JP5428079B2 - 蛍光発光装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、蛍光発光装置と、この蛍光発光装置を内蔵するプロジェクタに関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、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。

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ーダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いるプロジェクタの開発が多々なされている。例えば、特開２００４−３４１１０５号公報（特許文献１）では、光源としての発光ダイオードと、この光源から射出する紫外光を可視光に変換する蛍光発光部を透明基材に形成させた蛍光ホイールと、を有する光源ユニットについての提案がなされている。

しかしながら、特許文献１の提案は、エネルギーの高い紫外光を励起光として射出する光源を用いているため、紫外光が照射される光学部品は損傷を受けやすく、当該光学部品の長期寿命の確保が困難となるといった問題点があった。

そこで、特開２００９−２７７５１６号公報（特許文献２）では、紫外光よりもエネルギーの低い可視光を励起光として蛍光体に照射することで所定の波長帯域光を生成し、励起光が照射される光学部品の経年劣化を抑制し、長期間に亘って性能を維持することのできる光源ユニットについての提案がなされている。

特開２００４−３４１１０５号公報 特開２００９−２７７５１６号公報

特許文献２の提案は、入射光を吸収することにより蛍光光を発する赤色蛍光発光部や緑色蛍光発光部、入射光を拡散して透過させる拡散部が円周方向に隣接して形成された蛍光ホイールに、青色光などの可視光をレンズによって集光して照射することで、赤色、緑色、青色等の各色の光を順次生成することができる。

ここで、蛍光ホイールは、金属基材の表面に蛍光発光部を形成し、この金属基材に設けられる開口を覆うように拡散部を取付ける構成とすることで、蛍光発光部からの蛍光光を励起光源側へ射出し、励起光を拡散部によって拡散して透過させることで、励起光の波長帯域を含む各色の射出光を光源光として利用することができる。

しかしながらこの場合、光軸方向における蛍光発光部と拡散部との位置にズレがあるため、レンズによって集光される光の焦点距離を蛍光発光部に適合させると、拡散部に適合するように光を集光することができずに、光軸の中心位置より外側に照射される光が当該光を集光するレンズの外方に向って拡散して射出されるため、この外方の光を有効光束として利用できないといった問題点があった。

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、拡散部に照射される光の集光率を向上させて明るい拡散光を射出することのできる蛍光発光装置と、この蛍光発光装置を備えることで、明るい投影画像を生成することのできるプロジェクタと、を提供することを目的としている。

本発明の蛍光発光装置は、基材の一方の面に蛍光発光部を有し、前記基材の他方の面に拡散部を有する蛍光板と、光を前記蛍光板の前記一方の面に照射する光源と、を備え、前記基材は、前記一方の面から前記他方の面までを開口とする切欠き部を有し、該切欠き部に前記拡散部が取付けられ、前記切欠き部における前記一方の面と前記他方の面との間に前記光を透過する透光部材が配置され、前記蛍光発光部は、前記光源からの光を受けて所定の波長帯域光を射出し、前記拡散部は、前記透光部材を透過した光源からの光を拡散して射出することを特徴とする。

そして、前記透光部材はガラスで形成されている。

また、この蛍光発光装置において、前記透光部材は、当該透光部材の屈折面を前記切欠き部における前記一方の面及び前記他方の面と一致させて配置される。

そして、この蛍光発光装置において、前記透光部材は、当該透光部材の屈折面を前記切欠き部における前記一方の面又は前記他方の面と一致させて配置されることもある。

さらに、前記蛍光板は円板形状であり、この蛍光発光装置は、この蛍光板を円周方向に回転させる駆動装置を有している。

そして、本発明のプロジェクタは、上述の何れかに記載の蛍光発光装置と、前記蛍光発光装置から射出される光を所定の一面に集光する光源側光学系と、表示素子と、前記光源側光学系により所定の一面に集光された光を前記表示素子に導光する導光光学系と、前記表示素子から射出される画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備える。

また、本発明のプロジェクタにおいて、発光素子を有する単色光源装置をさらに具備し、前記光源側光学系は、前記蛍光発光装置から射出される光と前記単色光源装置から射出される光とを所定の一面に集光し、前記光源は青色波長帯域光を発するレーザー発光器であり、前記蛍光発光装置の蛍光発光部の蛍光体は緑色波長帯域光を発する蛍光体であり、前記単色光源装置の発光素子は赤色波長帯域光を発する発光ダイオードであることを特徴とする。

本発明によれば、拡散部に照射される光の集光率を向上させて明るい拡散光を射出することのできる蛍光発光装置と、この蛍光発光装置を備えることで、明るい投影画像を生成することのできるプロジェクタと、を提供することができる。

本発明の実施例に係るプロジェクタ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を示す図である。 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蛍光ホイールの正面模式図及び一部断面を示す平面模式図である。 青色光源からの光が、蛍光ホイールの蛍光発光部と、拡散部と、に照射されている状態を示す図である。 本発明の実施例に係る蛍光ホイールの透光部材取付部の断面を示す平面模式図である。 本発明の実施例に係る蛍光ホイールの透光部材に入射する光が屈折してから拡散部側に射出される様子を示す平面模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。プロジェクタ10は、光源ユニット60と、表示素子51と、光源ユニット60からの光を表示素子51に導光する導光光学系170と、表示素子51から射出される画像をスクリーンに投影する投影側光学系220と、光源ユニット60の青色光源装置70及び赤色光源装置120の発光や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を備える。

そして、この光源ユニット60は、青色光源装置70と、蛍光発光装置100と、赤色光源装置120と、光源側光学系140と、を備える。青色光源装置70は、青色波長帯域光を発するレーザー発光器である青色光源71を有する光源装置である。赤色光源装置120は、赤色の発光ダイオードとされる赤色発光素子121を有し、赤色波長帯域の光を射出する単色光源装置である。

また、蛍光発光装置100は、蛍光ホイール101と、ホイールモータ110と、を備えている。蛍光ホイール101は、円板形状の金属基材であって、この基材に円弧状の切欠き部102が設けられている。この切欠き部102は、基材の一方の面から他方の面までを開口とするものである。ホイールモータ110は、蛍光ホイール101を円周方向に回転させる駆動装置である。

また、蛍光ホイール101は、青色光源装置70から射出される光の光軸上に配置される。そして、蛍光ホイール101は、青色光源71が配置される側の面である基材の一方の面に蛍光発光部103を有し、基材の他方の面に拡散部104を有する。この蛍光発光部103は、青色光を受けて緑色の波長帯域光を発する緑色蛍光体とバインダとにより形成されるものであり、円弧状を呈している。

また、拡散部104は、入射される光の波長帯域を変換することなく拡散効果を付与する光学部材である。この拡散部104は、蛍光ホイール101に対応した円形状であって、蛍光ホイール101に重ね合わせることにより円弧状の切欠き部102を塞ぐように取付けられる。そして、この蛍光発光部103と、切欠き部102とは、周方向に並設して成り、青色光源71からの光が回転する蛍光ホイールに照射されると、順次蛍光発光部103と、切欠き部102と、に青色光が入射するようになっている。

そして、切欠き部102における一方の面と他方の面との間には、光を透過する透光部材105が装着されている。この透光部材105は、当該透光部材105の表面である屈折面を切欠き部102における一方の面及び他方の面と一致させて配置される。つまり、透光部材105が装着されたとき、透光部材105の表面と金属基材の表面とが同一平面上に位置することになる。また、この透光部材105は、ガラスで形成されている。

したがって、蛍光ホイール101は、回転する当該蛍光ホイール101の一方の面に青色光源71からの光が照射されることにより、蛍光発光部103に励起光を受けることで緑色波長帯域の蛍光光を発し、拡散部104に励起光を受けることで青色波長帯域の拡散光を発する蛍光板として機能する。さらに、拡散部104は、透光部材105を透過した青色光源71からの光を拡散して射出する。

また、光源側光学系140は、蛍光発光装置100から射出される青色及び緑色波長帯域の光と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域の光と、を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光するレンズやミラー等から構成される。つまり、蛍光発光装置100から射出される青色及び緑色光、並びに、赤色光源装置120から射出される赤色光は、光源側光学系140によりライトトンネル175の入射口に集光され、集光された各色光は、更に導光光学系170により表示素子51に導光されることとなる。

これにより、光源ユニット60は、プロジェクタ制御手段における光源制御手段が、赤色光源装置120及び青色光源装置70の発光を個別に制御することで、当該光源ユニット60から順次赤色、緑色、青色の波長帯域光を射出させることができる。そして、プロジェクタ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生成することができる。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施例において、プロジェクタ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、前後とはプロジェクタ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、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ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には複数の吸気孔18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18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における背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。

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２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、表示素子制御手段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り、光源ユニット60から射出された光線束、即ち光源ユニット60の光源側光学系により所定の一面に集光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。

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。

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、光源制御手段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源光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60の青色光源装置の光源及び赤色光源装置の発光素子の発光を個別に制御するとともに、ホイールモータを制御して蛍光発光装置の蛍光ホイールを回転駆動させる。

さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット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複数個の冷却ファンの回転速度を個別に制御させる。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、あるいは、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３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３に示すように、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なる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光学系ユニット160を備えている。

光源ユニット60は、プロジェクタ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近傍に配置される青色光源装置70と、この青色光源装置70から射出される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光装置100と、青色光源装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光の光軸が同一の光軸となるように変換して、各色光を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光する光源側光学系140と、を備える。

青色光源装置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青色光源71から成る光源群、各青色光源71からの射出光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する複数の反射ミラー75、複数の反射ミラー75で反射した各青色光源71からの射出光を集光する集光レンズ78、及び、青色光源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、複数の青色レーザー発光器とされる青色光源71がマトリクス状に配列されて成る。また、各青色光源71の光軸上には、各青色光源71からの射出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が夫々配置されている。そして、複数の反射ミラー75は、階段状に配列されて、各青色光源71から射出される光源光束同士の間隔を狭めることにより、光源群から射出される光線束の断面積を水平方向において縮小して、集光レンズ78に向けて反射する。

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とによって青色光源71が冷却される。さらに、反射ミラー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75や集光レンズ78が冷却される。

蛍光発光装置100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、青色光源装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された円板形状の蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を円周方向に回転させる駆動装置であるホイールモータ110と、青色光源装置70から射出され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方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、蛍光ホイール101から正面パネル12方向に射出される光線束を集光する集光レンズ115と、青色光源装置70の青色光源71と、から構成される。

そして、蛍光ホイール101の蛍光発光部に照射された青色光源装置70からの射出光は、蛍光発光部における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接背面パネル13側へ、あるいは、蛍光ホイール101の表面で反射した後に背面パネル13側へ射出され、集光レンズ群111に入射する。また、蛍光ホイール101の拡散部に照射された青色光源装置70からの射出光は、微細凹凸によって拡散して射出され、集光レンズ115に入射する。なお、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によって蛍光発光装置100等が冷却される。この蛍光ホイール101の具体的な構成については後述する。

赤色光源装置120は、青色光源71と光軸が平行となるように配置された赤色発光素子121と、赤色発光素子121からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える単色光源装置である。この赤色発光素子121は、赤色波長帯域の光を発する赤色発光ダイオードである。そして、この赤色光源装置120は、青色光源装置70からの射出光及び蛍光ホイール101から射出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。さらに、赤色光源装置120は、赤色発光素子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によって赤色発光素子121が冷却される。

そして、光源側光学系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反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、青色光源装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色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度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、蛍光ホイール101を拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ115と正面パネル12との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一反射ミラー143が配置されている。さらに、第一反射ミラー143で反射した青色波長帯域光の光軸上であって光学系ユニット160の近傍には、この青色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二反射ミラー145が配置されている。

また、第一ダイクロイックミラー141を透過した赤色波長帯域光の光軸及びこの光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー141により反射された緑色波長帯域光の光軸と、第二反射ミラー145で反射した青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、青色波長帯域光を透過し、赤色及び緑色波長帯域光を反射してこれら赤色及び緑色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、ダイクロイックミラーや反射ミラーの間には、夫々集光レンズが配置されている。さらに、ライトトンネル175の近傍には、このライトトンネル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。

光学系ユニット160は、青色光源装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、光源側光学系140と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。

この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する導光光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する導光光学系170としては、光源ユニット60から射出された光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175や、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。

画像生成ブロック165は、導光光学系170として、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183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185と、を有している。さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51と背面パネル13との間には表示素子51を冷却するためのヒートシンク190が配置されて、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としての集光レンズ195が配置されている。

投影側ブロック168は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する投影側光学系220のレンズ群を有している。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235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235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。

このようにプロジェクタ10を構成することで、蛍光ホイール101を回転させるとともに青色光源装置70及び赤色光源装置120から異なるタイミングで光を射出すると、赤色、緑色及び青色の波長帯域光が光源側光学系140を介してライトトンネル175に順次入射され、更に導光光学系170を介して表示素子51に入射されるため、プロジェクタ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生成することができる。

次に、蛍光ホイール101の具体的な構成について、図４を参照して説明する。蛍光ホイール101は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、円板形状の銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材に円弧状の切欠き部102が設けられている。この切欠き部102は、基材の一方の面から他方の面、即ち青色光源71が配置される側の面から反対側の面までを貫通開口とするものである。

そして、この蛍光ホイール101は、青色光源71が配置される側の面である基材の一方の面に設けられる凹部に蛍光発光部103を有し、反対側の面である基材の他方の面に拡散部104を有する。この蛍光発光部103は、青色光源装置70の青色光源71からの射出光を励起光として受けて緑色波長帯域の蛍光発光光を射出する緑色蛍光体が、耐熱性を有し且つ透光性の高いシリコン樹脂等のバインダに均一に混合されることで形成されるものであり、円弧状を呈している。また、基材の青色光源71側の表面は、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凹部の表面に蛍光発光部103が敷設されている。

また、拡散部104は、入射される光の波長帯域を変換することなく拡散効果を付与する光学部品である。この拡散部104は、例えば、ガラス材の一方の面にブラスト処理を施すことによって微細凹凸が形成されているものである。また、この拡散部104は、蛍光ホイール101に対応した円形状であって、青色光源71が配置される側に対して反対側となる面に取付けられて、円弧状の切欠き部102を塞ぐ。また、この拡散部104は、微細凹凸が基板と反対側の面に位置するように取付けられる。そして、この蛍光発光部103と、切欠き部102とは、周方向に並設して成り、青色光源71からの光が回転する蛍光ホイールに照射されると、順次蛍光発光部103と、切欠き部102と、に青色光が入射するようになっている。

そして、切欠き部102における一方の面と他方の面との間には、光を透過する透光部材105が装着されている。具体的には、この透光部材105は、厚さ方向の略中央において、外方に突出する凸部を有している。また、基材の切欠き部102には、この凸部と当接する段差部が設けられている。そして、この切欠き部102の段差部に凸部を当接させるように透光部材105が嵌め込まれている。また、段差部の反対側から凸部に当接して、透光部材105を保持する枠状の押え部材107が嵌め込まれ、更に、拡散部104が切欠き部102を塞ぐように取付けられている。

また、この透光部材105は、当該透光部材105の表面である屈折面を切欠き部102における一方の面及び他方の面と一致させて配置される。つまり、透光部材105が装着されたとき、透光部材105の表面と金属基材の表面とが同一平面上に位置することになる。また、この透光部材105は、ガラスで形成されている。

したがって、蛍光ホイール101は、回転する当該蛍光ホイール101の一方の面に青色光源71からの光が照射されることにより、蛍光発光部103に励起光を受けることで緑色波長帯域の蛍光光を発し、拡散部104に励起光を受けることで青色波長帯域の拡散光を発する蛍光板として機能する。

以下、透光部材105を切欠き部102に装着する有用性について図５乃至図７を参照して説明する。図５は、透光部材105を装着していない蛍光ホイール101の部分断面図であって、青色光源71からの光が、蛍光ホイールの蛍光発光部103と、拡散部104と、に照射されている状態を示す図である。図６は、透光部材105を装着した本実施例に係る蛍光ホイール101の透光部材105取付部の断面を示す側面模式図である。図７は、透光部材105を装着した本実施例に係る蛍光ホイール101の透光部材105に入射する光が屈折してから拡散部104側に射出される様子を示す側面模式図である。

青色光源71からの光を集光させて蛍光発光部103に照射させる場合、図５（ａ）に示すように、集光される光の焦点距離を蛍光発光部103に適合させると、図５（ｂ）に示すように、光軸方向における蛍光発光部103と拡散部104との位置にズレがあるため、拡散部104に適合するように光を集光させることができない。したがって、拡散部104に照射される光は、光軸の中心位置より外側に照射されることになる。よって、拡散部104から拡散して射出される光のうち、外側の拡散する光が、集光レンズ115の外方に向って射出されるため、プロジェクタ10においてこの外方に向って射出される光を有効光束として利用できない。

なお、拡散部104を切欠き部102内に設けて、蛍光発光部103と同一面上に配置させることで、光軸方向における蛍光発光部103と拡散部104との位置を一致させることができるも、拡散部104と集光レンズ115との距離が遠くなってしまうため、拡散部104から拡散されて射出される光における不要光の割合が多くなってしまう。

そして、図５に示したような透光部材105を装着しない蛍光ホイール101に対して、図４（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）に示すように、透光部材105を切欠き部102に嵌着固定する構成とされた本実施例の蛍光ホイール101は、図７（ａ）に示すように、透光部材105の表面である屈折面により、光軸の外方に向う光の出射角が小さくなるため、拡散部104における光軸中心近傍において光を拡散して射出することができる。

つまり、拡散部104の入射側に透光部材105を配置することで、拡散部104に入射する光束の外方への拡がりを抑制して、光軸中心に集光することができる。よって、拡散部104に照射される光の集光率を向上させて明るい拡散光を射出することのできる蛍光発光装置100と、この蛍光発光装置100を備えることで、明るい投影画像を生成することのできるプロジェクタと、を提供することができる

そして、透光部材105の配置構成は、上記に限定されるものでなく、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示したように、蛍光ホイール101の基材に対して薄い透光部材105を、該透光部材105の屈折面を切欠き部102における青色光源71側の面又は反対側の面と一致させて装着することとしてもよい。これにより、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示したように、上記と同様に、拡散部104に照射される光の集光率を向上させることができる。なお、図６（ａ）及び図７（ａ）に示したように、金属基材の表面と当該透光部材105の表面とが同一平面上に位置するように、所定厚みの透光部材105を配置することで、集光率をもっとも向上させることができる。

即ち、透光部材105の厚みは任意に変更することができるため、赤色光源装置120からの赤色光や、蛍光発光部103からの緑色光と適合された光量の青色拡散光を射出することのできる蛍光発光装置100と、この蛍光発光装置100を備えることで、色バランスの優れたカラー画像を投影することのできるプロジェクタ10と、を提供することができる。

そして、成形が容易で、且つ、屈折率の高いガラスによって透光部材105が形成されているため、光軸方向における蛍光発光部103と拡散部104との位置にズレがある場合でも、焦点位置を超えた光線束の拡がりを抑えて集光率の向上を図ることができる。

また、本実施例における蛍光発光装置100は、蛍光板を円形板状の蛍光ホイール101として形成し、この蛍光ホイール101を回転させる構成としている。よって、シンプルな蛍光発光装置100であって、照射面積を拡張して熱の集中を避けることができる蛍光発光装置100を提供することができる。

なお、蛍光発光装置100は、蛍光板を上記のように円形板状として回転させる構成とする場合に限ることなく、矩形状に形成した蛍光板を固定した蛍光発光装置100として構成することもできる。このように蛍光板を固定させる場合、青色光源装置70と蛍光板との間に、青色光源装置70からの光の照射方向を変化させる調整装置を配設する、あるいは、青色光源装置70の位置及び／又は照射方向を変化させるように駆動する光源駆動装置を設けて、青色光源装置70からの光の照射スポット位置を移動させることで、蛍光光及び拡散光を蛍光板から射出することができる。なお、調整装置としては、例えば、ＫＴＮ結晶、音響光学素子、ＭＥＭＳミラー等を用いた光偏光器を採用することができる。

また、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。例えば、青色光源装置70に青色レーザー発光器に代えて発光ダイオードを青色光源71として採用することもできる。また、各光学部品のレイアウトも、上述した構成（図３参照）に限ることなく様々なレイアウトを採用することができる。

そして、単色光源装置としての赤色光源装置120を配置することに代えて、蛍光ホイール101に赤色蛍光体を有する蛍光発光部103と緑色蛍光体を有する蛍光発光部103とを並設させる構成とすることもできる。この場合、光源側光学系140の第一ダイクロイックミラー141は、青色光を透過し且つ赤色及び緑色光を反射する。これにより、赤色光源装置120を配置することなく、蛍光発光ホイール101から赤色、緑色、青色光を順次射出してスクリーンにカラー画像を投影するプロジェクタ10を提供することができる。

さらに、上述した光源装置は、プロジェクタ10に搭載する場合に限定されることなく、様々な電子機器に搭載する蛍光発光装置100として利用することができる。

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
60 光源ユニット 70 青色光源装置
71 青色光源
73 コリメータレンズ 75 反射ミラー
81 ヒートシンク 100 蛍光発光装置
101 蛍光ホイール 102 切欠き部
103 蛍光発光部 104 拡散部
105 透光部材 107 押え部材
110 ホイールモータ
111 集光レンズ群 115 集光レンズ
120 赤色光源装置 121 赤色発光素子
125 集光レンズ群 130 ヒートシンク
140 光源側光学系 141 第一ダイクロイックミラー
143 第一反射ミラー 145 第二反射ミラー
148 第二ダイクロイックミラー 160 光学系ユニット
161 照明側ブロック 165 画像生成ブロック
168 投影側ブロック 170 導光光学系
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 集光レンズ
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

Claims (7)

1. 基材の一方の面に蛍光発光部を有し、前記基材の他方の面に拡散部を有する蛍光板と、
   光を前記蛍光板の前記一方の面に照射する光源と、を備え、
   前記基材は、前記一方の面から前記他方の面までを開口とする切欠き部を有し、該切欠き部に前記拡散部が取付けられ、前記切欠き部における前記一方の面と前記他方の面との間に前記光を透過する透光部材が配置され、
   前記蛍光発光部は、前記光源からの光を受けて所定の波長帯域光を射出し、
   前記拡散部は、前記透光部材を透過した光源からの光を拡散して射出することを特徴とする蛍光発光装置。
2. 前記透光部材はガラスで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光発光装置。
3. 前記透光部材は、当該透光部材の屈折面を前記切欠き部における前記一方の面及び前記他方の面と一致させて配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蛍光発光装置。
4. 前記透光部材は、当該透光部材の屈折面を前記切欠き部における前記一方の面又は前記他方の面と一致させて配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蛍光発光装置。
5. 前記蛍光板は円板形状であり、前記蛍光板を円周方向に回転させる駆動装置を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の蛍光発光装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の蛍光発光装置と、
   前記蛍光発光装置から射出される光を所定の一面に集光する光源側光学系と、
   表示素子と、
   前記光源側光学系により所定の一面に集光された光を前記表示素子に導光する導光光学系と、
   前記表示素子から射出される画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
   前記表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
7. 発光素子を有する単色光源装置をさらに具備し、
   前記光源側光学系は、前記蛍光発光装置から射出される光と前記単色光源装置から射出される光とを所定の一面に集光し、
   前記光源は青色波長帯域光を発するレーザー発光器であり、
   前記蛍光発光装置の蛍光発光部の蛍光体は緑色波長帯域光を発する蛍光体であり、
   前記単色光源装置の発光素子は赤色波長帯域光を発する発光ダイオードであることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
   

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