JP5333472B2 - 光源ユニット、光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、複数の光源を備えた光源ユニットと、該光源ユニットを備えた光源装置と、該光源装置を備えたプロジェクタに関するものである。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、更に、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、光源から射出された光を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、光源装置の発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）、或いは、有機ＥＬ等の半導体発光素子を用いる開発や提案が多々なされている。

例えば、特開２００４−２２００１５号公報（特許文献１）では、光量を増加させるために発光素子をマトリクス状に配置した光源装置が提案されている。しかしながら、特許文献１の発明では、発光面積が増加し、エテンデュー（Ｅｔｅｎｄｕｅ）の値が大きくなるため不要光となる光が多く、発光ダイオードからの射出光の利用効率が低下するという問題点があった。尚、エテンデューとは、有効光の空間的な広がりを面積と立体角の積として表した値であり、光学系において保存される値である。

そこで、特開２００４−３４１１０５号公報（特許文献２）では、蛍光体が周方向に敷設された発光ホイールと、紫外線発光ダイオードと、を備えた光源装置の提案がなされている。この特許文献２の提案では、発光ホイールに裏面側から励起光としての紫外線を照射し、この発光ホイールの前面側から発光された蛍光光を光源光として利用する構成とされている。

特開２００４−２２００１５号公報 特開２００４−３４１１０５号公報

上述した特許文献２の発明において、蛍光光の光量を増加させるためには、励起光の出力を大きくする必要がある。励起光の出力を大きくする方法としては、複数の紫外線発光ダイオードを使用する方法があるが、この場合、励起光源の輝点が増加することとなるため、複数の輝点から射出された光線束を蛍光体に集光するために大型の集光レンズが必要となるという問題点があった。

本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の光源を平面状に配列する構成において、各光源からの射出光の間隔をミラーにより狭めることにより、複数の輝点から射出される光線束の断面面積を縮小することができる光源ユニットと、この光源ユニットからの射出光を励起光及び所定波長域光として利用する発光ホイールを備えた光源装置と、該光源装置を備えた小型及び薄型のプロジェクタと、を提供することを目的としている。

本発明の光源ユニットは、複数の光源が行及び列をなすように平面状に配列された光源群と、該光源群の光軸上に配置され、前記光源群から射出された光線束の行間隔を狭めることにより、前記光源群から射出された光線束が列方向に縮小された光線束として反射する第一反射ミラー群と、前記第一反射ミラー群で反射された光線束の光軸上に配置され、前記光源群の各列を構成する前記光源から射出された光線束の列間隔を狭めることにより、断面面積が行方向に縮小された光線束として、前記光源から射出された光線束を前記第一反射ミラー群を介して反射する第二反射ミラー群と、から構成されたことを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットにおいて、各光源の射出光は、平行光であって、前記第一反射ミラー群は、前記光源群の各行から射出される光線束の光軸上に複数の反射ミラーが階段状に配置されることによって構成され、各反射ミラーは、各反射ミラーからの反射光相互の間隔をなくすように配置されていることを特徴とする。

さらに、本発明の光源ユニットにおいて、前記第一反射ミラー群は、前記光源群における光源の行数と同数の短冊状の反射ミラーから構成されており、各反射ミラーは、前記光源群の行方向と平行となるようにそれぞれ同一の傾きをなして配置されていることを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットにおいて、前記第一反射ミラー群は、前記光源群における光源の数と同数の反射ミラーから構成されており、各反射ミラーは、前記光源群における各光源の光軸上に当該光軸に対して所定の傾きを有した状態で配置されていることを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットにおいて、前記第二反射ミラー群は、前記光源群の各列から射出され前記第一反射ミラー群で反射した光線束の光軸上において、それぞれ異なる短冊状の反射ミラーが階段状に配置されることによって構成されており、各反射ミラーは、各反射ミラーからの反射光相互の間隔をなくすように配置されていることを特徴とする。

さらに、本発明の光源ユニットにおいて、前記光源は、発光素子と、該発光素子からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、が組み合わされて形成されることを特徴とする。

本発明の光源装置は、上述したような光源ユニットと、該光源ユニットから射出される光線束の光軸上に配置された、前記光源ユニットからの射出光を励起光として発光する蛍光体を有した発光板を有することを特徴とする。

そして、本発明のプロジェクタは、上述したような光源装置と、導光装置と、光源側光学系と、表示素子と、投影側光学系と、プロジェクタ制御手段とを備え、前記光源装置の集光光学系は、光源光を前記導光装置の入射面に集光することを特徴とする。

本発明によれば、複数の光源を平面状に配列する構成において、各光源からの射出光の間隔をミラーにより狭めることにより、複数の輝点から射出される光線束の断面面積を縮小することができる光源ユニットと、この光源ユニットからの射出光を励起光及び所定波長域光として利用する発光ホイールを備えた光源装置と、該光源装置を備えた小型及び薄型のプロジェクタと、を提供することができる。

本発明の実施例に係る光源ユニットの外観斜視を示す模式図である。 本発明の実施例に係る光源ユニットの外観斜視を示す模式図である。 本発明の他の実施例に係る光源ユニットの外観斜視を示す模式図である。 本発明の更に別の実施例に係る光源ユニットの外観斜視を示す模式図である。 本発明の実施例に係る光源ユニットにおける光線束の断面面積を縮小する原理の説明図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの実施例を示す外観斜視図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの機能回路ブロック図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタが備える光源装置の平面模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。本発明のプロジェクタ10は、光源装置63と、導光装置75と、光源側光学系62と、表示素子51と、投影側光学系90と、プロジェクタ制御手段とを備える。

この光源装置63は、光源ユニット200と、光源ユニット200から射出される光線束の光軸上に配置された発光ホイール71と、発光ホイール71を回転駆動するホイールモータ73と、単色発光素子としての赤色光源72と、を備える。さらに、光源装置63は、発光ホイール71から射出される光線束の光軸と、赤色光源72から射出された光線束の光軸と、を一致させて導光装置75の入射面に集光する集光光学系を有している。

この発光ホイール71は、少なくとも拡散透過領域と、蛍光反射領域と、を備え、拡散透過領域と蛍光反射領域が周方向に並設されてなる。この拡散透過領域は、青色レーザー光とする光源ユニット200からの射出光を拡散透過する領域であり、蛍光反射領域は、緑色波長帯域光を発光する蛍光体を備える領域である。

そして、光源ユニット200は、複数の光源201が行及び列をなすように平面状に配列された光源群210と、光源群210から射出された光線束を列方向に断面面積が縮小された光線束として反射する第一反射ミラー群220と、から構成されている。この第一反射ミラー群220は、光源群210の光軸上に配置され、光源群210の各行を構成する光源201から射出される光線束の行間隔を狭めることにより光源群210から射出された光線束を列方向に断面面積が縮小された光線束として反射する。

また、光源201は、発光素子205と、発光素子205からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズ207と、が組み合わされて形成されている。また、光源群210は、２４個の光源201が長方形状を形成するように６行４列に配列されてなる。

そして、第一反射ミラー群220は、光源群210の各行から射出される光線束の光軸上にそれぞれ異なる短冊状の反射ミラー225が階段状に配置されることによって構成され、各反射ミラー225は、各反射ミラー225からの反射光相互の間隔をなくすように配置されている。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。図１及び図２は、本発明の光源ユニット200の外観斜視を示す模式図である。本発明の光源ユニット200は、図１及び図２に示すように、複数の光源201が行及び列をなすように平面状に配列された光源群210と、この光源群210における各光源201の光軸上に各々配置された複数の反射ミラー225による第一反射ミラー群220と、第一反射ミラー群220で反射した光線束の光軸上に配置された複数の反射ミラー235による第二反射ミラー群230と、から構成されている。

この光源ユニット200は、まず、光源群210から射出された光線束を列方向に断面面積が縮小された光線束に、第一反射ミラー群220で変換する。次に、この光源ユニット200は、第二反射ミラー群230で第一反射ミラー群220とは直交する方向、つまり、光源群210から射出された光線束を行方向に断面面積が縮小された光線束に変換する。このように光源ユニット200は、光源群210から射出された光線束を、光線束の拡散角度を変えることなく断面面積を縮小し、且つ、密度を高くすることができる。尚、列方向とは、図１の正面視上下方向を指し、行方向とは、光源群210が配列された平面における列方向と直交する方向を指す。

光源201は、青色レーザー発光器等の点光源である発光素子205と、発光素子205から射出された光線束を指向性が増した平行光に変換するコリメータレンズ207と、が組み合わされて構成されている。

光源群210は、２４個の光源201が、対向する２辺を平行とする八角形を形成するように６行６列に配列されてなる。つまり、光源群210は、１行目に２個、２行目に４個、３行目に６個、４行目に６個、５行目に４個、６行目に２個の光源201が所定の間隔を開けた状態で等間隔に配置されており、列方向においても同様に、２個、４個、６個、６個、４個、２個の光源201が順に等間隔で配置されて、対向する２辺が平行となる八角形を形成している。このように各光源201間に所定の間隔を開けているのは、各光源201用の基板を配置するためのスペースや、各光源201を保持する保持部材のためのスペース、配線用のスペースを確保するため、また、光源201の熱対策のためである。

第一反射ミラー群220は、短冊状の６枚の反射ミラー225、つまり、光源群210における光源201の行数と同数の反射ミラー225から構成されている。この６枚の反射ミラー225は、光源群210における各行に位置する光源201から射出される光線束を、行間隔を狭めることにより列方向に断面面積が縮小された光線束として反射する。また、この６枚の反射ミラー225は、光源201が２個配置された行と対応する光源２個用の反射ミラー225と、光源２個用の反射ミラー225よりも幅が広く形成された光源４個用の反射ミラー225と、光源４個用の反射ミラー225よりも幅が広く形成された光源６個用の反射ミラー225と、をそれぞれ２枚ずつ備えてなる。

そして、第一反射ミラー群220は、光源群210の各行から射出される光線束の光軸上にそれぞれ異なる短冊状の反射ミラー225が、光軸に対して４５度の角度をなして階段状に配置されることにより構成されている。また、各反射ミラー225は、当該各反射ミラー225からの反射光相互の間隔をなくすように、つまり、光源群210からの射出光の光軸方向に各反射ミラー225の相互間隔を詰めて配置されている。

つまり、２個の光源201が配置された行の光軸上には、光源２個用の反射ミラー225が光軸に対して４５度の角度をなして配置され、４個の光源201が配置された行の光軸上には、光源４個用の反射ミラー225が光軸に対して４５度の角度をなして配置され、６個の光源201が配置された行の光軸上には、光源６個用の反射ミラー225が光軸に対して４５度の角度をなして配置されている。

この第一反射ミラー群220において、各反射ミラー225を階段状に配置しているのは、それぞれの反射ミラー225で反射した光線束が他の反射ミラー225に干渉することを防止するためである。また、各反射ミラー225を当該各反射ミラー225からの反射光相互の間隔をなくすように配置しているのは、光源群210における行間の空間を排除して列方向に断面面積が縮小された光線束として反射するためである。

第二反射ミラー群230は、短冊状の６枚の反射ミラー235、つまり、光源群210における光源201の列数と同数の反射ミラー235から構成されている。この６枚の反射ミラー235は、光源群210の各列から射出され第一反射ミラー群220で反射した光線束の光軸上に、それぞれ異なる短冊状の反射ミラー235が階段状に配置されることによって構成されている。また、６枚の反射ミラー235は、第一反射ミラー群220と同様に、光源201が２個配置された列と対応する光源２個用の反射ミラー235と、光源２個用の反射ミラー235よりも幅が広く形成された光源４個用の反射ミラー235と、光源４個用の反射ミラー235よりも幅が広く形成された光源６個用の反射ミラー235と、をそれぞれ２枚ずつ備えてなる。

さらに、各反射ミラー235は、光源群210の各列から射出され第一反射ミラー群220で反射した光線束の光軸に対して４５度の角度をなすように配置される。つまり、第二反射ミラー群230は、第一反射ミラー群220で反射した光線束の光軸を、当該光軸及び光源群210の光軸と直交する方向に変換している。さらに、各反射ミラー235は、当該各反射ミラー235からの反射光相互の間隔をなくすように、つまり、第一反射ミラー群220で反射した反射光の光軸方向に各反射ミラー235の相互間隔を詰めて配置されている。

そして、この第二反射ミラー群230は、光源群210から射出された光線束における行方向の長さを縮小することにより、当該光線束の行方向の断面面積を縮小するとともに、光線束の密度を高めている。つまり、第二反射ミラー群230によれば、光源群210から射出された光線束の断面において、第一反射ミラー群220において縮小させた方向と直交する方向の長さを縮小することができる。よって、本実施例の光源ユニット200は、断面面積が小さく高輝度な光線束を射出することができる。

尚、複数の反射ミラー225,235は、対応する行又は対応する列に配列された光源201の数に合わせて長さが異なるものを用いていたが、全ての反射ミラー225,235を同一のサイズとしてもよく、光源ユニット200を用いた電気機器における光源ユニット200の配置スペースや配置場所の形状に合わせて自由に変更可能である。

次に、光源群210から射出された光線束の断面面積を縮小する構成とした光源ユニット200における他の実施例を述べる。図３は、他の実施例に係る光源ユニット200の外観斜視を示す模式図である。上述した光源ユニット200では、光源群210からの射出光を２方向に縮小していたが、図３に示すように、光源群210の光軸上に第一反射ミラー群220を配置し、一方向にのみ光線束の断面面積を縮小する構成とすることもできる。

このような構成とした光源ユニット200は、光源群210と、この光源群210から射出される光線束の光軸上に配置され光軸を９０度変換する第一反射ミラー群220と、から構成されている。また、この光源群210は、相互に近接した複数の光源201が直線的に配置された光源体の複数が光源体相互間に放熱空間を形成するよう間隔を設けて平面状に配列されてなり、発光素子205とコリメータレンズ207が組み合わされてなる２４個の光源201が、長方形状を形成するように６行４列に等間隔で配列されている。

そして、第一反射ミラー群220は、短冊状の６枚の反射ミラー225から構成されている。また、第一反射ミラー群220は、光源群210の各行から射出される光線束の光軸上にそれぞれ異なる短冊状の反射ミラー225が、光軸に対して４５度の角度をなして階段状に配置されることにより構成されている。そして、この６枚の反射ミラー225は、光源群210における各行に位置する光源201から射出される光線束を、行間隔を狭めることにより列方向に断面面積が縮小された光線束として反射する。さらに、各反射ミラー225は、当該各反射ミラー225からの反射光相互の間隔をなくすように、つまり、光源群210からの射出光の光軸方向に各反射ミラー225の相互間隔を詰めて配置されている。

複数の光源を並設する装置では、複数の光源がそれぞれ相互に放熱空間等を必要とする場合、各光源間に所定の間隔をもって配置されることが一般的である。しかしながら、このような装置では、各光源間に所定の間隔をもって配置されるため、複数の光源から射出される光線束の断面積が拡大してしまう。本実施例の光源ユニット200は、所定の間隔をもって複数の光源を配置しても、これら光源群から射出する光線束の断面積を第一反射ミラー群220によって縮小し、密度を高めた光線束として射出することができるものである。

また、更に別の実施例に係る光源ユニット200について述べる。図４は、本実施例の光源ユニット200の外観斜視を示す模式図である。本実施例の光源ユニット200は、図３に示したような、光源群210の光軸上に第一反射ミラー群220を配置し、一方向にのみ光線束の断面面積を縮小する構成とした光源ユニット200において、図４に示すように、第一反射ミラー群220を１つの光源201からの射出光を１つの反射ミラー225で反射するように構成している。

つまり、本実施例の光源ユニット200において、第一反射ミラー群220は、光源群210における光源201の数と同数の反射ミラー225を備えており、各反射ミラー210は、光源群210における各光源201の光軸上においてそれぞれ同一の傾きをなして配置され、更に、各反射ミラー225は、当該各反射ミラー225からの反射光相互の間隔をなくすように、つまり、光源群210の光軸方向に各反射ミラー225の相互間隔を詰めて配置されている。

尚、本実施例の光源ユニット200では、各反射ミラー225を同一の傾きで配列した構成としたが、各反射ミラー225を所定の一点に各光源201からの射出光を集光するよう異なる傾きを設けて配列することも可能である。

次に、上述した各実施例において、反射ミラー群220,230で光源群210から射出される光線束の断面面積を縮小させるための原理について第一反射ミラー群220を例にとって述べる。図５は、本実施例の第一反射ミラー群220における光線束の断面面積を縮小する原理を説明するための参考図である。尚、光源201のコリメータレンズ207から射出される光線束は、全て平行光になると仮定して述べる。

光源201におけるコリメータレンズ207の直径をａとし、光源間の行間隔をｂとすると、図５に示すように、光源群210の列方向における全長は、６列であるため６ａ＋５ｂであり、光源201のコリメータレンズ207から射出される光線束が全て平行光となるため、光源群210から射出される光線束の断面における列方向の全長も６ａ＋５ｂとなる。

このような光源群210から射出される光線束を一枚の反射ミラー220eで列方向に向かって直角に反射させた場合、反射ミラー220eで反射した光線束の断面における列方向の全長は６ａ＋５ｂとなる。しかし、本実施例においては、各行毎に異なる短冊状の反射ミラー225を配置し、これらの反射ミラー225を光源群210の光軸方向に各反射ミラー225の相互間隔を詰めて配置しているため、光源群210における各光源201間の間隔ｂが削除された状態の光線束となり、光線束における列方向の長さは６ａとなる。

以上のような構成とした光源ユニット200によれば、光源群210の各行を構成する光源201から射出される光線束の行間隔を狭めることにより列方向に断面面積が縮小された光線束として反射する第一反射ミラー群220を備えることにより、光源群210からの射出光を所定の一方向に断面面積が縮小された光線束とすることができ、光源ユニット200のエテンデューを小さくすることができる。

また、第一反射ミラー群220を、光源群210の各行から射出される光線束の光軸上に複数の反射ミラー225を階段状に配置することによって構成し、各反射ミラー225を、各反射ミラー225からの反射光相互の間隔をなくすように配置した光源ユニット200によれば、各反射ミラー225で反射した光線束が他の反射ミラー225に干渉することを防止できるとともに、光源群210の行方向における光源201間の間隔が削除された光線束として反射することができる。

さらに、第一反射ミラー群220を、光源群210における光源201の行数と同数の短冊状の反射ミラー225から構成し、各反射ミラー225を、光源群210の行方向と平行となるようにそれぞれ同一の傾きをなして配置する構成とした光源ユニット200によれば、コリメータレンズ207から射出された拡散角度を保ったままで所定の一方向に断面面積が縮小された光線束を射出することができ、光源ユニット200のエテンデューを小さくすることができる。

また、第一反射ミラー群220を、光源群210における光源201の数と同数の反射ミラー225から構成し、各反射ミラーを、光源群210における各光源201の光軸上において当該光軸に対して所定の傾きを有した状態で配置する構成とした光源ユニット200によれば、各光源201に対してそれぞれ対応する反射ミラー225が存在することとなるため、光源群210における光源201の配置が不規則な場合等であっても、容易に光線束の断面積を縮小することができる。

さらに、第一反射ミラー群220で反射された光線束の光軸上に第二反射ミラー群230を備える光源ユニット200によれば、光源群210からの射出光を第一反射ミラー群220で反射した方向と直交する方向に断面面積が縮小された光線束とすることができるため、平面における直交する二方向に光線束の断面面積を縮小できることとなる。

また、第二反射ミラー群230が、第一反射ミラー群220と同様、複数の短冊状の各反射ミラー235を、各反射ミラー235からの反射光相互の間隔をなくすように配置した構成である光源ユニット200によれば、上述した第一反射ミラー群220の効果と同様、各反射ミラー235で反射した光線束が他の反射ミラー235に干渉することを防止できるとともに、光源群210の列方向における光源201間の間隔を取り除いた光線束として反射することができる。

そして、本実施例における光源ユニット200によれば、第一反射ミラー群220及び第二反射ミラー群230によって、光源群210から射出された光線束の断面面積を直交する２方向に縮小できるとともに、密度も高くできる。また、この光源ユニット200を用いることにより、径の小さな小型のレンズ等を光学系として使用することができ、高輝度な光を射出可能であって小型及び薄型の電気機器を提供できることとなる。

尚、第一反射ミラー群220や第二反射ミラー群230は、光源201の光軸に対して４５度の角度で配置する場合に限ることなく、行又は列の各光の間隔を小さくするように光源201からの距離と角度を調整すれば足りる。

また、光源201を発光素子205と、コリメータレンズ207と、が組み合わされて形成された構成とすることにより、発光素子205からの射出光をコリメータレンズ207で平行光に変換できるため、光源201からの射出光の利用効率を高めることができる。

さらに、光源群210を、２４個の光源201を対向する２辺が平行となる八角形を形成するように６行６列に配列した構造とすることにより、光源群210から射出される光線束の断面形状が円形に近い形状となるため、光源ユニット200からの射出光における密度を均一にすることができる。

また、本実施例の光源ユニット200によれば、光源群210を２４個の光源201が長方形状を形成するように６行４列に配列された構造とした場合であっても、例えば、４：３の比率とされた表示素子の形状に合わせた断面形状を有する光線束とする、或いは、断面形状が正方形状の光線束とするといったような、光線束の断面形状の変更を容易に行うことができる。

次に、このような光源ユニット200を用いた電気機器として、プロジェクタ10を例にとって述べる。図６は、プロジェクタ10の外観斜視図である。尚、本実施例において、左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。プロジェクタ10は、図６に示すように、略直方体形状であって、本体ケース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を有すると共に、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、本体ケースである上面パネル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、本体ケースの背面には、背面パネルに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。尚、図示しない本体ケースの側板である右側パネル14、及び、図６に示した側板である左側パネル15の下部近傍には、各々複数の吸気孔18が形成されている。

次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図７のブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、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、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。

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63から射出された光線束を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、投影側光学系とする投影系レンズ群を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。尚、この投影側光学系の可動レンズ群97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なう。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なう。

制御部38は、プロジェクタ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。

本体ケースの上面パネル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。

尚、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光が光源装置63から射出されるように、光源装置63を制御する。具体的には、赤色波長帯域光が要求される場合には、後述する光源ユニット200の発光素子205の点灯を停止し、赤色光源72の発光素子を点灯させる。また、緑色波長帯域光が要求される場合には、光源ユニット200の発光素子205を点灯させるとともに、ホイールモータ73を制御して光源ユニット200の発光素子205の光軸上に緑色蛍光領域を位置させる制御を行う。さらに、青色波長帯域光が要求される場合には、光源ユニット200の発光素子205を点灯させるとともに、ホイールモータ73を制御して光源ユニット200の発光素子205の光軸上に拡散透過領域を位置させる制御を行う。

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63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プロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、或いは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。

次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図８は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図８に示すように、右側パネル14の近傍に電源回路ブロック101等を取付けた電源制御回路基板102が配置され、略中央にはシロッコファンタイプのブロア110が配置され、このブロア110の近傍に制御回路基板103が配置され、正面パネル12の近傍には光源装置63が配置され、左側パネル15の近傍には光学系ユニット70が配置されている。

また、プロジェクタ10は、筐体内を区画用隔壁120により背面パネル13側の吸気側空間室121と正面パネル12側の排気側空間室122とに気密に区画されており、ブロア110は、吸込み口111が吸気側空間室121に位置し排気側空間室122と吸気側空間室121の境界に吐出口113が位置するように配置されている。

光学系ユニット70は、光源装置63の近傍に位置する照明側ブロック78と、背面パネル13側に位置する画像生成ブロック79と、照明側ブロック78と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック80との３つのブロックから構成された略コの字形状である。

この照明側ブロック78は、光源装置63から射出された光を画像生成ブロック79が備える表示素子51に導光する光源側光学系62の一部を備えている。この照明側ブロック78が有する光源側光学系62としては、光源装置63から射出された光線束を均一な強度分布の光束とする導光装置75や、導光装置75を透過した光を集光する集光レンズ等がある。

画像生成ブロック79は、光源側光学系62として、導光装置75から射出された光線束の光軸方向を変更する光軸変更ミラー74と、この光軸変更ミラー74により反射した光を表示素子51に集光させる複数枚の集光レンズと、これらの集光レンズを透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー84と、を有している。さらに、画像生成ブロック79は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51の背面パネル13側には表示素子51を冷却するための表示素子冷却装置53が配置されて、表示素子51が高温となることを防止している。

投影側ブロック80は、表示素子51で反射されて画像を形成する光をスクリーンに放出する投影側光学系90のレンズ群を有している。この投影側光学系90としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群93と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群97とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群97を移動させ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。

次に、本実施例のプロジェクタ10における光源装置63について述べる。図９は、光源装置63の平面図である。光源装置63は、図９に示すように、導光装置75の中心軸と光軸が直交するように配置された光源ユニット200と、光源ユニット200の光軸と回転軸が平行となるように光源ユニット200の光軸上に配置された発光ホイール71と、発光ホイール71を回転駆動するホイールモータ73と、光源ユニット200の光軸と光軸が直交するように配置された単色発光素子としての赤色光源72と、発光ホイール71から射出される光線束の光軸、及び、赤色光源72から射出された光線束の光軸を一致させて所定の一面に集光する集光光学系と、を有している。

光源ユニット200は、上述したように、複数の光源201を備えた光源群210と、光源群210の前方に配置され光軸を９０度変換させるとともに光線束の断面面積を縮小する第一反射ミラー群220と、を備え、青色レーザー光を射出する。尚、光源201は、発光素子205としての青色レーザー発光器と、発光素子205の前方に配置されたコリメータレンズ207とが組み合わされてなる。

発光ホイール71は、少なくとも光源ユニット200からの射出光を拡散する拡散透過領域と、所定波長帯域光を発光する蛍光体を備えた蛍光反射領域と、が周方向に並設されてなる。具体的には、蛍光反射領域には緑色蛍光体を備えた緑色蛍光体層が敷設されており、この緑色蛍光体層が敷設された領域における発光ホイール71の表面は反射面とされている。そして、発光ホイール71は、光源ユニット200からの射出光が緑色蛍光体層に照射されることにより緑色波長帯域の蛍光光を光源ユニット200側に射出し、光源ユニット200からの射出光が拡散透過層に照射されることにより拡散された青色波長帯域光を裏面側から射出する。

赤色光源72は、赤色発光ダイオード等の赤色光を射出する発光素子であり、光源ユニット200と発光ホイール71との間の位置において、光源ユニット200からの射出光と光軸が直交するように配置されている。

そして、集光光学系は、ミラー群151、凸レンズ群153、集光レンズ群155、導光装置入射レンズ154から構成される。ミラー群151は、光源ユニット200の光軸と赤色光源72の光軸とが直交する位置に配置された第一ミラー151aと、発光ホイール71の裏面側であって導光装置75の中心軸の延長線と光源ユニット200の光軸の延長線とが交差する位置に配置された第二ミラー151bと、赤色光源72の光軸上に配置された第三ミラー151cと、第三ミラー151cで反射した赤色波長帯域光の光軸と導光装置75の中心軸の延長線とが交差する位置に配置された第四ミラー151dと、を備える。

第一ミラー151aは、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射するダイクロイックミラーとされている。また、第二ミラー151bは、反射ミラーとされ、発光ホイール71を拡散透過した青色波長帯域光の光軸を導光装置75の光軸と一致させる。第三ミラー151cは、反射ミラーとされ、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を第四ミラー151dへ反射させる。第四ミラー151dは、青色波長帯域光を透過し、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射するダイクロイックミラーとされている。

また、集光光学系としての凸レンズ群153は、光源ユニット200と第一ミラー151aとの間に配置された第一凸レンズ153aと、第二ミラー151bと第四ミラー151dとの間に配置された第二凸レンズ153bと、第一ミラー151aと第三ミラー151cとの間に配置された第三凸レンズ153cと、第三ミラー151cと第四ミラー151dとの間に配置された第四凸レンズ153dと、を備える。

さらに、集光光学系としての集光レンズ群155は、赤色光源72の近傍と、発光ホイール71の表裏両面近傍と、に配置されており、赤色光源72や発光ホイール71からの射出光を集光させている。また、集光光学系としての導光装置入射レンズ154は、導光装置75の近傍に配置されており、光源装置63からの赤色波長帯域光、緑色波長帯域光、青色波長帯域光を導光装置75の入射面に集光させている。

そして、このような光源装置63において、光源ユニット200から射出された青色レーザー光は、第一凸レンズ153aによって集光された後、第一ミラー151aを透過し、集光レンズ群155によって発光ホイール71の蛍光反射領域や拡散透過領域に照射される。光源ユニット200から射出され蛍光反射領域に照射された光線束は、励起光として蛍光体を励起し、蛍光体は緑色波長帯域光を発光する。また、光源ユニット200から射出され発光ホイール71の拡散透過領域に照射された光線束は、拡散してコヒーレント光からインコヒーレント光に性質を変換され、インコヒーレント光の青色波長帯域光として発光ホイール71の裏面側から射出される。

また、赤色光源72から射出された赤色波長帯域光は、集光レンズ群155によって集光されて第一ミラー151aを透過し、発光ホイール71から光源ユニット200が位置する方向へ射出された緑色波長帯域光は、集光レンズ群155によって集光されて第一ミラー151aに照射される。そして、第一ミラー151aを透過した赤色波長帯域光、及び、第一ミラー151aで反射した緑色波長帯域光は、第三凸レンズ153cや第四凸レンズ153dによって集光されるとともに、第三ミラー151c及び第四ミラー151dで反射し、導光装置入射レンズ154によって導光装置75の入射面に集光されて導光装置75内に入射する。さらに、発光ホイール71を拡散透過した青色波長帯域光は、集光レンズ群155によって集光されて第二ミラー151bに照射され、第二ミラー151bで反射し、第二凸レンズ153bで集光され、第四ミラー151dを透過した後、導光装置入射レンズ154によって導光装置75の入射面に集光されて導光装置75内に入射する。

このように光源装置63は、光の三原色である赤色波長帯域光、緑色波長帯域光、青色波長帯域光を射出することができる。よって、本実施例のプロジェクタ10は、上述した光源制御回路41によって光源ユニット200の発光素子205や赤色光源72、発光ホイール71を制御することにより、画像を生成するための所望の波長帯域光を射出することができ、これらの所定波長帯域光を表示素子51によって投影側光学系90に画像の構成要素として反射させることにより画像のカラー投影が可能となる。

本実施例における光源装置63によれば、発光ホイール71に励起光として、及び、青色波長帯域光としての光を照射する光源ユニット200が、上述したように、高輝度であって光線束の断面面積が小さく、密度が高い光線束を射出できるため、輝度及び明度の高い画像の投影が可能なプロジェクタ10における光源装置63として利用することができる。

また、本実施例における光源装置63によれば、光源ユニット200の発光素子205として青色レーザー発光器を使用し、発光ホイール71の蛍光反射領域から緑色波長帯域光、発光ホイール71の拡散透過領域から青色波長帯域光、独立した赤色光源72から赤色波長帯域光、が射出される構成とすることにより、各波長帯域光の光線束の輝度や明度を略均一にすることができるため、プロジェクタ10による画像投影時において、投影画像に明度の差等が発生することを防止できる。

そして、このような光源装置63を備えたプロジェクタ10によれば、輝度及び明度が高く、かつ、全ての波長帯域光において輝度及び明度が均一とされた投影画像を投影可能となる。

尚、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

10 プロジェクタ
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 表示素子冷却装置
62 光源側光学系 63 光源装置
70 光学系ユニット 71 発光ホイール
72 赤色光源 73 ホイールモータ
74 光軸変更ミラー 75 導光装置
78 照明側ブロック 79 画像生成ブロック
80 投影側ブロック 84 照射ミラー
90 投影側光学系 93 固定レンズ群
97 可動レンズ群 101 電源回路ブロック
102 電源制御回路基板 103 制御回路基板
110 ブロア 111 吸込み口
113 吐出口 120 区画用隔壁
121 吸気側空間室 122 排気側空間室
151 ミラー群 151a 第一ミラー
151b 第二ミラー 151c 第三ミラー
151d 第四ミラー 153 凸レンズ群
153a 第一凸レンズ 153b 第二凸レンズ
153c 第三凸レンズ 153d 第四凸レンズ
154 導光装置入射レンズ 155 集光レンズ群
200 光源ユニット 201 光源
205 発光素子 207 コリメータレンズ
210 光源群 220 第一反射ミラー群
220e 反射ミラー 225 反射ミラー
230 第二反射ミラー群 235 反射ミラー

Claims (8)

1. 複数の光源が行及び列をなすように平面状に配列された光源群と、
   該光源群の光軸上に配置され、前記光源群から射出された光線束の行間隔を狭めることにより、前記光源群から射出された光線束が列方向に縮小された光線束として反射する第一反射ミラー群と、
   前記第一反射ミラー群で反射された光線束の光軸上に配置され、前記光源群の各列を構成する前記光源から射出された光線束の列間隔を狭めることにより、断面面積が行方向に縮小された光線束として、前記光源から射出された光線束を前記第一反射ミラー群を介して反射する第二反射ミラー群と、
   から構成されたことを特徴とする光源ユニット。
2. 各光源の射出光は、平行光であって、
   前記第一反射ミラー群は、前記光源群の各行から射出される光線束の光軸上に複数の反射ミラーが階段状に配置されることによって構成され、
   各反射ミラーは、各反射ミラーからの反射光相互の間隔をなくすように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記第一反射ミラー群は、前記光源群における光源の行数と同数の短冊状の反射ミラーから構成されており、各反射ミラーは、前記光源群の行方向と平行となるようにそれぞれ同一の傾きをなして配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
4. 前記第一反射ミラー群は、前記光源群における光源の数と同数の反射ミラーから構成されており、各反射ミラーは、前記光源群における各光源の光軸上に当該光軸に対して所定の傾きを有した状態で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
5. 前記第二反射ミラー群は、前記光源群の各列から射出され前記第一反射ミラー群で反射した光線束の光軸上において、それぞれ異なる短冊状の反射ミラーが階段状に配置されることによって構成されており、各反射ミラーは、各反射ミラーからの反射光相互の間隔をなくすように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
6. 前記光源は、発光素子と、該発光素子からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズと、が組み合わされて形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光源ユニット。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光源ユニットと、
   該光源ユニットから射出される光線束の光軸上に配置された、前記光源ユニットからの射出光を励起光として発光する蛍光体を有した発光板と、
   を有することを特徴とする光源装置。
8. 請求項７に記載の光源装置と、導光装置と、光源側光学系と、表示素子と、投影側光学系と、プロジェクタ制御手段とを備え、
   前記光源装置の集光光学系は、光源光を前記導光装置の入射面に集光することを特徴とするプロジェクタ。

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