(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の固体光源と第２の固体光源と第３の固体光源とを含む複数の固体光源と、
該複数の固体光源をそれぞれ独立に駆動するための駆動手段と、
第１の蛍光体が蛍光基板の表面側に塗布されてなり、前記第１の固体光源から照射される第１の照射光を励起する第１の蛍光手段と、
第２の蛍光体が前記蛍光基板の表面側に塗布されてなり、前記第２の固体光源から照射される第２の照射光を励起する第２の蛍光手段と、
第３の蛍光体が前記蛍光基板の裏面側に塗布されてなり、前記第３の固体光源から照射される第３の照射光を励起して、より長波長の第３の蛍光を発する第３の蛍光手段とを備え、
前記第１の蛍光手段により得られる第１の蛍光と前記第２の蛍光手段により得られる第２の蛍光とが、異なる色光であり、
前記第１の蛍光手段と前記第２の蛍光手段とが、前記蛍光基板上に同心円状に塗り分けられて形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１の蛍光と、
前記第２の蛍光と、
前記第３の蛍光とを合成して、白の色光が得られることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１の蛍光と、
前記第２の蛍光と、
前記第３の蛍光とを、１つの光束に合成する光学手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１の蛍光と、
前記第２の蛍光と、
前記第３の蛍光とが、それぞれ平行な光軸を生成することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置と、
該照明装置から照射される照射光の光束を導く光学手段と、
映像信号に応じて、前記光学手段により導かれた照射光の変調を行う画像表示素子と、
該画像表示素子で変調された照射光をスクリーン上に投写する投写レンズとを備えることを特徴とする投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置および該照明装置を備える投射型表示装置に関する。さらに詳しくは、複数の光源を備える照明装置において、それぞれの光源の点灯タイミング、強度を独立して変えることのできる照明装置および該照明装置を備える投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源を備えた照明装置として、特許文献１〜２に記載の装置がある。該照明装置は、光源より照射された光をＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）と呼ばれる表示素子または液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像（カラー映像）を表示するプロジェクタ等に備えられるものである。そして、プロジェクタ等において、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ＬＥＤ（発光ダイオード）やレーザーダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体発光等を用いる開発や提案が多々なされている。
【０００３】
たとえば、特許文献１では、固体光源から射出する励起光としての紫外光を受けて可視光に変換する蛍光体層が配設された円板状の透明基材からなる蛍光ホイールと、固体光源とを有する照明装置についての提案がなされている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、ホイール面に形成された蛍光体層に励起光としての紫外光を照射して赤、緑、青波長帯域の蛍光を発光させることができるが、赤、緑、青の各蛍光体に照射する励起光を変えることが出来ないため、それぞれの蛍光体に適した最適な励起光を選択することが出来ず、蛍光の輝度が不足してしまうという問題がある。
【０００５】
かかる問題に鑑みて、特許文献２には、発光効率の良好な種類の蛍光体を有する蛍光ホイールと、蛍光体を励起させる複数の光源と、発光効率の比較的低い種類の蛍光体に対応する波長帯域光を照射する単色光源とを組み合わせた固体光源が開示されている。図１０に示されるように、特許文献２において、蛍光ホイールの表面は、複数のセグメント領域に区切られており、それぞれのセグメント領域は、蛍光ホイールの表面において周方向に隣接して形成されている。図１０は、従来の照明装置に使用される蛍光ホイールの説明図であり、参照符号９０１、９０２、９０３は、それぞれ異なる蛍光体が塗布されたセグメント領域を示す。特許文献２に開示されている蛍光ホイールは、かかる構成を有することにより、複数の光源の点灯・消灯を制御しつつ、照射に合わせて蛍光ホイールを回転制御して、所望の色光を得ている。
【０００６】
このように、特許文献２に記載の装置では、蛍光ホイールを、光源が光を照射した瞬間に、該照射光のスポット位置に所定の蛍光体が位置するよう回転制御することによって、所望の色光を得ることはできるが、上記のとおり蛍光体は、ホイール表面の区切られたセグメント領域にしか塗布されていない。そのため、たとえば白の色光を得るには、第１光源から青色光源光を照射し、蛍光ホイールの透過部を透過させるとともに、蛍光ホイールを回転させて第１のセグメント領域に青色光源光を照射して緑の蛍光を得、さらに、第１光源を消灯させるとともに第２光源からの赤色光源光を照射し、合成することにより得られる。この場合、第１光源を使用して青と緑の色光を得ており、得られる色光の強度が充分でないという問題がある。また、望ましいタイミングで所望の色光を得ることができないため、非効率である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３４１１０５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであり、複数の光源を備える照明装置において、それぞれの光源の点灯タイミング、強度を独立して制御することができ、それぞれの光源の点灯タイミングによらず、常に波長が同一の蛍光（または投写光）が得られ、得られた蛍光（または投写光）を合成して、高強度の色光を得ることのできる照明装置および該照明装置を備える投射型表示装置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】
本発明の照明装置は、
少なくとも第１の固体光源と第２の固体光源とを含む複数の固体光源と、
該複数の固体光源をそれぞれ独立に駆動するための駆動手段と、
第１の蛍光体が塗布されてなり、上記第１の固体光源から照射される第１の照射光を励起する第１の蛍光手段と、
第２の蛍光体が塗布されてなり、上記第２の固体光源から照射される第２の照射光を励起する第２の蛍光手段とを備え、
上記第１の蛍光手段により得られる第１の蛍光と上記第２の蛍光手段により得られる第２の蛍光とが、異なる色光であることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、かかる構成を有することにより、複数の光源を備える照明装置において、それぞれの光源の点灯タイミング、強度を独立して制御することができ、それぞれの光源の点灯タイミングによらず、常に波長が同一の蛍光（または投写光）が得られ、得られた蛍光（または投写光）を合成して、高強度の色光を得ることのできる照明装置を提供することができる。
【００１１】
上記第１の蛍光手段と上記第２の蛍光手段とが、同一の蛍光基板上に塗布されてなることが好ましい。
【００１２】
本発明は、かかる構成を有することにより、部品点数を少なくすることができ、照明装置の小型化・軽量化することが可能となる。
【００１３】
上記複数の固体光源が、第３の固体光源をさらに備え、
該第３の固体光源から照射される第３の照射光は、上記第１の蛍光体と上記第２の蛍光体とにより励起されず、そのまま映像表示に使用する投写光として利用されるか、
上記複数の固体光源が、第３の固体光源をさらに備え、
該第３の固体光源から照射される第３の照射光を励起して、より長波長の第３の蛍光を発する第３の蛍光手段を備えることが好ましい。
【００１４】
本発明は、かかる構成を有することにより、異なる３色の色光を同時に得ることができ、たとえば高強度の白の色光を得ることができる。
【００１５】
上記複数の固体光源より照射されるそれぞれの照射光が、それぞれ異なる波長を有することが好ましい。
【００１６】
本発明は、かかる構成を有することにより、それぞれの蛍光体に最適な色光を放つ固体光源を選択することができる。
【００１７】
上記複数の固体光源より照射されるそれぞれの照射光が、それぞれ同一の波長を有することが好ましい。
【００１８】
本発明は、かかる構成を有することにより、固体光源の種類を限定することができ、低コスト化や、各光源の駆動を容易なものとすることができる。
【００１９】
上記複数の光源の駆動強度を、映像モードや表示している映像に合わせて強度配分を動的に切り替える強度配分切替手段を備えることができる。
【００２０】
本発明は、かかる構成を有することにより、たとえば緑の配分の多い映像を表示する際には緑以外の色光の強度を選択的に下げることができ、節電や映像の明るさを自由に調整することができる。
【００２１】
上記第１の蛍光と、
上記第２の蛍光と、
上記第３の蛍光とを合成して、白の色光が得られるか、
上記第１の蛍光と、
上記第２の蛍光と、
上記第３の照射光とを合成して、白の色光が得られることが好ましい。
【００２２】
本発明は、かかる構成を有することにより、従来はセグメント領域にそれぞれ塗布された蛍光体に光源からの励起光を照射し、短時間の間に赤と緑と青の色光を間欠的に照射して白を再現していたが、赤と緑と青の色光を連続的に照射して白の色光を再現することが可能となっているため、高強度の白の色光を得ることができる。
【００２３】
上記第１の蛍光と、
上記第２の蛍光と、
上記第３の蛍光または上記第３の照射光とを、１つの光束に合成する光学手段を備えてなることが好ましい。
【００２４】
本発明は、かかる構成を有することにより、それぞれの蛍光または照射光を均一な光束に合成することができ、より高強度の白の色光を得ることができる。
【００２５】
上記蛍光基板は、回転制御可能な円形基板であることが好ましい。
【００２６】
本発明は、かかる構成を有することにより、蛍光基板上において励起光が照射される位置を適宜変更することができ、蛍光体が蛍光を発する際に生じる熱を効率的に放熱することができる。その結果、安定した蛍光を得ることができる。
【００２７】
上記蛍光基板において、上記第１の蛍光体と、上記第２の蛍光体とが、同心円状に塗り分けられてなることが好ましい。
【００２８】
本発明は、かかる構成を有することにより、第１の固体光源からの第１の照射光を第１の蛍光体に照射した状態で、同時に第２の固体光源からの第２の照射光を第２の蛍光体に照射し続けることができる。そのため、第１の蛍光および第２の蛍光を合成して高強度の色光を得ることができる。
【００２９】
上記第１の蛍光と、
上記第２の蛍光と、
上記第３の蛍光または上記第３の照射光とが、それぞれ平行な光軸を生成するか、
上記第１の蛍光と、
上記第２の蛍光と、
上記第３の蛍光または上記第３の照射光とが、それぞれ平行な光軸を生成することが好ましい。
【００３０】
本発明は、かかる構成を有することにより、得られる光軸を合成しやすく、たとえば高強度の白の色光を合成することができる。
【００３１】
上記第１の固体光源と、上記第２の固体光源と、上記第３の固体光源とが、青の半導体レーザであり、
上記第１の蛍光が緑であり、
上記第２の蛍光が赤であることが好ましい。
【００３２】
本発明は、かかる構成を有することにより、青の色光を投写光として利用し、緑と赤の蛍光と合成することにより、効率よく白の色光を得ることができる。また、青については投写光を利用しているため、青の蛍光を使用する場合と比較して、変換時のロスを生じることがないため好ましい。さらに、青の蛍光を得るための構成を必要としないため、装置全体を小型化することが可能である。
【００３３】
上記第１の固体光源と、上記第２の固体光源と、上記第３の固体光源とが、紫外の半導体レーザであり、
上記第１の蛍光が緑であり、
上記第２の蛍光が赤であり、
上記第３の蛍光が青であることが好ましい。
【００３４】
本発明は、かかる構成を有することにより、投写光としての青の色光を用いる場合と比較して、青の濃さが濃すぎることがなく、他の蛍光と合成した場合に所望の色を再現しやすく、得られる映像の画質が向上する。
【００３５】
本発明の投射型表示装置は、
上記照明装置と、
該照明装置から照射される照射光の光束を導く光学手段と、
映像信号に応じて、上記光学手段により導かれた照射光の変調を行う画像表示素子と、
該画像表示素子で変調された照射光をスクリーン上に投写する投写レンズとを備えることが好ましい。
【００３６】
本発明は、かかる構成を有することにより、複数の光源を備える照明装置において、それぞれの光源の点灯タイミング、強度を独立して制御することができ、それぞれの光源の点灯タイミングによらず、常に波長が同一の蛍光（または投写光）が得られ、得られた蛍光（または投写光）を合成して、高強度の色光を得ることのできる照明装置を備えた投射型表示装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、複数の光源を備える照明装置において、それぞれの光源の点灯タイミング、強度を独立して制御することができ、それぞれの光源の点灯タイミングによらず、常に波長が同一の蛍光（または投写光）が得られ、得られた蛍光（または投写光）を合成して、高強度の色光を得ることのできる照明装置および該照明装置を備えた投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態（実施の形態１）にかかる照明装置の説明図
【図２】本発明の一実施形態（実施の形態１）にかかる蛍光基板の説明図
【図３】本発明の一実施形態（実施の形態１）にかかるダイクロイックミラーの分光特性図
【図４】本発明の一実施形態（実施の形態１）にかかるダイクロイックミラーの分光特性図
【図５】本発明の一実施形態（実施の形態２）にかかる照明装置の説明図
【図６】本発明の一実施形態（実施の形態２）にかかる蛍光基板の説明図
【図７】本発明の一実施形態（実施の形態３）にかかる照明装置の説明図
【図８】本発明の一実施形態（実施の形態４）にかかる投射型表示装置の説明図
【図９】本発明の一実施形態（実施の形態５）にかかる投射型表示装置の説明図
【図１０】従来の照明装置において使用される蛍光ホイールの説明図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態にかかる照明装置１００を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態にかかる照明装置１００の説明図である。図２は、本実施の形態にかかる照明装置１００に使用する蛍光基板３９０の説明図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。図３は、本実施の形態にかかる照明装置１００に使用するダイクロイックミラー３３０の分光特性図である。図４は、本実施の形態にかかる照明装置１００に使用するダイクロイックミラー６３０の分光特性図である。
【００４０】
図１に示されるように、本実施の形態にかかる照明装置１００は、縦３個×横３個に並べて電気的直列に配置された第１の固体光源２０、第２の固体光源５０、第３の固体光源７０と、それぞれの固体光源を保持するプレート２１、プレート５１、プレート７１と、それぞれの固体光源より生じる熱を冷却するための冷却装置２４、冷却装置５４、冷却装置７４と、それぞれの固体光源の前方に配置されたコリメートレンズ２２、コリメートレンズ５２、コリメートレンズ７２と、それぞれのコリメートレンズの前方に配置されたコンデンサレンズ３０、コンデンサレンズ６０、コンデンサレンズ８０と、それぞれのコンデンサレンズの前方に配置された光学部品（拡散板３１、拡散板６１、拡散板８１、凹レンズ３２、凹レンズ６２、凹レンズ８２、ダイクロイックミラー３３０、ダイクロイックミラー６３０、ダイクロイックミラー８３０、集光レンズ３４、集光レンズ６４、集光レンズ８４）と、蛍光基板３９０およびそのモータ４０と、リレーレンズ４１およびリレーレンズ６５と、光学手段８５とを含む。また、第１の固体光源２０、第２の固体光源５０および第３の固体光源７０をそれぞれ独立に駆動するための駆動手段１１を備えてなる。駆動手段１１の種類としては特に限定されないが、たとえば、パルス駆動電流源を駆動手段１１として採用することができる。本実施の形態では、パルス駆動電流源を駆動手段１１として採用している。また、本実施の形態では、駆動手段１１は、複数の光源の駆動強度を、映像モードや表示している映像に合わせて動的に切り替える強度配分切替手段を備える。このように、強度配分切替手段を備えることにより、たとえば緑の配分の多い映像を表示する際には緑以外の色光の強度を選択的に下げることができ、節電や映像の明るさを自由に調整することができる。以下、それぞれの部材およびこれらの配置について説明する。
【００４１】
＜固体光源について＞
固体光源は、本実施の形態にかかる照明装置１００において、所望の色光を得るにあたり、もととなる光を照射する光源である。固体光源の種類としては特に限定されないが、たとえば半導体レーザやＬＥＤを使用することができる。固体光源は、１または複数の単位光源が配線基材（図示せず）により電気的直列に接続されている。単位光源の数は特に限定されないが、単位光源が１個の場合には照射光の強度が小さく、たとえばプロジェクタ等の投射型表示装置に使用することが難しい。そのため、複数（図１では縦３個×横３個の場合を例示）を電気的直列に接続することが好ましい。図１に示されるように、本実施の形態にかかる照明装置１００には、第１の光源ユニット２３に第１の固体光源２０が設けられ、第２の光源ユニット５３に第２の固体光源５０が設けられ、第３の光源ユニット７３に第３の固体光源７０が設けられている。固体光源から照射される光の波長は特に限定されず、各種紫外や青等の光を照射する光源を使用することができる。本実施の形態では、波長が４４８ｎｍであり、青の照射光を照射する半導体レーザを採用している。
【００４２】
なお、半導体レーザは照射光を照射することにより発熱し、発熱により照射光の強度が低下するため、図１に示されるように、プレート（第１の固体光源２０を冷却する場合はプレート２１）を介して冷却装置（第１の固体光源２０を冷却する場合は冷却装置２４）により冷却されることが好ましい。プレートを構成する材料としては特に限定されず、熱伝導性のよい材料を採用することができる。本実施の形態では、銅製のプレートが採用されている。また、冷却装置の種類としては特に限定されず、風冷式、気体冷却式、相変化冷却式、液冷却式の各種冷却方式を採用した冷却装置を使用することができる。本実施の形態では、銅製のヒートシンクからなる冷却装置が採用されている。
【００４３】
第１の固体光源２０について説明する。第１の固体光源２０は、青の照射光を照射する光源である。第１の固体光源２０より照射された第１の照射光は、コリメートレンズ２２によりコリメートされた後、コンデンサレンズ３０により集光され、その光路上に配置された光学部品に入射する。なお、第１の固体光源２０より発生する熱は、プレート２１を介して冷却装置２４により冷却される。
【００４４】
第２の固体光源５０について説明する。第２の固体光源５０は、青の照射光を照射する光源である。第２の固体光源５０より照射された第２の照射光は、コリメートレンズ５２によりコリメートされた後、コンデンサレンズ６０により集光され、その光路上に配置された光学部品に入射する。なお、プレート５１および冷却装置５４の機能は、上記したプレート２１および冷却装置２４と同様であり、説明を省略する。
【００４５】
第３の固体光源７０について説明する。第３の固体光源７０は、青の照射光を照射する光源である。第３の固体光源７０より照射された第３の照射光は、コリメートレンズ７２によりコリメートされた後、コンデンサレンズ８０により集光され、その光路上に配置された光学部品に入射する。なお、プレート７１および冷却装置７４の機能は、上記したプレート２１および冷却装置２４と同様であり、説明を省略する。
【００４６】
なお、第３の固体光源７０は、白の色光を得る上では必須であるが、上記した第１の照射光と第２の照射光とを使用して合成できる色光を得る目的では必須ではない。その場合、第３の固体光源７０を設ける必要がないため、装置本体を小型化、軽量化できるとともに、製造コストを下げることができるため好ましい。
【００４７】
＜蛍光基板について＞
蛍光基板３９０について説明する。蛍光基板３９０は、本体部３５の表面に蛍光体が塗布された基板であり、蛍光体上に励起光が照射されると、対応する蛍光を照射することを特徴とする。本体部３５の材料としては特に限定されず、各種金属や樹脂からなる基板を採用することができる。本実施の形態では、放熱性能がよい理由から、アルミニウムからなる蛍光基板３９０を使用している。また、照射光の反射率を高めるために、本体部３５と蛍光体との間に、コーティング層３６を設けることが好ましい。本実施の形態では、銀を使用したコーティング層３６を設けている。蛍光基板３９０の形状としては特に限定されず、各種形状を採用することができるが、本実施の形態では、図２（ｂ）に示されるように、蛍光体が励起光を変換する際に生じる熱を放熱するためにモータ４０により回転可能に制御され、かつ、蛍光体３７及び３８上に照射される照射光の位置を調整することができる観点から、円形平板の本体部３５が採用されている。また、本実施の形態では、図２（ａ）に示されるように、円形の本体部３５の表面に、コーティング層３６を設けた後、同心円状に第１の蛍光体３７および第２の蛍光体３８が塗布されている。第１の蛍光体３７は、第１の照射光が照射され、より長波長の第１の蛍光を発し、第２の蛍光体３８は、上記した第２の照射光が照射され、より長波長の第２の蛍光を発する。
【００４８】
本実施の形態では、第１の固体光源２０として青の照射光を照射する光源を採用しているため、青の照射光を励起光として、緑の蛍光（第１の蛍光）を発する第１の蛍光体３７が第１の蛍光手段として塗布されている。また、第２の固体光源５０として青の照射光を照射する光源を採用しているため、青の照射光を励起光として、赤の蛍光（第２の蛍光）を発する第２の蛍光体３８が第２の蛍光手段として塗布されている。これら第１の蛍光体３７および第２の蛍光体３８を本体部３５上（コーティング層上）に塗布する方法としては特に限定されず、たとえば本体部３５（またはコーティング層）に帯状の凹部を形成し、その凹部内に、各種蛍光体と有機物あるいは無機物からなるペーストをノズルから吐出させながら走査させて塗布する方法を採用することができる。
【００４９】
図２（ａ）に示されるように、同心円状に３６０度途切れることなく第１の蛍光体３７および第２の蛍光体３８が塗布されているため、たとえば第１の固体光源２０や第２の固体光源５０の点灯のタイミングや強度を調整したとしても、常に同一波長の蛍光を得ることができる。
【００５０】
＜光学部品について＞
光学部品について説明する。図１に示されるように、第１の固体光源２０から照射される第１の照射光に関連する光学部品は、拡散板３１、凹レンズ３２、ダイクロイックミラー３３０、集光レンズ３４から構成される。第２の固体光源５０から照射される第２の照射光に関連する光学部品は、拡散板６１、凹レンズ６２、ダイクロイックミラー６３０、集光レンズ６４から構成される。第３の固体光源７０から照射される第３の照射光に関連する光学部品は、拡散板８１、凹レンズ８２、ダイクロイックミラー８３０、集光レンズ８４から構成される。
【００５１】
図１に示されるように、第１の照射光は、拡散板３１および凹レンズ３２を経てダイクロイックミラー３３０に入射する。ダイクロイックミラー３３０は、図３に示される特性を有する。
【００５２】
図３に示されるように、ダイクロイックミラー３３０は、波長４３５〜４８０ｎｍ付近の光を透過し、波長５２０〜５５０ｎｍ付近の光および波長６２０〜６３０ｎｍ付近の光を透過しない特性を有する。すなわち、青の色光を透過し、緑や赤の色光を反射する特性を有する。上記のとおり、本実施の形態では、第１の固体光源２０として波長４４８ｎｍの青の色光を照射する半導体レーザを採用しているため、第１の照射光はほぼ全量がダイクロイックミラー３３０を透過する。透過した第１の照射光は、その光路上に配置された集光レンズ３４により集光され、蛍光基板３９０の第１の蛍光体３７が塗布された領域に照射される。第１の蛍光体３７において、第１の照射光は励起され、第１の蛍光（緑）が照射される。第１の蛍光は、再びダイクロイックミラー３３０に照射されるが、上記のとおり、ダイクロイックミラー３３０は、緑の色光を透過せず反射する特性を有しているため、第１の蛍光はダイクロイックミラー３３０により反射される。
【００５３】
次に、第２の固体光源５０より照射された第２の照射光について説明する。上記のとおり、光学部品に照射された第２の照射光は、拡散板６１および凹レンズ６２を経てダイクロイックミラー６３０に入射する。ダイクロイックミラー６３０は、図４に示される特性を有する。
【００５４】
図４に示されるように、ダイクロイックミラー６３０は、波長４３５〜４８０ｎｍ付近の光と、波長５２０〜５５０ｎｍ付近の光を透過し、波長６２０〜６３０ｎｍ付近の光を透過しない特性を有する。すなわち、緑と青の色光を透過し、赤の色光を反射する特性を有する。上記のとおり、本実施の形態では、第２の固体光源５０として波長４４８ｎｍの青の色光を照射する半導体レーザを採用しているため、第２の照射光はほぼ全量がダイクロイックミラー６３０を透過する。透過した第２の照射光は、その光路上に配置された集光レンズ６４により集光され、蛍光基板３９０の第２の蛍光体３８が塗布された領域に照射される。第２の蛍光体３８において、第２の照射光は励起され、第２の蛍光（赤）が照射される。第２の蛍光は、再びダイクロイックミラー６３０に照射されるが、上記のとおり、ダイクロイックミラー６３０は、赤の色光を透過せず反射する特性を有しているため、第２の蛍光はダイクロイックミラー６３０により反射され、リレーレンズ６５を透過する。また、上記したダイクロイックミラー３３０により反射された第１の蛍光（緑）は、リレーレンズ４１を経て、ダイクロイックミラー６３０を透過する。
【００５５】
次に、第３の固体光源７０より照射された第３の照射光について説明する。上記のとおり、光学部品に照射された第３の照射光は、拡散板８１および凹レンズ８２を経てダイクロイックミラー８３０に入射する。ダイクロイックミラー８３０は、ダイクロイックミラー３３０と同様に、図３に示される特性を有する。すなわち、青の色光を透過し、緑や赤の色光を反射する特性を有する。上記のとおり、本実施の形態では、第３の固体光源７０として波長４４８ｎｍの青の色光を照射する半導体レーザを採用しているため、第３の照射光はほぼ全量がダイクロイックミラー８３０を透過する。透過した第３の照射光は、その光路上に配置された集光レンズ８４により集光され、光学手段８５に入射される。なお、上記した第１の蛍光（緑）および第２の蛍光（赤）は、いずれもダイクロイックミラー８３０に反射されるため、第３の照射光と同様に、集光レンズ８４により集光され、光学手段８５に入射される。
【００５６】
図１に示されるように、第１の蛍光と、第２の蛍光と、第３の照射光とは、それぞれが平行な光軸上に照射され、集光レンズ８４に照射される。これにより、得られる光軸を合成することが容易となり、１つの集光レンズ８４にこれら蛍光および照射光を照射することができ、たとえば高強度の白の色光を合成することができる。
【００５７】
＜光学手段について＞
光学手段８５について説明する。光学手段８５は、集光レンズ８４により集光された第１の蛍光と、第２の蛍光と、第３の照射光とを均一な光束に合成するために設けられている。
【００５８】
光学手段８５の種類としては特に限定されないが、フライアイインテグレータやロッドインテグレータ等の照度均一化部材を採用することができる。本実施の形態では、ロッドインテグレータが採用されている。ロッドインテグレータに入射した光は、全反射を含む多重反射により、ロッドインテグレータの出射面まで伝播し、入射面では不均一であった光束が出射面では均一な光束となる。光学手段８５は、必須ではないが、このように、均一な光束を得る上で、備えられていることが好ましい。
【００５９】
このように、本実施の形態では、第３の固体光源７０より発せられた第３の照射光は、第１の蛍光体３７と第２の蛍光体３８とにより励起されず、そのまま表示に使用する投写光として利用される。そのため、異なる波長を有する３色の色光を同時に得ることができ、たとえば３色の色光として、緑の蛍光、赤の蛍光および青の照射光を合成して、高強度の白の色光を得ることができる。また、青については照射光をそのまま投写光として利用しているため、青の蛍光を使用する場合と比較して、変換時のロスを生じることがない。さらに、青の蛍光を得るための構成を必要としないため、照明装置１００全体を小型化・軽量化することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、第１の固体光源、第２の固体光源、第３の固体光源として、いずれも波長４４８ｎｍの青の色光を照射する半導体レーザを採用したが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、それぞれ異なる波長の光を照射することのできる固体光源を採用することができる。すなわち、第２の固体光源として、緑の色光を発する半導体レーザを採用してもよい。この場合においても、ダイクロイックミラー６３０は、緑の色光を透過するため、第２の蛍光体３８として緑を励起光として、より長波長の第２の蛍光（赤）を照射する蛍光体を採用すれば、最終的に集光レンズ８４に集光され、光学手段８５により均一な光束に合成されて、白の色光を得ることができる。
【００６１】
以上、本実施の形態にかかる照明装置１００によれば、複数の光源を備える照明装置１００において、それぞれの光源の点灯タイミング、強度を独立して制御することができ、それぞれの光源の点灯タイミングによらず、常に波長が同一の蛍光（または投写光）が得られ、得られた蛍光（または投写光）を合成して、高強度の色光を得ることのできる照明装置１００を提供することができる。
【００６２】
（実施の形態２）
次に、本発明にかかる照明装置の別の実施形態について説明する。本実施の形態にかかる照明装置１０１は、図５に示される。図５は、本実施の形態にかかる照明装置１０１の説明図である。図６は、本実施の形態にかかる照明装置１０１に使用する蛍光基板３９１の説明図であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は側面図、図６（ｃ）は裏面図である。
【００６３】
図５に示されるように、本実施の形態にかかる照明装置１０１は、第３の固体光源７０より照射される第３の照射光を励起光として、蛍光基板３９１に塗布された第３の蛍光体３９により第３の蛍光を発する構成を採用する以外は、実施の形態１にかかる照明装置１００と同様であり、共通する構成については同様の参照符号を付して詳細な説明を省略する。以下、実施の形態１と相違する点を中心に説明する。
【００６４】
＜固体光源について＞
固体光源について説明する。本実施の形態において、固体光源としては、紫外光（波長４０５ｎｍ）を照射する半導体レーザが採用されている点で、実施の形態１にかかる固体光源と相違する。固体光源を構成する単位光源の個数や、固体光源の近傍に設けられてなるプレートおよび冷却装置については、種類、材料ともに実施の形態１で説明したものと同様のものを採用することができる。
【００６５】
第１の固体光源２０より照射された第１の照射光は、コリメートレンズ２２によりコリメートされた後、コンデンサレンズ３０により集光され、その光路上に配置された光学部品に入射する。第２の固体光源５０より照射された第２の照射光は、コリメートレンズ５２によりコリメートされた後、コンデンサレンズ６０により集光され、その光路上に配置された光学部品に入射する。第３の固体光源７０より照射された第３の照射光は、コリメートレンズ７２によりコリメートされた後、コンデンサレンズ８０により集光され、その光路上に配置された光学部品に入射する。
【００６６】
＜蛍光基板について＞
蛍光基板３９１について説明する。本実施の形態にかかる蛍光基板３９１は、実施の形態１にかかる蛍光基板３９０と同様に表面形状が円形であり、回転駆動可能にモータ４０が設けられてなる。図５に示されるように、蛍光基板３９１の本体部３５の表面（第１の照射光および第２の照射光が照射される側）には、コーティング層３６が設けられており、本体部３５の裏面（第３の照射光が照射される側）にも同様にコーティング層５６が設けられている。コーティング層３６の表面には、実施の形態１の蛍光基板３９０と同様に、第１の蛍光体３７および第２の蛍光体３８が同心円状に塗布されてなる。また、本体部３５の裏面に設けられたコーティング層５６の表面には、第３の蛍光体３９が第３の蛍光手段として円環状に塗布されてなる。第１の蛍光体３７は、第１の照射光が照射されると、より長波長の第１の蛍光を発し、第２の蛍光体３８は、上記した第２の照射光が照射されると、より長波長の第２の蛍光を発し、さらに、第３の蛍光体３９は、第３の照射光が照射されると、より長波長の第３の蛍光を発する。
【００６７】
上記のとおり、本実施の形態では、紫外光を照射する固体光源を採用しているため、第１の蛍光体３７としては、紫外光を励起光として第１の蛍光（緑）を照射する蛍光体を採用することができる。同様に、第２の蛍光体３８としては、紫外光を励起光として第２の蛍光（赤）を照射する蛍光体を採用することができ、第３の蛍光体３９としては、紫外光を励起光として第３の蛍光（青）を照射する蛍光体を採用することができる。
【００６８】
図６（ａ）および図６（ｃ）に示されるように、同心円状に３６０度途切れることなく第１の蛍光体３７、第２の蛍光体３８および第３の蛍光体３９が塗布されているため、たとえば第１の固体光源２０、第２の固体光源５０および第３の固体光源７０の点灯のタイミングや強度を調整したとしても、常に同一波長の蛍光を得ることができる。
【００６９】
＜光学部品について＞
光学部品について説明する。図５に示されるように、第１の固体光源２０から照射される第１の照射光に関連する光学部品は、拡散板３１、凹レンズ３２、ダイクロイックミラー３３１、集光レンズ３４から構成される。第２の固体光源５０から照射される第２の照射光に関連する光学部品は、拡散板６１、凹レンズ６２、ダイクロイックミラー６３１、集光レンズ６４から構成される。第３の固体光源７０から照射される第３の照射光に関連する光学部品は、拡散板８１、凹レンズ８２、ダイクロイックミラー７３１、ダイクロイックミラー９３１、集光レンズ９４から構成される。
【００７０】
図５に示されるように、第１の照射光は、拡散板３１および凹レンズ３２を経てダイクロイックミラー３３１に入射する。ダイクロイックミラー３３１は、紫外光を透過し、緑の色光を透過しない特性を有する。上記のとおり、本実施の形態では、第１の固体光源２０として波長４０５ｎｍの紫外光を照射する半導体レーザを採用しているため、第１の照射光はほぼ全量がダイクロイックミラー３３１を透過し、その光路上に配置された集光レンズ３４により集光され、蛍光基板３９１の第１の蛍光体３７が塗布された領域に照射される。第１の蛍光体３７において、第１の照射光は励起され、第１の蛍光（緑）が照射される。第１の蛍光は、再びダイクロイックミラー３３１に入射するが、上記のとおり、ダイクロイックミラー３３１は、緑の色光を透過せずに反射する特性を有しているため、第１の蛍光はダイクロイックミラー３３１により反射される。
【００７１】
同様に、第２の照射光は、拡散板６１および凹レンズ６２を経てダイクロイックミラー６３１に入射する。ダイクロイックミラー６３１は、紫外光および緑の色光を透過し、赤の色光を透過しない特性を有する。上記のとおり、本実施の形態では、第２の固体光源５０として波長４０５ｎｍの紫外光を照射する半導体レーザを採用しているため、第２の照射光はほぼ全量がダイクロイックミラー６３１を透過し、その光路上に配置された集光レンズ６４により集光され、蛍光基板３９１の第２の蛍光体３８が塗布された領域に照射される。第２の蛍光体３８において、第２の照射光は励起され、第２の蛍光（赤）が照射される。第２の蛍光は、再びダイクロイックミラー６３１に照射されるが、上記のとおり、ダイクロイックミラー６３１は、赤の色光を透過せずに反射する特性を有しているため、第２の蛍光はダイクロイックミラー６３１により反射され、リレーレンズ６５を透過する。また、上記したダイクロイックミラー３３１により反射された第１の蛍光（緑）は、リレーレンズ４１を経て、ダイクロイックミラー６３１を透過し、リレーレンズ６５を透過する。リレーレンズ６５を透過した第１の蛍光および第２の傾向は、ダイクロイックミラー８３１に入射する。ダイクロイックミラー８３１は、緑の色光と赤の色光を透過せずに反射し、青の色光を透過する特性を有する。そのため、第１の蛍光および第２の蛍光は、いずれもダイクロイックミラー８３１により反射され、集光レンズ８４により集光されて光学手段８５に入射される。
【００７２】
第３の照射光は、拡散板８１および凹レンズ８２を経てダイクロイックミラー７３１に入射する。ダイクロイックミラー７３１は、青の色光を透過し、紫外光を透過しない特性を有する。上記のとおり、本実施の形態では、第３の固体光源７０として波長４０５ｎｍの紫外光を照射する半導体レーザを採用しているため、第３の照射光はほぼ全量がダイクロイックミラー７３１を透過せず反射される。反射された第３の照射光は、その光路上に配置された集光レンズ９４により集光され、蛍光基板３９１の第３の蛍光体３９が塗布された領域に照射される。第３の蛍光体３９において、第３の照射光は励起され、第３の蛍光（青）が照射され、ダイクロイックミラー９３１に入射する。ダイクロイックミラー９３１は、紫外光を透過し、青の色光を透過しない特性を有する。そのため、第３の蛍光は、ダイクロイックミラー９３１により反射される。反射された第３の蛍光は、リレーレンズ５４を経て、ダイクロイックミラー５３１に入射する。ダイクロイックミラー５３１は、ダイクロイックミラー９３１と同様に、青の色光を透過せず反射する特性を有する。そのため、第３の蛍光は、ダイクロイックミラー５３１により反射され、次いでダイクロイックミラー８３１を透過し、集光レンズ８４により集光されて光学手段８５に入射する。
【００７３】
図５に示されるように、第１の蛍光と、第２の蛍光と、第３の蛍光とは、それぞれが平行な光軸上に照射され、集光レンズ８４に照射される。これにより、得られる光軸を合成することが容易となり、１つの集光レンズにこれら蛍光を照射することができ、たとえば高強度の白の色光を合成することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、第３の照射光を励起光として、第３の蛍光体３９により励起し、青の蛍光を得ている。このように、青を投写光ではなく蛍光として得ることにより、投写光としての青の色光を用いる場合と比較して、青の濃さが濃すぎることがなく、他の蛍光と合成した場合に所望の色を再現しやすく、得られる映像の画質が向上する。
【００７５】
（実施の形態３）
次に、本発明にかかる照明装置の別の実施形態について説明する。本実施の形態にかかる照明装置１０２は、図７に示される。図７は、本実施の形態にかかる照明装置１０２の説明図である。
【００７６】
図７に示されるように、本実施の形態にかかる照明装置１０２は、蛍光基板が複数（図７では蛍光基板が２つの場合を例示）であり、蛍光基板３９２に第１の蛍光体３７が塗布され、蛍光基板３９３に第２の蛍光体３８が塗布されている構成を採用する以外は、実施の形態１にかかる照明装置１００と同様であり、共通する構成については同様の参照符号を付して詳細な説明を省略する。以下、実施の形態１と相違する点を中心に説明する。
【００７７】
＜蛍光基板について＞
蛍光基板について説明する。本実施の形態にかかる蛍光基板は、複数備えられている。本実施の形態では、蛍光基板の数が２つ（蛍光基板３９２および蛍光基板３９３）の場合を例示している。これら蛍光基板は、実施の形態１にかかる蛍光基板３９０と同様に表面形状が円形であり、回転駆動可能にモータ４０が設けられてなる。図７に示されるように、それぞれの蛍光基板の本体部３５の表面（第１の照射光または第２の照射光が照射される側の表面）には、コーティング層３６が設けられている。蛍光基板３９２のコーティング層３６の表面には、第１の蛍光体３７が同心円状に塗布されてなり、蛍光基板３９３のコーティング層３６の表面には、第２の蛍光体３８が同心円状に塗布されてなる。すなわち、本実施の形態にかかる蛍光基板には、それぞれの蛍光基板に単一の蛍光体が塗布されてなる。
【００７８】
以上、本実施の形態にかかる照明装置１０２によれば、複数の光源を備える照明装置１０２において、それぞれの光源の点灯タイミング、強度を独立して制御することができ、それぞれの光源の点灯タイミングによらず、常に波長が同一の蛍光（または投写光）が得られ、得られた蛍光（または投写光）を合成して、高強度の色光を得ることのできる照明装置１０２を提供することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、実施の形態１にかかる照明装置１００と比較して説明したため、蛍光基板が２つの場合を例示したが、実施の形態２にかかる照明装置１０１のように、紫外光（波長４０５ｎｍ）を照射する半導体レーザを光源として採用する場合には、蛍光基板の数を３つとし、各蛍光基板の表面に、第１〜第３の蛍光体を１種類ずつ塗布してもよい。また、蛍光基板の数を２つとし、そのうちの１つとして実施の形態１で用いた蛍光基板３９０を使用し、他の１つとして、表面に第３の蛍光体が塗布された蛍光体を使用することにより、２の蛍光基板で３色の蛍光体を取り扱ってもよい。さらに、４色以上の色光を得たい場合も同様に、１つの蛍光基板の表面に同心円状に第１〜第４の蛍光体を塗布してもよく、４つの蛍光基板を準備して、第１〜第４の蛍光体を１種類ずつ塗布してもよく、蛍光基板の数およびそれぞれの蛍光体に塗布する蛍光体の種類や数についても自由に選択することができる。
【００８０】
（実施の形態４）
次に、本発明の照明装置を備えた投写型表示装置２００について図面を参照しながら説明する。図８は、本実施の形態にかかる投射型表示装置２００の説明図であり、ＤＬＰ（登録商標）（Digital Light Processing、TI社の商標）プロジェクタの構成を例示している。照明装置の構成は、実施の形態１にかかる照明装置１００と同じであるため同様の参照符号を付して説明を省略する。
【００８１】
図８に示されるように、集光レンズ８４により集光された光は、光学手段８５に入射される。本実施の形態では、光学手段８５として、ロッドインテグレータを採用している。光学手段８５により均一な光束とされた光は、光学手段８５の出射面より出射され、リレーレンズ８６を経て、反射ミラー８７により反射され、全反射プリズム８８に入射する。全反射プリズム８８は、光を全反射し、画像表示素子であるＤＭＤ８９（デジタルマイクロミラーデバイス）からの投写光を投射するプリズムである。光学手段８５のからの出射光は、ＤＭＤ８９上の表示領域と相似な矩形照明となり、ＤＭＤ８９の表面を高効率で均一に照明する。ＤＭＤ８９に入射する光は、映像信号に応じて画像形成に必要な光束のみを偏光し、全反射プリズム８８を透過後、投射レンズ９０に入射する。投射レンズ９０は、ＤＭＤ８９で変調形成される画像光を拡大投写する。
（実施の形態５）
【００８２】
本発明の照明装置を備えた投写型表示装置の別の実施形態について図面を参照しながら説明する。図９は、本実施の形態にかかる投射型表示装置２０１の説明図であり、ＬＣＤプロジェクタの構成を例示している。照明装置の構成は、光学手段８５が省略されている以外は実施の形態１にかかる照明装置１００と同じであるため同様の参照符号を付して説明を省略する。
【００８３】
図９に示されるように、ダイクロイックミラー８３０に反射された第１の蛍光および第２の蛍光と、ダイクロイックミラー８３０を透過した第３の照射光は、複数のレンズ素子から構成される第１のレンズアレイ板３０１に入射する。第１のレンズアレイ板３０１に入射した光束は、多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、複数のレンズから構成される第２のレンズアレイ板３０２に収束する。第１のレンズアレイ板３０１のレンズ素子は液晶パネル３１８、液晶パネル３１９、液晶パネル３２０と相似形の開口形状である。第２のレンズアレイ板３０２のレンズ素子は第１のレンズアレイ板３０１と液晶パネル３１８、液晶パネル３１９、液晶パネル３２０とが略共役関係となるようにその焦点距離が決められている。第２のレンズアレイ板３０２から出射した光は偏光変換光学素子３０３に入射する。偏光変換光学素子３０３は、偏光プリズムと１／２波長板により構成され、光源からの自然光を１つの偏光方向の光に変換する。偏光光学素子３０３からの光は重畳用レンズ３０４に入射する。重畳用レンズ３０４は第２のレンズアレイ板３０２の各レンズ素子からの出射した光を液晶パネル３１８、液晶パネル３１９、液晶パネル３２０上に重畳照明するためのレンズである。第１のレンズアレイ板３０１および第２のレンズアレイ板３０２と、偏光変換光学素子３０３と、重畳用レンズ３０４を照明手段としている。
【００８４】
重畳用レンズ３０４からの光は、色分離手段である、青を反射するダイクロイックミラー３０５、緑を反射するダイクロイックミラー３０６により青、緑、赤の色光に分離される。緑の色光は、フィールドレンズ３１２、入射側偏光板３１５を透過して、液晶パネル３１８に入射する。青の色光は、反射ミラー３０７で反射された後、フィールドレンズ３１３、入射側偏光板３１６を透過して、液晶パネル３１９に入射する。赤の色光は、リレーレンズ３１０や反射ミラー３０８、反射ミラー３０９を透過屈折および反射して、フィールドレンズ３１４、入射側偏光板３１７を透過して、液晶パネル３２０に入射する。３枚の液晶パネル３１８、液晶パネル３１９、液晶パネル３２０は、映像信号に応じた画素への印加電圧の制御により入射する光の偏光状態を変化させ、それぞれの液晶パネル３１８、液晶パネル３１９、液晶パネル３２０の両側に透過軸を直行するように配置されたそれぞれの入射側偏光板３１５、入射側偏光板３１６、入射側偏光板３１７および出射側偏光板３２１、出射側偏光板３２２、出射側偏光板３２３を組み合わせて光を変調し、緑、青、赤の画像を形成する。出射側偏光板３２１、出射側偏光板３２２、出射側偏光板３２３を透過した各色光は色合成プリズム３２４により、赤、青の各色光がそれぞれ赤を透過せず反射するダイクロイックミラー、青を透過せず反射するダイクロイックミラーによって反射され、緑の色光と合成され、投射レンズ３２５に入射する。投射レンズ３２５に入射した光は、スクリーン（図示せず）上に拡大投射される。
【００８５】
このように、本実施の形態にかかる投射型表示装置は、複数の光源を備える照明装置において、それぞれの光源の点灯タイミング、強度を独立して制御することができ、それぞれの光源の点灯タイミングによらず、常に波長が同一の蛍光（または投写光）が得られ、得られた蛍光（または投写光）を合成して、高強度の色光を得ることのできる照明装置を採用しているため、長寿命で高輝度な投射型表示装置を構成することができる。また、ライトバルブには偏光を利用する３枚の液晶パネルを用いているため、カラーブレイキングがなく、白再現性が良好で、明るく高精細な投射画像を得ることができる。
【００８６】
なお、本発明の照明装置は、プロジェクタ以外にも、背面投射型ディスプレイ装置などの各種投射型表示装置の光学系に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の照明装置および投射型表示装置は、複数の光源を備える照明装置において、それぞれの光源の点灯タイミング、強度を独立して制御することができ、それぞれの光源の点灯タイミングによらず、常に波長が同一の蛍光（または投写光）が得られ、得られた蛍光（または投写光）を合成して、高強度の色光を得ることのできる照明装置および該照明装置を備えた投射型表示装置を提供することができるため、たとえばプロジェクタ等の投射型表示装置およびそれに備えられた照明装置等の分野で好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１００、１０１、１０２  照明装置
１１  駆動手段
２０  第１の光源
２００、２０１  投射型表示装置
２１、５１、７１  プレート
２２、５２、７２  コリメートレンズ
２３  第１の光源ユニット
２４、５４、７４  冷却装置
３０、６０、８０  コンデンサレンズ
３０１  第１のレンズアレイ板
３０２  第２のレンズアレイ板
３０３  偏光光学素子
３０４  重畳用レンズ
３０５、３０６、３３０、３３１、６３０、６３１、７３１、８３０、８３１、９３１  ダイクロイックミラー
３０７、３０８、３０９、８７  反射ミラー
３１、６１、８１  拡散板
３１２、３１３，３１４  フィールドレンズ
３１５、３１６、３１７  入射側偏光板
３１８、３１９、３２０  液晶パネル
３２、６２、８２  凹レンズ
３２１、３２２、３２３  出射側偏光板
３２４  色合成プリズム
３２５、９０  投射レンズ
３４、６４、８４、９４  集光レンズ
３５  本体部
３６、５６  コーティング層
３７  第１の蛍光体
３８  第２の蛍光体
３９  第３の蛍光体
３９０、３９１、３９２、３９３  蛍光基板
４０  モータ
４１、６５、８６  リレーレンズ
５０  第２の光源
５３  第２の光源ユニット
７０  第３の光源
７３  第３の光源ユニット
８５  光学手段
８８  全反射プリズム
８９  ＤＭＤ
９０１、９０２、９０３  セグメント領域
【図１】
0005870259.tif 000002
【図２】
0005870259.tif 000003
【図３】
0005870259.tif 000004
【図４】
0005870259.tif 000005
【図５】
0005870259.tif 000006
【図６】
0005870259.tif 000007
【図７】
0005870259.tif 000008
【図８】
0005870259.tif 000009
【図９】
0005870259.tif 000010
【図１０】
0005870259.tif 000011