(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調信号に応じて画像を形成して被照明体を照射する光変調素子に対して光を照射するための照明装置であって、
励起光により発光する２以上の蛍光体が所定の方向に沿って帯状に形成される基板と、
１の光源からの光を前記２以上の蛍光体の何れに照射するかを切り替える光路切り替え手段と、
前記２以上の蛍光体のそれぞれに対して配置され、該２以上の蛍光体がそれぞれ発光した光をそれぞれ集光する２以上の集光手段と、
前記基板を前記所定の方向に駆動させる駆動手段と
を備える
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記２以上の集光手段それぞれから出射された光を同一の光路に導く光路制御手段をさらに有する
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２以上の蛍光体のそれぞれは、前記基板に対して同心円状に形成され、
前記駆動手段は、前記同心円の中心を軸として前記基板を回転駆動する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記２以上の蛍光体は、緑色を発光する蛍光体を含み、
前記基板は、前記緑色を発光する蛍光体が他の色を発光する蛍光体よりも外周側の前記同心円に形成される
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２以上の蛍光体は、前記基板の第１の面と第２の面とに振り分けて形成される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記２以上の蛍光体のうち互いに隣接する第１の蛍光体と第２の蛍光体それぞれについて、該第１の蛍光体に対する前記励起光の照射位置と、該第２の蛍光体に対する前記励起光の照射位置との間隔を最小とする
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記２以上の蛍光体のうち互いに隣接する第１の蛍光体と第２の蛍光体それぞれについて、該第１の蛍光体に対する前記励起光の照射位置と、該第２の蛍光体に対する前記励起光の照射位置との間隔を最大とする
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記２以上の集光手段は、
さらに、前記励起光を集光して前記２以上の蛍光体それぞれに照射させる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記２以上の蛍光体それぞれに対する励起光を発光する２以上の光源をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
画像データによる画像を投射する投射装置であって、
請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の照明装置と、
前記２以上の蛍光体それぞれに、各々前記励起光を照射する２以上の光源と、
前記２以上の蛍光体で発光され前記２以上の集光手段で集光された光を表示媒体に投射させる投射光学系と、
前記画像データの１フレーム期間内で、前記２以上の光源を順次点灯させるように制御する制御手段と
を有する
ことを特徴とする投射装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記１フレーム期間内で、さらに前記２以上の光源のうち少なくとも２の光源を同時に点灯させるように制御する
ことを特徴とする請求項１０に記載の投射装置。
【請求項１２】
画像データによる画像を投射する投射装置の制御方法であって、
駆動手段が、励起光により発光する２以上の蛍光体が所定の方向に沿って帯状に形成される基板を該所定の方向に駆動させる駆動ステップと、
光路切り替え手段が、１の光源からの光を前記２以上の蛍光体の何れに照射するかを切り替える光路切り替えステップと、
制御手段が、前記画像データの１フレーム期間内で、前記２以上の蛍光体それぞれに対して各々前記励起光を照射する２以上の光源を順次点灯させるように制御する制御ステップと
を有する
ことを特徴とする投射装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに色が異なる複数の光束を射出する照明装置、ならびに、投射装置および投射装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、会議などの場において、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称する）といった情報処理装置の画面情報をプロジェクタを使ってスクリーンに投影することで、その場の出席者と情報の共有が行われている。
【０００３】
このようなプロジェクタでは、従来、例えば超高圧水銀ランプといった高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であった。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、所定の発光を行うまでに時間を要する点や、環境への配慮などの点などにより、代替の光源が求められている。
【０００４】
そこで、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＥＬなどの固体発光素子を、プロジェクタにおける放電ランプの代替光源として用いることが提案され、また、実用化されている。これらの固体発光素子をプロジェクタの光源として用いることにより、プロジェクタの高速起動が可能となると共に、環境への配慮も実現できる。
【０００５】
固体発光素子の一つである、青色を発光する青色レーザや発光ダイオードを用いて様々な色の光を得る技術が実用化されている。例えば青色レーザを用いる場合、青色レーザから出力されたレーザ光を蛍光体に照射することで蛍光体が励起され、その蛍光体特有の色の光が射出される。この特性を利用することで、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の光を得ることができ、この蛍光体により得られた光をプロジェクタの光源として用いる技術が開発されている。このようにして得られたＲ、Ｇ、Ｂ各色の光を、ＤＭＤ(Digital  Micromirror  Device)などの空間光変調素子を用いて画素毎に階調制御を行うことで、カラーの投射画像を得る。
【０００６】
なお、例えば青色レーザをプロジェクタの光源として用いる場合、１色に付き１個のレーザダイオードでは光量が不足する。そのため、一般的には、光源として、数個乃至数１０個のレーザダイオードが一体的に構成されるレーザダイオードアレイが用いられる。
【０００７】
特許文献１には、発光ダイオードと、発光ダイオードが発光する紫外光を可視光に変換する蛍光体層と、透明基材とを有する投写型表示装置が開示されている。
【０００８】
特許文献１によれば、円盤を３つの領域に分割し、入射側には各領域に紫外光を透過し可視光を反射する可視光反射膜を形成し、入射側と透明層を介して対向する出射側には各領域に、紫外光をＲ、Ｇ、Ｂの各色に波長変換する蛍光体層をそれぞれ形成する。円盤を回転させることにより、光源からの紫外光が蛍光体層の各領域によりＲ、Ｇ、Ｂの波長の光に変換され、Ｒ、Ｇ、Ｂの繰り返しの色光が放射される。この色光を空間光変調器に照射させて光変調し、投射レンズを介してスクリーン上に拡大投射している。
【０００９】
また、特許文献２には、円形状の透明基材の複数のセグメント領域に蛍光体の層を配置し、紫外光よりもエネルギの低い可視光を励起光として蛍光体に照射して、各色の光を得るようにした光源装置およびプロジェクタが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上述した特許文献１や特許文献２のような従来技術では、円盤を半径で複数領域に分割し、分割された各領域において異なる色を発する蛍光層を形成し、円盤を回転させることで、各色を時分割で出射している。そのため、各色それぞれの蛍光層において、レーザ光が限られた面積に集中して照射されてしまい、当該照射箇所が所謂「焼けた」状態となり、蛍光層の特性が劣化してしまうおそれがあった。
【００１１】
レーザ光が各色の特定箇所に集中的に照射されることによる蛍光層の特性劣化を避けるために、円盤を各色の領域に分割せずに、１色分の蛍光層を備えた円盤を色毎に備えることが考えられる。しかしながら、１の装置内に色数分の円盤を設ける必要があり、コストが嵩んでしまうと共に、装置のサイズも大きくなってしまうという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蛍光体を励起させて各色の光を得る場合において、よりコストを抑えて装置の小型化を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の発明は、変調信号に応じて画像を形成して被照明体を照射する光変調素子に対して光を照射するための照明装置であって、励起光により発光する２以上の蛍光体が所定の方向に沿って帯状に形成される基板と、１の光源からの光を２以上の蛍光体の何れに照射するかを切り替える光路切り替え手段と、２以上の蛍光体のそれぞれに対して配置され、２以上の蛍光体がそれぞれ発光した光をそれぞれ集光する２以上の集光手段と、基板を所定の方向に駆動させる駆動手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第２の発明は、画像データによる画像を投射する投射装置の制御方法であって、駆動手段が、励起光により発光する２以上の蛍光体が所定の方向に沿って帯状に形成される基板を所定の方向に駆動させる駆動ステップと、光路切り替え手段が、１の光源からの光を２以上の蛍光体の何れに照射するかを切り替える光路切り替えステップと、制御手段が、画像データの１フレーム期間内で、２以上の蛍光体それぞれに対して各々励起光を照射する２以上の光源を順次点灯させるように制御する制御ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蛍光体を励起させて各色の光を得る場合において、よりコストを抑えて装置の小型化が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１の実施形態による照明装置の一例の構成を示す略線図である。
【図２】図２は、第１の実施形態による基板を蛍光体の形成面側から見た略線図である。
【図３】図３は、第１の実施形態による照明装置を用いた投射装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、第１の実施形態による光源制御の例を示す略線図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の第１の変形例による基板を蛍光体の形成面側から見た略線図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の第１の変形例による照明装置の一例の構成を示す略線図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の第２の変形例による照明装置の一例の構成を示す略線図である。
【図８】図８は、第１の実施形態の第２の変形例による基板を蛍光体の形成面側から俯瞰した略線図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の第３の変形例による照明装置の一例の構成を示す略線図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の第３の変形例に適用される反射／透過ホイールの一例の構成を示す略線図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態の第４の変形例による照明装置の一例の構成を示す略線図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態の第５の変形例による投射装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態による照明装置の一例の構成を示す略線図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態の変形例による照明装置の一例の構成を示す略線図である。
【図１５】図１５は、第３の実施形態による、蛍光体が形成される基板としてのドラムを概略的に示す略線図である。
【図１６】図１６は、第３の実施形態による照明装置の一例の構成を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下に添付図面を参照して、本発明に係る照明装置および投射装置の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による照明装置１の一例の構成を示す。照明装置１は、光源１００、１０４および１０８と、カップリングレンズ１０１、１０５および１０９と、ダイクロイックミラー１０２、１０６および１１０と、蛍光ホイール部１１１とを有する。また、蛍光ホイール部１１１は、集光手段である集光素子１０３および１０７と、基板１２０と、帯状の蛍光体１２１および１２２と、駆動部１２３とを有する。
【００１８】
図１において、光源１００、１０４および１０８は、短波長の光を射出する発光素子であり、例えば青色のレーザ光を射出する青色レーザを用いることができる。光源１００、１０４および１０８は、青色を発光する発光ダイオードでもよい。光源１００、１０４および１０８は、それぞれ青色の光の波長Ａ（例えば波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲）の光線を射出する。
【００１９】
図２は、蛍光ホイール部１１１における基板１２０を蛍光体１２１および１２２の形成面側から見た図である。なお、上述の図１における基板１２０は、図２の基板１２０のＡ−Ａ’の断面図を示している。反射部材からなる基板１２０に対して、蛍光体１２１および１２２が、所定幅の帯状で同心円状に形成される。同心円の中心が回転中心１２４とされ、基板１２０は、この回転中心１２４を中心として駆動部１２３に回転駆動される。
【００２０】
蛍光体１２１は、波長Ａの光に励起されて、波長Ａより長波長の波長Ｂの光を発光する。波長Ｂは、例えば赤色となる６２０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲である。また、蛍光体１２２は、波長Ａの光に励起されて、波長Ａより長波長の波長Ｃの光を発光する。波長Ｃは、例えば緑色となる４９５ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲である。この例では、蛍光体１２１および１２２は、それぞれ帯状に形成されている。これはこの例に限定されず、円盤状の基板を所定の半径で分割して、例えば外側に蛍光体１２２を形成し、内側に蛍光体１２１を形成するようにしてもよい。
【００２１】
なお、波長Ｃの光すなわち緑色を発光する蛍光体１２２を、他の色を発光する蛍光体よりも外側に配置すると好ましい。これは、緑色は、視感度が高く、最も高い光出力が必要とされるため、円周が長くより広い面積を確保できる外側部分に、蛍光体１２２を形成することで、緑色光の出力をより安定的に得ることができる。
【００２２】
ダイクロイックミラー１０２は、波長Ｂの光を反射し、波長Ａおよび波長Ｃの光を透過するように構成されている。ダイクロイックミラー１０６は、波長Ｃの光を反射し、波長Ａおよび波長Ｂの光を透過するように構成されている。また、ダイクロイックミラー１１０は、波長Ａの光を反射し、波長Ｂおよび波長Ｃの光を透過するように構成されている。
【００２３】
集光素子１０３および１０７は、それぞれ所定の波長の光を選択的に透過させることができるように構成されている。この例では、集光素子１０３は、光源１００側から入射される波長Ａの光を透過させると共に、蛍光体１２１側から入射される波長Ｂの光を透過させることができる。集光素子１０７は、光源１０４側から入射される波長Ａの光を透過させると共に、蛍光体１２２側から入射される波長Ｃの光を透過させることができる。
【００２４】
図１を用いて、照明装置１における光路について説明する。先ず、光源１００による光路について説明する。光源１００から射出された波長Ａの光線は、カップリングレンズ１０１により平行光束とされ、ダイクロイックミラー１０２を透過して、集光素子１０３に入射される。集光素子１０３は、入射された波長Ａの光線を基板１２０上に集光させ、蛍光体１２１に照射させる。蛍光体１２１は、この波長Ａの光線を励起光として励起され、波長Ｂの光を発光する。この波長Ｂの光が、波長Ｂの光に対する集光手段として機能する集光素子１０３に入射される。波長Ｂの光は、集光素子１０３で選択的に集光され、ダイクロイックミラー１０２に対して出射される。この波長Ｂの光は、ダイクロイックミラー１０２で反射され、さらにダイクロイックミラー１０６および１１０を透過して照明装置１から出射される。
【００２５】
次に、光源１０４による光路について説明する。光源１０４から射出された波長Ａの光線は、カップリングレンズ１０５により平行光束とされ、ダイクロイックミラー１０６を透過し、さらに集光素子１０７により集光されて蛍光体１２２に照射される。蛍光体１２１は、この波長Ａの光線を励起光として励起され、波長Ｃの光を発光する。この波長Ｃの光は、波長Ｃの光に対する集光手段として機能する集光素子１０７に入射される。波長Ｃの光は、集光素子１０７で集光され、ダイクロイックミラー１０６で反射され、さらにダイクロイックミラー１１０を透過して照明装置１から出射される。
【００２６】
なお、集光素子１０３および集光素子１０７は、入射された波長Ａの光線を基板１２０上に集光させ、蛍光体１２１に照射させる第１のレンズと、入射された波長Ａの光線を基板１２０上に集光させ、蛍光体１２２に照射させる第２のレンズとが一体的に構成されたレンズアレイであってもよい。
【００２７】
２以上の蛍光体のそれぞれに対して集光手段（図１の例では集光素子１０３および集光素子１０７）を配置しているので、それぞれの蛍光体に対して励起光を効率良く集光できる。
【００２８】
また、図１の例では、集光素子１０３および集光素子１０７は、蛍光体１２１および蛍光体１２２を励起光で照射することで発光される、波長Ｂおよび波長Ｃの光をそれぞれ選択的に集光する機能を有している。そのため、蛍光体１２１および１２２が励起されて発光した異なる色の光は、互いに混じり合うこと無く、それぞれ対応する集光素子１０３および１０７に取り込まれるようにできる。
【００２９】
光源からの励起光は、集光素子の中央部を通過して対応する蛍光体１２１および１２２に照射される。一方、蛍光体１２１および１２２の発光による光は、拡散するため、互いに隣接する蛍光体１２１および１２２で発光される異なる色の光が混じり合わないように、各蛍光体１２１および１２２の光をそれぞれ集光させる必要がある。集光素子を蛍光体毎に設けることにより、各集光素子を異なる波長の光に適した構成とすることが可能であり、各蛍光体により発光された光をより効率よく集光することができる。
【００３０】
上述したように、ダイクロイックミラー１０６は、蛍光体１２１で発光され、集光素子１０３を介してダイクロイックミラー１０２で反射された波長Ｂの光を透過させる。それと共に、ダイクロイックミラー１０６は、蛍光体１２２で発光され、集光素子１０７を介して入射された波長Ｃの光を反射させる。
【００３１】
このとき、ダイクロイックミラー１０２から入射される波長Ｂの光の光路に対して、蛍光体１２２からの波長Ｃの光がダイクロイックミラー１０６で反射された光の光路が重なり１本の光路となるように、ダイクロイックミラー１０６を配置する。これにより、波長Ｂの光と波長Ｃの光とを合成することができる。このように、ダイクロイックミラー１０６は、２以上の集光素子１０３および１０７から出射された光を同一の光路に導く光路制御部として機能している。
【００３２】
次に、光源１０８による光路について説明する。光源１０８から射出された波長Ａの光線は、カップリングレンズ１０９により平行光束とされ、ダイクロイックミラー１１０で反射され、照明装置１から出射される。
【００３３】
上述したように、ダイクロイックミラー１１０は、波長Ｂの光および波長Ｃの光を透過させると共に、波長Ａの光を反射させる。したがって、ダイクロイックミラー１０６より出射された、波長Ｂの光の光路と波長Ｃの光の光路とが１本に重ねられた光路に対して、波長Ａの光の光路が重なり１本の光路となるようにダイクロイックミラー１１０を配置する。このようにダイクロイックミラー１０６および１１０を配置することで、波長Ａの光と、波長Ｂの光と、波長Ｃの光とを合成することができる。この場合、ダイクロイックミラー１０６および１１０は、２以上の集光素子１０３および１０７と、光源１０８とから出射された光を同一の光路に導く光路制御部として機能している。
【００３４】
上述した光路に従い光源１００および１０４から射出された光線を基板１２０上に同心円状に形成された蛍光体１２１および１２２に照射する際に、基板１２０を駆動部１２３により回転駆動する。回転駆動により、光源１００および１０４からの光線が蛍光体１２１および１２２に連続的に照射され、その際に、光線が照射される位置が時間に応じて変化する。そのため、蛍光体１２１および１２２に光線が照射される位置が分散され、蛍光体１２１および１２２の損傷や特性の劣化を抑制することができる。なお、基板１２０の回転速度は、特に限定されず、また、一定速度である必要もない。
【００３５】
なお、蛍光体１２１および１２２に対する光線の照射位置を時間的に変化させる方法は、基板１２０の回転駆動に限られない。すなわち、蛍光体１２１および１２２に対して光線が連続的に照射され、且つ、照射される位置が所定周期で戻るように、基板１２０を駆動させればよい。一例として、基板１２０を光線の入射方向に対して垂直に振動駆動させることが考えられる。
【００３６】
なお、この例では、蛍光体１２１に対する波長Ａの光線の照射位置Ｐ1と、蛍光体１２２に対する波長Ａの光線の照射位置Ｐ2との間の距離が最短になるように、光源１００および１０４に対する光学系が配置される。光源１００および１０４に対する光学系とは、この例では、光源１００および１０４を含むと共に、カップリングレンズ１０１、ダイクロイックミラー１０２および集光素子１０３、ならびに、カップリングレンズ１０５、ダイクロイックミラー１０６および集光素子１０７を含む。
【００３７】
例えば、基板１２０の半径に沿ってこれら照射位置Ｐ1と照射位置Ｐ2とが並ぶように光源１００および１０４に対する光学系を配置することで、これら照射位置Ｐ1と照射位置Ｐ2との間の距離を最短とすることができる。これにより、当該光学系をより小型に構成することができる。
【００３８】
（第１の実施形態の適用例）
図３は、図１の照明装置１を用いた投射装置１０の一例の構成を示す。なお、図３において、図１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。投射装置１０は、図１を用いて説明した照明装置１と、制御部１４０と、インターフェイス１４１とを有すると共に、集光素子１３０および１３２と、ミラー１３３と、インテグレータ１３１と、画像生成部１３４と、投射レンズ１３５とを含む投射光学系を有する。
【００３９】
投射装置１０に組み込まれる光学装置１における各光源１００、１０４および１０８から射出された波長Ａの光線の光路は、図１を用いて説明した各光路と同一なので、ここでの説明を省略する。
【００４０】
投射装置１０において、ダイクロイックミラー１１０から出射後の波長Ａ、ＢおよびＣの光線の光束は、集光素子１３０で集光され、インテグレータ１３１で面状に均一的に分散され、集光素子１３２およびミラー１３３を介して画像生成部１３４に照射される。
【００４１】
画像生成部１３４は、照射された光を画像データに基づく変調信号により画像を形成する光変調素子であって、例えばＤＭＤ(Digital  Micromirror  Device)を用いることができる。ＤＭＤは、照射された光に対し、画像データに基づく駆動信号（変調信号）により表示画素毎に階調を制御して反射させる。１の画像生成部１３４のみを用いる場合、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の光束、すなわち波長Ｂ、ＣおよびＡの光線を、１フレーム期間内において時間順次に切り替えて照射させる。それと共に、ＲＧＢそれぞれの画像データによる駆動信号を、ＲＧＢ各色の照射のタイミングに同期させて生成して画像生成部１３４を駆動する。これにより、目の残像現象を利用して、画像データに従ったフルカラーの画像を得ることができる。
【００４２】
画像生成部１３４で表示画素毎に階調が制御されたＲＧＢ各色の光束は、投射レンズ１３５を介して投射装置１０外に出射され、スクリーンなどの表示媒体（図示しない）に投射され、拡大画像が表示される。
【００４３】
制御部１４０は、例えばＣＰＵ(Central  Processing  Unit)、ＲＯＭ(Read  Only  Memory)およびＲＡＭ(Random  Access  Memory)を有し、ＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭをワークメモリとして用いてこの投射装置１０の全体の動作を制御する。インターフェイス１４１は、パーソナルコンピュータ１５０などの外部の情報機器との間で通信を行う。例えば、制御部１４０は、パーソナルコンピュータ１５０から出力された画像データを、インターフェイス１４１を介して取り込む。
【００４４】
制御部１４０は、インターフェイス１４１を介して取り込んだ画像データに対して画像処理を施し、画像生成部１３４を駆動するために適切な画像データを生成する。生成されたこの画像データは、例えば図示されない駆動信号生成部に供給される。駆動信号生成部は、供給された画像データに基づき駆動信号を生成して画像生成部１３４を駆動する。また、制御部１４０は、インターフェイス１４１を介して取り込んだ画像データに基づき光源１００、１０４および１０８の制御を行う。蛍光ホイール部１１１における駆動部１２３の回転制御を制御部１４０が行うこともできる。
【００４５】
図４は、本第１の実施形態による光源制御の例を示す。図４（ａ）は、画像フレームの例を示す。一例として、フレーム周波数を６０Ｈｚとし、１フレームの長さが１／６０ｓｅｃであるものとする。
【００４６】
図４（ｂ）は、光源１００、１０４および１０８の点灯制御の例を示す。光源（Ｒ）は、Ｒ（赤）色の光線を射出するための光源であり、図１の例では、光源１００に対応する。光源（Ｇ）は、Ｇ（緑）色の光線を射出するための光源であり、図１の例では、光源１０４に対応する。また、光源（Ｂ）は、Ｂ（青）色の光線を射出するための光源であり、図１の例では、光源１０８に対応する。
【００４７】
本第１の実施形態では、１フレーム期間を４の期間ａ、ｂ、ｃおよびｄに分割し、各期間ａ、ｂ、ｃおよびｄにおいて光源１００、１０４および１０８それぞれの点灯制御を行う。図４（ｂ）の例では、期間ａで光源（Ｒ）を点灯（ＯＮ）し、他の光源（Ｇ）および光源（Ｂ）を消灯（ＯＦＦ）とする。次の期間ｂで、光源（Ｇ）を点灯（ＯＮ）し、他の光源（Ｒ）および光源（Ｂ）を消灯（ＯＦＦ）とする。次の期間ｃで、光源（Ｂ）を点灯（ＯＮ）し、他の光源（Ｒ）および光源（Ｇ）を消灯（ＯＦＦ）とする。さらに次の期間ｄでは、各光源（Ｒ）、（Ｇ）および（Ｂ）を全て点灯させる。この制御を、フレーム毎に繰り返す。
【００４８】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す点灯制御による投射画像について示す。例えば第ｎフレームにおいて、期間ａでは、光源（Ｒ）のみが点灯されているので、Ｒ色の画像Ｒｎが投射され、期間ｂでは、光源（Ｇ）のみが点灯されているので、Ｇ色の画像Ｇｎが投射され、期間ｃでは、光源（Ｂ）のみが点灯されているので、Ｂ色の画像Ｂｎが投射される。また、各光源（Ｒ）、（Ｇ）および（Ｂ）の点灯期間に同期して、画像生成部１３４の駆動制御を行う。このように、１フレーム期間内で、ＲＧＢ各色の画像Ｒｎ、ＧｎおよびＢｎを時間順次に投射させることで、残像効果によりフルカラーの投射画像を得ることができる。
【００４９】
さらに、光源（Ｒ）、光源（Ｇ）および光源（Ｂ）の全てを同時に点灯させる、期間ｄを設けることができる。これにより、残像効果によらない白色の画像Ｗｎを得ることができる。白色の画像Ｗｎを１フレーム期間内に投射させることで、投射画像のコントラストを向上させることが可能となる。例えば、地の色が白色の投射画像や、濃い色の地に白色のテキストが表示される投射画像において、白色の画像Ｗｎを、１フレーム期間内にＲＧＢ色の画像Ｒｎ、ＧｎおよびＢｎと共に投射させることで、視認性が向上されることが期待できる。
【００５０】
また、本第１の実施形態では、ＲＧＢ各色について、それぞれ独立して光源１００、光源１０４および光源１０８を有しているため、ＲＧＢ各色および白色の射出期間ａ、ｂ、ｃおよびｄをそれぞれ変えることができる。これにより、例えばＲＧＢ各色の出射期間ａ、ｂおよびｃを調整することにより、色味を変化させることも可能である。例えば、１フレーム期間内において期間ａの割合を増やすことで、投射画像において赤味を強くすることができる。また例えば、ＲＧＢ各色の出射期間ａ、ｂおよびｃを適当に調整することで、色温度を変えることも可能である。
【００５１】
なお、ここでは、光源（Ｒ）、（Ｇ）および（Ｂ）をそれぞれ単独で点灯する場合と、これら光源（Ｒ）、（Ｇ）および（Ｂ）を同時に全て点灯する場合とについて説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、光源（Ｒ）および（Ｂ）、光源（Ｒ）および（Ｇ）、ならびに、光源（Ｇ）および（Ｂ）というように、２の光源を同時に点灯するように制御することも可能である。
【００５２】
このように、本第１の実施形態では、蛍光ホイール部１１１において、１の基板１２０に対してそれぞれ異なる色を発光する複数の蛍光体１２１および１２２を形成している。そのため、投射装置１０は、蛍光ホイール部１１１を１つだけ持てばよく、装置を小型化できると共に、コストの削減も可能である。
【００５３】
また、それぞれ異なる色を発光する複数の蛍光体１２１および１２２を隣接して配置しているため、蛍光体１２１からの光を反射するダイクロイックミラー１０２と、蛍光体１２２からの光を反射するダイクロイックミラー１０６とを近接して配置することができる。これにより、蛍光体１２１からの波長Ｂの光と、蛍光体１２２からの波長Ｃの光とのダイクロイックミラー１０６による合成を、よりコンパクトな構成で実現できる。
【００５４】
さらに、蛍光体１２１および１２２をそれぞれ励起するために、複数の光源１００および１０４を用いている。そのため、光源１００および１０４をそれぞれ別々に駆動制御することで、蛍光体１２１による波長Ｂの光と、蛍光体１２２による波長Ｃの光とを互いに時間をずらして個別に取り出すことや、同時に取り出して混色することが可能となる。
【００５５】
（第１の実施形態の第１の変形例）
次に、本発明の第１の実施形態の第１の変形例について説明する。本第１の実施形態の第１の変形例は、図５に示されるように、反射部材による１の基板２２０に対して、Ｂ色、Ｒ色およびＧ色の各色の蛍光体２２１、２２２および２２３を形成した例である。すなわち、基板２２０に対して、それぞれ所定幅の同心円状に形成される。同心円の中心が回転中心２２４とされ、基板２２０は、この回転中心２２４を中心として回転駆動される。
【００５６】
蛍光体２２１は、例えば紫外線の波長の光である紫外光に励起されて、青色である波長Ａの光を発光する。蛍光体２２２は、紫外光の光に励起されて、例えば赤色である波長Ｂの光を発光する。また、蛍光体２２３は、紫外光に励起されて、例えば緑色である波長Ｃの光を発光する。
【００５７】
なお、この例においても、上述した第１の実施形態と同様に、緑色を発光する蛍光体２２３を、他の色を発光する蛍光体よりも外側に配置すると好ましい。
【００５８】
図６は、本第１の実施形態の第１の変形例による照明装置２の一例の構成を示す。照明装置２は、光源２００、２０４および２０７と、カップリングレンズ２０１、２０５および２０８と、ダイクロイックミラー２０２、２１１および２１２と、蛍光ホイール部２１６とを有する。また、蛍光ホイール部２１６は、図５を用いて説明したように、基板２２０と、蛍光体２２１、２２２および２２３と、駆動部２２５とを有すると共に、集光素子２０３、２０６および２０９を有する。駆動部２２５は、基板２２０の回転中心２２４を中心として、基板２２０を回転駆動する。
【００５９】
なお、図６における基板２２０は、図５の基板２２０のＡ−Ａ’の断面図を示している。
【００６０】
図６において、光源２００、２０４および２０７は、例えばそれぞれ紫外域の波長（４００ｎｍ以下）の光線を射出する発光素子であり、例えば紫外レーザダイオードを用いることができる。ダイクロイックミラー２０２は、青色である波長Ａの光を反射し、波長Ｂおよび波長Ｃの光を透過するように構成されている。ダイクロイックミラー２１１は、赤色である波長Ｂの光を反射し、波長Ａおよび波長Ｃの光を透過するように構成されている。また、ダイクロイックミラー２１２は、緑色である波長Ｃの光を反射し、波長Ａおよび波長Ｂの光を透過するように構成されている。
【００６１】
また、集光素子２０３、２０６および２０９は、それぞれ所定の波長の光を選択的に透過させることができるように構成されている。この例では、集光素子２０３は、光源２００側から入射される紫外線の波長の光を透過させると共に、蛍光体２２１側から入射される波長Ａの光を透過させることができる。集光素子２０６は、光源２０４側から入射される紫外線の波長の光を透過させると共に、蛍光体２２２側から入射される波長Ｂの光を透過させることができる。また、集光素子２０９は、光源２０７側から入射される紫外線の波長の光を透過させると共に、蛍光体２２３側から入射される波長Ｃの光を透過させることができる。
【００６２】
なお、集光素子２０３、２０６および２０９は、入射された波長Ａの光線を基板２２０上に集光させ、蛍光体２２１に照射させる第１のレンズと、入射された波長Ａの光線を基板２２０上に集光させ、蛍光体２２２に照射させる第２のレンズと、入射された波長Ａの光線を基板２２０上に集光させ、蛍光体２２３に照射させる第３のレンズとが一体的に構成されたレンズアレイであってもよい。
【００６３】
図６を用いて、照明装置２における光路について説明する。先ず、光源２００による光路について説明する。光源２００から射出された紫外光は、カップリングレンズ２０１により平行光束とされ、ダイクロイックミラー２０２を透過して、集光素子２０３に入射される。集光素子２０３は、入射された紫外光を基板２２０上に集光させ、蛍光体２２１に照射させる。蛍光体２２１は、この紫外光の光線に励起されて、青色光である波長Ａの光を発光する。この波長Ａの光は、集光素子２０３で選択的に集光されてダイクロイックミラー２０２に対して出射される。集光素子２０３から出射された波長Ａの光線は、ダイクロイックミラー２０２で反射され、ダイクロイックミラー２１１および２１２を介して照明装置２から出射される。
【００６４】
次に、光源２０４による光路について説明する。光源２０４から射出された紫外光は、カップリングレンズ２０５により平行光束とされ、ダイクロイックミラー２１１を透過して、集光素子２０６を介して蛍光体２２２に照射される。蛍光体２２２は、この紫外光に励起されて、赤色光である波長Ｂの光を発光する。この波長Ｂの光は、集光素子２０６で選択的に集光されてダイクロイックミラー２１１に対して出射される。集光素子２０６から出射された波長Ｂの光は、ダイクロイックミラー２１２を透過して照明装置２から出射される。
【００６５】
ダイクロイックミラー２１１は、ダイクロイックミラー２０２から入射される波長Ａの光の光路に対して、蛍光体２２２からの波長Ｂの光がダイクロイックミラー２１１で反射された光の光路が重なり１本の光路となるように配置される。これにより、波長Ａの光と波長Ｂの光とを合成することができる。このように、ダイクロイックミラー２１１は、２以上の集光素子２０３および２０６から出射された光を同一の光路に導く光路制御部として機能する。
【００６６】
次に、光源２０７による光路について説明する。光源２０７から射出された紫外光は、カップリングレンズ２０８により平行光束とされ、ダイクロイックミラー２１２を透過して、集光素子２０９を介して蛍光体２２３に照射される。蛍光体２２３は、この紫外光に励起されて、緑色光である波長Ｃの光を発光する。この波長Ｃの光は、集光素子２０９で選択的に集光されてダイクロイックミラー２１２に対して出射される。集光素子２０９から出射された波長Ｃの光は、ダイクロイックミラー２１２で反射され、照明装置２から出射される。
【００６７】
ダイクロイックミラー２１２は、波長Ａおよび波長Ｂの光を透過させると共に、波長Ｃの光を反射させる。したがって、ダイクロイックミラー２１１より出射された、波長Ａの光の光路と波長Ｂの光の光路とが１本に重ねられた光路に対して、波長Ｃの光の光路が重なり１本の光路となるようにダイクロイックミラー２１２を配置する。これにより、波長Ａの光と、波長Ｂの光と、波長Ｃの光とを合成することができる。この場合、ダイクロイックミラー２１１および２１２は、２以上の集光素子２０３、２０６および２０９から出射された光を同一の光路に導く光路制御部として機能している。
【００６８】
このように、本第１の実施形態の第１の変形例では、基板２２０に対してＲＧＢ各色の光を発光する蛍光体２２１、２２２および２２３を設けたので、ＲＧＢ各色に対する光路を共通化することができる。これにより、装置のコストを軽減することが可能となり、また、装置の小型化も容易である。
【００６９】
さらに、３の蛍光体２２１、２２２および２２３に対して、それぞれ集光素子２０３、２０６および２０９を配置しているので、各集光素子２０３、２０６および２０９を異なる波長Ａ、ＢおよびＣに適した構成とすることが可能となる。そのため、蛍光体２２１、２２２および２２３それぞれの発光する励起光を効率よく集光できる。
【００７０】
上述した光路に従い光源２００、２０４および２０７から射出された紫外光を基板２２０上に同心円状に形成された蛍光体２２１、２２２および２２３に照射する際に、基板２２０を駆動部２２５により回転駆動する。回転駆動により、光源２００、２０４および２０７からの紫外光が蛍光体２２１、２２２および２２３に連続的に照射され、その際に、光線が照射される位置が時間に応じて変化する。そのため、蛍光体２２１、２２２および２２３に紫外光が照射される位置が分散され、蛍光体２２１、２２２および２２３の損傷や特性の劣化を抑制することができる。なお、基板２２０の回転速度は、特に限定されず、また、一定速度である必要もない。
【００７１】
なお、蛍光体２２１、２２２および２２３に対する光線の照射位置を時間的に変化させる方法は、基板２２０の回転駆動に限られない。すなわち、蛍光体２２１、２２２および２２３に対して光線が連続的に照射され、且つ、照射される位置が所定周期で戻るように、基板２２０を駆動させればよい。一例として、基板２２０を光線の入射方向に対して垂直に振動駆動させることが考えられる。
【００７２】
本第１の実施形態の第１の変形例による照明装置２は、第１の実施形態による照明装置１と同様にして投射装置１０に組み込んで用いることができ、制御も同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。また、ＲＧＢ各色の出射光を得るための制御と、画像フレームとの関係も、図４を用いて説明した制御と同様である。
【００７３】
（第１の実施形態の第２の変形例）
上述の第１の実施形態では、基板１２０上の各色の蛍光体１２１および１２２に対する光線の照射位置間の距離が最短になるように、光源１００および１０４に対する光学系を構成している。これに対して、本第１の実施形態の第２の変形例では、当該距離が離れるように、光源１００および１０４に対する光学系を構成する。
【００７４】
図７は、本第１の実施形態の第２の変形例による照明装置３の一例の構成を示す。なお、図７において、上述した図１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。なお、本第１の実施形態の第２の変形例では、蛍光ホイール部１１１’に用いられる基板１２０の構成は、第１の実施形態で図２を用いて説明した構成と同一であるものとする。
【００７５】
図７に示されるように、本第１の実施形態の第２の変形例では、基板１２０上の蛍光体１２２に対する光線の照射位置Ｐ1と、蛍光体１２１に対する光線の照射位置Ｐ2とが、基板１２０の回転中心１２４の軸を含む面を挟むように、光源１００および１０４の光学系が配置される。照射位置Ｐ1と照射位置Ｐ2との位置関係がこのようになることで、照射位置Ｐ1と照射位置Ｐ2との間の距離が、最短距離を超え、より大きくなる。
【００７６】
さらに、照射位置Ｐ1と照射位置Ｐ2とが、基板１２０の直径上に、回転中心１２４を挟んで配置することで、照射位置Ｐ1と照射位置Ｐ2との間の距離を最大とすることができる。なお、照射位置Ｐ1と照射位置Ｐ2とは、必ずしも回転中心１２４の軸を含む面を挟んでいなくてもよい。
【００７７】
図８は、基板１２０を蛍光体１２１および１２２の形成面側から俯瞰した図である。この例では、集光素子１０３とダイクロイックミラー１０２とを含む光源１００の光学系と、集光素子１０７とダイクロイックミラー１０６とを含む光源１０４の光学系とが、基板１２０の回転中心１２４の軸を挟んで配置される。
【００７８】
蛍光体における光線の変換率は１００％ではないため、ある波長の光線が蛍光体に照射されて他の波長の光線に変換される際には、エネルギの損失が生じ、損失分の一部は熱となる。そのため、蛍光体上の光線の照射位置が発熱し、蛍光体の特性が劣化したり、変換効率がさらに低下したりすることが考えられる。そこで、本第１の実施形態の第２の変形例のように、複数の照射位置を互いに離れた位置とすることで、光線の照射により発生した熱が放出され、安定的に発光を行うことが可能となる。
【００７９】
また、光源１００と光源１０４とで光学系を離すことで、集光素子１０３および１０７の径の大きさの自由度が向上し、光線の集光特性や蛍光体１２１や１２２で発光した光の取り込み能力を高めることができる。
【００８０】
なお、本第１の実施形態の第２の変形例による照明装置３は、第１の実施形態による照明装置１と同様にして投射装置１０に組み込んで用いることができ、制御も同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。また、ＲＧＢ各色の出射光を得るための制御と、画像フレームとの関係も、図４を用いて説明した制御と同様である。
【００８１】
また、本第１の実施形態の第２の変形例においても、集光素子１０３および１０７は、蛍光体１２２および１２１側からそれぞれ入射される光について、蛍光体１２２および１２１がそれぞれ発光する波長の光を選択的に集光するようにしてもよい。これにより、例えば基板１２０をより小径に設計した場合でも、蛍光体１２２および１２１が発光した光が混じり合うことが防がれる。
【００８２】
（第１の実施形態の第３の変形例）
次に、第１の実施形態の第３の変形例について説明する。上述した第１の実施形態では、波長Ａ、波長Ｂおよび波長Ｃに対してそれぞれ光源１０８、１００および１０４を設けていた。これに対して、本第１の実施形態の第３の変形例では、これら３の波長Ａ、波長Ｂおよび波長Ｃのうち２の波長に対する光源を共通化し、波長Ａ、波長Ｂおよび波長Ｃの光を、２の光源で得られるようにしている。
【００８３】
図９は、本第１の実施形態の第３の変形例による照明装置７の一例の構成を示す。なお、図９において、上述した図１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図９に例示される照明装置７は、図１に示した照明装置１に対して、光源１０４が省略されていると共に、光路切替部５１０およびミラー５２０が追加されている。
【００８４】
光路切替部５１０は、例えば光源１００と蛍光体１２１との間に配置され、光源１００からの光の光路を、当該光を蛍光体１２１に照射させる第１の光路と、当該光を蛍光体１２２に照射させる第２の光路とで切り替える。
【００８５】
本第１の実施形態の第３の変形例では、光路切替部５１０として、図１０に示されるような、回転軸５０２を中心に回転し、半径で区切られた一方の領域が光を透過する透過領域５３０、他方の領域が光を反射する反射領域５３１とされた部材である反射／透過ホイール５００を用いる。この反射／透過ホイール５００を所定の角度で以て光線の光路上におき、各色の画像データに同期して反射／透過ホイール５００を回転させることで、光線の光路を色毎に選択することができる。
【００８６】
なお、図１０では、反射／透過ホイール５００において、反射領域５３１が回転軸５０２に対して略４５°の角度範囲で形成されるように示されているが、これは説明のための例であり、この例に限定されない。
【００８７】
反射／透過ホイール５００は、図示されない駆動部より、回転軸５０２を中心に回転される。図９の例では、反射／透過ホイール５００は、光源１００から出射された波長Ａの光線の光路上に設けられ、透過領域５３０が当該光路上に在るときには、当該光線を透過し、反射領域５３１が当該光路上に在るときには、反射／透過ホイール５００の角度に応じた反射角で、当該光線を反射する。すなわち、反射／透過ホイール５００を波長Ａの光線の光路上に設けているため、反射／透過ホイール５００の回転速度や、透過領域５３０および反射領域５３１の割合などに応じて、波長Ａの光線の光路を切り替えることができる。
【００８８】
図９の例では、光源１００から射出され透過領域５３０を透過した波長Ａの光は、ダイクロイックミラー１０２および集光素子１０３を介して蛍光体１２１に照射される。蛍光体１２１は、この透過領域５３０を透過して照射された波長Ａの光に励起されて波長Ｂの光を発光する。この蛍光体１２１で発光された波長Ｂの光は、ダイクロイックミラー１０２で反射され、ダイクロイックミラー１０６および１１０を透過されて外部に出射される。
【００８９】
一方、光源１００から射出され反射領域５３１に反射された波長Ａの光は、ミラー５２０でさらに反射されて、ダイクロイックミラー１０６および集光素子１０７を介して蛍光体１２２に照射される。蛍光体１２２は、この反射領域５３１で反射されて照射された波長Ａの光に励起されて波長の光を発光する。この蛍光体１２２で発光された波長Ｃの光は、ダイクロイックミラー１０６で反射され、ダイクロイックミラー１１０を透過して外部に射出される。
【００９０】
ダイクロイックミラー１０６は、ダイクロイックミラー１０２から入射される波長Ｂの光の光路に対して、蛍光体１２２からの波長Ｃの光がダイクロイックミラー１０６で反射された光の光路が重なり１本の光路となるように配置される。これにより、波長Ｂの光と波長Ｃの光とを合成することができる。このように、この第１の実施形態の第３の変形例においても、ダイクロイックミラー１０６は、２以上の集光素子１０３および１０７から出射された光を同一の光路に導く光路制御部として機能する。
【００９１】
光源１０８から出射された波長Ａの光は、カップリングレンズ１０９を介してダイクロイックミラー１１０で反射され、照明装置７から射出される。ここで、ダイクロイックミラー１１０は、波長Ｂおよび波長Ｃの光を透過させると共に、波長Ａの光を反射させる。したがって、ダイクロイックミラー１０６から出射された、波長Ｂの光と波長Ｃの光とが１本に重ねられた光路に対して、波長Ａの光の光路が重なり１本の光路となるようにダイクロイックミラー１１０を配置する。これにより、波長Ａの光と、波長Ｂの光と、波長Ｃの光とを合成することができる。この場合、ダイクロイックミラー１０６および１１０は、２以上の集光素子１０３および１０７から出射された光を同一の光路に導く光路制御部として機能している。
【００９２】
なお、本第１の実施形態の第３の変形例による照明装置７は、第１の実施形態による照明装置１と同様にして投射装置１０に組み込んで用いることができ、制御も同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００９３】
また、ＲＧＢ各色の出射光を得るための制御と、画像フレームとの関係も、図４を用いて説明した制御と略同様である。ここで、図９の構成では、光源１００からの光の光路を、当該光を蛍光体１２１に導く第１の光路と、蛍光体１２２に導く第２の光路とで切り替えるため、波長Ａ、波長Ｂおよび波長Ｃの光を同時に射出することはできない。しかしながら、反射／透過ホイール５００の回転制御と、光源１００および１０８の点灯制御とを所定に行うことで、図４に示した期間ａ、ｂおよびｃの点灯を実現でき、フルカラーの投射画像を得ることができる。
【００９４】
なお、反射／透過ホイール５００の回転速度や、透過領域５３０および反射領域５３１の比率などについては、蛍光体１２１および１２２による発光の際の光の変換効率に応じて、適切に設定する。
【００９５】
なお、ここでは、光路切替部５１０として、反射／透過ホイール５００を用いたが、これはこの例に限定されない。例えば、液晶の特性を利用して光の変更を制御する液晶偏光素子と、偏光の方向によって光線の透過および反射を切り替える偏光ビームスプリッタとを組み合わせて、光路切替部５００として用いてもよい。
【００９６】
（第１の実施形態の第４の変形例）
次に、第１の実施形態の第４の変形例について説明する。上述の第１の実施形態では、画像データに基づき画像形成を行う画像形成手段として、単一の光変調素子を用いて、この光変調素子を各色の画像データに従い駆動することで、フルカラーの画像を形成していた。これに対して、本第１の実施形態の第４の変形例では、各色に対応する複数の画像形成手段を設け、これら複数の画像形成手段で形成された各色の画像を、１のフルカラーの画像に合成している。
【００９７】
また、本第１の実施形態の第４の変形例では、２以上の光を同一の光路に導く光路制御部として、例えばダイクロイックミラー１０６を用いた。これに対して、本第１の実施形態の第４の変形例では、２以上の光を同一の光路に導く光路制御部として、クロスプリズムなどの、光合成プリズムを用いる。
【００９８】
図１１は、本第１の実施形態の第４の変形例による照明装置８の一例の構成を示す。なお、図１１において、上述した図１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００９９】
図１１に例示される照明装置８は、光合成プリズム５４０を用いて波長Ａ、波長Ｂおよび波長Ｃの光を同一の光路に導くようにしている。また、図１１の例では、波長Ａ、波長Ｂおよび波長Ｃそれぞれの光を、偏光板５５０Ａ、５５０Ｂおよび５５０Ｃ、ならびに、透過型の液晶パネル５５１Ａ、５５１Ｂおよび５５１Ｃとを用いて変調している。
【０１００】
光合成プリズム５４０は、例えば三角プリズムを複数貼り合わせて構成され、面５４１Ａ、５４１Ｂおよび５４１Ｃにそれぞれ入射された光を、面５４１Ｄから同一の光路によって出射させる。
【０１０１】
図１１において、光源１００から出射された波長Ａの光が、ダイクロイックミラー１０２および集光素子１０３を介して蛍光体１２１に照射される。この波長Ａの光に励起されて蛍光体１２１で波長Ｂの光が発光され、当該波長Ｂの光が集光素子１０３を介してダイクロイックミラー１０２に入射および反射される。ダイクロイックミラー１０２で反射された波長Ｂの光は、折り返しミラー５５２で反射されて、偏光板５５０Ｂに入射される。波長Ｂの光は、偏光板５５０Ｂで偏光され、波長Ｂの色に対応する画像データで駆動される液晶パネル５５１Ｂに入射されて当該画像データに従い変調され、光合成プリズム５４０の面５４１Ｂに入射される。
【０１０２】
光源１０４から出射された波長Ａの光がダイクロイックミラー１０６および集光素子１０７を介して蛍光体１２２に照射される。この波長Ａの光に励起されて蛍光体１２２で波長Ｃの光が発光され、当該波長Ｃの光が集光素子１０７を介してダイクロイックミラー１０６に入射および反射される。ダイクロイックミラー１０６で反射された波長Ｃの光は、偏光板５５０Ｃで偏光され、波長Ｃの光に対応する画像データで駆動される液晶パネル５５１Ｃに入射されて当該画像データに従い変調され、光合成プリズム５４０の面５４１Ｃに入射される。
【０１０３】
また、光源１０８から出射された波長Ａの光は、偏光板５５０Ａで偏光され、波長Ａの光に対応する画像データで駆動される液晶パネル５５１Ａに入射されて当該画像データに従い変調されて、光合成プリズム５４０の面５４１Ａに入射される。なお、光源１０８として、レーザダイオードなどの半導体レーザを用いた場合、光源１０８から射出される発光光が偏光している場合がある。この場合には、偏光板５５０Ａを省略可能である。
【０１０４】
光合成プリズム５４０の各面５４１Ａ、５４１Ｂおよび５４１Ｃに入射された各波長Ａ、波長Ｂおよび波長Ｃの光は、光合成プリズム５４０で合成され、フルカラーの画像とされて１の光路により外部に射出される。
【０１０５】
なお、本第１の実施形態の第４の変形例による照明装置８は、第１の実施形態による照明装置１と同様にして投射装置１０に組み込んで用いることができ、制御も同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。また、ＲＧＢ各色の出射光を得るための制御と、画像フレームとの関係も、図４を用いて説明した制御と略同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１０６】
また、光源あるいは蛍光体と、液晶パネルとの間に偏光変換手段を配することも考えられる。この場合、偏光変換手段により、より照明光率を向上させることができる。
【０１０７】
（第１の実施形態の第５の変形例）
次に、第１の実施形態の第５の変形例について説明する。上述の第１の実施形態では、画像データに基づく変調信号に応じて画像を形成する光変調素子として、ＤＭＤを用いた。これに対して、本第１の実施形態の第５の変形例では、当該光変調素子として、シリコン基板上に液晶駆動回路を形成し、シリコン基板と対向する透明基板との間に液晶を挟み込んだ、反射型液晶パネルを用いる。
【０１０８】
図１２は、本第１の実施形態の第５の変形例による投射装置１０’の一例の構成を示す。この投射装置１０’は、図１で説明した照明装置１が組み込まれた例である。なお、図１２において、上述した図１および図３と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１０９】
投射装置１０’において、ダイクロイックミラー１１０から出射された各波長Ａ、波長Ｂおよび波長Ｃの光束（以下、各波長の光束）が、同一の光路で集光素子６００、フライアイレンズ６０１、偏光変換素子６０２、フライアイレンズ６０３および集光素子６０４を有する偏光変換部に入射される。
【０１１０】
より具体的には、偏光変換部において、各波長の光束が集光素子６００およびフライアイレンズ６０１を介して偏光変換素子６０２に入射される。各波長の光束は、偏光変換素子６０２により、無偏光の蛍光が一方の偏光の光に変換される。偏光変換素子６０２で偏光された各波長の光束は、フライアイレンズ６０３および集光素子６０４を介して偏光変換部から出射される。
【０１１１】
偏光変換部において、各波長の光束をフライアイレンズ６０１および６０３を通すことで、後続の反射型液晶パネル６１１上に対して、略均一な光量分布で以て各波長の光束を照射することが可能となる。また、偏光変換素子６０２により各波長の光束を一方の偏光に揃えることで、後続の偏光ビームスプリッタ６１０および反射型液晶パネル６１１における光利用効率を高めることができる。
【０１１２】
偏光変換部から出射された各波長の光は、集光素子６０５を介して偏光ビームスプリッタ６１０に入射される。偏光ビームスプリッタ６１０は、光の偏光方向に応じて光を選択的に反射および透過させる。偏光ビームスプリッタ６１０に入射された各波長の光束は、偏光ビームスプリッタ６１０内部で反射されて反射型液晶パネル６１１に照射される。
【０１１３】
反射型液晶パネル６１１は、例えばパーソナルコンピュータ１５０から出力されインターフェイス１４１により制御部１４０に取り込まれた画像データに従い、制御部１４０が有する駆動信号生成部（図示しない）により生成された駆動信号により駆動される。
【０１１４】
反射型液晶パネル６１１に照射された各波長の光束は、それぞれ反射型液晶パネル６１１により駆動信号に従って画素毎に光の偏光が制御され、反射される。反射型液晶パネル６１１で反射された各波長の光束は、偏光ビームスプリッタ６１０に入射され、画素毎に制御された偏光に従い透過および反射される。偏光ビームスプリッタ６１０において透過された各波長の光束は、投射レンズ１３５を介して投射装置１０’外に出射され、スクリーンなどの表示媒体（図示しない）に投射され、拡大画像が表示される。
【０１１５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述の第１の実施形態および第１の実施形態の各変形例では、蛍光体を基板の片面のみに形成していた。これに対して、本第２の実施形態では、異なる色の光を発光する蛍光体を、基板の両面にそれぞれ形成している。
【０１１６】
図１３は、本第２の実施形態による照明装置４の一例の構成を示す。照明装置４は、光源３００、３０５および３１０と、カップリングレンズ３０１、３０６および３１１と、ダイクロイックミラー３０２、３０４および３０７と、ミラー３０９と、蛍光ホイール部３３０とを有する。また、蛍光ホイール部３３０は、集光素子３０３および３０８と、基板３２０と、蛍光体３２１および３２２と、駆動部３２３とを有する。
【０１１７】
蛍光ホイール部３３０において、基板３２０は、図１３に回転中心３２４を含む断面図として示されるように、第１の面に、青色である波長Ａの光に励起されて、赤色である波長Ｂの光を発光する蛍光体３２１が形成される。また、第１の面に対して裏面側の第２の面に、波長Ａの光に励起されて緑色である波長Ｃの光を発光する蛍光体３２２が形成される。基板３２０は、駆動部３２３によって、回転中心３２４を中心として回転駆動される。
【０１１８】
図１３の例では、蛍光体３２１および３２２は、互いに直径が同一で所定の幅を有する円状に形成される。これはこの例に限定されず、蛍光体３２１および３２２は、異なる直径で形成されていてもよいし、幅も等しい必要はない。蛍光体３２１と蛍光体３２２とを異なる直径で形成する場合、緑色の光を発光する蛍光体３２２の直径を、赤色の光を発光する蛍光体３２１の直径よりも大きくすると好ましい。
【０１１９】
図１３を用いて、照明装置４における光路について説明する。ここで、光源３００、３０５および３１０は、それぞれ波長Ａの光線を射出する。また、ダイクロイックミラー３０２は、波長Ｃの光を反射し、波長Ａおよび波長Ｂの光を透過させるように構成されている。ダイクロイックミラー３０４および３０７は、波長Ｂの光を反射し、波長Ａおよび波長Ｃの光を透過させるように構成されている。
【０１２０】
先ず、光源３００による光路について説明する。光源３００から射出された波長Ａの光線は、カップリングレンズ３０１により平行光束とされ、ダイクロイックミラー３０２を透過して、集光素子３０３に入射される。集光素子３０３は、入射された波長Ａの光線を基板３２０上に集光させ、蛍光体３２２に照射させる。蛍光体３２２は、この波長Ａの光線に励起されて、波長Ｃの光を発光する。この波長Ｃの光は、集光素子３０３を介してダイクロイックミラー３０２に入射される。この波長Ｂの光線は、ダイクロイックミラー３０２で反射され、ダイクロイックミラー３０４を透過して照明装置４から出射される。
【０１２１】
次に、光源３０５による光路について説明する。光源３０５から射出された波長Ａの光線は、カップリングレンズ３０６により平行光束とされ、ダイクロイックミラー３０７を透過して、集光素子３０８を介して蛍光体３２１に照射される。蛍光体３２１は、この波長Ａの光線に励起されて、波長Ｂの光を発光する。この波長Ｂの光は、集光素子３０８を介してダイクロイックミラー３０７で反射され、さらにミラー３０９で反射され、さらにまたダイクロイックミラー３０４で反射されて、照明装置４から出射される。
【０１２２】
次に、光源３１０による光路について説明する。光源３１０から射出された波長Ａの光線は、カップリングレンズ３１１により平行光束とされ、ダイクロイックミラー３０２および３０４を透過して照明装置４から出射される。
【０１２３】
ダイクロイックミラー３０２は、光源３１０からカップリングレンズ３１１を介して入射された波長Ａの光の光路に対して、蛍光体３２２からの波長Ｃの光がダイクロイックミラー３０２で反射された光の光路が重なり１本の光路となるように配置される。これにより、波長Ａの光と波長Ｃの光とを合成することができる。このように、ダイクロイックミラー３０２は、複数の光を同一の光路に導く光路制御部として機能する。
【０１２４】
また、ダイクロイックミラー３０４は、波長Ａおよび波長Ｃの光を透過させると共に、波長Ｂの光を反射させる。したがって、ダイクロイックミラー３０２から出射された、波長Ａの光の光路と波長Ｃの光の光路とが１本に重ねられた光路に対して、波長Ｂの光の光路が重なり１本の光路となるようにダイクロイックミラー３０４を配置する。この場合、ダイクロイックミラー３０２および３０４は、２以上の集光素子３０３および３０８から出射された光を同一の光路に導く光路制御部として機能している。
【０１２５】
上述した光路に従い光源３００および３０５から射出された紫外光を基板３２０上に同心円状に形成された蛍光体３２１および３２２に照射する際に、基板３２０を駆動部３２３により回転駆動する。回転駆動により、光源３００および３０５からの波長Ａの光線が蛍光体３２１および３２２に連続的に照射され、その際に、光線が照射される位置が時間に応じて変化する。そのため、蛍光体３２１および３２２に紫外光が照射される位置が分散され、蛍光体３２１および３２２の損傷や特性の劣化を抑制することができる。なお、基板３２０の回転速度は、特に限定されず、また、一定速度である必要もない。
【０１２６】
なお、蛍光体３２１および３２２に対する光線の照射位置を時間的に変化させる方法は、基板３２０の回転駆動に限られない。すなわち、蛍光体３２１および３２２に対して光線が連続的に照射され、且つ、照射される位置が所定周期で戻るように、基板３２０を駆動させればよい。一例として、基板３２０を光線の入射方向に対して垂直に振動駆動させることが考えられる。
【０１２７】
なお、本第２の実施形態による照明装置４は、第１の実施形態による照明装置１と同様にして投射装置１０に組み込んで用いることができ、制御も同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。また、ＲＧＢ各色の出射光を得るための制御と、画像フレームとの関係も、図４を用いて説明した制御と同様である。
【０１２８】
また、本第２の実施形態においても、蛍光体３２１および３２２それぞれに対して集光素子３０８および３０３を配置することで、蛍光体３２１および３２２がそれぞれ発光する光を効率よく集光できる。また、この第２の実施形態においても、集光素子３０３および３０８は、蛍光体３２２および３２１側からそれぞれ入射される光について、蛍光体３２２および３２１がそれぞれ発光する波長の光を選択的に集光するようにしてもよい。
【０１２９】
（第２の実施形態の変形例）
次に、本発明の第２の実施形態の変形例について説明する。上述の第２の実施形態では、基板３２０上の各色の蛍光体３２１および３２２に対する光線の照射位置間の距離が最短になるように、光源３００および３０５に対する光学系を構成している。これに対して、本第２の実施形態の変形例では、上述した第１の実施形態の第２の変形例と同様に、当該照射位置の距離が離れるように、光源３００および３０５に対する光学系を構成する。
【０１３０】
図１４は、本第２の実施形態の変形例による照明装置５の一例の構成を示す。なお、図１４において、上述した図１３と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。なお、本第２の実施形態の変形例では、蛍光ホイール部３３０に用いられる基板３２０の構成は、上述の第２の実施形態で説明した構成と同一であるものとする。
【０１３１】
図１４に示されるように、本第２の実施形態の変形例では、基板３２０上の蛍光体３２１に対する光線の照射位置Ｐ3と、蛍光体３２２に対する光線の照射位置Ｐ4とが、基板３２０の回転中心３２４の軸を含む面を挟むように、光源３００および３０５の光学系が配置される。照射位置Ｐ3と照射位置Ｐ4との位置関係がこのようになることで、照射位置Ｐ3と照射位置Ｐ4との間の距離が、最短距離を超え、より大きくなる。
【０１３２】
さらに、照射位置Ｐ3と照射位置Ｐ4とを、基板３２０の直径上に、回転中心３２４を挟んで配置することで、照射位置Ｐ3と照射位置Ｐ4との間の距離を最大とすることができる。なお、照射位置Ｐ3と照射位置Ｐ4とは、必ずしも回転中心３２４の軸を含む面を挟んでいなくてもよい。
【０１３３】
このように、基板３２０の両面に蛍光体３２１および３２２を形成する場合であっても、蛍光体３２１に対する光線の照射位置Ｐ3と、蛍光体３２２に対する光線の照射位置Ｐ4とをより大きい距離に離すことで、光線の照射により発生した熱が放出され、安定的に発光を行うことが可能となる。
【０１３４】
なお、本第２の実施形態の変形例による照明装置５は、第１の実施形態による照明装置１と同様にして投射装置１０に組み込んで用いることができ、制御も同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。また、ＲＧＢ各色の出射光を得るための制御と、画像フレームとの関係も、図４を用いて説明した制御と同様である。
【０１３５】
また、本第２の実施形態の変形例においても、蛍光体３２１および３２２それぞれに対して集光素子３０８および３０３を配置することで、蛍光体３２１および３２２がそれぞれ発光する光を効率よく集光できる。また、この第２の実施形態の変形例においても、集光素子３０８および３０３は、蛍光体３２１および３２２側からそれぞれ入射される光について、蛍光体３２１および３２２がそれぞれ発光する波長の光を選択的に集光するようにしてもよい。
【０１３６】
以上の第１の実施形態、第２の実施形態、第２の実施形態の変形例は、何れも、励起光を集光する集光素子と、蛍光により発光する光を集光する集光素子とを兼用した例を示したが、これは、蛍光体を形成した基板に対して、励起光と蛍光とが蛍光体または基板に対して同じ側になる場合の例である。この構成により必ずしも本発明の請求の範囲を狭めるものではない。すなわち、本発明の適用の範囲は、蛍光体がガラス基板などの透明基板に形成される場合など、励起光の照射を受けて蛍光体から発する光が基板を通過する場合は、蛍光体から発する光が透明基板を通過する構成や、透明基板の裏面から励起光を照射する構成など、励起光を集光する素子と、蛍光により発光する光を集光する集光素子とが別となる構成も含まれる。
【０１３７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。上述の第１の実施形態および第２の実施形態、ならびに、各実施形態の各変形例では、異なる色を発光する複数の蛍光体を、円盤に対して同心円状に形成していた。これに対して、本第３の実施形態では、円柱状のドラムを基板として用いて、異なる色を発光する複数の蛍光体を、当該ドラムの側面に周回させ、円柱の高さ方向に並べて形成する。
【０１３８】
図１５は、本第３の実施形態による、蛍光体が形成される基板としてのドラム４１０を概略的に示す。異なる色を発光する蛍光体４１１と蛍光体４１２とが、ドラム４１０の側面に、所定の幅で周回されて形成される。また、ドラム４１０は、各底面の中心を通る軸４１３を回転中心として回転駆動される。
【０１３９】
図１６は、本第３の実施形態による照明装置６の一例の構成を示す。照明装置６は、図１５で示した、円柱の側面に蛍光体４１１および４１２が形成されたドラム４１０を有すると共に、光源４０１および４０８、カップリングレンズ４０２および４０５、ダイクロイックミラー４０３および４０６、集光素子４０４および４０７を有する。なお、この図１６では、蛍光体４１１および４１２に照射されない光線の光路に関する記載は省略されている。
【０１４０】
光源４０１および４０８は、それぞれ青色の波長Ａの光線を射出する。蛍光体４１１は、波長Ａの光に励起されて、赤色である波長Ｂの光を発光する。蛍光体４１２は、波長Ａの光に励起されて、緑色である波長Ｃの光を発光する。また、ダイクロイックミラー４０３は、波長Ｂの光線を反射し、波長Ａおよび波長Ｃの光線を透過させる。ダイクロイックミラー４０６は、波長Ｃの光線を反射し、波長Ａおよび波長Ｂの光線を透過させる。
【０１４１】
また、集光素子４０４および４０７は、それぞれ所定の波長の光を選択的に透過させることができるように構成されている。この例では、集光素子４０４は、光源４０１側から入射される波長Ａの光を透過させると共に、蛍光体４１１側から入射される波長Ｂの光を透過させることができる。集光素子４０７は、光源４０８側から入射される波長Ａの光を透過させると共に、蛍光体４１２側から入射される波長Ｃの光を透過させることができる。
【０１４２】
なお、集光素子４０４および集光素子４０７は、入射された波長Ａの光線をドラム４１０上に集光させ、蛍光体４１１に照射させる第１のレンズと、入射された波長Ａの光線をドラム４１０上に集光させ、蛍光体４１２に照射させる第２のレンズとが一体的に構成されたレンズアレイであってもよい。
【０１４３】
照明装置６における光路について説明する。先ず、光源４０１による光路について説明する。光源４０１から射出された波長Ａの光源は、カップリングレンズ４０２により平行光束とされ、ダイクロイックミラー４０３および集光素子４０４を介して蛍光体４１１に照射される。蛍光体４１１は、この波長Ａの光線に励起されて、波長Ｂの光を発光する。この波長Ｂの光は、集光素子４０４により選択的に集光され、ダイクロイックミラー４０３に対して出射される。この波長Ｂの光は、ダイクロイックミラー４０３で反射され、さらにダイクロイックミラー４０６を透過して照明装置６から射出される。
【０１４４】
光源４０８による光路についても、光源４０１による光路と同様である。すなわち、光源４０８から射出された波長Ａの光源は、カップリングレンズ４０５により平行光束とされ、ダイクロイックミラー４０６および集光素子４０７を介して蛍光体４１２に照射される。蛍光体４１２は、この波長Ａの光線に励起されて、波長Ｃの光を発光する。この波長Ｃの光は、集光素子４０７により選択的に集光され、ダイクロイックミラー４０６に対して出射される。この波長Ｃの光は、ダイクロイックミラー４０６で反射されて照明装置６から射出される。
【０１４５】
ダイクロイックミラー４０６は、ダイクロイックミラー４０３から入射される波長Ｂの光の光路に対して、蛍光体４１２からの波長Ｃの光がダイクロイックミラー４０６で反射された光の光路が重なり１本の光路となるように配置される。これにより、波長Ｂの光と波長Ｃの光とを合成することができる。このように、ダイクロイックミラー４０６は、２以上の集光素子４０４および４０７から出射された光を同一の光路に導く光制御部として機能する。
【０１４６】
上述した光路に従い光源４０１および４０４から出射された光線をドラム４１０上に形成された蛍光体４１１および４１２に照射する際に、ドラム４１０が図示されない駆動部により回転中心４１３を中心として回転駆動される。回転駆動により、光源４０１および４０４からの光線が蛍光体４１１および４１２に照射される位置が時間に応じて変化する。そのため、蛍光体４１１および４１２に光線が照射される位置が分散され、蛍光体４１１および４１２の損傷や特性の劣化を抑制することができる。なお、ドラム４１０の回転速度は、特に限定されず、また、一定速度である必要もない。
【０１４７】
円柱状のドラムを基板として用い、各蛍光体を、このドラムの側面に周回させて形成することで、基板すなわちドラムを回転駆動した際の、各蛍光体に照射される光線に対する各蛍光体の線速度が等しくなる。そのため、蛍光体の間隔を自由に設定することができる。すなわち、ドラムの回転速度や蛍光体の塗布量と、蛍光体間の間隔との間には依存性が無く、レイアウトの自由度が向上される。
【０１４８】
なお、図１５および図１６では、ドラム４１０に対してＲ色およびＧ色の２色分の蛍光体４１１および４１２を形成したが、これはこの例に限定されない。すなわち、第１の実施形態の第１の変形例のように、ＲＧＢ各色の蛍光体をドラム４１０に形成し、紫外光で各蛍光体を励起させてもよい。
【０１４９】
また、本第３の実施形態による照明装置６は、第１の実施形態による照明装置１と同様にして投射装置１０に組み込んで用いることができ、制御も同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。また、ＲＧＢ各色の出射光を得るための制御と、画像フレームとの関係も、図４を用いて説明した制御と同様である。
【０１５０】
さらに、本第３の実施形態においても、各蛍光体４１１および４１２それぞれに対して集光素子４０４および４０７を設けることで、各集光素子４０４および４０７を異なる波長の光に適した構成とすることが可能であり、各蛍光体４１１および４１２により発光された光をより効率よく集光することができる。
【符号の説明】
【０１５１】
１，２，３，４，５，６，７，８  照明装置
１０，１０’  投射装置
１００，１０４，１０８，２００，２０４，２０７，３００，３０５，３１０，４０１，４０８  光源
１０３，１０７，２０３，２０６，２０９，３０３，３０８  集光素子
１２０，２２０，３２０  基板
１２１，１２２，２２１，２２２，２２３，３２１，３２２，４１１，４１２  蛍光体
１２３，２２５，３２３  駆動部
１３４  画像生成部
１４０  制御部
５００  反射／透過ホイール
５１０  光路切替部
５３０  透過領域
５３１  反射領域
５４０  光合成プリズム
５５０Ａ，５５０Ｂ，５５０Ｃ  偏光板
５５１Ａ，５５１Ｂ，５５１Ｃ  液晶パネル
６０１，６０３  フライアイレンズ
６０２  偏光変換素子
６１０  偏光ビームスプリッタ
６１１  反射型液晶パネル
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５２】
【特許文献１】特開２００４−３４１１０５号公報
【特許文献２】特開２００９−２７７５１６号公報
【図１】
0005987382.tif 000002
【図２】
0005987382.tif 000003
【図３】
0005987382.tif 000004
【図４】
0005987382.tif 000005
【図５】
0005987382.tif 000006
【図６】
0005987382.tif 000007
【図７】
0005987382.tif 000008
【図８】
0005987382.tif 000009
【図９】
0005987382.tif 000010
【図１０】
0005987382.tif 000011
【図１１】
0005987382.tif 000012
【図１２】
0005987382.tif 000013
【図１３】
0005987382.tif 000014
【図１４】
0005987382.tif 000015
【図１５】
0005987382.tif 000016
【図１６】
0005987382.tif 000017