなるも、蛍光ホイール101の温度上昇を小さくすることができる。そして、第5蛍光発光領域155及び第6蛍光発光領域156のように蛍光体層の厚みを厚くすると、光の変換量を多くすることができ、高輝度の画像光を形成することができ、蛍光ホイール101の温度上昇が大きくなるも、投影画像光を明るくすることができる。

0072

また、蛍光体層の表面に微細な凹凸を形成して表面を粗くすると、励起光の照射範囲が一定であっても、励起光を受光する蛍光体層表面における受光面の表面積が増加し、蛍光体層からの発光量を多くすることができるものである。

0073

従って、この投影装置10では、励起光の強度を変化させることなく、蛍光光である緑色波長帯域光の強度を変化させることができる。従って、室内の温度や明るさに合わせて蛍光ホイール101における蛍光体領域103への励起光の照射位置を選択すれば、光源装置60からの出射光の強度、即ち、投影画像光の明るさを変化させることができる。

0074

尚、励起光の強度を変化させることなく蛍光ホイール101の蛍光体領域103への照射位置を変更し、緑色波長帯域光の強度を変化させるとき、赤色光源装置120の赤色発光ダイオードや青色光源装置300の青色発光ダイオードに供給する電力も調整し、緑色波長帯域光の強度調整に合わせて赤色波長帯域光や青色波長帯域光の強度を変化させることもできる。

0075

また、本実施形態における投影装置10は、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高輝度モードや、周囲が暗い投影場所で低輝度の投影光で投影する低輝度モードを有している。

0076

そして、光源光制御部は、蛍光ホイール制御部44及び光源制御手段とした光源制御回路41により構成される。光源制御手段とした光源制御回路41は、モードに合わせて赤色光源装置120や青色光源装置300の発光素子への供給電力を切り換えるように変化させるものである。また、蛍光ホイール制御部44及び光源制御回路41である光源光制御部は、モードに合わせて励起光照射装置70の発光素子である青色レーザダイオード71への供給電力量を光源制御回路41により調整し、且つ、蛍光ホイール101の蛍光体領域103への励起光の照射位置を選択させるように、蛍光ホイール制御部44により蛍光ホイール装置100のホイールモータ110を駆動し、回転タイミングの制御を行う。

0077

従って、レンズカバー19の内側に設けた室内照度センサ55により環境条件の一つである周囲環境である明るさを検出し、室内の照度所定値以下であって低輝度モードで足りると判断されたとき、又は、低輝度モードが使用者により選択操作されたときは、蛍光ホイール制御部44により、蛍光ホイール101の停止位置を制御し、緑色波長帯域光である蛍光光の発光量を調整するように蛍光体領域103への照射位置を決定して所定の蛍光発光領域に励起光を照射させることができる。このとき、蛍光ホイール制御部44は、蛍光ホイール装置100に設けられる図示しない位置センサ等により蛍光ホイール101の回転位置を検出し、励起光の光路上に所定の蛍光発光領域が位置しているかを判別して、蛍光ホイール101の励起光受光位置を制御するものである。

0078

即ち、低輝度モードのときは、光源光制御部により、第1蛍光発光領域151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。

0079

また、周囲環境として温度により蛍光発光量を調整するには、光源装置などの投影装置10の筐体内に設けた温度センサにより周囲環境としての温度を検出し、気温が低いとき、蛍光体層の厚い第5蛍光発光領域155及び第6蛍光発光領域156を使用し、光の変換量が多い蛍光発光を行い、明るい投影画像を投影したり、または、励起光の輝度を低くして緑色光源装置80の発熱を抑え、電力消費を少なくするようにすることもある。

0080

そして、投影装置10の筐体内に設けた温度センサにより周囲環境としての温度を検出し、投影場所となる室温等周囲の気温が高いとき、又は、蛍光ホイール101の温度上昇が著しくなったときは、蛍光体層の厚みが薄い領域に励起光照射位置を切り換え、励起光の強度を僅かに高くして蛍光ホイール装置100の高温化を防止することもある。

0081

また、色再現性を重視したモードや輝度を重視したモード、シネマモード等の各モードが選択されたとき、選択されたモードに合わせた発光量の蛍光発光領域を使用するように決定することもある。

0082

尚、上記実施の形態は、蛍光体領域103を第1蛍光発光領域151乃至第6蛍光発光領域156として形成条件の異なる領域を6個としているも、同一蛍光体の形成条件を異ならせた領域の数は6個に限ることなく、形成条件の異なる蛍光発光領域を複数個とすれば足りるものである。

0083

このように、本発明の実施形態の光源装置60は、緑色光源装置80として、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ホイール101を有する蛍光ホイール装置100とを備える。そして、この蛍光ホイール101は、蛍光体領域103として、形成条件が異なる複数の蛍光発光領域151〜156を備え、蛍光ホイール101への励起光照射位置を決定する蛍光ホイール制御部44を有しているため、励起光が照射される蛍光ホイール101の蛍光発光領域を選択決定して蛍光光の発光状態を調整変化させることができる。

0084

このため、光源装置60からの出射光、ひいては投影装置10における投影画像光の明るさ調整に変更調整が可能な要素を追加することができ、投影場所の周囲の環境に応じて、電力消費及び投影画像の輝度を適正とした投影の調整を容易に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とすることができる。

0085

そして、形成条件として蛍光体層の厚さや表面平滑度による表面積を異ならせた領域は、形成条件が異なる蛍光発光領域を容易に形成することができ、蛍光発光状態として蛍光発光の光量が異なる複数の領域を容易に形成することができる。

0086

また、周囲が明るいとき、蛍光ホイール制御部44は蛍光発光量の多い蛍光発光領域に前起光が照射されるように位置調整部を制御するため、明るい場所に適した輝度の高い投影画像光を出射して画像を見易くることができる。また、気温に合わせて気温が高いときなどは、蛍光ホイール101での発熱の少ない蛍光発光領域に励起光を照射することができる。

0087

そして蛍光ホイール制御部44を光源制御手段である光源制御回路41と合わせて光源光制御部とし、光源光制御部により蛍光ホイール101への励起光の照射位置を決定すると共に、励起光の強度も調整制御可能とすることにより、光源光の強度を一層正確に、また、適正に調整することが容易に可能となる。

0088

また、蛍光ホイール101は円板形状の蛍光ホイールとして形成して各蛍光発光領域を前蛍光ホイールの周囲に環状に配置し、蛍光ホイール装置100は位置調整部としてホイールモータ110を備えるため、蛍光ホイール101を回転駆動することにより、励起光を照射する蛍光発光領域を選択変更することができる。

0089

また、励起光照射装置70は青色レーザダイオード71を備え、蛍光ホイール装置100は緑色波長帯域光を発する蛍光体を用いて緑色光源装置80を形成し、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、3原色を出射する光源装置60として、カラー画像を容易に形成することのできる光源装置とすることができる。

0090

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。

0091

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]励起光を出射する励起光照射装置と、
該励起光照射装置からの出射光を受けて蛍光光を出射する蛍光体の形成条件を異ならせた複数の蛍光発光領域が周方向に並設されてなる蛍光ホイールと、
前記蛍光ホイールを回転駆動し、前記蛍光光の発生タイミングに前記複数の蛍光発光領域の何れかを前記励起光の光軸位置に位置させる位置調整部と、
前記励起光及び前記蛍光光とは異なる波長帯域光を出射する光源装置と、
前記励起光照射装置及び前記光源装置を時分割制御するとともに、前記位置調整部を制御し、環境条件により前記蛍光ホイールへの励起光照射位置を決定する光源光制御部と、
を有することを特徴とする光源装置。
[2] 前記蛍光発光領域に形成された蛍光体は、前記励起光照射装置からの出射光を励起光として前記励起光よりも長波長帯域光を出射する同一波長帯域の蛍光体を含み、
前記環境条件は、投影モードまたは周囲環境を含み、
前記形成条件は、前記蛍光体による蛍光体層の厚さ、及び、蛍光体層の表面積であって、前記形成条件が異なることにより、前記複数の蛍光発光領域は蛍光発光の光量が異なることを特徴とする前記[1]に記載した光源装置。
[3] 前記周囲環境は周囲の明るさであって、前記光源光制御部は、周囲が明るいとき、蛍光発光量の多い前記蛍光発光領域に前記励起光が照射されるように前記位置調整部を制御することを特徴とする前記[2]に記載した光源装置。
[4] 前記周囲環境は気温であって、前記光源光制御部は、気温が低いとき、蛍光発光量の多い前記蛍光発光領域に前記励起光が照射されるように前記位置調整部を制御することを特徴とする前記[2]又は前記[3]の何れかに記載した光源装置。
[5] 前記光源光制御部は、前記光源装置の発光素子を時分割制御する光源制御手段と蛍光ホイール制御部とを合わせて光源光制御部とされ、前記蛍光ホイール制御部は、モードや周囲環境により前記蛍光ホイールへの前記励起光の照射位置を決定し、前記光源制御手段は、前記光源装置の光源光及び前記励起光の強度も調整制御することを特徴とする前記[1]乃至前記[4]の何れかに記載した光源装置。
[6] 前記蛍光ホイールは円板形状であり、複数の前記蛍光発光領域は前記蛍光ホイールの周囲に環状に配置され、前記位置調整部は前記蛍光ホイールを回転駆動するホイールモータとされることを特徴する前記[1]乃至前記[5]の何れかに記載した光源装置。
[7] 前記励起光照射装置はレーザダイオードを備え、前記蛍光体は緑色発光蛍光体とされて緑色光源装置を形成し、前記光源装置は、赤色発光ダイオードによる赤色光源装置と青色発光ダイオードによる青色発光装置とを含むことを特徴とする前記[1]乃至前記[6]の何れかに記載した光源装置。
[8] 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、
を有し、
前記光源装置は前記[1]乃至前記[7]の何れかに記載の光源装置であることを特徴とすることを特徴とする投影装置。

0092

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(光源制御手段)
43冷却ファン駆動制御回路44蛍光ホイール制御部
45レンズモータ47音声処理部
48スピーカ51表示素子
55室内照度センサ
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
78集光レンズ80緑色光源装置
81ヒートシンク85 集光レンズ
100 蛍光ホイール装置
101 蛍光ホイール 102基材
103蛍光体領域110ホイールモータ(位置調整部)
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
151〜156 第1蛍光発光領域〜第6蛍光発光領域
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

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