(57)【要約】【課題】  固体光源が劣化した場合であっても、各固体光源への入力電流の値を変更することなく、照明装置が出射する光の光量を一定に保ち続けることができる照明装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る照明装置４００は、励起光を出射する複数の固体光源１１０ａ，１１１ａと、前記励起光の入射により蛍光を発光する蛍光体２１１と、前記励起光を前記蛍光体２１１上に集光するレンズ１９０，２００と、前記蛍光体２１１を移動させて前記蛍光体２１１上における前記励起光のスポットサイズを変化させる電動ステージ２７０と、前記複数の固体光源１１０ａ，１１１ａについて稼働している数を判断し、その数に応じて前記電動ステージ２７０を介して前記蛍光体２１１を移動させる制御装置１０と、前記蛍光が入射するロッドインテグレータ４４０と、を備える。【選択図】図１
2019053119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出射する複数の固体光源と、
前記励起光の入射により蛍光を発光する蛍光体と、
前記励起光を前記蛍光体上に集光するレンズと、
前記蛍光体を移動させて前記蛍光体上における前記励起光のスポットサイズを変化させる電動ステージと、
前記複数の固体光源について稼働している数を判断し、その数に応じて前記電動ステージを介して前記蛍光体を移動させる制御装置と、
前記蛍光が入射するロッドインテグレータと、
を備える、
照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記固体光源は青色の励起光を出射し、
前記蛍光体は黄色の蛍光を発光し、
透過面と前記蛍光体が塗布された鏡面とを有する回転可能な蛍光体ホイールと、
黄色光を透過し青色光を反射する特性を有し、前記励起光を前記蛍光体ホイールに向けて反射させるダイクロイックミラーと、
前記透過面を透過した前記励起光を前記ダイクロイックミラーに導く光学系と、
をさらに備え、
前記ダイクロイックミラーは、前記蛍光体にて発生した蛍光を入射し、前記光学系を介して入射された前記励起光と合成して前記ロッドインテグレータへ向けて出射する、
照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の照明装置において、
前記固体光源は青色のＳ偏光である励起光を出射し、
前記蛍光体は黄色の蛍光を発光し、
一部に前記蛍光体が塗付された鏡面を有する回転可能な蛍光体ホイールと、
黄色光およびＰ偏光成分の青色光を通過させ、Ｓ偏光成分の青色光を反射する特性を有し、前記励起光を前記蛍光体ホイールに向けて反射させるダイクロイックミラーと、
前記蛍光体ホイールと前記ダイクロイックミラーの間に配置される１／４波長板と、
をさらに備える、
照明装置。
【請求項４】
請求項１に記載の照明装置において、
前記ロッドインテグレータに入射する青色光を出射する青色光の光源をさらに備える、
照明装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置において、
ストライプミラーをさらに備え、
前記複数の固体光源の一部の固体光源が面状に配置され、
前記一部の固体光源が配置された面に直行する面に前記複数の固体光源の残りの固体光源が面状に配置され、
前記一部の固体光源および前記残りの固体光源から出射される励起光がストライプミラーにより合成されることを特徴とする、
照明装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の照明装置を備える、
プロジェクタ。
【請求項７】
複数の固体光源が励起光を出射する工程と、
蛍光体が前記励起光の入射により黄色の蛍光を発光する工程と、
レンズが前記励起光を前記蛍光体上に集光する工程と、
電動ステージが前記蛍光体を移動させて前記蛍光体上における前記励起光のスポットサイズを変化させる工程と、
制御装置が前記複数の固体光源について稼働している数を判断し、その数に応じて前記電動ステージを介して前記蛍光体を移動させる工程と、
ロッドインテグレータに前記蛍光が入射する工程と、
を備える、
照明装置の効率変調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、照明装置、プロジェクタおよび照明装置の効率変調方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタに備えられている照明装置には、ハロゲンランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等の様々な方式のものが使用されている。特に近年では、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：レーザーダイオード）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）等の固体光源を備える照明装置がプロジェクタに使用されている。ＬＤやＬＥＤを光源とする照明装置は、例えば、複数の並べられたＬＤやＬＥＤを光源として使用し、ＬＤやＬＥＤからの光により蛍光を発生する蛍光体や、光の均一性を図るためのインテグレータレンズの光学系をさらに備えている。これにより、固体光源が出射する単色光に蛍光が混色されることによって白色光に変換されて、照明装置から出射される。照明装置から出射された白色光は、プロジェクタの内部で変調されることによって画像光とされてスクリーンに投写される。
【０００３】
特許文献１には、照明装置に複数の固体光源を備えるプロジェクタが記載されている。特許文献１に記載されたプロジェクタには、照明装置および光学エンジンが備えられており、照明装置から出射された白色光は、光学エンジンで変調され、スクリーンに投写される。
【０００４】
固体光源は、光源制御装置により制御される。これにより、照明装置から出射される光の光量が変動する。ここで、光源制御装置は、固体光源へ供給する電力の制御を定電流制御もしくは定電力制御のいずれかにより行う。また、光源制御装置は、一部の固体光源のショートによる急激な固体光源の順方向電圧降下が発生した場合に、これを検知して、照明装置の使用目的に応じて、定電力制御から定電流制御へ制御を切り替るか、あるいは、定電流制御から定電力制御へ制御を切り替える。
【０００５】
使用目的が消費電力や寿命が優先されるプロジェクタに用いられることである場合、通常時には定電力制御が行われ、固体光源の順方向電圧降下が発生すると、定電力制御から定電流制御へ制御を切り替る。これにより、通常時は、固体光源の消費電力を一定に保つことができ、併せて、プロジェクタの消費電力も一定に保つことができる。また、ショート後は、ショートしていない固体光源に過大な電流が流れることを防止することができ、固体光源の寿命を延ばすことができる。すなわち、プロジェクタの寿命も延ばすことができる。しかし、この場合、ショートをした固体光源分の光量が減少する。
【０００６】
他方、使用目的が出射する光の光量が一定であることが優先されるプロジェクタに用いられることである場合、通常時には定電流制御が行われ、固体光源の順方向電圧降下が発生すると、定電流制御から定電力制御へ制御を切り替える。これにより、通常時は、照明装置が出射する光の光量を略一定とすることができる。固体光源は、供給される電流に応じた光量の光を出射するためである。また、ショート後は、固体光源に流れる電流が増加し、ショートしていない固体光源から出射される光の光量が増加する。これにより、ショートの有無にかかわらず、常に照明装置が出射する光の光量を略一定とすることができる。すなわち、プロジェクタが出射する光の光量も略一定となる。しかし、この場合、ショートしていない固体光源に過大な電流が流れ、固体光源が劣化する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−４９３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、固体光源が出射する光の光量は電流により調整可能である。しかし、当初から固体光源へ許容電流に近い電流を流し、固体光源が出射する光量の総和が最大となっている場合、固体光源に入力する電流の制御を行ったところで、固体光源が出射する光の光量の増加をさせることはできない。
【０００９】
すなわち、複数の固体光源のうち一部の固体光源が劣化によりショートした場合、他の固体光源への入力電流の値を制御により調整したところで、固体光源から出射される光の光量の総和が低下し、これに伴い、照明装置が出射する光の光量が低下してしまい、併せてプロジェクタが投写する画像の輝度の低下も招くこととなる。
【００１０】
そこで、本発明は、固体光源が劣化した場合であっても、各固体光源への入力電流の値を変更することなく、照明装置が出射する光の光量を一定に保ち続けることができる照明装置、プロジェクタおよび照明装置の効率変調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】
【００１１】
本発明に係る照明装置は、励起光を出射する複数の固体光源と、前記励起光の入射により蛍光を発光する蛍光体と、前記励起光を前記蛍光体上に集光するレンズと、前記蛍光体を移動させて前記蛍光体上における前記励起光のスポットサイズを変化させる電動ステージと、前記複数の固体光源について稼働している数を判断し、その数に応じて前記電動ステージを介して前記蛍光体を移動させる制御装置と、前記蛍光が入射するロッドインテグレータと、を備える。
【００１２】
本発明に係るプロジェクタは、前記照明装置を備える。
【００１３】
本発明に係る照明装置の効率変調方法は、複数の固体光源が励起光を出射する工程と、蛍光体が前記励起光の入射により黄色の蛍光を発光する工程と、レンズが前記励起光を前記蛍光体上に集光する工程と、電動ステージが前記蛍光体を移動させて前記蛍光体上における前記励起光のスポットサイズを変化させる工程と、制御装置が前記複数の固体光源について稼働している数を判断し、その数に応じて前記電動ステージを介して前記蛍光体を移動させる工程と、ロッドインテグレータに前記蛍光が入射する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成により本発明は、固体光源が劣化した場合であっても、各固体光源への入力電流の値を変更することなく、照明装置が出射する光の光量を一定に保ち続けることができる照明装置、プロジェクタおよび照明装置の効率変調方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る照明装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１に示す照明装置の蛍光体ホイールの部分の拡大図である。
【図３】図１に示す照明装置の回路構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す照明装置と別の本発明に係る照明装置の実施形態の構成を示す図である。
【図５】図４に示す照明装置の回路構成を示すブロック図である。
【図６】図１に示す照明装置を備えるプロジェクタの構成を示す図である。
【図７】図４に示す照明装置を備えるプロジェクタの構成を示す図である。
【図８】図１に示す照明装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を限定するものではない。また、本発明は、技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【００１７】
＜実施例１＞
［照明装置の構成］
図１は、本発明に係る照明装置４００の一実施形態の構成を説明するための図である。
【００１８】
白色光を出射する照明装置４００は、光源１１０，１１１、ストライプミラー１４０、レンズ１５０，１７０，１９０，２００，２２０，２３０，４２０，４３０、拡散板１６０，３５０、ダイクロイックミラー１８０、蛍光体ホイール２１０、電動ステージ２７０，２８０、リレーレンズ３３０，３４０、平面ミラー２４０，２５０，２６０，４１０、ロッドインテグレータ４４０および制御装置１０を備える。
【００１９】
光源１１０は、直列接続または直並列接続され、励起光を出射する複数のＬＤである固体光源１１０ａを備える。光源１１１も光源１１０と同様に、直列接続または直並列接続され、励起光を出射する複数のＬＤである固体光源１１１ａを備える。固体光源１１０ａ，１１１ａは、指向性の高い青色のレーザ光を出射し、面状に配置されている。光源１１０，１１１は、それぞれのレーザ光の出射方向が互いに直交する向きであって、かつ、光源１１０のレーザ光の出射口がレンズ１５０と対向する向きになるように配置される。
【００２０】
ストライプミラー１４０は、平板形状をしており、反射面と透過面が互い違いに配置された構成である。ストライプミラー１４０は、反射面に光源１１１からの複数のレーザ光が入射し、透過面に光源１１０からの複数のレーザ光が入射し、反射面で反射された光源１１１からのレーザ光および透過面を透過した光源１１０からのレーザ光の出射口がレンズ１５０に向かうように配置されている。
【００２１】
レンズ１９０、２３０は片面に非球面構造を有する。
【００２２】
拡散板１６０，３５０は、通過する光の光密度分布を均一化する。これにより、拡散板１６０，３５０を通過した光により形成された画像がスクリーン上に投写される場合にスペックルノイズの低下を図ることができる。
【００２３】
ダイクロイックミラー１８０は、青色光を反射し、黄色光を通過させる特性を有する。
【００２４】
蛍光体ホイール２１０は、蛍光体２１１および下地面２１２を備える。下地面２１２は、薄い円盤状をしており、円周に沿う方向に分割され、光を透過する透明なガラスからなる透過面と、光を反射する鏡面の２種類の面を有する。鏡面の部分には、蛍光体２１１が塗布されている。蛍光体２１１は、励起光が照射されると黄色の蛍光を発生させる。また、蛍光体ホイール２１０は、モーターによって円周方向に回転する。
【００２５】
電動ステージ２７０は、蛍光体ホイール２１０を保持し、電動ステージ２８０は、レンズ２２０およびレンズ２３０を保持する。
【００２６】
平面ミラー２４０，２５０，２６０およびリレーレンズ３３０，３４０は、蛍光体ホイール２１０を透過して、平面ミラー２４０に入射する光を、ダイクロイックミラー１８０の位置に戻す構成である。
【００２７】
ロッドインテグレータ４４０は、入射した光の輝度分布を均一化し、これを出射する。
【００２８】
ここから、光源１１０，１１１から出射される青色のレーザ光の軌跡について説明する。
【００２９】
光源１１０から出射される青色のレーザ光と光源１１１から出射される青色のレーザ光は、ストライプミラー１４０により合成され、光２９０となる。光２９０は、レンズ１５０、拡散板１６０およびレンズ１７０をこの順に通り、ダイクロイックミラー１８０に入射する。このとき、光２９０は、レンズ１５０およびレンズ１７０によって略平行光となる。
【００３０】
光２９０は、青色光であるため、ダイクロイックミラー１８０で全て反射され、蛍光体ホイール２１０の方向へ進行する光３００となる。光３００は、レンズ１９０，２００で集光されて蛍光体ホイール２１０に入射する。なお、蛍光体ホイール２１０は、最小スポットサイズの位置３８０よりも手前側（光３００の入射側）方向にずらして配置されている。ここで、スポットサイズとは、照射面に照射された光の径のことをいう。すなわち、最小スポットサイズの位置３８０とは、レンズ１９０，２００で集光された光３００の径が最小となる位置のことである。
【００３１】
光３００は、蛍光体ホイール２１０の蛍光体２１１が塗付されている面と透過面に交互に入射する。蛍光体２１１が塗付されている面に入射する光３００は、蛍光体２１１を励起し、黄色の蛍光を発光させる。黄色の蛍光は全方位に出射される光であるが、蛍光体２１１は鏡面上に塗付されているため、鏡面側へ向かう蛍光は、全て反射される。したがって、蛍光は、ダイクロイックミラー１８０の方向へ進行する蛍光３１０となり、ダイクロイックミラー１８０へ入射する。
【００３２】
他方、透過面に入射する光３００は、これを透過し、レンズ２２０，２３０により、略平行な光３２０となる。光３２０は、平面ミラー２４０，２５０，２６０およびリレーレンズ３３０，３４０によって、ダイクロイックミラー１８０の方向へ導かれ、ダイクロイックミラー１８０へ入射する光３６０となる。このとき、光３２０は、拡散板３５０を通過して均一化される。
【００３３】
蛍光３１０は黄色光であるためダイクロイックミラー１８０を通過し、光３６０は青色光であるためダイクロイックミラー１８０で反射され、これらの光は、ダイクロイックミラー１８０により合成される。合成された光は、白色光であり、平面ミラー４１０の配置されている方向へ進行する光３７０となる。光３７０は、平面ミラー４１０で反射され、ガラスレンズ４２０，４３０で集光されて、ロッドインテグレータ４４０に入射する。このとき、蛍光体ホイール２１０への光３００の入射面と、ロッドインテグレータ４４０の入射面が結像関係となるようにレンズ１９０，２００，４２０，４３０が配置されている。
【００３４】
ロッドインテグレータ４４０へ入射した光は、ロッドインテグレータ４４０を通過し、出射される。
【００３５】
ここで、電動ステージ２７０は、制御装置１０から入力される蛍光体ホイール２１０の移動量の信号に応じて、蛍光体ホイール２１０を上述した蛍光体ホイール２１０に入射する光の光軸方向へ移動させる。
【００３６】
また、電動ステージ２８０は、制御装置１０から入力されるレンズ２２０およびレンズ２３０の移動量の信号に応じて、レンズ２２０およびレンズ２３０をレンズ２２０およびレンズ２３０に入射する光の光軸方向へ移動させる。このとき、レンズ２２０とレンズ２３０の距離のピッチは、一定に保たれている。
【００３７】
［光学系の効率の調整］
本実施形態に係る照明装置４００は、固体光源１１０ａ，１１１ａの一部がショートにより不点灯となる場合に、光源１１０，１１１からロッドインテグレータ４４０までの間における光学系の効率の上昇を図る。これにより、固体光源１１０ａ，１１１ａの一部が不点灯となる場合でも、照明装置４００から出射される光の光量を一定に保つことができる。
【００３８】
以下、光学系の効率の調整原理、照明装置４００から出射する光の光束の制御原理をこの順で説明する。なお、光束とは、単位時間当たりの光量のことをいう。
【００３９】
［光学系の効率の調整原理］
まず、図２を参照しながら光学系の効率の調整原理について説明する。図２は、図１で示す照明装置４００の蛍光体ホイール２１０の部分の拡大図である。図２−１は、蛍光体ホイール２１０およびレンズ２２０，２３０が初期状態にある場合の構成を示す図であり、図２−２は、蛍光体ホイール２１０およびレンズ２２０，２３０を光軸方向に移動させた後の構成を示す図である。
【００４０】
図２−１に示すように、初期状態で蛍光体ホイール２１０へ入射する光３００の入射面の位置は、最小スポットサイズの位置３８０からずらした位置（入射面側の位置）である。入射面のスポットサイズが小さいほど入射面の照度が上がり、温度が上昇する。すべての固体光源１１１ａ、１１１ｂが動作している初期状態において、最小スポットサイズの位置３８０に入射面を配置すると、入射面の位置にある下地面２１２に塗付されている蛍光体２１１の許容温度を超えてしまう。このため、最小スポットサイズの位置３８０からずらした位置に入射面が配置されている。
【００４１】
しかし、固体光源１１０ａ，１１１ａ（図１参照）の一部が故障した場合、入射光の光量が減少する。この減少分を補うために、図２−２に示すように入射面のスポットサイズを小さくする。具体的には、蛍光体ホイール２１０を最小スポットサイズの位置３８０の方向に移動することができる。なお、蛍光体ホイール２１０は、上述した電動ステージ２７０で移動し、これによりスポットサイズが変化する。
【００４２】
ここで、図中のａは、初期位置での最小スポットサイズの位置３８０と蛍光体ホイール２１０の入射面との距離を意味する。ｂは、初期位置での最小スポットサイズの位置３８０とレンズ２２０の入射面との距離を意味する。ｃは、蛍光体ホイール２１０の移動量を意味する。ａ’は、蛍光体ホイール２１０の移動後の最小スポットサイズの位置３８０と蛍光体ホイール２１０の入射面との距離を意味する。ｂ’は、レンズ２２０，２３０の移動後の最小スポットサイズの位置３８０とレンズ２２０の入射面との距離を意味する。
【００４３】
本実施形態において、蛍光体ホイール２１０は、図２−１に示す初期位置から最小スポットサイズの位置３８０までの範囲で動く構成である。したがって、以下の式を満たす必要がある。
【００４４】
【数１】
2019053119.tif 000003
【００４５】
ここで、光学系の効率を入射面に入射する光の光束に対する、出射面から出射する光の光束の割合と定義する。
【００４６】
ここでは、特に断りがない限り光源１１０，１１１から照射対象までの光学系の効率を考える。また、蛍光体ホイール２１０の蛍光体２１１が塗付されている面に入射して発生する光（以下、蛍光と呼ぶ。）の蛍光体ホイール２１０からロッドインテグレータ４４０に入射するまでの光学系の効率と、蛍光体ホイール２１０の透過面に入射する光（以下、青色光と呼ぶ。）の蛍光体ホイール２１０からロッドインテグレータ４４０に入射するまでの光学系の効率は異なる。これは、各光の光路が異なるためである。そこで、光学系の効率の関係を説明するにあたり、蛍光の光学系の効率の関係と、青色光の光学系の効率の関係を分けて説明する。
【００４７】
なお、蛍光の蛍光体ホイール２１０からロッドインテグレータ４４０に入射するまでの光学系を蛍光の光学系と呼び、青色光の蛍光体ホイール２１０からロッドインテグレータ４４０に入射するまでの光学系を青色光の光学系と呼ぶ。
【００４８】
（蛍光の光学系での効率について）
まず、蛍光の光学系の効率の関係について説明する。
【００４９】
図２−１で示した光学系における光学系の効率をＥ１、図２−２で示した光学系における光学系の効率をＥ２、蛍光体ホイール２１０の入射面が最小スポットサイズの位置３８０にある場合における光学系の効率をＥｍａｘと置く。このとき以下の式が成立する。
【００５０】
【数２】
2019053119.tif 000004
【００５１】
また、照明装置４００の光源１１０，１１１（図１参照）で使用されるレーザーバンクの数をＬｎ、１つのレーザーバンク内の固体光源１１０ａ，１１１ａの数をＤｎと置く。ここで、Ｆｎ個の固体光源１１０ａ，１１１ａが不点灯となったとする。蛍光体ホイール２１０をｃ移動させて、照射対象に照射される光の光束を一定に保つためには、光源１１０，１１１から出射される光の光束の減少割合の分だけ光学系の効率の割合を増加させればよい。したがって、以下の式が成立すればよい。
【００５２】
【数３】
2019053119.tif 000005
【００５３】
上記の数２の式と数３の式を整理すると以下の式が成立する。
【００５４】
【数４】
2019053119.tif 000006
【００５５】
また、光源１１０，１１１から蛍光体２１１までの光学系の効率をα、光源１１０，１１１の光から蛍光体２１１が蛍光を生成するときの変換効率をｈ、蛍光体２１１からロッドインテグレータ４４０の入射面までの光学系の効率をＲ、ロッドインテグレータ４４０から照射対象までの光学系の効率をｅとする。Ｅ１，Ｅ２およびＥｍａｘは、以下の式で表される。
【００５６】
ここで、変換効率とは、蛍光体に照射される励起光の光束に対する、蛍光体が発光する蛍光の光束の割合のことをいう。
【００５７】
【数５】
2019053119.tif 000007
【００５８】
【数６】
2019053119.tif 000008
【００５９】
【数７】
2019053119.tif 000009
【００６０】
数４の式にＥ１およびＥｍａｘを代入して整理すると、
【００６１】
【数８】
2019053119.tif 000010
【００６２】
となる。
【００６３】
すなわち、Ｆｎ個の固体光源１１０ａ，１１１ａが不点灯となった場合に数８式を満たすように蛍光体ホイール２１０を移動させれば、照射対象へ照射される光の光束は、減少しない。
【００６４】
（青色光の光学系の効率について）
次に青色光の光学系の効率の関係について説明する。
【００６５】
上述したように蛍光体２１１から出射される蛍光の光学系の効率は、蛍光体ホイール２１０を光軸方向に移動することで変更できる。蛍光体ホイール２１０を移動すると、蛍光体２１１に入射する光のスポットサイズが変化する。このとき、ロッドインテグレータ４４０の入射面へ入射する蛍光の径もあわせて変化する。これは、蛍光体２１１の入射面とロッドインテグレータ４４０の入射面が結像関係にあるためである。
【００６６】
ここで、蛍光の光学系での効率と青色光の光学系での効率を等しくするためには、蛍光と青色光のロッドインテグレータ４４０に入射するときの入射面での径を等しくすればよい。したがって、ロッドインテグレータ４４０に入射するときの蛍光と青色光の入射面での径を等しくなるようにレンズ２２０，２３０を移動させる。このとき、レンズ２２０とレンズ２３０の間隔は、一定のままである。
【００６７】
これにより、蛍光の蛍光体ホイール２１０からロッドインテグレータ４４０への光学系の効率の変化率と、青色光の蛍光体ホイール２１０からロッドインテグレータ４４０への光学系の効率の変化率は等しくなる。
【００６８】
すなわち、Ｆｎ個の固体光源１１０ａ，１１１ａが不点灯となった場合に数８式を満たすように蛍光体ホイール２１０を移動させ、あわせて、ロッドインテグレータ４４０に入射する蛍光と青色光の入射面の径を等しくなるようにレンズ２２０，２３０を移動させると、照射対象へ照射される蛍光と青色光の光束は減少しない。
【００６９】
［照明装置から出射する光の光束の制御原理］
図３は、図１に示した照明装置４００の回路構成を示すブロック図である。
【００７０】
本実施形態の制御装置１０は、電流検出抵抗３０（検出器）、電圧検出抵抗４０ａ，４０ｂ（検出器）、オペアンプ５０，６０（検出器）、及び制御回路７０（制御部）を備える。また、電源装置ＰＳから供給される電力によって、光源１１０，１１１は、発光する。さらに、蛍光体ホイール用の電動ステージ２７０およびレンズ用の電動ステージ２８０は、制御装置１０によって制御される。制御装置１０は、蛍光体２１１を移動させることで蛍光体２１１上のスポットサイズを制御する。
【００７１】
電流検出抵抗３０は、光源１１０に流れる電流と光源１１１に流れる電流の合計値を検出するために用いられる抵抗であり、電源装置ＰＳと光源１１０，１１１との間に設けられている。
【００７２】
電圧検出抵抗４０ａ，４０ｂは、光源１１０および光源１１１の順方向電圧降下（Ｖｆ）を検出するために用いられる抵抗であり、直列接続された状態で光源１１０，１１１に並列接続されている。これら電圧検出抵抗４０ａ，４０ｂはいわゆる分圧抵抗であり、その接続点には検出対象である順方向電圧降下（Ｖｆ）に比例した電圧が現れる。
【００７３】
オペアンプ５０は、非反転入力端が電源装置ＰＳと電流検出抵抗３０との間に接続されるとともに反転入力端が電流検出抵抗３０と光源１１０，１１１との間に接続され、電流検出抵抗３０に現れる電圧降下を所定の増幅率で増幅する。オペアンプ５０から出力される信号は、光源１１０，１１１に流れる電流の検出結果を示す信号である。
【００７４】
オペアンプ６０は、非反転入力端が電圧検出抵抗４０ａ，４０ｂの接続点に接続されるとともに反転入力端が接地され、非反転入力端に入力される電圧を所定の増幅率で増幅する。オペアンプ６０から出力される信号は、直列接続された光源１１０，１１１の電圧の検出結果を示す信号である。
【００７５】
制御回路７０は、オペアンプ５０，６０から出力される信号を用いてレンズ用の電動ステージ２８０および蛍光体ホイール用の電動ステージ２７０の移動制御を行う信号を出力する。具体的には、制御回路７０は、オペアンプ５０，６０から出力される信号をディジタル変換したデータを蓄積するメモリ７０ａを備えており、オペアンプ５０，６０の少なくとも一方から得られる信号をディジタル変換したデータとメモリ７ａに蓄積されたデータとを比較することで、光源１１０，１１１に印加される電圧と光源１１０，１１１に供給される電流との少なくとも一方の不連続性の有無を判断する。
【００７６】
不連続性が有ると判断した場合に、制御回路７０は、さらに不連続となった回数をメモリ７０ａに蓄積する。メモリ７０ａに記憶された不連続となった回数をショートした固体光源１１０ａ，１１１ａの数として、制御回路７０は、上記数８の式を基にして蛍光体ホイール２１０の移動量を計算し、その結果を蛍光体ホイール用の電動ステージ２７０へ出力する。このとき、制御回路７０は、レンズ２２０，２３０についての移動量もレンズ用の電動ステージ２８０へ出力する。
【００７７】
これにより、光源１１０，１１１を構成する固体光源１１０ａ，１１１ａの一部がショートにより、発光しなくなった場合でも、照明装置４００は、固体光源１１０ａ，１１１ａへの入力電流の値を変更することなく、照明装置４００が出射する光の光束、すなわち出射する光の光量を一定に保ち続けることができる。
【００７８】
＜実施例２＞
［照明装置の構成］
図４は、図１で示した実施形態とは別の本発明に係る照明装置８００の実施形態を示す図である。
【００７９】
照明装置８００は、上述した照明装置４００（図１参照）と同様に白色光を出射する装置である。照明装置８００は、光源１１５，１１６、ストライプミラー１４０、レンズ１５０，１７０，６４０，６６０，８２０，８３０、拡散板６２０、偏光分離機能を備えたダイクロイックミラー６３０、蛍光体ホイール６７０、電動ステージ６８０、１／４波長板６５０、平面ミラー６１０，８１０、制御装置１５およびロッドインテグレータ８５０を備える。
【００８０】
光源１１５，１１６は、上述した光源１１０，１１１と略同様の構成であり、光源１１５は、固体光源１１５ａを備え、光源１１６は、固体光源１１６ａを備える。また、光源１１０，１１１が出射する光は、Ｓ偏光である。
【００８１】
ダイクロイックミラー６３０は、黄色光およびＰ偏光成分の青色光を通過させ、Ｓ偏光成分の青色光を反射する特性を有する。
【００８２】
１／４波長板６５０は、入射光の偏光面にπ／２（＝λ／４）の位相差を与えるものである。
【００８３】
蛍光体ホイール６７０は、円盤状をしており回転する構成で、蛍光体６７１と下地面６７２を備える。下地面６７２は、薄い円盤状をしており、全面に光を反射する鏡面を有する。鏡面の部分の一部には、蛍光体６７１が塗布されている。これにより、蛍光体ホイール６７０の中心を除く面に照射される光は、蛍光体６７１が塗布された面と鏡面の双方に交互に照射される。
【００８４】
電動ステージ６８０は、蛍光体ホイール６７０を保持する。
【００８５】
ここから、光源１１５，１１６から出射される青色のレーザ光の軌跡について説明する。
【００８６】
光源１１５および光源１１６から出射される青色のレーザ光は、ストライプミラー１４０により合成され、光６９０となる。光６９０は、平面ミラー６１０で反射され、拡散板６２０へ入射する。
【００８７】
拡散板６２０は、蛍光体６７１上に入射する光密度分布を均一化する。拡散板６２０を通過した光は、ダイクロイックミラー６３０へ入射する。入射した光はＳ偏光で揃えられているため、全ての光がダイクロイックミラー６３０で反射される。ダイクロイックミラー６３０で反射された光は、レンズ６４０、６６０で集光し、蛍光体ホイール６７０に入射する。
【００８８】
蛍光体ホイール６７０に入射する光のうち蛍光体６７１が塗布されている部分に入射する光は、蛍光体６７１を励起する。励起された蛍光体６７１は、黄色の蛍光を発光する。蛍光体６７１は、鏡面からなる下地面６７２に塗付されているため、蛍光は、全て光７１０の方向へ出射される。その後、蛍光は、レンズ６６０、６４０を通過し、ダイクロイックミラー６３０を通過する。
【００８９】
他方、蛍光体６７１が塗布されていない部分へ入射する光は、下地面６７２の鏡面で反射され、そのまま青色光として光７１０の方向へ出射される。このとき、蛍光体ホイール６７０へ入射する前と後の２回、１／４波長板６５０を通過することにより、Ｓ偏光であった光が、Ｐ偏光に変換される。Ｐ偏光に変換された光は、ダイクロイックミラー６３０を通過する。
【００９０】
蛍光体６７１が出射した蛍光とＰ偏光に変換された光は、合成され、進行し、平面ミラー８１０で反射される。反射された光は、レンズ８２０，８３０で集光され、ロッドインテグレータ８５０に入射する。
【００９１】
このとき、蛍光体ホイール６７０への光７００の入射面とロッドインテグレータ８５０の入射面が結像関係となるようにレンズ６４０，６６０，８２０，８３０が配置されている。
【００９２】
ロッドインテグレータ８５０へ入射した光は、ロッドインテグレータ８５０を通過し、出射される。
【００９３】
ここで、電動ステージ６８０は、制御装置１５から入力される蛍光体ホイール６７０の移動量の信号に応じて蛍光体ホイール６７０を光軸方向に移動させる。
【００９４】
［光学系の効率の調整原理］
本実施形態の蛍光体６７１が出射する蛍光が蛍光体６７１から出射されてロッドインテグレータ８５０へ入射するまでの構成と、上記の実施例１で蛍光体２１１が出射する蛍光が蛍光体２１１から出射されてロッドインテグレータ４４０へ入射するまでの構成（図１参照）は同じである。
【００９５】
また、本実施形態では、下地面６７２の鏡面で反射された光（青色光）と蛍光体６７１が出射する蛍光が同じ光路を通るため、ロッドインテグレータ８５０に入射する蛍光と青色光の径は等しい。
【００９６】
したがって、本実施形態も上記実施例１と同様に数８式が成立する。すなわち、光源１１５，１１６がレーザーバンクをＬｎ個備え、１つのレーザーバンク内の固体光源１１５ａ，１１５ａがＤｎ個であるとする。このときＦｎ個の固体光源１１５ａ，１１６ａが不点灯となったときに蛍光体ホイール６７０を最小スポットサイズの位置の方向へｃ移動させれば、照明装置８００が出射する光の光束は、一定に保たれる。
【００９７】
［照明装置から出射する光の光束の制御原理］
図５は、図４に示した照明装置８００の回路構成を示すブロック図である。
【００９８】
本実施形態の制御装置１５は、上記実施例１の制御装置１０の構成と略同様である。しかし、本実施形態では、蛍光体ホイール６７０の背面にレンズが配置されていないため、制御回路７５は、レンズ用の電動ステージに信号を出力する必要がない。したがって、制御回路７５は、蛍光体ホイール用の電動ステージ６７０のみに信号を出力する。このとき、蛍光体ホイール用の電動ステージ６７０の移動量は、数８式を用いて計算される。
【００９９】
＜実施例３＞
［照明装置を備えるプロジェクタの構成］
図６は、図１で示した照明装置４００を備えるプロジェクタ１の構成を示した図である。また、図７は、図４で示した照明装置８００を備えるプロジェクタ２の構成を示した図である。プロジェクタ１，２は、照明装置４００または照明装置８００から出射された光を変調し画像を生成し、投写レンズ５４０を介してスクリーン上に画像を投写する。
【０１００】
プロジェクタ１，２は、照明装置４００と照明装置８００の部分を除いて同じ構成をしている。
【０１０１】
したがって、プロジェクタ１およびプロジェクタ２は、共に、カラーホイール４５０、レンズ４６０，４７０，４９０，５１０，５１０、平面ミラー４８０，５００、全反射プリズム５２０、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）５３０および投写レンズ５４０を備える。
【０１０２】
カラーホイール４５０は、赤色、緑色および青色の薄膜を円周上に有する。カラーホイール４５０は、高速で回転しており、赤色、緑色および青色を含む白色光がカラーホイール４５０に入射すると、赤色、緑色または青色の単色光を一定時間ごとに通過させる。
【０１０３】
全反射プリズム５２０は、２つの三角プリズムを貼り合わせ、プリズムとプリズムの間に空気層を有する。
【０１０４】
ＤＭＤ５３０は、カラーホイール４５０を通過した赤色光、緑色光、青色光を順次変調し、スクリーンへの投写用の画像を生成する。
【０１０５】
照明装置４００または照明装置８００より出射された光は、カラーホイール４５０により一定時間ごとに切り替わる赤色、緑色または青色の単色光となり、レンズ４６０，４７０に入射し、これを通過する。レンズ４６０，４７０を通過した光は、平面ミラー４８０で反射され、レンズ４９０へ入射し、これを通過する。レンズ４９０を通過した光は、平面ミラー５００で反射され、レンズ５１０へ入射し、これを通過する。レンズ５１０を通過した光は、全反射プリズム５２０へ入射する。全反射プリズム５２０へ入射した光は全反射プリズム５２０の面５２１で全反射し、ＤＭＤ５３０へ入射する。ＤＭＤ５３０は、入射した光を変調し画像を形成する光を生成し出射する。ＤＭＤ５３０で変調された光は、投写レンズ５４０を介してスクリーンへ投写され、スクリーンに画像を形成する。
【０１０６】
＜実施例４＞
本発明では、蛍光体ホイールによって蛍光と青色光を分離する方式を記載したが、蛍光と青色光の光源を別にする方式でも同様の効果がある。具体的には、ダイクロイックミラーの裏側から青色光を直接入射させる構成である。ただし、この場合は、青色光の光路で青色光を集光するレンズを蛍光体ホイールと同様シフトさせる必要がある。
【０１０７】
＜実施例５＞
実施例１では、図１で示したように最小スポットサイズの位置３８０より光の入射側に蛍光体ホイール２１０を配置する方式を採用したが、図８に示すように最小スポットサイズの位置３８０よりも出射側に蛍光体ホイール２１０を配置した場合も同様の効果が得られる。
【０１０８】
この場合も、蛍光体ホイール２１０は、最小スポットサイズの位置３８０に近づける方向に移動させるが、移動方向が逆方向になる。
【符号の説明】
【０１０９】
１１０ａ，１１１ａ，１１５ａ，１１６ａ                  固体光源
２１１，６７１                                          蛍光体
２２０，２３０，６４０，６６０                          レンズ
２７０，６８０                                          電動ステージ
１０，１５                                       制御装置
４００，８００                                          照明装置
４４０，８５０                                          ロッドインテグレータ
【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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