(57)【要約】【課題】色純度の高い光を出射することが可能な照明装置、この照明装置を備えた投射装置、および、照明方法を提供する。【解決手段】照明装置２を、第１光源（励起光源）１０、励起光により励起されて波長λＢと波長λＢを含む波長λＤの蛍光を生じさせる波長変換部材としての蛍光体ホイール１４、波長λａを含む光を発光する第２光源１１、蛍光の光路とλａを含む光の光路とを合流させて単一の出射光路Ｐｉに導く光路合流素子としてのダイクロイックミラー１７、および、出射光路Ｐｉ中に配置され、波長λＢ、波長λＣ、波長λａの光を時分割に取り出して出射させる光分離素子としての光透過制御ホイール１５を備えて構成する。蛍光体ホイール１４は、励起光が照射されて蛍光を生じる領域の全部が、蛍光をダイクロイックミラー１７に向けて反射させる反射光路を形成している。【選択図】図１
2014222317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を発光する第１光源と、
前記励起光により励起されて第１波長領域および第２波長領域を少なくとも含む蛍光を生じさせる波長変換部材と、
前記第１波長領域および前記第２波長領域とは異なる第３波長領域を含む光を発光する第２光源と、
前記波長変換部材からの前記蛍光の光路および前記第２光源からの前記光の光路を合流させて単一の出射光路に導く光路合流素子と、
前記出射光路中に配置され、前記蛍光の少なくとも前記第１波長領域、第２波長領域、および、前記第２光源からの少なくとも前記第３波長領域を、時分割に取り出して出射させる光分離素子と、を備え、
前記波長変換部材は、前記励起光が照射されて前記蛍光を生じる領域の全部が、前記蛍光を前記光路合流素子に向けて反射させる反射光路を形成していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１光源からの前記励起光と、前記第２光源からの前記第３波長領域を含む光とは、それぞれ異なる方向から前記光路合流素子に入射するように構成され、
前記励起光が、前記第３波長領域の光を含むとき、
前記光路合流素子は、前記励起光中の前記第３波長領域の光を反射または透過させ、前記出射光路に合流させない方向に導くことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光分離素子は、前記第１波長領域の光を少なくとも透過させて前記出射光路に導く第１領域と、前記第２波長領域の光を少なくとも透過させて前記出射光路に導く第２領域と、前記第３波長領域の光を少なくとも透過させて前記出射光路に導く第３領域と、を有し、前記第１領域、前記第２領域、および、前記第３領域を、前記出射光路中に順次に配置させることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光分離素子は、前記出射光路中に、前記第１波長領域の光および前記第２波長領域の光を同時に透過させて前記出射光路に導く第４領域を、さらに有し、前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域、および、前記第４領域を、前記出射光路中に順次に配置させることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光分離素子は、前記第１の波長領域の光、前記第２の波長領域の光、および前記第３の波長領域の光を同時に透過させて前記出射光路に導く第５領域を、さらに有し、前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域、前記第４領域、および、第５領域を、前記出射光路中に順次に配置させることを特徴とする請求項３または４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１領域または前記第２領域が、前記第１波長領域の光または前記第２波長領域の光と、前記第３波長領域の光とを同時に透過させるよう構成されたことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記第３領域が、前記第１波長領域の光または前記第２波長領域の光と、前記第３波長領域の光とを同時に透過させるよう構成されたことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記励起光源は、レーザダイオードであり、前記光路合流素子は、前記レーザダイオードからの前記励起光を反射させて、前記波長変換部材に導くよう構成されたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
請求項1から８のいずれか一項に記載の照明装置を備え、前記照明装置から出射された光が照射される画像生成部と、該画像生成部で変調された画像を投射する投影光学系と、を備えたことを特徴とする投射装置。
【請求項１０】
第１光源からの励起光により励起されて波長変換部材から生じた蛍光と、第２光源から発光された光とを、時分割に被照明部に照射する照明方法において、
前記波長変換部材は、前記励起光の照射により前記蛍光を生じる領域の全部が、前記蛍光を前記光路合流素子に向けて反射させるよう構成され、
第１光源を点灯させて励起光を発光させるステップと、
前記励起光を前記波長変換部材に導き、該波長変換部材に第１波長領域および第２波長領域を少なくとも含む蛍光を生じさせるステップと、
前記第２光源を点灯させて前記第１波長領域および前記第２波長領域とは異なる第３波長領域を含む前記光を発光させるステップと、
前記蛍光の光路および前記第２光源からの前記光の光路を合流させて単一の出射光路に導くステップと、
前記出射光路に合流された前記蛍光の少なくとも前記第１波長領域、第２波長領域、および、前記第２光源からの少なくとも前記第３波長領域の各光を、時分割に取り出して出射させるステップと、を有することを特徴とする照明方法。
【請求項１１】
前記第１波長領域の光を少なくとも透過させて前記出射光路に導く第１領域と、前記第２波長領域の光を少なくとも透過させて前記出射光路に導く第２領域と、前記第３波長領域の光を少なくとも透過させて前記出射光路に導く第３領域と、を有し、前記出射光路中に配置された光分離素子を備え、
前記光分離素子の前記第１領域、前記第２領域、および、前記第３領域を、前記出射光路中に順次に配置させるステップを、さらに有することを特徴とする請求項１０に記載の照明方法。
【請求項１２】
前記出射光路中に、前記第１領域または前記第２領域が配置されているとき、前記第１光源を点灯させるとともに前記第２光源を消灯させ、
前記出射光路中に、前記第３領域が配置されているとき、前記第１光源を消灯させるとともに前記第２の光源を点灯させることを特徴とする請求項１１に記載の照明方法。
【請求項１３】
前記出射光路中に、前記第１領域または前記第２領域が配置されているとき、前記第１光源および前記第２光源を点灯させ、前記第１波長領域または前記第２波長領域の光と、前記第３波長領域の光とが、前記第１領域または前記第２領域を同時に透過するようにし、
前記出射光路中に、前記第３領域が配置されているとき、前記第１光源を消灯させるとともに前記２光源を点灯させることを特徴とする請求項１１に記載の照明方法。
【請求項１４】
前記出射光路中に、前記第１領域または前記第２領域が配置されているとき、前記第１光源を点灯させるとともに前記第２光源を消灯させ、
前記出射光路中に、前記第３領域が配置されているとき、前記第２光源を点灯させるとともに該第２の光源を点灯させている間の少なくとも一定期間、前記第１光源を点灯させて、前記第１波長領域または前記第２波長領域の光と、前記第３波長領域の光とが、前記第３領域を同時に透過するようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の照明方法。
【請求項１５】
前記出射光路中に、前記第１領域または前記第２領域が配置されているとき、前記第１光源を点灯させるとともに前記第２の光源を消灯させ、
前記出射光路中に、前記第３領域が配置されているとき、前記第２の光源を点灯させるとともに前記第１光源を、前記第１領域または前記第２領域が配置されているときの前記第１光源の発光量よりも小さい発光量で、点灯させて、前記第１波長領域または前記第２波長領域の光と、前記第３波長領域の光とが、前記第３領域を同時に透過するようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の照明方法。
【請求項１６】
前記光分離素子が、前記第１波長領域の光と前記第２波長領域の光とを少なくとも透過させて前記出射光路に導く第４領域を、さらに有し、
前記出射光路中に、前記第４領域が配置されているとき、前記第１光源を点灯させるとともに前記第２光源を消灯させることを特徴とする請求項１１から１５のいずれか一項に記載の照明方法。
【請求項１７】
前記光分離素子が、前記第１の波長領域の光、前記第２の波長領域の光、および前記第３の波長領域の光を同時に透過させて前記出射光路に導く第５領域を、さらに有し、
前記出射光路中に、前記第５領域が配置されているとき、前記第１光源および前記第２光源を点灯させることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか一項に記載の照明方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、この照明装置を備えた投射装置、および、照明方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大画面のディスプレイ装置が急速に普及してきており、それらを用いた会議やプレゼンテーション、研修などが一般的になってきている。このようなディスプレイとしては、液晶やプラズマなど様々なものがあり、場所の広さや参加人数などによって適当なものが選択されている。その中でも、スクリーン等の投影面に画像を投影して拡大表示することができる拡大表示装置すなわち投影表示装置（以後、「プロジェクタ」と呼ぶ）が選択されている。このプロジェクタは、比較的安価で可搬性にも優れているため（即ち小型軽量で持ち運びやすいため）、最も広く普及している大画面ディスプレイと言える。
【０００３】
そのような背景の中で、最近ではコミュニケーションの必要な場面や状況が益々増えてきている。例えば、オフィスにおいても小さな会議室や、パーテイション等で仕切られた打合せスペースが数多く設けられ、プロジェクタを使った会議や打合せなどが頻繁に行われるようになった。
【０００４】
このようなプロジェクタに用いる照明装置として、高輝度の放電ランプ（例えば、超高圧水銀ランプ）を光源とするものが知られている。この放電ランプは、高輝度を低コストで実現できる一方で、点灯開始後、安定して発光するまでに所要の時間を要する。そこで、放電ランプに対する代替光源として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ素子等の固体発光素子を用いることが提案されて実用化されている。
【０００５】
この固体発光素子を用いた照明装置として、例えば、励起光源（第一光源）から発する励起光を蛍光体に照射し、この蛍光体から赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）の各色の光を生じさせるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）特許文献１にでは記載の照明装置では、この励起光源（第一光源）として青色レーザダイオード等を用い、この励起光源から発する青色の励起光を蛍光体に照射し、この蛍光体を励起させることにより、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）の各色の蛍光を得ている。この赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）の波長領域の蛍光の中から、カラーホイールによって赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の波長領域の光を時分割に取り出し、出射光路から出射している。
【０００６】
また、この特許文献１に記載の照明装置では、励起光源とは別個に備えた青色レーザダイオード等の光源（第２光源）から青色（Ｂ）の光を出射し、この青色光を、光学手段（色合成プリズム）により、カラーホイールを透過した後の赤色光、緑色光の出射光路に合流させている。そして、赤色、緑色、青色の各色の光を時分割で順次に照明装置から出射させている。また、このような照明装置を用いた投射装置では、照明装置から順次に出射される赤色、緑色、青色の各色の光を光変調素子へと向かわせて、その光変調素子により各色の光を画素毎に諧調制御することでカラー投影画像を形成している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した照明装置では、赤色光、緑色光については、カラーホイールを透過させることで、所望の色味や色純度の光を取り出して出射させることができる。しかしながら、青色光については、カラーホイールを介することなく、第２光源から発光された青色光を出射光路に直接に合流させている。そのため、所望の色味や色純度の青色光を取り出すことはできず、青色光の色純度の向上が図れていないという問題があり、正確な色彩のカラー画像を再現するには限界がある。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、色純度の高い光を出射することが可能な照明装置、この照明装置を備えた投射装置、および、照明方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る照明装置は、励起光を発光する第１光源と、励起光により励起されて第１波長領域および第２波長領域を少なくとも含む蛍光を生じさせる波長変換部材と、第１波長領域および第２波長領域とは異なる第３波長領域を含む光を発光する第２光源と、波長変換部材からの蛍光の光路および第２光源からの光の光路を合流させて単一の出射光路に導く光路合流素子と、出射光路中に配置され、蛍光の少なくとも第１波長領域、第２波長領域、および、第２光源からの少なくとも第３波長領域を、時分割に取り出して出射させる光分離素子と、を備え、波長変換部材は、励起光が照射されて蛍光を生じる領域の全部が、蛍光を前記光路合流素子に向けて反射させる反射光路を形成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、色純度の高い光を出射することが可能な照明装置、この照明装置を備えた投射装置、および、照明方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願の実施例１に係る照明装置を備えた投射装置（プロジェクタ）を示す光学図である。
【図２】図１に示す蛍光体ホイール（波長変換部材）を拡大して示した平面図である。
【図３】図１に示す光透過制御ホイール（光分離素子）を拡大して示した平面図である。
【図４】図１に示す実施例１の照明装置から画像生成部に向けて出射される光の色、各光源のＯＮ・ＯＦＦタイミング、および、光透過制御ホイールで透過させる光の色の関係の一例を、画像フレームとの関係において示す説明図である。
【図５】本願の実施例２に係る照明装置を示す光学図である。
【図６】本願の実施例３の照明装置で用いる光透過制御ホイールを拡大して示した平面図である。
【図７】実施例３の照明装置から画像生成部に向けて出射される光の色、各光源のＯＮ・ＯＦＦタイミング、および、光透過制御ホイールで透過させる光の色の関係の一例を、画像フレームとの関係において示す説明図である。
【図８】本願の実施例４の照明装置で用いる光透過制御ホイールを拡大して示した平面図である。
【図９】本願の実施例４に係る照明装置から画像生成部に向けて出射される光の色、各光源のＯＮ・ＯＦＦタイミング、および、光透過制御ホイールで透過させる光の色の関係の一例を、画像フレームとの関係において示す説明図である。
【図１０】本願の実施例５の照明装置で用いる光透過制御ホイール（光分離素子）を拡大して示した平面図である。
【図１１】本願の実施例５に係る照明装置から画像生成部に向けて出射される光の色、各光源のＯＮ・ＯＦＦタイミング、および、光透過制御ホイールで透過させる光の色の関係の一例を、画像フレームとの関係において示す説明図である。
【図１２】本願の実施例６に係る照明装置から画像生成部に向けて出射される光の色、各光源のＯＮ・ＯＦＦタイミング、および、光透過制御ホイールで透過させる光の色の関係の一例を、画像フレームとの関係において示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本願の実施例を、図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
図１は本願の実施例１における照明装置およびこの照明装置を備えた投射装置（プロジェクタ）を示す光学図である。図１に示すように、実施例１の投射装置１は、照明装置２と、制御部３と、導光光学系４と、画像生成部５と、投影光学系６と、を備えている。この投射装置１は、投影面であるスクリーンＳｃに画像を投影して拡大表示する装置である。
【００１３】
［照明装置２］
照明装置２は、赤色光、緑色光、青色光を、時分割で順次に、またはこれらを組み合わせて（混合して）出射する装置である。照明装置２は、導光光学系４の後述するライトトンネル４ａへ向けて、各色の光（光束）を出射する。この照明装置２の構成の詳細については、後述する。
【００１４】
［導光光学系４］
導光光学系４は、照明装置２から出射された光を、画像生成部５に導くものである。導光光学系４は、ライトトンネル４ａと、集光素子４ｂと、を有している。ライトトンネル４ａは、照明装置２から出射された光が入射するものであり、内部を中空とする筒状を呈し、その内側面にミラーが設けられた構成を有している。ライトトンネル４ａは、その内部で光の反射を繰り返すことにより、入射された光の輝度分布を均一化する機能、すなわち、入射された光の光量むらをなくす機能を有している。集光素子４ｂは、ライトトンネル４ａを経て輝度分布が均一化された光（光束）を適宜集光して、画像生成部５の後述する反射ミラー（被照射部）５ａへと導く。
【００１５】
［画像生成部５］
画像生成部５は、導光光学系４により導かれた光を用いて、画像生成データに基づくフルカラーの画像を形成するものである。画像生成部５は、反射ミラー５ａと、光変調素子５ｂと、を有している。反射ミラー５ａは、導光光学系４により導かれた光を光変調素子５ｂへ向けて反射し、当該光変調素子５ｂへと進行させる。
【００１６】
光変調素子５ｂは、制御部３の後述する画像処理制御部３ａに接続されており、この画像処理制御部３ａによって駆動制御される。この光変調素子５ｂは、照明装置２から出射されて導光光学系４により導かれた各色の光を、画素毎に諧調制御することでカラー投影画像を形成する。また、光変調素子５ｂは、実施例１では、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス；Digital Micromirror Device）で構成されている。このＤＭＤからなる光変調素子５ｂは、画素単位のマイクロミラーを有し、画像処理制御部３ａの制御下で、各マイクロミラーが異なる２つの角度のいずれかとされた状態を維持することが可能とされている（いわゆる、２値制御）。すなわち、光変調素子５ｂの各マイクロミラーは、導光光学系４により導かれた各色の光を投影光学系６へ向けて反射する角度（ＯＮ状態）と、当該各色の光を内部の吸収体へ向けて反射して外部に出射させない角度（ＯＦＦ状態）と、のいずれかの状態となる。このため、光変調素子５ｂでは、各マイクロミラーが個別に駆動（２値制御）されることにより、表示する画素毎に投影する光を制御することができる。また、光変調素子５ｂでは、例えば、パルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）により各マイクロミラーのＯＮ状態の時間比率を調整することで、表示する画素毎における階調表現を行うことができる。
【００１７】
なお、実施例１および以降の実施例では、光変調素子５ｂとしてＤＭＤを用いているが、本願がこれに限定されることはない。照明装置２から出射されて導光光学系４により導かれた各色の光を利用してカラー投影画像を形成するものであれば、例えば、液晶を用いてもよい。
【００１８】
［投影光学系６］
投影光学系６は、画像生成部５の光変調素子５ｂにより生成された投影画像をスクリーンＳｃに投影する。この投影光学系６は、固定鏡筒に設けられた固定レンズ群や可動鏡筒に設けられた可動レンズ群を備えている。この可動レンズ群を移動させることにより、フォーカス調整やズーム調整を行うことが可能となっている。
【００１９】
［制御部３］
制御部３は、投射装置１の全体の動作を統括制御するものであり、画像処理制御部３ａと、インターフェース３ｂとを有している。制御部３のハードウェア構成としては、ＣＰＵ（中央処理ユニット;Central Processing Unit）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ；Read Only Memory）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ；Random Access Memory）等を有して構成される。制御部３の画像処理制御部３ａは、ＲＯＭに予め記憶されているプログラムに従って、ＲＡＭをワークメモリとして用いて、以下のように投射装置１の各部を駆動制御する。
【００２０】
画像処理制御部３ａは、照明装置２の後述する第１光源（励起光源）１０、第２光源１１、蛍光体ホイール１４の駆動部１４ｍ、および、光透過制御ホイール１５の駆動部１５ｍ、並びに、画像生成部５の光変調素子５ｂ、および、投影光学系６の可動レンズ群の駆動機構（図示せず）等に接続されている。これにより、画像処理制御部３ａは、照明装置２における各色の光の出射制御処理、画像生成部５の光変調素子５ｂにおける投影画像の生成制御処理、投影光学系６におけるフォーカス調整やズーム調整の調整制御処理を実行する。
【００２１】
また、制御部３は、外部情報機器に対するインターフェース３ｂを有している。画像処理制御部３ａは、このインターフェース３ｂを介して、例えば、パーソナルコンピュータ７等の外部情報機器から、画像データ等を取り込むことができる。この取り込んだ画像データに対して、画像処理制御部３ａは適宜の画像処理を施し、画像生成部５の光変調素子５ｂで投影画像を生成するのに適合する画像生成データを生成する。次いで、画像処理制御部３ａは、生成した画像生成データに基づいて、画像生成部５を駆動する駆動信号を生成し、この駆動信号を画像生成部５に向けて出力する。このとき、制御部３は、生成した画像生成部５の駆動信号に同期させた照明装置２の出射制御信号を生成し、この出射制御信号を照明装置２に向けて出力する。
【００２２】
画像処理制御部３ａは、以下のように、出射制御信号により照明装置２を駆動制御するとともに、駆動信号により画像生成部５を駆動制御する。すなわち、画像処理制御部３ａは、画像の一フレーム期間内に、照明装置２から、赤色（Ｒ）の波長領域（後述する波長λＢ）の光と、緑色（Ｇ）の波長領域（後述する波長λＣ）の光と、青色（Ｂ）の波長領域（後述する波長λａ）の光とを、時分割で順次切り替えて出射させる。また、画像処理制御部３ａは、照明装置２から出射される各色の光の出射のタイミングに同期して、画像生成部５における光変調素子５ｂの各マイクロミラーを個別に駆動する。このような制御により、投射装置１では、投影光学系６から、画像生成データに基づく各色の投影画像を、図１に示すスクリーンＳｃに順次投影させる。以上により、投射装置１では、目の残像現象を利用して、画像生成データに基づくフルカラーの画像をスクリーンＳｃに生成する。
【００２３】
［照明装置２の詳細］
次に、本願に係る照明装置の一実施例としての照明装置２の構成について、図１〜図３を用いて説明する。図２は、照明装置２で用いる蛍光体ホイール１４の拡大平面図であって、励起光の入射側から見た図である。図３は、光透過制御ホイール１５の拡大平面図であって、蛍光等の入射側から見た図である。なお、図１では、理解容易のために、ダイクロイックミラー１７から第２集光レンズ１８を経て蛍光体ホイール１４に至る間、および、ダイクロイックミラー１７から、第２集光レンズ１８、光透過制御ホイール１５を経て、ライトトンネル４ａに至る間において、互いに異なる波長領域（λＡ，λＢ，λＣ，λＤ，λａ）の複数の光が通る光軸（第１光軸Ｏ１、第２光軸Ｏ２、第３光軸Ｏ３）を互いにずらして示している。
【００２４】
実施例１の照明装置２は、赤（Ｒ）の波長領域（後述する波長λＢ）の光と、緑色（Ｇ）の波長領域（後述する波長λＣ）の光と、青色（Ｂ）の波長領域（後述する波長λａ）の光とを、単一の出射光路Ｐｉからライトトンネル４ａに向けて、時分割で順次に出射する。この照明装置２は、図１に示すように、第１光源（励起光源）１０と、第２光源１１とからなる２つの光源を備えている。
【００２５】
第１光源（励起光源）１０は、励起光として青色の波長領域（λＡ）の光を発光する固体発光素子である。第１光源（励起光源）１０は、実施例１では、可視光としての青色レーザ光を発生する青色レーザダイオード（半導体レーザ、ＬＤともいう）が用いられており、波長λＡ（４００ｎｍ＜λＡ＜４５０ｎｍ）の光（光束）を発光する。また、第１光源（励起光源）１０は、図１では説明の便宜上、一個のＬＤみを模式的に示しているが、実施例１では、複数個の青色レーザダイオードからなる発光アレイにより構成されている。第１光源（励起光源）１０は、後述するように、蛍光体ホイール１４の蛍光体１４ｂで蛍光（波長λＢと波長λＣとを含む波長λＤの蛍光）を生じさせる励起光源として機能する。
【００２６】
また、ＬＤは、偏光特性を有しているため、偏光方向を適切に選択することによって、ダイクロイックミラー１７での反射率を向上させることができる。つまり、励起光源としての第１光源１０にＬＤを用いて、ダイクロイックミラー１７に対してＳ偏光の励起光とすることで、このダイクロイックミラー１７での励起光の反射率をより向上させることができる。その結果、励起光を蛍光体ホイール１４に効率的に照射して、蛍光体ホイール１４からの蛍光の生成効率を向上させることができ、より効率の高い照明装置２を実現することができる。
【００２７】
第２光源１１は、波長λＢおよび波長λＣとは異なる波長（波長λａ）の光を発光する固体発光素子である。この第２光源１１として、実施例１では、可視光としての青色の光を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられており、波長λａ（後述する第３波長領域；４００ｎｍ〜５００ｎｍ）を含む中心発光波長：４５０ｎｍの光（光束）を発光する。
【００２８】
なお、第１光源（励起光源）１０として、青色レーザダイオードの代わりに、青色光を発生する発光ダイオード（ＬＥＤ）や、紫外域の波長領域を生じるレーザダイオード（ＬＤ）を用いてもよいし、これらを複合した光源を用いてもよい。また、第２光源１１として、発光ダイオードの代わりに、青色レーザダイオードを用いることもできる。また、青色レーザダイオードを用いる場合、第１光源（励起光源）１０と同様に、第２光源１１は、単一の青色レーザダイオードにより構成されていてもよく、複数の青色レーザダイオードにより構成されていてもよい。
【００２９】
実施例１の照明装置２は、このように、２つの光源を備えていることから、第１光源（励起光源）１０を利用して蛍光を出射する第１照明光学系１０Ａと、第２光源１１を利用して光を出射する第２照明光学系１１Ａと、を有している。ここでは、第１照明光学系１０Ａにおける光路を第１光路Ｐ１とし、第２照明光学系１１Ａにおける光路を第２光路Ｐ２とする。また、後述する光路合流素子としてのダイクロイックミラー１７により、第１光路Ｐ１と第２光路Ｐ２とが単一の出射光路に合流される。この出射光路をＰｉとする。この出射光路Ｐｉは、ダイクロイックミラー１７により透過または反射されて導光光学系４に向かう蛍光と第２光源１１からの光とが進行する光路であり、ダイクロイックミラー１７から出射光の出射口（図示せず）までの光路を示す。
【００３０】
第１光源（励起光源）１０を利用する第１照明光学系１０Ａは、第１光源（励起光源）１０、第１コリメートレンズ１２、光路合流素子としてのダイクロイックミラー１７、第１集光レンズ１６、波長変換部材としての蛍光体ホイール１４、第２集光レンズ１８、および、光分離素子としての光透過制御ホイール１５を備えて構成されている。図１に示すＯ１は、第１光源（励起光源）１０から出射する波長λＡの青色光（励起光）の光軸（第１光軸）を示し、Ｏ２は、蛍光体ホイール１４から生じる波長λＢ（第１波長領域）および波長λＣ（第２波長領域）を含む波長λＤの蛍光（黄色蛍光）の光軸（第２光軸）を示す。
【００３１】
第２光源１１を利用する第２照明光学系１１Ａは、図１に示すように、第２光源１１、第２コリメートレンズ１３、ダイクロイックミラー１７、第２集光レンズ１８、および、光透過制御ホイール１５を備えて構成されている。図１に示すＯ３は、第２光源１１から出射する波長λａ（第３波長領域）を含む青色光の光軸（第３光軸）を示す。
【００３２】
また、第１光源（励起光源）１０と第２光源１１とは、照明装置２から出射させる各色の光に対応して、制御部３により点灯制御が行われている。すなわち、後に詳述するように、実施例１では、第１光源（励起光源）１０の点灯（ＯＮ）時には、第２光源１１を消灯（ＯＦＦ）させ、第２光源１１の点灯（ＯＮ）時には、第１光源１０を消灯（ＯＦＦ）させている。そのため、出射光路Ｐｉ中で、第１光源（励起光源）１０からの波長λＡの青色光と、第２光源１１からの波長λａを含む青色光とが混ざるのを防止可能となっている。
【００３３】
実施例１では、さらに、第１光源（励起光源）からの波長λＡの青色光（励起光）と、第２光源からの波長λａを含む青色光とが、互いに異なる方向からダイクロイックミラー１７へ入射するような位置合わせで、第１光源（励起光源）１０と第２光源１１とが配置されている。つまり、第１照明光学系１０Ａからの光（波長λＡの青色光および波長λＤの蛍光）が、ダイクロイックミラー１７の一方の面（こちらを表面とする）から入射する場合、第２照明光学系１１Ａからの光（波長λａの青色光）は、この面とは反対側の面（裏面）から入射する位置合わせとなっている。また、ダイクロイックミラー１７は、波長λＡの青色光と、波長λａを含む青色光とを反射させる光学特性を有している。したがって、第１照明光学系１０Ａからの波長λＡの青色光（励起光）と第２照明光学系１１Ａからの波長λａの青色光とは、第２光軸Ｏ２上で、互いに反対方向に反射される。そのため、例えば、励起光である波長λＡが、波長λａを含むか、または波長λａの一部を含む場合であっても、励起光に由来する波長λａまたはその一部の光が、第２光源１１の波長λａの青色光に混ざるのを防ぐことができる。
【００３４】
以下、第１照明光学系１０Ａの各構成部品について説明する。第１照明光学系１０Ａの第１コリメートレンズ１２は、第１光源（励起光源）１０から出射する波長λＡの発散する光（光束）を集光して、ほぼ平行光束として取り出す。さらに、第１コリメートレンズ１２は、このようにほぼ平行光束にした波長λＡの青色光（励起光）を、ダイクロイックミラー１７に向けて出射させる。
【００３５】
ダイクロイックミラー１７は、第１光源（励起光源）１０からの波長λＡの青色光（励起光）および第２光源１１からの波長λａの青色光を反射させ、後述の蛍光体ホイール１４から生じる波長λＤの黄色蛍光を透過させる光学特性を有している。このダイクロイックミラー１７は、波長λＡの青色光の光軸である第１光軸Ｏ１および波長λＤの黄色蛍光の光軸である第２光軸Ｏ２に対して、約４５度の角度で傾けて配置されている。ダイクロイックミラー１７は、第１光軸Ｏ１上を進行してきた波長λＡの青色光（励起光）の大部分を、第１光軸Ｏ１に対して、ほぼ９０度の方向であって、蛍光体ホイール１４に向かう方向に反射させる。ダイクロイックミラー１７は、さらに、第２光軸Ｏ２を進行してきた波長λＤの蛍光を、光透過制御ホイール１５に向けて透過させ、出射光路Ｐｉに導く。
【００３６】
また、ダイクロイックミラー１７は、第１照明光学系１０Ａから出射される蛍光を透過させて、出射光路Ｐｉに導くだけでなく、第２照明光学系１１Ａから出射される波長λａを含む青色光を反射して出射光路Ｐｉに合流させる機能を有している。このように、ダイクロイックミラー１７は、第１照明光学系１０Ａからの出射光の光路（第１光路Ｐ１）と、第２照明光学系１１Ａからの出射光の光路（第２光路Ｐ２）とを合流させて、単一の出射光路Ｐｉに向かわせる光路合流素子として機能する。
【００３７】
ダイクロイックミラー１７により反射された波長λＡの青色光（励起光）の進行方向、すなわち、青色光（励起光）の反射光路中には、第１集光レンズ１６および蛍光体ホイール１４が設けられている。第１集光レンズ１６は、少なくとも１つ以上のレンズからなり、ダイクロイックミラー１７と蛍光体ホイール１４との間に設けられている。第１集光レンズ１６は、ダイクロイックミラー１７に反射され第１照明光学系１０Ａの反射光路を進行する波長λＡの青色光（励起光）を、蛍光体ホイール１４の後述する蛍光体１４ｂの微小領域１４ｃ（図２参照）に集光する。また、第１集光レンズ１６は、後述するように、この蛍光体１４ｂの微小領域１４ｃから生じる蛍光（光束）を集光して、ダイクロイックミラー１７に入射させる機能も有している。
【００３８】
蛍光体ホイール１４は、図１、図２に示すように、円板状基板１４ａと、この円板状基板１４ａの表面に設けられた蛍光体１４ｂとで構成されている。円板状基板１４ａは、全体に円板形状を呈し、少なくとも蛍光体１４ｂを設けた領域の全部が、蛍光体１４ｂから生じる波長λＤの蛍光を全反射する光学特性を有する反射部材で構成されている。すなわち、円板状基板１４ａの、少なくとも蛍光体１４ｂを設けた領域が、蛍光の反射光路を構成している。このように、円板状基板１４ａを、蛍光を全反射する光学特性を有する反射部材で形成することにより、蛍光体１４ｂから３６０度方向に生じる蛍光を、ダイクロイックミラー１７の方向に向かって、効率よく出射させることができる。なお、円板状基板１４ａは、蛍光体１４ｂを設けた領域のみを反射部材で形成してもよいし、全体を反射部材で形成してもよい。
【００３９】
蛍光体１４ｂは、円板状基板１４ａの中心軸線（回転軸１４ｉ）を中心とする環状（リング状）に形成され、当該円板状基板１４ａに設けられている。この蛍光体１４ｂは、第１光源（励起光源）１０から出射した波長λＡの青色光（励起光）により励起されて、少なくとも波長λＢ（第１波長領域）の赤色光および波長λＣ（第２波長領域）の緑色光を含む蛍光を発生する材料（蛍光材料）で構成されている。この蛍光材料としては、特に限定されないが、緑色光および赤色光を含む黄色光を発光するＹＡＧ系の黄色の蛍光体が好適である。実施例１では、この蛍光体１４ｂとして、波長λＢ（５８０ｎｍ＜λＣ＜７５０ｎｍ）の赤色光および波長λＣ（４５０ｎｍ＜λＢ＜６００ｎｍ）の緑色光を含む波長λＤ（４５０ｎｍ＜λＤ＜７５０ｎｍ）の黄色蛍光を生じさせる蛍光材料を用いている。したがって、蛍光体１４ｂからは、波長λＢの赤色光および波長λＣの緑色光を含む波長λＤの黄色蛍光（黄色光）が生じる。
【００４０】
蛍光体ホイール１４では、図１に示すように、円板状基板１４ａが、電動モータ等の駆動部１４ｍの回転軸１４ｉに取り付けられている。この駆動部１４ｍは、制御部３により駆動制御される。駆動部１４ｍが駆動されることで、回転軸１４ｉを回転中心として、蛍光体ホイール１４が回転駆動される。蛍光体ホイール１４は、回転軸１４ｉを回転中心とする回転駆動に関わらず、第１集光レンズ１６で集光された波長λＡの青色光（励起光）が入射する位置（図２の微小領域１４ｃ）に蛍光体１４ｂが常に存在するように設けられている。
【００４１】
ここで、蛍光体ホイール１４の蛍光体１４ｂでは、図２に示すように、第１集光レンズ１６を経た波長λＡの光が微小領域１４ｃに小さな点状（スポット状）に照射される。この小さな点状の光の照射位置が、蛍光体１４ｂの同一箇所に収集して照射されると、蛍光の生成効率が低下したり、発光特性が劣化したりすることがある。これに対し、実施例１の蛍光体ホイール１４では、上述のように、回転軸１４ｉを中心に回転駆動させている。これにより、蛍光体１４ｂ上で微小領域１４ｃが形成される箇所を時間的に変化させることができる。すなわち、蛍光体１４ｂでは、波長λＡの励起光による小さな点状の照射位置を時間的に変化させることができ、波長λＡの励起光のエネルギーが同一箇所（微小領域１４ｃ）に集中され続けることを防止することができる。このため、実施例１の蛍光体ホイール１４では、蛍光体１４ｂにおける蛍光の生成効率の低下や、蛍光体１４ｂの発光特性の劣化を防止することができる。
【００４２】
また、蛍光体１４ｂに形成される微小領域１４ｃの大きさ（スポット状の光の直径）としては、数ｍｍ程度が好ましく、２ｍｍ程度がより好ましい。そのため、リング状の蛍光体１４ｂの半径方向の幅（形成長さ）は、微小領域１４ｃの直径以上とすることが望ましい。
【００４３】
なお、実施例１では、蛍光体ホイール１４を用い、この蛍光体ホイール１４を回転させている。しかしながら、微小領域１４ｃが形成される箇所すなわち波長λＡの光（光束）による小さな点状の照射位置を、時間的に変化させることができるものであれば、他の構成であってもよく、本願が実施例１の構成に限定されるものではない。そのような構成としては、例えば、円板状基板１４ａに替えて長尺な板形状として、その長尺方向に延びる蛍光体を設けてもよい。この板状部材を、その長尺方向に往復移動させることにより、励起光の照射位置を時間的に変化させることができ、蛍光体の蛍光の生成効率の低下の防止や、発光特性の劣化の防止が可能な蛍光体ホイールを得ることができる。または、所望の発光特性を常時得ることができれば、蛍光体を回転移動や往復移動しなくてもよく、蛍光体を固定して用いてもよい。
【００４４】
また、蛍光体ホイール１４の蛍光体１４ｂから生じた波長λＤの蛍光は、直接または円板状基板１４ａにより反射されて、第２光軸Ｏ２上を進行し、第１集光レンズ１６に入射する。この第１集光レンズ１６により、波長λＤの蛍光は、平行光束にされて、ダイクロイックミラー１７に入射する。波長λＤの蛍光は、ダイクロイックミラー１７を透過して、第２光軸Ｏ２上を、出射光路Ｐｉの方向に進行する。このように、ダイクロイックミラー１７を透過することで、波長λＤの黄色蛍光は、波長λＡの青色光（励起光）と分離されて、出射光路Ｐｉの方向に導かれる。
【００４５】
この波長λＤの黄色蛍光の進行方向であって、出射光路Ｐｉ中（ダイクロイックミラー１７とライトトンネル４ａとの間）に、第２集光レンズ１８と、光透過制御ホイール１５とが設けられている。第２集光レンズ１８は、少なくとも１つ以上のレンズからなり、波長λＤの蛍光を集光し、スポット状の小さな光（図３に示す「ＳＰ」）にして、光透過制御ホイール１５に入射させる。
【００４６】
光透過制御ホイール１５は、ダイクロイックミラー１７を透過した波長λＤの黄色蛍光から、波長λＢの赤色光と波長λＣの緑色光とをそれぞれ分離して取り出す機能を有している。より詳細には、光透過制御ホイール１５は、この波長λＢの赤色光、波長λＣの緑色光、および、後述する第２照明光学系１１Ａから出射する波長λａの青色光を、時分割で順次に出射光路Ｐｉに出射させる機能を有している。
【００４７】
この光透過制御ホイール１５は、図３に示すように、全体に円板形状を呈し、円周方向に１２０度間隔で３分割された扇状の３つの領域（セグメント）、第１領域１５ａ、第２領域１５ｂ、および、第３領域１５ｃを有している。第１領域１５ａは、波長λＤの黄色蛍光から、波長λＢ（第１波長領域）の赤色光を選択して透過させる光学特性（分光特性）を有している。第２領域１５ｂは、波長λＤの蛍光のうち、波長λＣ（第２波長領域）の緑色光を選択して透過させる光学特性（分光特性）を有している。また、第３領域１５ｃは、第２照明光学系１１Ａ（第２光源１１）から出射された波長λａ（第３波長領域）を含む青色光中の波長λａを選択して透過させる光学特性（分光特性）を有している。
【００４８】
なお、第１〜第３領域１５ａ〜１５ｃで透過させる波長領域は、実施例１の範囲に限定されることない。例えば、赤色光を取り出す第１領域１５ａでは、波長λＢのすべてを透過させているが、波長λＢの範囲内で、より狭い特定の波長領域を選択して透過させ、余分な波長領域の光をカットするようにしてもよい。これにより、赤色光の色味を自由に調整することができるとともに、色純度を向上させることができる。さらに、第１領域１５ａで、例えば、６４０ｎｍ付近のより狭い波長領域を透過させるようにすれば、色純度のより高い赤色光を得ることができる。
【００４９】
同様に、第２領域１５ｂでも、波長λＣの範囲内で、より狭い特定の波長領域を選択して透過させることで、余分な波長領域の光をカットして、緑色光の色味を自由に調整することができるとともに、緑色光の色純度を高めることができる。また、第２領域１５ｂで、例えば、５２５ｎｍ付近の狭い波長領域を透過させるようにすれば、色純度のより高い緑色光を得ることができる。また、第３領域１５ｃは、波長λａを含む青色光中の波長λａを選択して透過させることで、青色光の色純度を高めている。また、第３領域１５ｃでも、波長λａの範囲内で、さらに狭い特定の波長領域を選択して透過させ、余分な波長領域の光をカットすることで、青色光の色味を自由に調整することができるとともに、青色光の色純度を高めることができる。さらに、第３領域１５ｃで、例えば、４５０ｎｍ付近のより狭い波長領域を透過させるようにすれば、色純度のより高い青色光を得ることができる。
【００５０】
また、光透過制御ホイール１５は、図１に示すように、駆動部１５ｍの回転軸１５ｉに取り付けられて設けられている。この駆動部１５ｍは、制御部３により駆動制御される。駆動部１５ｍが駆動されることで、回転軸１５ｉを回転中心として、光透過制御ホイール１５が回転駆動される。光透過制御ホイール１５は、実施例１では、図３に示す矢印Ａ１方向に、１秒間に１２０回転するものとし、１フレーム（例えば、１／６０秒、または、倍速の１／１２０秒）の間に例えば１回転されるものとしている。この回転により、第１照明光学系１０Ａおよび第２照明光学系１１Ａの共通の出射光路Ｐｉ上に、第１領域１５ａ、第２領域１５ｂ、第３領域１５ｃが、この順に時分割で配置される。
【００５１】
そして、照明装置２では、制御部３（画像処理制御部３ａ）により、この光透過制御ホイール１５の回転姿勢に対応して、第１光源（励起光源）１０と第２光源１１との点灯制御が行われる。すなわち、出射光路Ｐｉ中に、光透過制御ホイール１５の第１領域１５ａまたは第２領域１５ｂが存在するタイミングで、第１光源１０が点灯（ＯＮ）され、第２光源１１が消灯（ＯＦＦ）される。また、出射光路Ｐｉ中に、第３領域１５ｃが存在するタイミングで、第１光源１０が消灯（ＯＦＦ）され、第２光源１１が点灯（ＯＮ）される。このような制御により、照明装置２から、波長λＢ、波長λＢ、波長λＣの出射光が、時分割で順次に出射光路Ｐｉから出射される。この各色の出射光の出射タイミングに同期させて、制御部３（画像処理制御部３ａ）では、画像生成部５の光変調素子５ｂを駆動させて、画像生成データに基づく各色の投影画像を生成する。
【００５２】
なお、実施例１および以降の実施例では、光分離素子として、円板形状の光透過制御ホイール１５を用いているが、本願がこれらの実施例の構成に限定されるものではない。第１照明光学系１０Ａから出射された蛍光から赤色光および緑色光と、第２照明光学系１１Ａから出射された青色光とを、時分割で取り出して出射することができるものであれば、他の構成であってもよい。このような構成としては、例えば、光透過制御ホイール１５を板形状として、第１領域１５ａ、第２領域１５ｂ、第３領域１５ｃに区画する。そして、この区画した方向に板状部材を往復移動させて、第２光軸Ｏ２上で第１領域１５ａ、第２領域１５ｂ、第３領域１５ｃをそれぞれ切り替えるようにしてもよい。
【００５３】
［各色の画像の生成シーケンス］
以下、図４を用いて、実施例１の投射装置における各色の画像の生成シーケンスについて、照明装置２による照明手順（照明方法）およびこのときの画像生成部５で生成される画像に基づいて説明する。図４は、照明装置２から赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の光を出射するための制御と、画像フレームとの関係を示す説明図である。図４では、状態１〜状態３に対応して、第１光源（励起光源）１０、第２光源１１のＯＮ・ＯＦＦタイミングと、出射光路Ｐｉ中での光透過制御ホイール１５の各領域（１５ａ〜１５ｃ）の配置タイミングと、画像生成部５での各色の画像の生成タイミングとを示している。
【００５４】
この図４に示すように、実施例１の投射装置１では、画像生成データの第ｎフレーム目において、制御部３の制御の下、赤色（Ｒｎ）、緑色（Ｇｎ）、青色（Ｂｎ）の画像が、画像生成部５（光変調素子５ｂ）によって生成される。この赤色（Ｒｎ）、緑色（Ｇｎ）、青色（Ｂｎ）の各画像の生成期間を、状態１、状態２、状態３とする。また、この画像の生成タイミングに同期して、照明装置２では、以下のような手順によって、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（ｂ）の光を時分割で順次に出射し、画像生成部５の光変調素子５ｂに照射する。この光変調素子５ｂにより、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各光が、表示画素毎に階調制御された後、投影光学系６を介して投射装置１から出射され、スクリーンＳｃに投影されることで、目の残像現象を利用して、カラーの拡大画像が表示される。以下、詳細に説明する。
【００５５】
まず、図４に示す状態１において、制御部３（画像処理制御部３ａ）によって生成された赤色の画像（Ｒｎ）が、画像生成部５の光変調素子５ｂに表示される。このときに、照明装置２では、制御部３の制御の下、第１光源（励起光源）１０である青色レーザダイオードが点灯（ＯＮ）され、第２光源１１である青色発光ダイオードが消灯（ＯＦＦ）される。第１光源（励起光源）１０から出射した波長λＡの青色光（励起光）は、第１コリメートレンズ１２により、ほぼ平行光束にされ、第１光軸Ｏ１上を進行してダイクロイックミラー１７に入射する。波長λＡの青色光（励起光）は、ダイクロイックミラー１７で反射され、その反射光路中に配置された第１集光レンズ１６へ向かって進行する。
【００５６】
波長λＡの青色光（励起光）は、第１集光レンズ１６により集光されて、蛍光体ホイール１４における蛍光体１４ｂの微小領域１４ｃ（図２参照）を照射する。すると、波長λＡの青色光（励起光）により励起されて、蛍光体１４ｂの当該微小領域１４ｃから、波長λＢの赤色光と波長λＣの緑色光とを含む波長λＤの黄色蛍光が生じる。この波長λＤの黄色蛍光は、直接にまたは円板状基板１４ａにより反射されて第２光軸Ｏ２上を進行し、第１集光レンズ１６に入射する。このとき、励起光である波長λＡの青色光の一部は、蛍光体１４ｂの微小領域１４ｃに吸収されずに、円板状基板１４ａにより反射されて第２光軸Ｏ２上を進行し、第１集光レンズ１６に入射する。これらの光（波長λＤの黄色蛍光、波長λＡの青色光）は、第１集光レンズ１６により集光されて、第２光軸Ｏ２上を進行し、ダイクロイックミラー１７に入射する。
【００５７】
このダイクロイックミラー１７は、上述した光学特性により、第１集光レンズ１６を経た波長λＡの青色光は反射し、第１集光レンズ１６を経た波長λＤの黄色蛍光のみを透過させ出射光路Ｐｉに向かわせる。このように、第１照明光学系１０Ａの光路では、波長λＤの黄色蛍光を出射光路Ｐｉへと導くとともに、励起光としての波長λＡの青色光を出射光路Ｐｉへと導くことが防止されている。
【００５８】
ダイクロイックミラー１７を透過した波長λＤの黄色蛍光は、第２集光レンズ１８により集光され、光透過制御ホイール１５に入射する。この状態１では、波長λＤの黄色蛍光の出射光路Ｐｉ中には、光透過制御ホイール１５の第１領域１５ａ（図３参照）が配置されている。この第１領域１５ａに波長λＤの黄色蛍光が入射すると、波長λＢの赤色光のみが選択されて第１領域１５ａを透過する。この第１領域１５ａを透過した波長λＢの赤色光は、出射光路Ｐｉから図１に示すライトトンネル４ａに向けて出射され、光変調素子５ｂに照射される。これにより、赤色の投影画像が生成される。また、第１領域１５ａの作用により、波長λＢの赤色光のみが取り出されて出射されることから、赤色光を所望の色味に調整することができるとともに、赤色光の色純度を高めることができる。
【００５９】
次に、図４に示す状態２では、制御部３の制御により、画像生成部５の光変調素子５ｂに緑色の画像（Ｇｎ）が表示される。このとき、制御部３は、第１光源（励起光源）１０を引き続き点灯（ＯＮ）させ、第２光源１１を引き続き消灯（ＯＦＦ）させる。また、状態２では、光透過制御ホイール１５の回転により、波長λＤの黄色蛍光の出射光路Ｐｉ中に、第２領域１５ｂ（図３参照）が配置される。そのため、第１照明光学系１０Ａから出射され、ダイクロイックミラー１７を透過した波長λＤの黄色蛍光が、光透過制御ホイール１５に入射すると、波長λＣの緑色光のみが選択されて第２領域１５ｂを透過する。この第２領域１５ｂを透過した波長λＣの緑色光は、出射光路Ｐｉから図１に示すライトトンネル４ａに向けて出射され、光変調素子５ｂに照射される。これにより、緑色の投影画像が生成される。また、第２領域１５ｂの作用により、波長λＣの緑色光のみが取り出されて出射されることから、緑色光を所望の色味に調整することができるとともに、緑色光の色純度を高めることができる。
【００６０】
次に、図４に示す状態３では、制御部３の制御により、画像生成部５の光変調素子５ｂに青色の画像（Ｂｎ）が表示される。このとき、制御部３は、第１光源（励起光源）１０を消灯（ＯＦＦ）させ、第２光源１１を点灯（ＯＮ）させる。また、状態３では、光透過制御ホイール１５の回転により、出射光路Ｐｉ中に、第３領域１５ｃ（図３参照）が配置される。そして、第２光源１１の点灯（ＯＮ）により、第２照明光学系１１Ａから、波長λａを含む発散する光（光束）が出射される。この波長λａを含む発散する光は、第２コリメートレンズ１３により集光されて、ほぼ平行光束にされ、第３光軸Ｏ３上を進行して、その光路（第２光路Ｐ２）上に配置されたダイクロイックミラー１７に入射する。
【００６１】
このダイクロイックミラー１７は、前述したように、第２光源１１から出射する波長λａを含む青色光を反射する光学特性（分光特性）を有している。そのため、波長λａを含む青色光は、ダイクロイックミラー１７によって９０度方向に反射され、出射光路Ｐｉに導かれる。このように、ダイクロイックミラー１７は、第２照明光学系１１Ａから出射される波長λａを含む青色光の光路を、第１照明光学系１０Ａから出射される波長λＤの黄色蛍光の光路、すなわち、単一の出射光路Ｐｉに合流させる光路合流素子として機能する。
【００６２】
ダイクロイックミラー１７により反射された波長λａを含む青色光は、第２集光レンズ１８によって集光され、光透過制御ホイール１５に入射する。このとき、波長λａを含む青色光の光路中には、光透過制御ホイール１５の第３領域１５ｃが配置されているため、この第３領域１５ｃにより、波長λａの青色光が選択されて透過する。この透過した波長λａの青色光は、出射光路Ｐｉから図１に示すライトトンネル４ａに向けて出射され、光変調素子５ｂに照射される。これにより、青色の投影画像が生成される。このように、第３領域１５ｃの作用により、波長λａの青色光のみが取り出されて出射されることから、青色光を所望の色味に調整することができるとともに、青色光の色純度を高めることができる。
【００６３】
以上のように、実施例１の投射装置１では、照明装置２から時分割で順次に出射される波長λＢ、波長λＣ、波長λａの光が、導光光学系４のライトトンネル４ａに導かれてそれぞれ均一照度にされる。投射装置１では、このように順次に出射されて均一照度とされた波長λＢ、波長λＣ、波長λａの光が、導光光学系４を経て画像生成部５の光変調素子５ｂに照射される。そして、投射装置１では、上述したように、画像生成部５で生成された各色の投影画像を、投影光学系６により順次スクリーンＳｃに投影させることで、残像現象を利用して、画像生成データに基づくフルカラーの画像をスクリーンＳｃに生成する。
【００６４】
ここで、各色の光を出射させる従来の照明装置の課題について説明する。従来の照明装置では、励起光源から発する青色の励起光を蛍光体に照射し、この蛍光体から生じた赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）の蛍光から、カラーホイールによって赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の波長領域の光を時分割に取り出して出射させている。また、励起光源とは別個に備えた光源から青色（Ｂ）の光を出射し、この青色光を、光学手段（色合成プリズム）により、カラーホイールを透過した赤色光、緑色光の出射光路に合流させ、この出射光路から出射させている。このように赤色光、緑色光については、カラーホイールを透過させることで、所望の色味や色純度の光を取り出して出射させることができる。しかしながら、青色光については、カラーホイールを介することなく、第２光源から出射した青色光を、出射光路に直接に合流させている。そのため、所望の色味や色純度の青色光を取り出すことができず、青色光の色純度の向上が図れないという問題があった。この場合、青色光の色純度を高めるためには、色純度の高い光源を用いることが考えられるが、コスト高となってしまう。
【００６５】
これに対して、本願に係る実施例１の照明装置２では、第１光源１０からの励起光により励起されて生じる赤色光および緑色光だけでなく、第２光源１１からの青色光についても、光透過制御ホイール１５を透過させて余分な波長領域をカットしている。これにより、実施例１では、青色光の色純度も高めることができる。したがって、本願に係る実施例１の照明装置２から、色純度の高い各色の光（出射光）を出射することができる。そして、このような照明装置２を備えた本願の実施例１に係る投射装置１では、色純度の高い各色の光を利用することで、色再現範囲が高く、より鮮明で高精彩なカラー画像を投射することができる。また、第１光源１０のみで赤色光、緑色光を生成しているため、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色毎に光源を用意する必要がなく、照明装置２や投射装置１の低コスト化、小型化を実現することができる。また、光透過制御ホイール１５の各領域（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）で透過させる波長領域を調整することにより、各色の光の所望の色味に調整することができ、カラー画像の色味の自由度を高めることができる。
【００６６】
また、実施例１では、光透過制御ホイール１５の第１〜第３領域１５ａ〜１５ｃを円周方向に１２０度間隔で形成し、各色の光の出射時間を等間隔にしている。すなわち、状態１〜状態３の期間を等間隔としている。しかし、本願が実施例１に限定されることなく、例えば、状態１の赤色光の出射時間（期間）を長くすることによって、投射画像に赤味を帯びさせること等ができる。
【００６７】
（実施例２）
次に、本願の実施例２の照明装置について、図５に基づいて説明する。図５は、実施例２に係る照明装置２ａの光学図である。この図５に示す実施例２の照明装置２ａは、λＡの青色光（励起光）およびλａの青色光を反射させ、λＤの黄色蛍光を透過させる実施例１のダイクロイックミラー１７に代えて、λＡの青色光（励起光）およびλａの青色光を透過させ、λＤの黄色蛍光を反射させるダイクロイックミラー１７−２に代えたこと以外は、図１に示す実施例１の照明装置２と同様の基本構成を有している。そのため、第１実施例と同様の構成については、詳細な説明は省略する。以降の実施例でも同様である。
【００６８】
この実施例２の照明装置２ａは、第１光源１０を利用する第１照明光学系１０Ａと、第２光源１１を利用する第２照明光学系１１Ａとを有している。第１照明光学系１０Ａは、第１光源（励起光源）１０、第１コリメートレンズ１２、ダイクロイックミラー１７−２、第１集光レンズ１６、蛍光体ホイール１４、第２集光レンズ１８、および、光透過制御ホイール１５を備えて構成されている。図５に示すＯ１は、第１光源（励起光源）１０から出射する青色光（励起光）の光軸（第１光軸）を示し、Ｏ２は、蛍光体ホイール１４から生じた蛍光の光軸（第２光軸）を示す。また、Ｐ１は、第１照明光学系１０Ａの光路（第１光路）を示す。
【００６９】
第２照明光学系１１Ａは、第２光源１１、第２コリメートレンズ１３、ダイクロイックミラー１７−２、第２集光レンズ１８、および、光透過制御ホイール１５を備えて構成されている。図５に示すＯ３は、第２光源１１から出射する波長λａの青色光の光軸（第３光軸）を示す。また、Ｐ２は、第２照明光学系１１Ａの光路（第２光路）を示す。
【００７０】
上記実施例１のダイクロイックミラー１７は、波長λＡの青色光（励起光）および波長λａの青色光を反射させ、波長λＤの黄色蛍光を透過させる光学特性を有している。これに対して、実施例２のダイクロイックミラー１７−２は、波長λＡの青色光（励起光）および波長λａの青色光を透過させ、波長λＤの黄色蛍光を反射させる光学特性を有している。また、実施例１では、第１集光レンズ１６および蛍光体ホイール１４は、ダイクロイックミラー１７による波長λＡの青色光（励起光）の反射光路中に配置されている。これに対して、実施例２では、第１集光レンズ１６および蛍光体ホイール１４は、ダイクロイックミラー１７−２による波長λＡの青色光（励起光）の透過光路中に配置されている。
【００７１】
また、第１照明光学系１０Ａの第１光源（励起光源）１０からの波長λＡの青色光（励起光）と、第２照明光学系１１Ａの第２光源１１からの波長λａの青色光は、ともにダイクロイックミラー１７−２の一方の面（表面）から入射し、このダイクロイックミラー１７−２を透過する。このとき、第１光源（励起光源）１０からの波長λＡの青色光（励起光）の入射光路の軸（第１光軸Ｏ１）と第２光源１１から波長λａの青色光の入射光路の軸（第３光軸Ｏ３）とがほぼ直交するような方向から、それぞれの光がダイクロイックミラー１７−２に入射するような位置合わせとなっている。これにより、出射光路Ｐｉで波長λＡの青色光（励起光）と、波長λａの青色光とは、ダイクロイックミラー１７−２を透過してそれぞれ異なる方向に進行するため、互いに混ざるのを防止することができる。なお、実施例２でも、第２光源１１の点灯（ＯＮ）時には、第１光源１０を消灯（ＯＦＦ）させているため、これらの光が混ざるのを、より防止できるようになっている。
【００７２】
以下、実施例２の照明装置２ａの第１照明光学系１０Ａの光路と、第２照明光学系１１Ａの光路とについて説明する。この光路が異なること以外は、実施例２の照明装置２ａによる照明手順（照明方法）および、この照明装置２ａを備えた投射装置での画像生成手順は、実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。まず、第１照明光学系１０Ａの第１光源（励起光源）１０から出射した波長λＡの青色光（励起光）は、第１コリメートレンズ１２により、ほぼ平行光束にされ、第１光軸Ｏ１上を進行してダイクロイックミラー１７−２に入射する。そして、波長λＡの青色光（励起光）は、ダイクロイックミラー１７−２を透過し、その透過光路中に配置された第１集光レンズ１６へ向かって進行する。
【００７３】
波長λＡの青色光（励起光）は、第１集光レンズ１６により集光されて、蛍光体ホイール１４における蛍光体１４ｂの微小領域１４ｃ（図２参照）を照射する。すると、波長λＡの青色光（励起光）により励起されて、蛍光体１４ｂの当該微小領域１４ｃから、波長λＢの赤色光と波長λＣの緑色光とを含む波長λＤの黄色蛍光が生じる。この波長λＤの黄色蛍光は、直接にまたは円板状基板１４ａにより反射されて第２光軸Ｏ２上を進行し、第１集光レンズ１６に入射する。このとき、励起光である波長λＡの青色光の一部は、蛍光体１４ｂの微小領域１４ｃに吸収されずに、円板状基板１４ａにより反射されて第２光軸Ｏ２上を進行し、第１集光レンズ１６に入射する。これらの光（波長λＤの黄色蛍光、波長λＡの青色光）は、第１集光レンズ１６により集光されて、第２光軸Ｏ２上を進行し、ダイクロイックミラー１７−２に入射する。
【００７４】
このダイクロイックミラー１７−２は、上述した光学特性により、第１集光レンズ１６を経た波長λＡの青色光（光束）は透過させ、第１集光レンズ１６を経た波長λＤの蛍光（光束）のみを反射して出射光路Ｐｉに向かわせる。このように、実施例２でも、第１照明光学系１０Ａの光路では、波長λＤの黄色蛍光を出射光路Ｐｉへと導くとともに、励起光としての波長λＡの青色光を出射光路Ｐｉへと導くことが防止されている。
【００７５】
ダイクロイックミラー１７−２で反射された波長λＤの黄色蛍光は、第２集光レンズ１８により集光され、光透過制御ホイール１５に入射する。このとき、出射光路Ｐｉ中には、光透過制御ホイール１５の第１領域１５ａが配置されている（図３参照）。この第１領域１５ａに波長λＤの黄色蛍光が入射すると、波長λＢの赤色光のみが第１領域１５ａを透過する。この第１領域１５ａを透過した波長λＢの赤色光は、出射光路Ｐｉを介して照明装置２ａから出射される。
【００７６】
また、波長λＤの黄色蛍光の出射光路Ｐｉ中に、光透過制御ホイール１５の第２領域１５ｂが配置されているとき、波長λＤの黄色蛍光の波長λＢの緑色光のみが第２領域１５ｂを透過する。この第２領域１５ｂを透過した波長λＣの緑色光は、出射光路Ｐｉを介して照明装置２ａから出射される。
【００７７】
また、第２照明光学系１１Ａの第２光源１１から出射した波長λａを含む発散する青色光は、第２コリメートレンズ１３により集光されて、ほぼ平行光束にされる。この平行光束となった波長λａを含む青色光は、第３光軸Ｏ３上を進行して、その光路上に配置されたダイクロイックミラー１７−２に入射する。
【００７８】
このダイクロイックミラー１７−２は、前述したように、第２光源１１から出射する波長λａを含む青色光を透過させる光学特性を有している。そのため、波長λａを含む青色光は、ダイクロイックミラー１７−２を透過して、出射光路Ｐｉに導かれる。この場合も、ダイクロイックミラー１７−２は、第２照明光学系１１Ａから出射される波長λａを含む青色光の光路と、第１照明光学系１０Ａから出射される波長λＤの黄色蛍光の光路とを合流させて、単一の出射光路Ｐｉに向かわせる光路合流素子として機能する。
【００７９】
ダイクロイックミラー１７−２により反射された波長λａを含む青色光は、第２集光レンズ１８によって集光され、光透過制御ホイール１５に入射する。このとき、波長λａを含む青色光の光路中には、光透過制御ホイール１５の第３領域１５ｃが配置されている。この第３領域１５ｃにより、波長λａの青色光が選択されて透過する。この透過した波長λａの青色光は、出射光路Ｐｉを介して照明装置２ａから出射される。
【００８０】
以上、実施例２の照明装置２ａにおいても、蛍光体ホイール１４から生じた蛍光に由来する赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）のみならず、第２光源１１から直接に出射光路Ｐｉに出射させる青色光（Ｂ）についても、光透過制御ホイール１５を透過させている。そのため、第２光源１１の波長領域よりも狭い波長領域である波長λａの青色光のみを取り出すことができ、青色光の色純度を高めることができる。したがって、照明装置２ａから、色純度の高い赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）を出射させることができる。そして、この照明装置２ａを備えた投射装置では、色純度の高い各色の光を利用することで、色再現範囲が高く、より鮮明で高精彩なカラー画像を投射することができる。
【００８１】
（実施例３）
次に、本願の実施例３の照明装置を備えた投射装置について、図６、図７に基づいて説明する。図６は、実施例３に係る照明装置で用いる光透過制御ホイール１５−２の拡大平面図であって、光の入射側から見た図である。ある。図７は、実施例３の照明装置から赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の光を出射するための制御と、画像フレームとの関係を示す説明図である。実施例３の照明装置を備えた投射装置は、光透過制御ホイール１５を、図６に示す光透過制御ホイール１５−２に代えたこと以外は、図１に示す実施例１の照明装置２を備えた投射装置１と同様の基本構成を有している。そのため、実施例と同様の構成については、詳細な説明は省略する。
【００８２】
実施例３で用いる光透過制御ホイール１５−２では、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光に加えて、黄色（Ｙ）の光を選択して透過させる。また、この光透過制御ホイール１５−２を用いることで、画像生成部５（光変調素子５ｂ）では、赤色（Ｒｎ）、緑色（Ｇｎ）、青色（Ｂｎ）の画像に加えて、黄色（Ｙｎ）画像を生成（表示）するよう構成されている。
【００８３】
この光透過制御ホイール１５−２は、図６に示すように、全体に円板形状を呈し、円周方向に９０度間隔で４分割された扇状の４つの領域（セグメント）、第１領域１５−２ａ、第２領域１５−２ｂ、第３領域１５−２ｃ、および、第４領域１５−２ｄを有している。光透過制御ホイール１５−２は、回転軸１５−２ｉを中心軸として、矢印Ａ１方向に回転する。第１領域１５−２ａ〜第３領域１５−２ｃについては、図３に示す実施例１の光透過制御ホイール１５の第１領域１５ａ〜第３領域１５ｃと同様の光学特性（分光特性）を有している。つまり、第１領域１５−２ａは、波長λＤの蛍光から、波長λＢ（第１の波長領域）の赤色光を選択して透過させる光学特性（分光特性）を有している。第２領域１５−２ｂは、波長λＤの黄色蛍光のうち、波長λＣ（第２の波長領域）の緑色光を選択して透過させる光学特性（分光特性）を有している。第３領域１５−２ｃは、第２照明光学系１１Ａ（第２光源１１）から出射された波長λａ（第３の波長領域）を含む青色光中の波長λａを選択して透過させる光学特性（分光特性）を有している。そして、実施例３で追加された第４領域１５−２ｄは、波長Ｂおよび波長Ｃの混色、すなわち、波長λＤの黄色蛍光（黄色光）を透過させる光学特性（分光特性）を有している。
【００８４】
なお、実施例１で説明したように、第１〜第３領域１５−２ａ〜１５−２ｃで透過させる波長領域も、実施例３の範囲に限定されることない。第１〜第３領域１５−２ａ〜１５−２ｃで、それぞれ波長λＢ、λＣ、λａの範囲内で、さらに狭い波長領域を透過させるようにしてもよく、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色味の自由な調整や、色純度の向上が可能となる。
【００８５】
同様に、第４領域１５−２ｄでも、波長λＤの範囲内で、さらに狭い特定の波長領域を選択して透過させ、余分な波長領域をカットすることで、黄色（Ｙ）の色味を自由に調整することができるとともに、黄色光の色純度を高めることができる。
【００８６】
なお、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）を出射する時間は、光透過制御ホイール１５−２の各領域（セグメント）の面積（角度）で決まるが、全体で白色となるように、それぞれの光強度に応じて調整すればよい。したがって、図６に示す実施例３の光透過制御ホイール１５−２では、第１領域１５−２ａ〜第４領域１５−２ｄを、９０度に分割しているが、本願が実施例３の構成に限定されることはない。例えば、黄色の発光量（発光パワー）が大きい場合は、第４領域１５−２ｄの面積（角度）を小さくして、黄色光の出射時間（期間）を他の色の光の出射時間より短く設定してもよい。このような調整により、カラーバランス（カラーの色味調整）を良好に保つことができる。また、第１光源（励起光源）１０からの励起光の照射パワーを一定にする場合は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）の出射時間を調整することで、生成される画像の明るさの調整が可能である。
【００８７】
［各色の画像の生成シーケンス］
次に、図７を用いて、実施例３における各色の画像の生成シーケンスを説明する。図７では、状態１〜状態４に対応した第１光源（励起光源）１０、第２光源１１のＯＮ・ＯＦＦタイミングと、出射光路中での光透過制御ホイール１５−２の各領域（１５−２ａ〜１５−２ｄ）の配置タイミングと、画像生成部５での各色の画像の生成タイミングとを示している。この図７に示す状態１では、制御部３（画像処理制御部３ａ）の制御によって生成された赤色の画像（Ｒｎ）が、画像生成部５の光変調素子５ｂに表示される。この状態１では、出射光路Ｐｉ中には、光透過制御ホイール１５−２の第１領域１５−２ａが配置されている。このときに、照明装置２では、制御部３の制御の下、第１光源（励起光源）１０である青色レーザダイオードが点灯（ＯＮ）され、第２光源１１である青色発光ダイオードが消灯（ＯＦＦ）される。
【００８８】
これにより、実施例１と同様に、第１光源（励起光源）１０からの波長λＡの青色光（励起光）により励起された蛍光体ホイール１４から、波長λＢの赤色光と波長λＣの緑色光とを含む波長λＤの黄色蛍光が生じる。この波長λＤの黄色蛍光が、第１集光レンズ１６により集光された後、ダイクロイックミラー１７を透過し、第２集光レンズ１８により集光され、光透過制御ホイール１５−２に入射する。この光透過制御ホイール１５−２に入射した波長λＤの黄色蛍光のうち、波長λＢの赤色光のみが選択されて第１領域１５−２ａを透過する。この第１領域１５−２ａを透過した波長λＢの赤色光は、出射光路Ｐｉから図１に示すライトトンネル４ａに向けて出射され、光変調素子５ｂに照射される。これにより、赤色の投影画像が生成される。
【００８９】
次に、図７に示す状態２では、制御部３の制御により、画像生成部５の光変調素子５ｂに緑色の画像（Ｇｎ）が表示される。このとき、制御部３は、第１光源（励起光源）１０を引き続き点灯（ＯＮ）させ、第２光源１１を引き続き消灯（ＯＦＦ）させる。また、状態２では、波長λＤの黄色蛍光の出射光路Ｐｉ中に、光透過制御ホイール１５−２の第２領域１５−２ｂが配置される。そのため、ダイクロイックミラー１７を透過した波長λＤの黄色蛍光が、光透過制御ホイール１５−２に入射すると、波長λＢの緑色光のみが選択されて第２領域１５−２ｂを透過する。この第２領域１５−２ｂを透過した波長λＣの緑色光は、出射光路Ｐｉから図１に示すライトトンネル４ａに向けて出射され、光変調素子５ｂに照射される。これにより、緑色の投影画像が生成される。
【００９０】
次に、図７に示す状態３では、制御部３の制御により、画像生成部５の光変調素子５ｂに青色の画像（Ｂｎ）が表示される。このとき、制御部３は、第１光源（励起光源）１０を消灯（ＯＦＦ）させ、第２光源１１を点灯（ＯＮ）させる。また、状態３では、出射光路Ｐｉ中に、光透過制御ホイール１５−２の第３領域１５−２ｃが配置される。第２光源１１の点灯（ＯＮ）により、第２照明光学系１１Ａから出射された波長λａを含む青色光が、第２コリメートレンズ１３により集光されて、ダイクロイックミラー１７に入射する。
【００９１】
波長λａを含む青色光は、このダイクロイックミラー１７により反射され、第２集光レンズ１８によって集光されて、光透過制御ホイール１５−２に入射する。光透過制御ホイール１５−２に入射した、波長λａを含む青色光のうち、波長λａの青色光が選択されて第３領域１５−２ｃを透過する。この透過した波長λａの青色光は、出射光路Ｐｉから図１に示すライトトンネル４ａに向けて出射され、光変調素子５ｂに照射される。これにより、青色の投影画像が生成される。
【００９２】
また、図７に示す状態４では、制御部３の制御により、画像生成部５の光変調素子５ｂに黄色の画像（Ｙｎ）が表示される。このとき、制御部３は、第１光源（励起光源）１０を点灯（ＯＮ）させ、第２光源１１を消灯（ＯＦＦ）させる。また、状態４では、出射光路Ｐｉ中に、光透過制御ホイール１５−２の第４領域１５−２ｄが配置される。そのため、ダイクロイックミラー１７を透過した波長λＤの黄色蛍光が、光透過制御ホイール１５−２に入射すると、波長λＢ、波長λＣを含む波長λＤの黄色蛍光（黄色光）が第２領域１５−２ｂを透過する。この第４領域１５−２ｄを透過した波長λＤの黄色蛍光（黄色光）は、出射光路Ｐｉから図１に示すライトトンネル４ａに向けて出射され、光変調素子５ｂに照射される。これにより、黄色の投影画像が生成される。
【００９３】
以上のように、実施例３の投射装置では、照明装置から時分割で順次に出射される波長λＢ、波長λＣ、波長λａ、波長λＤの光が、導光光学系４のライトトンネル４ａに導かれてそれぞれ均一照度にされる。投射装置１では、このように順次に出射されて均一照度とされた波長λＢ、波長λＣ、波長λａ、波長λＤの光が、導光光学系４を経て画像生成部５の光変調素子５ｂに照射される。そして、投射装置では、画像生成部５で生成された各色の投影画像を、投影光学系６により順次スクリーンＳｃに投影させることで、残像現象を利用して、画像生成データに基づくフルカラーの画像をスクリーンＳｃに生成する。
【００９４】
このように、実施例３でも、実施例１等と同様に、光透過制御ホイール１５−２によって、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の各色の光の色味を自由な調整や、色純度の向上を図ることができる。更に、照明装置から出射される出射光に、黄色光が加わったため、より明るい画像が得られるとともに、色再現範囲を広げることが可能となる。
【００９５】
（実施例４）
次に、本願の実施例４の照明装置を備えた投射装置について、図８、図９に基づいて説明する。図８は、実施例４に係る照明装置で用いる光透過制御ホイール１５−３の拡大平面図であって、光の入射側から見た図である。図９は、実施例４の照明装置から赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）、白色（Ｗ）の光を出射するための制御と、画像フレームとの関係を示す説明図である。実施例４の照明装置は、光透過制御ホイール１５を、図８に示す光透過制御ホイール１５−３に代えたこと以外は、図１に示す実施例１の照明装置２を備えた投射装置１と同様の基本構成を有している。そのため、実施例と同様の構成については、詳細な説明は省略する。
【００９６】
実施例４で用いる光透過制御ホイール１５−３では、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の光に加えて、白色（Ｗ）の光を選択して透過させる。また、この光透過制御ホイール１５−３を用いることで、画像生成部５（光変調素子５ｂ）では、赤色（Ｒｎ）、緑色（Ｇｎ）、青色（Ｂｎ）、黄色（Ｙｎ）画像に加えて、白色（Ｗｎ）の画像を生成（表示）するよう構成されている。
【００９７】
この実施例４では、全体に円板形状を呈する光透過制御ホイール１５−３を、円周方向に約７２度間隔で５分割して、扇状の５つの領域（セグメント）、第１領域１５−３ａ、第２領域１５−３ｂ、第３領域１５−３ｃ、第４領域１５−３ｄ、および、第５領域１５−３ｅを形成している。光透過制御ホイール１５−３は、回転軸１５−３ｉを中心軸として、矢印Ａ１方向に回転する。なお、第１領域１５−３ａ〜第４領域１５−３ｄについては、図６に示す実施例３の光透過制御ホイール１５−２の第１領域１５−２ａ〜第４領域１５−２ｄと同様の光学特性（分光特性）を有しているため、説明は省略する。
【００９８】
これに対して、第５領域１５−３ｅでは、蛍光体ホイール１４から生じた波長Ｂおよび波長Ｃを含む波長λＤの黄色蛍光（黄色光）および第２光源１１から出射された青色光中の波長λａを同時に透過させる光学特性（分光特性）を有している。そのため、実施例４では、この第５領域１５−３ｅは、ほぼ透明に形成されている。この第５領域１５−３ｅでは、第１光源（励起光源）１０由来の波長λＤの黄色光および第２光源１１由来の波長λａよりも、より狭い波長領域の光をそれぞれ透過させ、余分な波長領域の光をカットするような光学特性（分光特性）とすることで、ホワイトバランス（白色光の色味）の調整の自由度および白色光の色純度を向上させることができる。
【００９９】
［各色の画像の生成シーケンス］
次に、図９を用いて、実施例４における各色の画像の生成シーケンスを説明する。図９では、状態１〜状態５に対応した第１光源（励起光源）１０、第２光源１１のＯＮ・ＯＦＦタイミングと、出射光路中での光透過制御ホイール１５−３の各領域（１５−３ａ〜１５−３ｅ）の配置タイミングと、画像生成部５での各色の画像の生成タイミングとを示している。この図９に示す状態１〜状態４に対応した画像生成時の作用、すなわち、第１光源（励起光源）１０、第２光源１１のＯＮ・ＯＦＦタイミングと、光透過制御ホイール１５−３での各色の光の透過タイミングと、画像生成部５での各色の画像の生成タイミングは、図７に示す実施例３と同様であるため、詳細な説明は省略する。以下では、状態５での画像生成時の作用を説明する。
【０１００】
図９に示す状態５では、制御部３の制御により、画像生成部５の光変調素子５ｂに白色の画像（Ｗｎ）が表示される。このとき、制御部３は、先の状態４で点灯（ＯＮ）していた第１光源（励起光源）１０を引き続き点灯（ＯＮ）させ、さらに、第２光源１１を点灯（ＯＮ）させる。また、状態５では、出射光路Ｐｉ中に、光透過制御ホイール１５−３の第５領域１５−３ｅが配置される。
【０１０１】
このように、状態５では、第１光源（励起光源）１０により励起された波長λＤの黄色蛍光（黄色光）が、ダイクロイックミラー１７を透過して、光透過制御ホイール１５−３に入射する。これと同時に、第２光源１１からの波長λａを含む青色光が、ダイクロイックミラー１７により反射されて、光透過制御ホイール１５−３に入射する。そして、波長λＤの黄色蛍光（黄色光）と、波長λａの青色光（または、波長λＤ、波長λａよりも狭い波長領域の光）とが選択されて第５領域１５−３ｅを透過することで、加法色の原理によって、これらが混合された白色光（Ｗ）が出射光路Ｐｉから出射する。この白色光は、出射光路Ｐｉから図１に示すライトトンネル４ａに向けて出射され、光変調素子５ｂに照射される。これにより、白色の投影画像が生成される。
【０１０２】
以上のように、実施例４では、照明装置から時分割で順次に出射される赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）、白色（Ｗ）の光が、導光光学系４のライトトンネル４ａに導かれてそれぞれ均一照度にされる。投射装置では、このように順次に出射されて均一照度とされた赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）、白色（Ｗ）の光が、導光光学系４を経て画像生成部５の光変調素子５ｂに照射される。そして、投射装置１では、画像生成部５で生成された各色の投影画像を、投影光学系６により順次スクリーンＳｃに投影させることで、残像現象を利用して、画像生成データに基づくフルカラーの画像をスクリーンＳｃに生成する。
【０１０３】
ここで、特許文献１では、赤色光、緑色光、青色光を合成して生成した白色光を使用することで、投影画像の明るさを向上させようとしている。しかし、実施例１の説明でも述べたように、特許文献１に記載のような従来の照明装置では、青色光の色純度の向上を図っていないため、この青色光を用いて合成される白色光の色純度の向上も図ることができず、明るく精彩な投影画像を得るには限界がある。
【０１０４】
これに対して、実施例４では、赤色、緑色光、青色光を合成して白色光を取り出す際にも、光透過制御ホイール１５−３を透過させることで、白色光の色味調整を行うとともに、色純度を高めている。そのため、実施例４の投射装置では、より明るく、鮮明で高精彩なカラー画像を投射することができる。
【０１０５】
（実施例５）
次に、本願の実施例５の照明装置を備えた投射装置について、図１０、図１１に基づいて説明する。図１０は、実施例５に係る照明装置で用いる光透過制御ホイール１５−４の拡大平面図であって、光の入射側から見た図である。図１１は、実施例５の照明装置から赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），シアン色（Ｃ）の光を出射するための制御と、画像フレームとの関係を示す説明図である。実施例５の照明装置を備えた投射装置は、第２光源１１として中心発光波長４５０ｎｍの青色ＬＤ光源を用い、光透過制御ホイール１５を、図１０に示す光透過制御ホイール１５−４に代えたこと以外は、図１に示す実施例１の照明装置２を備えた投射装置１と同様の基本構成を有している。そのため、実施例と同様の構成については、詳細な説明は省略する。また、実施例５では、画像生成部５（光変調素子５ｂ）で、赤色（Ｒｎ）、緑色（Ｇｎ）、シアン色（Ｃｎ）の画像を生成（表示）するよう構成されている。
【０１０６】
［各色の画像の生成シーケンス］
次に、図１１を用いて、実施例５における各色の画像の生成シーケンスを説明する。図１１では、状態１〜状態３に対応した第１光源（励起光源）１０、第２光源１１のＯＮ・ＯＦＦタイミングと、光透過制御ホイール１５−４での各色の光の透過タイミングと、画像生成部５での各色の画像の生成タイミングとを示している。この図１１に示す状態１、状態２に対応した画像生成時の作用、すなわち、第１光源（励起光源）１０、第２光源１１のＯＮ・ＯＦＦタイミングと、光透過制御ホイール１５−４の第１領域１５−４ａ、第２領域１５−４ｂでの各色の光の透過タイミングと、画像生成部５での各色の画像の生成タイミングは、図４に示す実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。以下では、状態３での画像生成時の作用を説明する。
【０１０７】
図１１に示す状態３では、制御部３の制御により、画像生成部５の光変調素子５ｂに青色の画像（Ｂｎ）が表示される。このとき、制御部３は、先の状態２で点灯（ＯＮ）していた第１光源（励起光源）１０を状態３の期間（時間）のうちの一部の時間だけ、引き続き点灯（ＯＮ）させる。また、状態３の期間（時間）中、第２光源１１を点灯（ＯＮ）させる。これにより、状態３では、ダイクロイックミラー１７を介して、一定の時間だけ、出射光路Ｐｉ中に、第２光源１１からの青色光と蛍光体ホイール１４から生じた黄色蛍光（黄色光）とが混合して出射される。この混合した光は、光透過制御ホイール１５−４に入射し、第２光源１１由来の青色光（または波長λａ等の一部の光）と黄色蛍光（黄色光）の一部（例えば、緑色光を含む波長領域）とがシアン色透過用の第３領域１５−４ｃを透過することで、シアン色（Ｃ）の光が生成される。このシアン色（Ｃ）の光は、出射光路Ｐｉから図１に示すライトトンネル４ａに向けて出射され、光変調素子５ｂに照射される。これにより、一定時間、シアン色の投影画像が生成される。また、状態３の残りの時間は、第１光源（励起光源）１０が消灯（ＯＦＦ）され、第２光源１１のみが点灯（ＯＮ）されることで、青色光のみが出射光路Ｐｉに出射される。この青色光（例えば、波長λａの光）が第３領域１５−４ｃを透過し、出射光路Ｐｉから出射し、光変調素子５ｂに照射されることで、青色の投影画像が生成される。
【０１０８】
以上のように、実施例５では、光透過制御ホイール１５−４の青色光を透過させる第３領域１５−４ｃの光学特性（分光特性）を、シアン色を透過させるように調整している。そして、状態３で、第１光源（励起光源）１０と第２光源１１とを同時に点灯（ＯＮ）させる一定時間（一定期間）を設けることにより、青色光と蛍光を混合した上で、第３領域１５−４ｃを透過させ、照明装置から出射させる青色光の色味をシアン色に調整している。そのため、実施例５のように中心発光波長４５０ｎｍのＬＤ光源を使った場合、青色光の色度座標は、ある一点で固定されてしまうが、シアン色の生成により、青色の色度座標を微調整することが可能となり、青色光の色味の自由度を高めることができる。
【０１０９】
なお、実施例５では、図１１に示すように、状態３において、ＬＤ光源である第１光源（励起光源）１０を点灯させる時間を短くしているが、本願が実施例５の構成に限定されることはなく、第１光源（励起光源）１０の状態３における点灯時間を、より長くして、シアン色光の照射時間を長くしてもよい。また、シアン色透過用の第３領域１５−４ｃで透過させる波長領域を、任意に調整することもできる。この第１光源（励起光源）１０の点灯時間と、透過させる波長領域を調整した第３領域１５−４ｃとの組み合わせにより、任意の色味のシアン色の光を生成することが可能となり、色再現範囲を広げることが可能となる。
【０１１０】
（実施例６）
次に、本願の実施例６の照明装置を備えた投射装置について、図１２に基づいて説明する。図１２は、実施例６の照明装置から赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），シアン色（Ｃ）の光を出射するための制御と、画像フレームとの関係を示す説明図である。図１２に示す第１光源（励起光源）１０の帯の高さは、この第１光源（励起光源）１０の発光量（発光パワー）を表している。実施例６では、第１光源（励起光源）１０点灯時間と発光量（発光パワー）とを変化させたこと以外は、実施例５と同様の照明装置およびこれを備えた投射装置を用いる。実施例６では、このような投射装置を用いて、実施例５と同様の作用により、各色の光を出射して、カラー画像を生成している。そのため、同様の構成および作用については、詳細な説明は省略する。以下、実施例６において、図１２に示す状態３での作用について説明する。
【０１１１】
［青色の画像の生成シーケンス］
図１２に示す状態３では、制御部３の制御により、画像生成部５の光変調素子５ｂに青色の画像（Ｂｎ）が表示される。このとき、制御部３は、先の状態１、２で点灯（ＯＮ）していた第１光源（励起光源）を、状態３で引き続き点灯（ＯＮ）させるが、状態３での第１光源（励起光源）１０の発光量を、状態１、２での発光量よりも低くしている。また、状態３では、第２光源１１も点灯（ＯＮ）させる。これにより、状態３では、ダイクロイックミラー１７を介して、出射光路Ｐｉ中に、第２光源１１からの青色光と蛍光体ホイール１４から生じた黄色蛍光（黄色光）とが同時に出射光路Ｐｉに出射されて混ざり合う。この混合した光は、光透過制御ホイール１５−４に入射し、第２光源１１由来の青色光（青色光の全部または波長λａ等、青色光の一部の光）と黄色蛍光（黄色光）の一部（例えば、波長領域λＣの緑色光）とがシアン色透過用の第３領域１５−４ｃを透過することで、シアン色（Ｃ）の光が生成される。このシアン色（Ｃ）の光は、出射光路Ｐｉから図１に示すライトトンネル４ａに向けて出射され、光変調素子５ｂに照射されることで、状態３でシアン色の投影画像が生成される。
【０１１２】
以上のように、実施例６の照明装置では、状態３の期間中、第２光源１１を点灯（ＯＮ）させるだけでなく、第１光源（励起光源）１０を、状態１または状態２よりも低い発光量で点灯（ＯＮ）させることで、青色光と蛍光とを混合している。そして、光透過制御ホイール１５−４によって、シアン色に調整した光を出射させている。したがって、青色の色度座標を微調整することが可能となり、青色光の色味の自由度を高めることができる。もちろん、本願が実施例６の構成に限定されることはなく、実施例５の第１光源（励起光源）１１の点灯時間の調整と、実施例６の第１光源（励起光源）１０の発光量の調整とを組み合わせてもよい。
【０１１３】
また、実施例５、実施例６では、シアン色（Ｃ）の光を生成して出射し、シアン色の投影画像を生成しているが、本願がこれらの実施例の構成に限定されることはない。例えば、上記実施例３のように黄色（Ｙ）の光を生成する場合や、実施例４のように白色（Ｗ）の光を生成する場合等でも、第１光源（励起光源）１０と第２光源１１との発光時間や発光量を変化させてもよい。これにより、２つの光源からの出射光を混合し、任意の色味の黄色光や白色光を生成することが可能となる。また、黄色蛍光から取り出される赤色光や緑色光についても、第１光源（励起光源）１０の点灯により生じる黄色蛍光に、第２光源１１からの青色光を混合させ、光透過制御ホイールの赤色光の透過領域や緑色光の透過領域の光学特性（分光特性）を調整してもよい。これにより、赤色光の色座標や緑色光の色座標の微調整が可能となり、色再現範囲の微調整が可能となる。
【０１１４】
以上、本願の照明装置および投射装置を各実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については各実施例に限られるものではなく、本願の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。また、前記構成部材の数、位置、形状等は各実施例に限定されることはなく、本願を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。また、上記各実施例では、投射装置として、スクリーン等の投影面に画像を投影して拡大表示する投影装置（プロジェクター）に適用した例を説明したが、本願がこれらの実施例に限定されることはない。例えば、半導体デバイスの制作工程でウェハー上に回路パターンを露光する露光装置としての投影装置等に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  投射装置
２  照明装置
５  画像生成部
５ｂ  光変調素子（被照射部）
６  投影光学系
１０  第１光源（励起光源）
１１  第２光源
１４  蛍光体ホイール（波長変換部材）
１５，１５−２，１５−３，１５−４  光透過制御ホイール（光分離素子）
１５ａ，１５−２ａ，１５−３ａ，１５−４ａ  第１領域
１５ｂ，１５−２ｂ，１５−３ｂ，１５−４ｂ  第２領域
１５ｃ，１５−２ｃ，１５−３ｃ，１５−４ｃ  第３領域
１５−２ｄ，１５−３ｄ  第４領域
１５−３ｅ  第５領域
１７，１７−２  ダイクロイックミラー（光路合流素子）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１６】
【特許文献１】特開２０１１−１９１６０２号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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