(57)【要約】  本願の投写型表示装置は、映像信号に応じて回転し、入射された照明光を回転状態に応じて第１の方向または第２の方向に反射することにより該第１の方向に映像光を生成する複数の微小ミラー(18a)を備えた画像形成素子(18)と、画像形成素子で形成された映像光を投写する投写光学系（19）と、照明光を生成する照明光学系と、を備える。画像形成素子は、照明光の光束が微小ミラーの回転軸と交わる方向から入射するように配置されている。そして、照明光学系は、複数の微小ミラーのすべてが該第１の方向に照明光を反射したときの光線角度分布に非対称性を持たせるものである。画像形成素子から該第１の方向に出射した光線について、該光線の微小ミラーの回転軸に沿った方向の角度分布が、該光線の微小ミラーの回転軸に直交する方向の角度分布よりも大きくなるような照明光を生成する。
2011108077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号に応じて回転し、入射された照明光を回転状態に応じて第１の方向または第２の方向に反射することにより前記第１の方向に映像光を生成する複数の微小ミラーを備え、前記照明光の光束が前記微小ミラーの回転軸と交わる方向から入射するように配置された画像形成素子と、
前記画像形成素子で形成された前記映像光を投写する投写光学系と、
前記照明光を生成する照明光学系であって、前記複数の微小ミラーのすべてが前記第１の方向に反射した光線の角度分布について、該光線の該微小ミラーの回転軸に沿った方向の角度分布が、該光線の該微小ミラーの回転軸に交差する方向の角度分布よりも大きくなるような照明光を生成する照明光学系と、を備えた投写型表示装置。
【請求項２】
前記投写光学系は、開口の幅が開口面内の第１の方向と第２の方向で異なっている絞りを有し、
該絞りの第１の方向における開口幅は、前記回転軸に沿った方向へ反射される前記映像光の光束を通過可能にする幅であり、
該絞りの第２の方向における開口幅は、前記絞りの第１の方向における開口幅よりも狭い幅で、かつ、前記回転軸と交差する方向へ反射される前記映像光の光束のみを通過可能にする幅である、請求項１に記載の投写型表示装置。
【請求項３】
前記照明光学系は、マトリックス状に並べられた複数の矩形レンズ要素で構成された前記照明光を均一化するレンズアレイを備え、
前記照明光学系は、前記照明光を発射し、長手方向を有する細長い形状の発光面を備え、
前記発光面の長手方向と前記レンズアレイの矩形レンズ要素の辺とが非平行になるように所定の角度を有する、請求項１または２に記載の投写型表示装置。
【請求項４】
前記発光面の形状は長方形または楕円形である、請求項３に記載の投写型表示装置。
【請求項５】
前記レンズアレイを構成するレンズ要素は、前記発光面によって照射される領域のみに配設されている、請求項３または４に記載の投写型表示装置。
【請求項６】
前記発光面を持つＬＥＤ光源を備えた、請求項３から５のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
【請求項７】
前記照明光学系は、前記発光面となる蛍光体と、該蛍光体を励起する励起光源とを有し、該励起光源を出射した光束の横断面形状が該蛍光体上で、前記長手方向を有する細長い形状になるように構成されている、請求項３から５のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、DMD(Digital  Micro-mirror  Device)などの反射型表示素子を用いる投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投写型表示装置の表示デバイスとして、DMDなどの反射型表示素子を用いる方式において、光源からの光を均一にする為に、複数のレンズ要素を並べたレンズアレイ（フライアイレンズとも呼ばれる。）が用いられている（例えば、特開2003-186110号公報）。【０００３】
光源としてLEDを、DMDを照明する照明光学系としてレンズアレイを用いた従来の投写型表示装置を図1に示す。なお、図１は投写型表示装置を水平に置いたとき、その内部の光学系部品を上から鉛直方向に見た図である。【０００４】
緑LED１から発せられた緑色光は、緑用の集光レンズ2および3で略平行光にされる。そして該緑色光は、該赤色光成分を反射し緑色光成分および青色光成分を透過する第１のダイクロイックミラー4と青色光成分を反射し緑色光成分および赤色光成分を透過する第２のダイクロイックミラー5とを透過し、第1のレンズアレイ6に入射する。【０００５】
赤LED7から発せられた赤色光は、赤用の集光レンズ8および9で略平行光にされる。該赤色光は、第２のダイクロイックミラー5を透過するとともに第１のダイクロイックミラー4で反射されて、第1のレンズアレイ6に入射する。【０００６】
青LED10から発せられた青色光は、青用の集光レンズ11および12で略平行光にされる。該青色光は、第１のダイクロイックミラー4を透過するとともに第２のダイクロイックミラー5で反射されて、第1のレンズアレイ6に入射する。【０００７】
第1のレンズアレイ6は、光の入射側から見て図2のように、矩形のレンズ要素6aをマトリックス状に配置する形で、水平方向にピッチPh、垂直方向にピッチPvで並べたものである。それぞれのレンズ要素は、水平方向の寸法Phと垂直方向の寸法Pvからなる矩形形状（Ph＞Pv）である。なお、図2で各レンズ要素6a内に示される円はレンズ要素の球面の頂点を表している。【０００８】
第1のレンズアレイ６に入射した光は、レンズ要素6aで分割され、第2のレンズアレイ13近傍に集光する。【０００９】
図3に第2のレンズアレイ13上での照度分布を等高線で示す。第2のレンズアレイ13は第1のレンズアレイ6と同じピッチでレンズ要素13aを配列してあり、第2のレンズアレイ13の外形（水平方向の寸法H、垂直方向の寸法V）の範囲内にLED光源の像がレンズ要素13aの数分だけ出来ている。【００１０】
第2のレンズアレイ13を透過した光は、集光レンズ14、15および16を透過し、全反射プリズム(Total  internal  reflection  prism：以下、TIRプリズム）17に入射する。DMD18では図4に示すように画素18aがマトリックス状に配列されており、各画素18aは図5A,5Bに示すような回転軸18a回りに±12度回転する正方形の微小ミラーからなる。微小ミラーの回転軸18aは、微小ミラーの一つの対角線上にあって、DMD18の短辺に対して右斜め45°回転した位置にある（図5A）。【００１１】
TIRプリズム17に入射した光は、TIRプリズム17中のエアギャップ面で反射されて向きを変え、DMD18側へ出射する。【００１２】
TIRプリズム17から出射した光は、図4に示した入射方向XからDMD18へ入射する。この光のDMD18に対する入射角度は、微小ミラーの回転軸18aと直交する方向の入射角度であって、回転角が0°であるときの微小ミラーの反射面の法線から24°傾斜した角度である。【００１３】
DMD18へ入射する光に関して、微小ミラー（画素18a）が回転角0°の位置から回転して反射面の法線18dが光20の入射してくる側に12度(+12度)傾いたとき、DMD18で反射した後の光線21が投写レンズ19を透過できる方向に向かう（図6A）。一方、これとは逆側に、微小ミラー（画素18a）が回転角0°の位置から回転して反射面の法線18dが12度(-12度)傾いたときには、DMD18で反射した後の光線21が投写レンズ19を透過できない方向に向かう（図6B）。【００１４】
そして、DMD18の微小ミラーの回転角が+12度のとき、光線21は投写レンズ19を透過してスクリーンに投影される。【００１５】
この場合、DMD18を反射した後の光の角度分布は図7に示すようになる。なお、角度分布は、反射光線の角度とその光線の光度を表しており、図7中の横軸は、長方形のDMD表示領域の長辺を水平方向としたときの水平方向角度で、縦軸はこれと垂直な方向の角度を表わしている。【００１６】
そこで、投写レンズ19を、図7に示した角度分布の光を取り込むのに十分小さいFナンバー（F値もしくは絞り値とも呼ばれる。）のものとすれば、スクリーンに到達する光が増加する。【００１７】
しかし、図8に示すように実際のDMD素子22には内部のDMD18を保護するカバーガラス23や、DMD18の周囲にDMD18を載置するための平面部24が存在する。【００１８】
そのため、実際のDMD素子では、カバーガラス23や平面部24などで反射する光が存在し、この光のうちの投写レンズ19を透過できる光成分が不要光25としてスクリーンに到達する結果、コントラストの低下などの画質低下をもたらしてしまう。この対策として現状は、投写レンズ19の絞り開口を小さくする例えばFナンバーをF2.4程度とすることで、不要光が投写レンズを透過できないようにしている。【００１９】
この場合、図7に示した黒の丸枠PがF2.4の投写レンズが光を取り込める範囲となり、図7に示した角度分布の光の全てを取り込むことはできないので、スクリーンに到達する光の効率が低下する問題があった。
【発明の概要】
【００２０】
本発明の目的は、上述した課題を解決することにある。その目的の一例は、投写型表示装置の表示デバイスとして、DMDなどの反射型表示素子を用いる方式において、不要光による画質の低下を回避し、かつ、スクリーンに到達する光量を効率よく向上させることである。
【００２１】
本発明は、映像信号に応じて回転し、入射された照明光を回転状態に応じて第１の方向または第２の方向に反射することにより該第１の方向に映像光を生成する複数の微小ミラーを備えた画像形成素子と、画像形成素子で形成された映像光を投写する投写光学系と、照明光を生成する照明光学系と、を備えた投写型表示装置を提案する。
【００２２】
そして、照明光学系は、複数の微小ミラーのすべてが該第１の方向に照明光を反射したときの光線角度分布に非対称性を持たせるものである。画像形成素子から該第１の方向に出射した光線について、該光線の微小ミラーの回転軸に沿った方向の角度分布が、該光線の微小ミラーの回転軸に交差する方向の角度分布よりも大きくなるような照明光を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】LEDを光源として、レンズアレイをインテグレータ光学系として用いた従来の投写型表示装置を示す模式図。
【図２】図１の第1のレンズアレイの構成を示す平面図。
【図３】図１の第2のレンズアレイ上での照度分布を等高線で示した図。
【図４】図１のDMDの構成とDMDへの入射方向を模式的に示した図。
【図５Ａ】図４のDMDの一部の画素をDMDの正面から見た図。
【図５Ｂ】図４のDMDの一部の画素を表示装置の上から見た図であって、画素としての微小ミラーの可動域を示した図。
【図６Ａ】微小ミラーが+12度傾いたときに、DMDで反射した後の光線が投写レンズを透過できる方向に向かう様子を示した図。
【図６Ｂ】微小ミラーが-12度傾いたときに、DMDで反射した後の光線が投写レンズを透過できない方向に向かった様子を示した図。
【図７】従来方式において、DMDを反射した後の光の角度分布を示す図。
【図８】実際のDMD素子の構造と、画素以外の部分によって、投写レンズを透過できる反射光成分が不要光としてスクリーンに到達する様子とを示した図。
【図９】DMDの微小ミラーの回転軸18bと直交する平面上において、微小ミラーの回転角が±12°である場合の、映像を表示させるために必要な光線の角度範囲Rと不要な光線の角度範囲Sとを示す図。
【図１０】本発明による、第1のレンズアレイ上の照度分布を示す図。
【図１１】本発明によるレンズアレイ部の形状例を示す図。
【図１２】本発明による第2のレンズアレイ上の照度分布を示す図。
【図１３】投写レンズの絞り付近における、映像表示の為に投写レンズを透過させる必要がある光線の照度分布（本発明）を示す図。
【図１４】図8に示したような、カバーガラスやＤＭＤ周囲の平面などで反射した光の、投写レンズの絞り付近における照度分布を示す図。
【図１５】本発明による投写レンズの絞りの開口形状を示した図。
【図１６】本発明による第1の実施例の表示装置の構成図を示す図。
【図１７】第１の実施例における、DMDで反射した後の光線の角度分布を等高線で示した図。
【図１８】第１の実施例で使用する投写レンズの絞りの開口形状を示した図。
【図１９】本発明による第2の実施例の表示装置に使用する光源ユニットを示す図。
【図２０】図１９の蛍光体ホイールの詳細図。
【図２１】第2の実施例で使用した蛍光体ホイールの面での照度分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
まず、本願の発明概念について図面を参照して説明する。なお、各図において背景技術で説明した構成要素と同じものには同一の符号を付してある。
【００２５】
図9に、DMD18の微小ミラーの回転軸18bと直交する直線と、回転角が0°であるときの微小ミラーの反射面の法線18dとを含む平面上において、微小ミラーの回転角が±12°である場合の、映像を表示させるために必要な光線の角度範囲Rと不要な光線の角度範囲Sとを示す。
【００２６】
既に述べたとおり、投写レンズ19の光取り込み角度を±12°の範囲のみとする、すなわち投写レンズ19のFナンバーをF2.4程度とすることで、必要な光を透過しスクリーンへの不要な光をカットできる。
【００２７】
一方、微小ミラーの回転軸18bと、回転角が0°であるときの微小ミラーの反射面の法線18dとを含む平面上においては、仮に投写レンズの光取り込み角度を大きく、すなわちFナンバーを小さくしても、必要な光線のみを透過させることができる。
【００２８】
そこで本発明では、微小ミラーの回転軸18bと直交する直線と、回転角が0°であるときの微小ミラーの反射面の法線18dとを含む平面上では、DMDを出射する光の角度範囲を、微小ミラーの回転角度範囲により決まる角度範囲φ1とし、例えば、±12°回転する微小ミラーの場合は24°とする。一方、微小ミラーの回転軸18bと、回転角が0°であるときの微小ミラーの反射面の法線18dとを含む平面上においては、DMDからの光の角度範囲を、上記の角度範囲φ1よりも大きな角度範囲φ2にする。つまり、微小ミラーの回転軸18bに沿った方向と該回転軸18bに直交する方向とで、DMDから出射する光線の角度分布を非対称とする。
【００２９】
さらに、この非対称な角度特性を得るために、LED光源の発光面形状を長方形または楕円形状とするとともに、第１のレンズアレイ6のレンズ要素6aの境界線に対して角度θだけ回転させておく。つまり、長方形または楕円形状を持つ発光面の長辺または長軸とレンズアレイ6のレンズ要素の境界線とが非平行になるようにする。そして、このような発光面の像をレンズなどを用いて第1のレンズアレイ6近傍に形成する。本発明での第1のレンズアレイ6上の照度分布は、図10に示すように光源の発光面形状に相似な形状（光源相似形状26）が第1のレンズアレイ6の中心6dに関して右回りに角度θだけ回転した状態となる。
【００３０】
このような発光面の回転角度θは、DMD18の微小ミラーの回転軸18bとDMD18の外周の1辺とがなす角度によって定まる。ただし、DMD18上の矩形の照明領域が、TIRプリズム17等の照明光学系の構成によって若干変形する場合、例えばDMD18の外周形状に相似な長方形ではなく台形や菱形に変形する場合がある。この場合は、回転軸18bの角度と発光面の回転角度θは一致せず、照明光学系の構成に応じて発光面の回転角度θを最適化する。
【００３１】
更に本発明においては、光源の発光面の形状および、これと相似の、第1のレンズアレイ6上での照度分布の形状は、長辺と短辺の比率(楕円の場合は長軸と短軸)について、短辺(短軸)側の長さを上記の角度範囲φ1としたときに長辺(長軸)側の長さが上記の角度範囲φ2もしくはそれ以上になるように定めてある。
【００３２】
第１のレンズアレイ6は上記のような発光面からの照明光が存在する領域にレンズ要素6aが存在すればよい。そのため本発明では、第1のレンズアレイ6の形状は光軸に対して非回転対称となっている。図11に本発明による第１のレンズアレイ6の光入射面側の形状を例示する。
【００３３】
図12に第2のレンズアレイ13上の照度分布を示す。第2のレンズアレイ13は従来の照度分布(図3)は第2のレンズアレイ13上に光源像を形成して出来ていたが、本発明による、第2のレンズアレイ13上の照度分布は光源像ではなく、光源の出射光線角度分布に相当するスポットからなる。この例では、光源の出射角度特性が光軸に対して回転対称であるため、スポット形状は円形となっている。
【００３４】
また図12を参照すると、本発明での、第2のレンズアレイ13上の照明領域全体の形状は図10に示した光源相似形状26と同様に非回転対称となっていることがわかる。
【００３５】
投写レンズ19のFナンバーはDMD18の微小ミラーを反射した光を取り組むのに十分小さい値とする。すなわち、上記の角度範囲φ2の光線を取り込める値とする。
【００３６】
例えば、±12°回転する微小ミラーの場合はφ2＞φ1＝24°なので、F2.4よりも小さいFナンバーの投写レンズ19とする。
【００３７】
ここで、投写レンズ19のFナンバーを決定する開口としての絞り面を考える。
【００３８】
映像表示の為に投写レンズ19を透過させる必要がある光線による、投写レンズ19の絞り27付近の照度分布（本発明）を図13に示す。この照度分布は、図12に示した第2のレンズアレイ13上の照度分布と同様に非回転対称な照度分布Tとなる。本発明による絞り27は照度分布Tの少なくとも長辺(長軸)を通過させられる開口を画定している。
【００３９】
一方、本願発明の表示装置に使われる画像形成素子としてのDMD素子には、図8に示したようなカバーガラス23や平面部24が存在する。このようなカバーガラス23や平面部24などで反射した光による、投写レンズ19の絞り27付近の照度分布は、図14に示すような照度分布Uになる。照度分布Uに在る光は映像表示には不要な光であり、スクリーン映像の画質低下をもたらすものなので、投写レンズ19の絞り27を通過できないようにしたい。しかも、スクリーンに到達する光の量を上げるためには、図13に示した角度範囲φ２の光線は全て投写レンズ19を透過させたい。
【００４０】
図14の不要光領域（照度分布U）に着目すると、この領域は図13に示した映像表示に必要な光線の領域（照度分布T）の短辺(短軸)方向にあり、照度分布Tとの重なりが非常に少ない。そこで、投写レンズ19の絞り27における、不要光領域に対応する箇所に、図15に示すような遮蔽部28を設ければ、これにより不要光をカットして必要な光の低下を抑えることができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明による照明光学系の構成によって、不要光は絞り開口の外となりコントラストの低下などの画質低下を回避でき、かつ、投写レンズのFナンバーを小さくすることが可能となり映像の明るさを向上することができる。
【００４２】
さらに、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、これまでの説明で用いた図中の構成要素と同じものには同一の符号を採用して説明する。
【００４３】
（第１の実施例）
図16に本発明による第1の実施例の表示装置の構成図を示す。なお、図16は投写型表示装置を水平に置いたとき、その内部の光学系部品を略水平方向からから見た図である。
【００４４】
本実施例の投写型表示装置では、光源は長方形の発光面を持つLEDとし、緑色発光の緑LED１、赤色発光の赤LED７、青色発光の青LED10がそれぞれ別光路に配置されている。
【００４５】
それぞれのLED1,7,10は、発光面の長辺と、第1のレンズアレイ6の矩形のレンズ要素の短辺とが40°の角度をなすように配置されている。
【００４６】
表示素子は長方形のDMD18であり、DMDの各微小ミラーの回転軸18bは微小ミラーの一つの対角線上にあって、DMD18の短辺に対して右斜め45°回転した位置にある（図4，図5A）。
【００４７】
赤LED7からの光は、集光レンズ8および9で集光される。この赤色光は、赤色光成分を透過し緑色光成分および青色光成分を反射する第１のダイクロイックミラー29と青色光成分を反射し緑色光成分および赤色光成分を透過する第２のダイクロイックミラー5とを透過し、集光レンズ14を透過して第1のレンズアレイ6上に集光する。
【００４８】
緑LED1からの光は集光レンズ2および3で集光される。この緑色光は、第1のダイクロイックミラー29で反射され、第2のダイクロイックミラー2を透過し、レンズ14を透過して第1のレンズアレイ6上に集光する。
【００４９】
青LED10からの光は集光レンズ11および12で集光される。この青色光は、第2のダイクロイックミラー2で反射され、レンズ14を透過して第1のレンズアレイ6上に集光する。
【００５０】
第1のレンズアレイ6上での照度分布を等高線で表わすと図10に示したようになる。本実施例では、図10中の角度θを40°としている。
【００５１】
第1のレンズアレイ6に入射した光は、図11に示した配置のレンズ要素6aで分割され、第2のレンズアレイ13上に集光する。
【００５２】
図12に第2のレンズアレイ13上での照度分布を等高線で示す。
【００５３】
第2のレンズアレイ13を透過した光は、集光レンズ15および16を透過し、TIRプリズム17に入射する。
【００５４】
TIRプリズム17に入射した光は、TIRプリズム17中のエアギャップ面を透過し、DMD18へ出射する。DMD18では図4に示すように画素18aがマトリックス状に配列されており、各画素18aは図5A,5Bに示すような回転軸18a回りに±12度回転する正方形の微小ミラーからなる。各微小ミラーは映像信号のオン／オフに応じて回転し、オン信号のとき＋12度、オフ信号のとき−12度に設定される。DMD18の外形は長方形である。微小ミラーの回転軸18aは、微小ミラーの一つの対角線上にあって、DMD18の短辺に対して右斜め45°回転した位置にある（図5A）。
【００５５】
TIRプリズム17を出射した光は、図4に示した入射方向XからDMD18へ入射するようになっている。このときの光のDMD18に対する入射角度は、微小ミラーの回転軸18aと直交する方向での角度であって、回転角が0°であるときの微小ミラーの反射面の法線から24°傾斜した角度である。
【００５６】
DMD18へ入射する光に関して、微小ミラー（画素18a）が回転角0°の位置から回転して反射面の法線18dが光の入射してくる側に12度(+12度)傾いた場合、DMD18へ入射する光はDMD18で反射された後、TIRプリズム17のエアギャップ面で反射され、かつ、投写レンズ19を透過できる角度でTIRプリズム17を出射し、それから投写レンズ19を透過してスクリーン上に映像を形成する。つまり、DMD18の微小ミラーの回転角が+12度のとき、DMD18への入射光は投写レンズ19を透過してスクリーンに投影される（図6A）。
【００５７】
一方、これとは逆側に、微小ミラー（画素18a）が回転角0°の位置から回転して反射面の法線18dが12度(-12度)傾いたときには、DMD18で反射した後の光線は投写レンズ19を透過できない方向に向かう（図6B）。
【００５８】
図17に、微小ミラーの回転角が+12度のときのDMD18で反射した後の光の角度分布（本実施例の場合）を示す。この角度分布は、DMD18で反射した後の光線の角度とその光線の光度を表しており、図中の横軸30は、長方形のDMD表示領域の長辺を水平方向としたときの水平方向角度で、縦軸31はこれと垂直な方向の角度を表わしている。
【００５９】
本実施例では、集光レンズ15,16およびTIRプリズム17の所でDMD18への入射光束の横断面形状が若干変形するため、DMD18からの反射光は、図12に示した第2のレンズアレイ13上での照度分布の長手方向と短手方向のサイズ比ならびに該照度分布の回転角度を若干変える形で、図17に示すような角度分布として現れる。本実施例の場合、DMD18からの反射光の角度分布はその角度分布の短手方向の角度範囲（φ１）が±12°、その長手方向の角度範囲（φ２）が±17°となっている。
【００６０】
投写レンズ19は、上記の±17°の角度範囲（φ２）で出射した光線を取り込むのに必要なFナンバーとしてF1.7になる絞りを持つものとする。さらに、その絞りの開口形状を、F1.7に相当する円形にするだけでなく、F2.4に相当する矩形開口をF1.7に相当する円形開口と重ね合わせた形状にする（図18）。そのF2.4に相当する矩形開口幅は、DMDからの反射光の角度分布における短手方向の角度範囲（φ１）の光のみを通過させ、その外側の光線を遮蔽している。
【００６１】
このように構成することで、有効光は図18に示すような絞り32の開口の中にあり、投写レンズ19を透過してスクリーンまで到達させられる一方、不要光は絞り32で遮蔽され投写レンズ19を透過できない。
【００６２】
これによって、不要光によるコントラストの低下などの画質低下を低減し、映像の明るさの低下を避けることができた。
【００６３】
（第２の実施例）
上述した第１の実施例はLEDを光源として使用したDMDプロジェクタを例示したが、本発明はこの形態に限られない。ここでは、光源として半導体レーザで励起する蛍光体を使用し、DMDなどの反射型表示素子を用いた投写型表示装置の例を示す。図19にその光源ユニットを示す。本実施例では、図1や図16に示した第１のレンズアレイ6よりも光源側に配置されたLED、ダイクロイックミラーおよび集光レンズが図19の光源ユニットに置き換えられる。
【００６４】
本実施例の光源ユニットは、半導体レーザ41、シリンドリカルレンズ42、蛍光体ホイール43、および集光レンズ44，45，46を有し、これらがこの順番でレーザ光の進行方向に沿って配置されている。
【００６５】
半導体レーザ41は水平方向と垂直方向で異なる発散角をもつものである。半導体レーザ41からのレーザ光はシリンドリカルレンズ42を透過し、蛍光体ホイール43に入射する。シリンドリカルレンズ42は、該レーザ光の、発散角度が相対的に大きい側の角度特性を調節する。
【００６６】
図20に蛍光体ホイール43の詳細を示す。
【００６７】
蛍光体ホイール43は、円板状のガラス基板47の中央にモータ51を取り付けたものである。ガラス基板47の入射光側の面には、レーザ光の波長を透過して、それ以外の可視光を透過する反射防止コート48が施されている。ガラス基板47の出射面には、レーザ光の波長を透過して、それ以外の可視光を反射するダイクロイックミラーコート49が施されている。
【００６８】
ダイクロイックミラーコート49上には、レーザ光を励起光として発光する蛍光体50が塗布されている。本実施例では、蛍光体ホイール43の円板形状をその中心軸52回りに３つの領域に等分し、それぞれを、赤色に発光する蛍光体53、緑色に発光する蛍光体54、および青色に発光する蛍光体55で塗り分けてある。このような蛍光体ホイール43をモータ51で回転させることで、時分割で赤、緑、青の可視光が出力可能である。
【００６９】
ここで、蛍光体ホイール43の面に当てる半導体レーザ41からの光線の横断面は、発散角度が相対的に大きい側の軸を鉛直線から40°回転させた形になっている。したがって、第１の実施例のLED光源の場合と同様に、蛍光体の面での照度分布の形状は、図21に示すように長軸56が鉛直線から40°傾いた長楕円となる。
【００７０】
このような照度分布となる蛍光光線は、図19に示したような集光レンズ44，45，46によって、第1のレンズアレイ6上に結像される。
【００７１】
第1のレンズアレイ6の、光源の側とは反対の側に配置される部品は第１の実施例と同じ構成である。このような第2の実施例もまた、第1の実施例と同じ作用および効果を奏する。
【００７２】
以上、幾つかの実施例を示して本発明を説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。本発明の形や細部には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００７３】
1・・・緑LED、2,3,8,9,11,12,14,15,16,44,45,46・・・集光レンズ、4,29・・・第1のダイクロイックミラー、5・・・第2のダイクロイックミラー、6・・・第1のレンズアレイ、6a・・・レンズ要素、7・・・赤LED、10・・・青LED、13・・・第2のレンズアレイ、13a・・・レンズ要素、17・・・TIRプリズム、18・・・DMD、18a・・・画素（微小ミラー）、18b・・・微小ミラーの回転軸、18c・・・反射面、18d・・・反射面の法線、19・・・投写レンズ、20・・・入射光、21・・・反射光、22・・・DMD素子、23・・・カバーガラス、24・・・平面部、25・・・不要光、26・・・光源相似形状、27,32・・・絞り、41・・・半導体レーザ、42・・・シリンドリカルレンズ、43・・・蛍光体ホイール、47・・・ガラス基板、48・・・反射防止コート、49・・・ダイクロイックコート、50・・・蛍光体、51・・・モータ、52・・・中心軸、53・・・赤の蛍光体、54・・・緑の蛍光体、55・・・青の蛍光体、56・・・長軸
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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