JP6938902B2

JP6938902B2 - 光源装置及び投影装置

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Publication number: JP6938902B2
Application number: JP2016240034A
Authority: JP
Inventors: 秀将黒崎
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2036-12-12
Also published as: JP2017227862A

Description

本発明は、光源装置及び投影装置に関する。

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。

そして、この投影装置であるプロジェクタは、パーソナルコンピュータやＤＶＤプレーヤーなどの映像機器の普及に伴って、業務用プレゼンテーションから家庭用に至るまで、用途が拡大している。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、光源として複数のレーザダイオード等の半導体発光素子を用いるとともに、この半導体発光素子を励起光源とする蛍光ホイールを備える投影装置が種々開発されている。

特許文献１に開示される投影装置は、赤色、青色、緑色の各波長帯域光を出射する各色レーザダイオードと、各色レーザダイオードからのレーザ光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射された光をスクリーンに投影する投射光学系を備える。各色レーザダイオードから出射された各レーザ光は、それぞれ光拡散素子を介して光変調素子に入射される。この光拡散素子は、円板状に形成され、中心にモータの回転軸が接続されている。各色レーザダイオードから出射されたレーザ光は、回転駆動される光拡散素子の径方向外側を透過する。レーザ光が回転駆動される光拡散素子を透過することにより、特許文献１に開示される投影装置は、各レーザ光のスペックルノイズが低減される。

特開２０１５−６４４４４号公報

円板状の光拡散素子を回転駆動する場合には、光拡散素子の中心にモータの回転軸が取り付けられる。すると、レーザ光が透過するポイントは、光拡散素子の中心部ではなく、径方向外側の位置となる。従って、光拡散素子は大型化し、これにより光源装置及び投影装置も大型化することがある。

本発明の目的は、半導体発光素子からの光についてスペックルノイズを低減するとともに装置を小型化することができる光源装置及び投影装置を提供する。

本発明の光源装置は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子からの出射光が入射され、一方の面に断面凹凸波形状のミラー面が形成され、他方の面にモータの回転軸が接続される回転ミラー装置と、励起光源を備える励起光照射装置と、前記励起光照射装置からの出射光が照射されて蛍光が発光される蛍光発光領域を備える蛍光板装置と、前記回転ミラー装置の前記ミラー面で反射された前記半導体発光素子からの出射光が入射され、且つ前記蛍光板装置からの蛍光が入射されるマイクロレンズアレイと、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、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、半導体発光素子からの光についてスペックルノイズを低減することができるとともに小型化された光源装置及び投影装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る投影装置を示す外観斜視図である。本発明の第１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。本発明の第１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。本発明の第１実施形態に係る回転ミラー装置を示し、（ａ）は回転ミラー装置の正面模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＶ（ｂ）−ＩＶ（ｂ）断面を示す断面模式図である。本発明の第１実施形態に係る回転ミラー装置のミラー面の変形例を示す図であり、（ａ）は図４のＱ部に相当するミラー面の一部拡大模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ（ｂ）−Ｖ（ｂ）断面を拡大した拡大断面図である。（ａ）、（ｂ）共に、本発明の第１実施形態に係る回転ミラー装置のミラー面の他の変形例を示す、図４のＱ部に相当するミラー面の一部拡大模式図である。本発明の第２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。本発明の第３実施形態に係る回転ミラー装置を示し、（ａ）は回転ミラー装置の正面模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩ（ｂ）−ＶＩＩＩ（ｂ）断面を示す断面模式図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図に基づいて説明する。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の筐体は、図１に示すように、略直方体形状であって、正面パネル１２、背面パネル１３、左側パネル１４及び右側パネル１５からなる側面パネルと、上面パネル１１と下面パネル１６とにより形成されている。投影装置１０は、正面パネル１２の左側方に投影部１９を有する。さらに、正面パネル１２には、複数の吸排気孔１７が設けられている。そして、投影装置１０は、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、上面パネル１１にはキー／インジケータ部３７が設けられる。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、背面パネル１３には、図示しない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が設けられている。また、背面パネル１３には、複数の吸気孔が形成されている。

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る。そして、この投影装置１０は、光源装置６０から出射された光線束を、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（画像光）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。

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、略中央部に配置される光源装置６０と、左側パネル１４の近傍に配置されてレンズ鏡筒２２５を備える投影側光学系２２０と、を備える。また、投影装置１０は、レンズ鏡筒２２５と背面パネル１３との間に、左側パネル１４と平行に配置されたＤＭＤ等の表示素子５１を備えている。

そして、光源装置６０は、導光光学系１４０と、光源側光学系１７０と、を備える。導光光学系１４０は、赤色、青色、緑色の各色波長帯域光の光軸を同一の光路上に合わせて、光源側光学系１７０のマイクロレンズアレイ１７１に出射する。光源側光学系１７０は、導光光学系１４０により同一の光軸とされた各色波長帯域光を表示素子５１に照射し、表示素子５１からの画像光を投影側光学系２２０に入射させる。さらに、投影装置１０は、左側パネル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る。

光源装置６０は、さらに緑色波長帯域光を出射する緑色光源装置８０と、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置１２０と、青色波長帯域光を出射する青色光源装置３００と、を備える。また、緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と、蛍光板装置１００と、により形成されている。

励起光照射装置７０は、投影装置１０の左右方向の略中央における正面パネル１２近傍に配置されている。励起光照射装置７０は、半導体発光素子である青色レーザダイオード７１を励起光源として備える。青色レーザダイオード７１は、正面パネル１２と光軸が垂直になるよう配置されている。そして、青色レーザダイオード７１と正面パネル１２との間には、ヒートパイプ１３６が配置されている。ここで、ヒートパイプ１３６は、ヒートシンク１３５に接続されている。

青色レーザダイオード７１の光軸上には、青色レーザダイオード７１からの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が配置されている。コリメータレンズ７３の背面パネル１３側には、コリメータレンズ７３からの出射光を右側パネル１５方向に９０度変換する反射ミラー７５が配置されている。

蛍光板装置１００は、蛍光板１０１と蛍光板１０１の左側パネル１４側に配置される集光レンズ群１１０を備える。集光レンズ群１１０は、励起光照射装置７０から出射されて反射ミラー７５により反射される励起光を蛍光板１０１に集光するとともに蛍光板１０１から左側パネル１４方向に出射される光線束を集光し、左側パネル１４方向に出射する。蛍光板１０１は、左側パネル１４と平行に配置され、表面が鏡面加工された方形状の平板に緑色蛍光体層が敷設されてなる蛍光発光領域を備える。この緑色蛍光体層は、耐熱性及び透光性の高いシリコン樹脂等のバインダと、このバインダに均一に散りばめられた緑色蛍光体と、から形成されている。蛍光板１０１の蛍光体層は、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蛍光板１０１の緑色蛍光体層に照射されると、緑色蛍光体層における緑色蛍光体が励起され、緑色蛍光体から全方位に緑色波長帯域光を出射する。

赤色光源装置１２０は、投影装置１０の正面パネル１２寄りのやや右側寄りに配置されている。赤色光源装置１２０は、半導体発光素子である赤色レーザダイオード１２１を赤色光源として備える。赤色レーザダイオード１２１は、励起光照射装置７０からの出射光及び青色光源装置３００からの出射光と光軸同士が垂直になるよう配置されている。赤色レーザダイオード１２１の光軸上には、赤色レーザダイオード１２１からの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１２３が配置されている。

青色光源装置３００は、励起光照射装置７０の右側パネル１５側に配置される。青色光源装置３００は、半導体発光素子である青色レーザダイオード３０１を青色光源として備える。青色レーザダイオード３０１は、正面パネル１２と光軸が垂直になるよう配置されている。そして、青色レーザダイオード３０１と正面パネル１２との間には、ヒートパイプ１３６が配置されている。青色レーザダイオード３０１の光軸上には、青色レーザダイオード３０１からの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３０３が配置されている。

前述の通り、励起光照射装置７０及び青色光源装置３００の正面パネル１２側には、ヒートシンク１３５と接続されるヒートパイプ１３６が、励起光照射装置７０及び青色光源装置３００と接続して配置されている。ヒートシンク１３５は、正面パネル１２近傍の右側パネル１５側に配置されている。さらに、蛍光板装置１００及び赤色光源装置１２０の右側パネル１５側であって、ヒートシンク１３５の背面パネル１３側には、ヒートシンク１９０が蛍光板装置１００及び赤色光源装置１２０と接続して配置される。そして、ヒートシンク１３５と正面パネル１２との間には、冷却ファン２６１が配置されている。これらの冷却装置の構成により、励起光照射装置７０及び青色光源装置３００で発生した熱は、ヒートパイプ１３６を介してヒートシンク１３５により放熱される。蛍光板装置１００及び赤色光源装置１２０で発生した熱は、ヒートシンク１９０により放熱される。そして、ヒートシンク１３５，１９０は、冷却ファン２６１により冷却される。

そして、導光光学系１４０は、第一ダイクロイックミラー１４１、拡散板１４３、第二ダイクロイックミラー１４５からなる。第一ダイクロイックミラー１４１は、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と、が直交して交差する位置に配置され、青色波長帯域光を透過し、赤色波長帯域光を反射して、この赤色波長帯域光の光軸を背面パネル１３方向に９０度変換する。第一ダイクロイックミラー１４１により、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が同一の光軸とされる。

第一ダイクロイックミラー１４１の背面パネル１３側には、拡散板１４３が配置されている。拡散板１４３により、第一ダイクロイックミラー１４１を透過した青色波長帯域光及び第一ダイクロイックミラー１４１により反射された赤色波長帯域光が拡散される。マイクロレンズアレイ１７１の入射側に配置される拡散板１４３により、レーザ光である赤色及び青色の各波長帯域光をマイクロレンズアレイ１７１の略全面に照射することができる。

拡散板１４３の背面パネル１３側における青色光源装置３００からの青色波長帯域光及
び赤色光源装置１２０からの赤色波長帯域光と、反射ミラー７５で反射される励起光照射装置７０からの青色波長帯域光及び蛍光板装置１００からの緑色波長帯域光と、が交差する位置に、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第二ダイクロイックミラー１４５が配置される。蛍光板装置１００から出射される緑色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４５により９０度光軸を変換して背面パネル１３方向に出射されて、青色光源装置３００からの青色波長帯域光及び赤色光源装置１２０からの赤色波長帯域光と同一の光軸とされる。

光源側光学系１７０は、マイクロレンズアレイ１７１と、回転ミラー装置２７０と、集光レンズ１７２と、ＲＴＩＲプリズム１７４からなる。マイクロレンズアレイ１７１は、第二ダイクロイックミラー１４５の背面パネル１３側に配置されている。このマイクロレンズアレイ１７１は、各波長帯域光における強度分布を均一化させるものである。

マイクロレンズアレイ１７１は、平面視横長矩形形状の両凸レンズとされるレンズ形状のマイクロレンズを格子状に配列して形成されている。そして、マイクロレンズアレイ１７１の背面パネル１３側（すなわち、マイクロレンズアレイ１７１の出射側の光路上）には、回転ミラー装置２７０が配置されている。マイクロレンズアレイ１７１から出射される光は、この回転ミラー装置２７０により左側パネル１４近傍に配置される集光レンズ１７２に向けて光軸が変換される。

回転ミラー装置２７０は、図４（ａ），（ｂ）に示す通り、ミラー板２７１と、モータ２７５を備える。ミラー板２７１は円板状に形成されて、一方の面側である正面側がミラー面２７１ａとされる。このミラー面２７１ａは、図４（ｂ）のＰ部拡大図に示すように、微小な断面凹凸波形状とされている。すなわち、図４（ａ）におけるミラー面２７１ａの上端から下端に掛けて直線状に多数の溝が形成され、これらの溝の深さや幅は異なるよう不均一に形成されている。

なお、本実施形態では、直線状の溝により形成される不均一な断面凹凸波形状としたが、これに限られず、例えば、溝の深さや幅が均一な直線状の溝により断面凹凸波形状としたり、ミラー板２７１のミラー面にサンドブラストを施して多数の凹凸を形成した微小な断面凹凸波形状とすることもできる。

また、本実施形態１の変形例として、ミラー面２７１ａの断面凹凸波形状の具体的な構造を以下に示す。図５（ａ）は、図４のＱ部に相当するミラー面２７１ａの一部拡大図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ（ｂ）−Ｖ（ｂ）の拡大断面図である。ここで、図５（ａ）における白色の領域Ｓ_１は断面凸形状の曲面、灰色の領域Ｓ_２は断面凹形状の曲面を示している。

本変形例においては、断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と、断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）と、が同一ピッチで交互に平行に隣接して配置された構造となっている。断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）のピッチは、望ましくは３０〜８０μｍである。断面構造は、図５（ｂ）に示すような構造となる。このような構造にすることで、光線Ｒは図５（ｂ）に示すような動きとなる。入射と反射の角度差は最大でも１°である。

また別の変形例を図６（ａ），（ｂ）に示す。図６（ａ），（ｂ）は、図４のＱ部に相当するミラー面２７１ａの一部拡大図である。なお、図６（ａ），（ｂ）においても、白色の領域Ｓ_１は断面凸形状の曲面、灰色の領域Ｓ_２は断面凹形状の曲面を示している。図６（ａ）は、Ｘ軸方向（第１の方向）及びＹ軸方向（第１の方向と直交する第２の方向）の何れの断面においても、断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と、断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）と、が同一ピッチで交互に隣接されたマトリクス状に配置された構造となっている。図６（ａ）における断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）のピッチは、３０〜８０μｍ程度が望ましい。

なお、ミラー面２７１ａの中央付近は図６（ａ）のようなピッチで断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）が交互に連続して形成された構造となっているが、ミラー面２７１ａの断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）のピッチが全面で同一のピッチでなくても良い。ミラー面２７１ａの中心側から外周側に向かって、断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）のピッチが段階的に異なるように形成しても良い。

例えば、ミラー面２７１ａの中心付近の第１の領域は図６（ａ）のようなピッチで断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）が交互に連続して形成された構造となっているが、第１の領域の外周側に位置し、ミラー面２７１ａの中心と外周の間の中間に位置する第２の領域では、図６（ａ）のＸ軸方向のピッチ及びＹ軸方向のピッチが各々２倍となり、断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）の面積が夫々４倍になった構造としても良い。更に、ミラー面２７１ａの最も外周側である、第２の領域の外周側に位置する第３の領域は、第２の領域のＸ軸方向のピッチ及びＹ軸方向のピッチを各々２倍とし、断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）における夫々の面積が第２の領域に対して４倍とした構造、即ち第３の領域は、第１の領域のＸ軸方向のピッチ及びＹ軸方向のピッチに対して各々４倍、断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）の夫々の面積が１６倍になった構造としても良い。

このようにミラー面２７１ａの中心から外周側に掛けて段階的に断面凹凸波形状における断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）のピッチを大きくし、断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）夫々の面積は中心側を小さく、外周側を大きくすることで、ミラー面２７１ａの中心側の変位量を大きくすることができる。よって、ミラー面２７１ａの中心側においても外周側と同様に、レーザ光が、回転するミラー板２７１のミラー面２７１ａにおける微小な断面凹凸波形状の部分を複数回反射されて集光レンズ１７２に入射され、スペックルノイズを低減することができる。

図６（ｂ）は、断面凹形状の曲面（領域Ｓ_１）と、断面凸形状の曲面（領域Ｓ_２）と、がミラー面２７１ａの中心から外周側に掛けて交互に隣接された放射状の構造となっている。よって、ミラー面２７１ａの中心から外周側に掛けて段階的に断面凹凸波形状の断面凸形状の曲面（領域Ｓ_１）と断面凹形状の曲面（領域Ｓ_２）のピッチを大きくしているマトリクス状の構造の場合と同様に、ミラー面２７１ａの中心側においても変位量を大きくすることができる。

ミラー板２７１の他方の面である背面２７１ｂの中心には、モータ２７５の回転軸２７５ａとミラー板２７１を接続する円板状の接続プレート２７３が固定されている。接続プレート２７３は、ミラー板２７１の背面２７１ｂに接着剤で取り付けることができる。これにより、ミラー面２７１ａに孔が開けられることなく、ミラー面２７１ａの全面を反射面とすることができる。

図３に戻り、投影装置１０の中央からやや左寄り後方側には、集光レンズ１７２が配置されている。集光レンズ１７２には、回転ミラー装置２７０で反射された光が入射される。集光レンズ１７２により集光された光は、ＲＴＩＲプリズム（ＲｅｖｅｒｓｅＴｏｔａｌＩｎｔｅｒｎａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＰｒｉｓｍ）１７４に入射する。ＲＴＩＲプリズム１７４に入射した光は、所定の角度で表示素子５１を照射する。表示素子５１の画像形成面で反射されたオン光は、ＲＴＩＲプリズム１７４に入射して、投影光として投影側光学系２２０に入射される。そして、投影側光学系２２０の投影部１９から投影光が出射して、スクリーン等に画像が投影される。

投影側光学系２２０のレンズ鏡筒２２５は、レンズ鏡筒２２５に内蔵される固定レンズ群及び可動レンズ群２３５を備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされる。可動レンズ群２３５は、レンズモータを駆動源として、ズーム調整やフォーカス調整を可能とされる。

このように投影装置１０を構成することで、励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０、青色光源装置３００からそれぞれ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及び光源側光学系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。

そして、同一の光軸に合わせられてマイクロレンズアレイ１７１を透過した光は、回転ミラー装置２７０により反射して、集光レンズ１７２に入射する。ここで、回転ミラー装置２７０により光が反射されるとき、ミラー板２７１は一方向（例えば時計回りの方向）に一定速度で連続して回転している。すると、特にレーザ光である青色光源装置３００からの青色波長帯域光及び赤色光源装置１２０からの赤色波長帯域光は、回転するミラー板２７１のミラー面２７１ａにおける微小な断面凹凸波形状の部分を複数回反射されて集光レンズ１７２に入射されるので、スペックルノイズが低減される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図７に基づいて説明する。図７の投影装置１０Ａは、第１実施形態の投影装置１０においてマイクロレンズアレイ１７１の出射側の光路上に配置されていた回転ミラー装置２７０の位置を変更し、マイクロレンズアレイ１７１の入射側の光路上に回転ミラー装置２７０を配置したものである。なお、以下の説明においては、第１実施形態と同じ部材や箇所には同じ符号を付して、その説明は簡略化又は省略する。

また、本実施形態における投影装置１０Ａの導光光学系１４０には、第一ダイクロイックミラー１４１に換えて、第一ダイクロイックミラー１４１Ａを配置した。第一ダイクロイックミラー１４１Ａは、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と、が直交して交差する位置に配置され、赤色波長帯域光を透過し、青色波長帯域光を反射して、この青色波長帯域光の光軸を左側パネル１４方向に９０度変換する。

導光光学系１４０に設けられる回転ミラー装置２７０は、第一ダイクロイックミラー１４１Ａの左側パネル１４側に配置される。回転ミラー装置２７０は、第一ダイクロイックミラー１４１Ａを透過した赤色光源装置１２０からの赤色波長帯域光と、第一ダイクロイックミラー１４１Ａを反射した青色光源装置３００からの青色波長帯域光と、を反射して、各光軸を背面パネル１３方向に９０度変換する。

なお、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ１７１の背面パネル１３側には、光源側光学系１７０としての反射ミラー１７６が配置される。この反射ミラー１７６により、マイクロレンズアレイ１７１を透過した各色波長帯域光は、集光レンズ１７２に入射されて、ＲＴＩＲプリズム１７４に入射される。

本実施形態においては、回転ミラー装置２７０により反射された赤色波長帯域光及び青色波長帯域光がマイクロレンズアレイ１７１に入射される。ここで、回転ミラー装置２７０のミラー面２７１ａが回転しながら光を反射すると、この反射光に微小な光軸のブレ（振動）が生じる場合がある。しかしながら、回転ミラー装置２７０で反射された光がマイクロレンズアレイ１７１における無数のマイクロレンズを透過することにより、この光軸のブレ（振動）が低減される。従って、鮮明な画像光を得ることができる。図７に示すように、本実施形態では、第一ダイクロイックミラー１４１Ａとミラー板２７１との間に拡散板１４３を配置した。この構成により、青色レーザダイオード３０１からの出射光と赤色レーザダイオード１２１からの出射光は、拡散板１４３で拡散された後、回転ミラー装置２７０のミラー板２７１で反射される。
なお、ミラー板２７１と第二ダイクロイックミラー１４５との間に拡散板１４３を配置しても良い。

（第３実施形態）
次に、図８に基づいて、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態における回転ミラー装置２７０を変更して、図８（ａ），（ｂ）に示すように、傾斜したミラー板２７１Ａを備える回転ミラー装置２７０Ａとしたものである。すなわち、回転ミラー装置２７０のミラー板２７１Ａのミラー面２７１Ａａは、モータ２７５の回転軸２７５ａの軸心に対して角度（９０°−θ）で傾斜している。つまり、ミラー板２７１Ａのミラー面２７１Ａａは、モータ２７５の回転軸２７５ａに垂直な面である背面２７１ｂに対して所定の角度θ傾斜して形成される。角度θは、０．１°〜０．２°であれば好適である。また、本実施形態におけるミラー板２７１Ａのミラー面２７１Ａａは、第１実施形態及び第２実施形態のミラー板２７１と同様に、微小な断面凹凸波形状とされている。なお、前述の回転ミラー装置２７０と同一の箇所や部材については同じ符号を付して、その説明は簡略化又は省略する。

本実施形態の回転ミラー装置２７０Ａは、第１実施形態における投影装置１０や第２実施形態における投影装置１０Ａの回転ミラー装置２７０に換えて配置することができる。そして、回転ミラー装置２７０Ａのミラー板２７１Ａを回転させながら光を反射すると、ミラー面２７１Ａａにおけるレーザ光の照射位置が前後方向（図８（ｂ）における上下方向）に変位する。従って、より効果的にレーザ光のミラー面２７１Ａａにおける光の反射回数が増加されるので、スペックルノイズのさらなる低減が実現される。特に、ミラー面２７１Ａａが回転軸と直角に配置される場合と比べて、ミラー板２７１Ａの回転中心近傍におけるレーザ光のスペックルノイズの低減に有効である。

以上の通り、本実施形態の光源装置６０，６０Ａは、青色光源装置３００の半導体発光素子である青色レーザダイオード３０１及び赤色光源装置１２０の赤色レーザダイオード１２１と、回転ミラー装置２７０，２７０Ａと、を有する。そして、回転ミラー装置２７０，２７０Ａは、ミラー板２７１，２７１Ａで青色レーザダイオード３０１、赤色レーザダイオード１２１からの出射光を反射するよう配置される。これにより、レーザ光とされる青色光源装置３００からの青色波長帯域光及び赤色光源装置１２０からの赤色波長帯域光のスペックルノイズを低減することができる。そして、回転ミラー装置２７０，２７０Ａのミラー板２７１，２７１Ａの全面をミラー面とすることができるので、ミラー板２７１，２７１Ａの中心を回転中心とすることができる。従って、回転ミラー装置２７０，２７Ａを小型化できる。

また、ミラー面２７１ａ，２７１Ａａの断面凹凸波形状は、不均一に形成される。これにより、照射されるレーザ光のミラー面２７１ａ，２７１Ａａにおける反射をランダムに設定することができるので、スペックルノイズがより効果的に低減される。

また、ミラー板２７１Ａのミラー面２７１Ａａは、モータ２７５の回転軸２７５ａに対して傾斜して形成される。これにより、回転中心近傍に照射されるレーザ光においても、効率よくスペックルノイズを低減することができる。

また、回転ミラー装置２７０は、マイクロレンズアレイ１７１の出射側の光路上に配置される。これにより、青色光源装置３００や赤色光源装置１２０の配置や、導光光学系１４０における第一ダイクロイックミラー１４１等の光学機器の配置をコンパクトにすることができるので、小型化した光源装置６０を提供することができる。

また、回転ミラー装置２７０は、マイクロレンズアレイ１７１の入射側の光路上に配置することもできる。これにより、回転ミラー装置２７０により反射されたレーザ光をマイクロレンズアレイ１７１に入射させることができるので、より鮮明な画像光を得ることができる。

また、マイクロレンズアレイ１７１の入射側の光路上には拡散板１４３が配置される。これにより、マイクロレンズアレイ１７１の有効面に合わせて光を拡散することができる。

また、青色光源装置３００及び赤色光源装置１２０の青色光源及び赤色光源は、半導体発光素子としてレーザダイオードにより構成されている。これにより、省電力でありながら高輝度の光源を備える光源装置６０，６０Ａを提供することができる。

また、青色光源装置３００には青色波長帯域光を発する青色レーザダイオード３０１を設け、赤色光源装置１２０には赤色波長帯域光を発する赤色レーザダイオード１２１を設けた。これにより、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光について、明るい鮮明な画像光を得ることができる。

また、光源装置６０，６０Ａは、励起光照射装置７０及び蛍光板装置１００を備える。そして、蛍光板装置１００は、緑色波長帯域光を出射する蛍光体からなる蛍光発光領域を備える。これにより、蛍光とされる緑色波長帯域光の光源光を得ることができる。

また、投影装置１０，１０Ａは、光源装置６０，６０Ａと、表示素子５１と、投影側光学系２２０と、投影装置制御部と、を備える。これにより、レーザダイオードからの出射光のスペックルノイズを低減して鮮明な画像光を投影することができる投影装置１０，１０Ａを得ることができる。

また、ミラー板２７１の直径は大きくなるが、ミラー板２７１の中央側を除いた外側の領域のみにミラー面２７１ａを設け、この外側のミラー面２７１ａに光を照射するようにしても良い。この構成により、ミラー板２７１の中央付近に光が照射されることは無いので、レーザダイオードからの出射光のスペックルノイズをより低減することができる。

また、上記実施形態では、緑色光源として、固定された蛍光板１０１の例を示したが、この構成に限らない。全周に蛍光体が形成され、モータ等により駆動される回転式の蛍光ホイール（図示せず）を使用しても良い。この場合、蛍光ホイールの単位時間当たりの回転数とミラー板２７１の単位時間当たりの回転数とを一致させず、同期させないことが望ましい。このように制御することにより、レーザダイオードからの出射光のスペックルノイズをより低減することができる。

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］半導体発光素子と、
一方の面に断面凹凸波形状のミラー面が形成され、他方の面にモータの回転軸が接続される回転ミラー装置と、
を有し、
前記回転ミラー装置は、前記ミラー面で前記半導体発光素子からの出射光を反射するよう配置されることを特徴とする光源装置。
［２］前記ミラー面の断面凹凸波形状は不均一であることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［３］前記ミラー面の断面凹凸波形状の構造は、
断面凸形状の曲面と断面凹形状の曲面とが交互に平行に隣接して配置された構造、第１の方向の断面及び前記第１の方向と直交する第２の方向の断面が共に、断面凸形状の曲面と断面凹形状の曲面とが交互に隣接されて配置されたマトリクス状になっている構造、断面凸形状の曲面と断面凹形状の曲面とが前記ミラー面の中心から外周側に向かって放射状に交互に隣接された構造、の何れかであることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［４］前記マトリクス状になっている構造は、断面凸形状の曲面と断面凹形状の曲面のピッチが、前記ミラー面の中心から外周側に掛けて段階的に大きくなっていることを特徴とする前記［３］に記載の光源装置。
［５］前記ミラー面は、前記モータの前記回転軸に垂直な面に対して所定の角度傾斜して形成されることを特徴とする前記［１］乃至前記［４］の何れかに記載の光源装置。
［６］前記半導体発光素子からの出射光が入射されるマイクロレンズアレイを備え、
前記回転ミラー装置は、前記マイクロレンズアレイの出射側の光路上に配置されることを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れかに記載の光源装置。
［７］前記半導体発光素子からの出射光が入射されるマイクロレンズアレイを備え、
前記回転ミラー装置は、前記マイクロレンズアレイの入射側の光路上に配置されることを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れかに記載の光源装置。
［８］前記マイクロレンズアレイの入射側の光路上に拡散板が配置されることを特徴とする前記［６］又は前記［７］に記載の光源装置。
［９］前記半導体発光素子は、レーザダイオードであることを特徴とする前記［１］乃至前記［８］の何れかに記載の光源装置。
［１０］前記レーザダイオードは、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置の赤色光源及び青色波長帯域光を出射する青色光源装置の青色光源として、赤色光源装置及び青色光源装置にそれぞれ配置されることを特徴とする前記［９］に記載の光源装置。
［１１］励起光源を備える励起光照射装置と、
前記励起光照射装置からの出射光が照射されて緑色波長帯域光の蛍光が発光される蛍光発光領域を備える蛍光板装置を備えることを特徴とする前記［１］乃至前記［１０］の何れかに記載の光源装置。
［１２］前記［１］乃至前記［１１］の何れかに記載の光源装置と、
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１０Ａ投影装置
１１上面パネル１２正面パネル
１３背面パネル１４左側パネル
１５右側パネル１６下面パネル
１７吸排気孔１９投影部
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ＲＡＭ２６表示駆動部
２７Ａ回転ミラー装置３１画像圧縮／伸長部
３２メモリカード３５Ｉｒ受信部
３６Ｉｒ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
６０Ａ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８０緑色光源装置
１００蛍光板装置１０１蛍光板
１１０集光レンズ群１２０赤色光源装置
１２１赤色レーザダイオード１２３コリメータレンズ
１３５ヒートシンク１３６ヒートパイプ
１４０導光光学系１４１第一ダイクロイックミラー
１４１Ａ第一ダイクロイックミラー１４３拡散板
１４５第二ダイクロイックミラー１７０光源側光学系
１７１マイクロレンズアレイ１７２集光レンズ
１７４ＲＴＩＲプリズム１７６反射ミラー
１９０ヒートシンク２２０投影側光学系
２２５レンズ鏡筒２３５可動レンズ群
２４１制御回路基板２６１冷却ファン
２７０回転ミラー装置２７０Ａ回転ミラー装置
２７１ミラー板２７１Ａミラー板
２７１ａミラー面２７１Ａａミラー面
２７１ｂ背面２７３接続プレート
２７５モータ２７５ａ回転軸
３００青色光源装置３０１青色レーザダイオード
３０３コリメータレンズ

Claims

半導体発光素子と、
前記半導体発光素子からの出射光が入射され、一方の面に断面凹凸波形状のミラー面が形成され、他方の面にモータの回転軸が接続される回転ミラー装置と、
励起光源を備える励起光照射装置と、
前記励起光照射装置からの出射光が照射されて蛍光が発光される蛍光発光領域を備える蛍光板装置と、
前記回転ミラー装置の前記ミラー面で反射された前記半導体発光素子からの出射光が入射され、且つ前記蛍光板装置からの蛍光が入射されるマイクロレンズアレイと、
を有することを特徴とする光源装置。
前記ミラー面の断面凹凸波形状は不均一であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記ミラー面の断面凹凸波形状の構造は、
断面凸形状の曲面と断面凹形状の曲面とが交互に平行に隣接して配置された構造、第１の方向の断面及び前記第１の方向と直交する第２の方向の断面が共に、断面凸形状の曲面と断面凹形状の曲面とが交互に隣接されて配置されたマトリクス状になっている構造、断面凸形状の曲面と断面凹形状の曲面とが前記ミラー面の中心から外周側に向かって放射状に交互に隣接された構造、の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記マトリクス状になっている構造は、断面凸形状の曲面と断面凹形状の曲面のピッチが、前記ミラー面の中心から外周側に掛けて段階的に大きくなっていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
前記ミラー面は、前記モータの前記回転軸に垂直な面に対して所定の角度傾斜して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装置。
前記マイクロレンズアレイの入射側の光路上に拡散板が配置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。
前記半導体発光素子は、レーザダイオードであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
前記レーザダイオードは、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置の赤色光源及び青色波長帯域光を出射する青色光源装置の青色光源として、赤色光源装置及び青色光源装置にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
請求項１乃至請求項８の何れかに記載の光源装置と、
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。