(57)【要約】【課題】ガイド手段に沿って移動する蛍光体を用いて光路を変更する簡単な構成の光放射機構、それを利用した明るい表示装置、光源装置である。【解決手段】光放射機構は、入射光１０５により励起されて光を発し、その伝播方向を変える蛍光体１０４と、蛍光体１０４を案内するガイド手段１０３と、蛍光体１０４をガイド手段１０３の伸長方向に沿って動かす駆動手段１０２を有する。ガイド手段１０３における蛍光体１０４の各位置において伸長方向に対してほぼ一定の方向に光が向けられる様に、蛍光体１０４とガイド手段１０３が構成されている。この構成では、蛍光体１０４をガイド手段１０３に沿って単に並行移動させて、蛍光体１０４で発せられる光をスキャンするのみなので、簡単な構成で柔軟に光放射機構を構成できる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光により励起されて光を発する蛍光体と、該蛍光体を案内するガイド手段と、該蛍光体を該ガイド手段の伸長方向に沿って動かす駆動手段を有し、該ガイド手段における該蛍光体の各位置において該伸長方向に対してほぼ一定の方向から入射光が照射される様に、蛍光体とガイド手段が構成されていることを特徴とする光放射機構。
【請求項２】
複数の蛍光体が設けられ、各蛍光体に対して、１つのガイド手段が備えられ、該複数のガイド手段は互いに平行に伸びていることを特徴とする請求項１記載の光放射機構。
【請求項３】
蛍光体と共に、入射光を散乱してその伝播方向を変える散乱体が設けられ、散乱体に対しても１つのガイド手段が備えられ、蛍光体と散乱体との複数のガイド手段は互いに平行に伸びていることを特徴とする請求項１または２記載の光放射機構。
【請求項４】
前記入射光がガイド手段の伸長方向に沿って進行ないし導波する様に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光放射機構。
【請求項５】
前記蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光がガイド手段の伸長方向に対して略垂直方向に向けられる様に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光放射機構。
【請求項６】
前記複数の蛍光体または散乱体は所定の相対関係を保って夫々のガイド手段に沿って移動する様に構成されていることを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の光放射機構。
【請求項７】
入射光により励起されて光を発する蛍光体と、該蛍光体を案内するガイド手段と、該入射光で励起されて光を発する発光位置と該入射光で励起されない退避位置との間で蛍光体をガイド手段の伸長方向に沿って動かす駆動手段を有することを特徴とする光放射機構。
【請求項８】
蛍光体と共に、入射光を散乱してその伝播方向を変える散乱体が設けられ、散乱体に対してもガイド手段が備えられ、該入射光を散乱できる散乱位置と該入射光を散乱できない退避位置との間で散乱体をガイド手段の伸長方向に沿って動かす駆動手段を有することを特徴とする請求項７記載の光放射機構。
【請求項９】
複数の蛍光体または散乱体が設けられ、各蛍光体または散乱体に対して１つのガイド手段が備えられ、該複数のガイド手段は、前記入射光の伝播方向に沿って、該伝播方向と非平行に伸びて互いに平行に配列されていることを特徴とする請求項７または８記載の光放射機構。
【請求項１０】
前記複数のガイド手段は２次元的に配列されていることを特徴とする請求項９記載の光放射機構。
【請求項１１】
前記散乱体は、ガイド手段の伸長方向に対して実質的に略一定の姿勢を保って該ガイド手段の伸長方向に沿って動かされることを特徴とする請求項３，４，５，６，８，９，１０の何れかに記載の光放射機構。
【請求項１２】
前記蛍光体または散乱体は、ガイド手段により運動方向を一方向に制限され、透明媒体内を運動することを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の光放射機構。
【請求項１３】
前記ガイド手段はチューブ形状を有し、該チューブ内を蛍光体または散乱体が運動することを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の光放射機構。
【請求項１４】
前記蛍光体または散乱体は略球形状を有することを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の光放射機構。
【請求項１５】
前記蛍光体または散乱体の運動は、ガイド手段内の流体である透明媒体の流れにより制御されることを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の光放射機構。
【請求項１６】
前記蛍光体または散乱体は磁性材料を有して成り、蛍光体または散乱体に作用する磁場を制御することで該蛍光体または散乱体の運動を制御することを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の光放射機構。
【請求項１７】
前記透明媒体の屈折率がガイド手段の屈折率より大きいことを特徴とする請求項１２乃至１６の何れかに記載の光放射機構。
【請求項１８】
前記ガイド手段は屈曲可能なものとして構成されていることを特徴とする請求項１乃至１７の何れかに記載の光放射機構。
【請求項１９】
前記ガイド手段及び透明媒体は、可視光に対して透明な材料で構成されていることを特徴とする請求項１２乃至１８の何れかに記載の光放射機構。
【請求項２０】
請求項１乃至６及び１１乃至１９の何れかに記載の光放射機構と、発光素子を有し、該発光素子からの伝播光がガイド手段における蛍光体または散乱体の各位置において前記伸長方向に対してほぼ一定の方向から照射される様に、蛍光体または散乱体とガイド手段が構成され、蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で表示が行なわれる様に構成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２１】
複数の蛍光体または散乱体が設けられ、各蛍光体または散乱体に対して、１つのガイド手段と少なくとも１つの発光素子が備えられ、該複数のガイド手段は互いに平行に伸びていることを特徴とする請求項２０記載の表示装置。
【請求項２２】
前記発光素子から発せられる伝播光がガイド手段の伸長方向に沿って進行ないし導波する様に、発光素子はガイド手段の端部に配置されていることを特徴とする請求項２０または２１記載の表示装置。
【請求項２３】
前記発光素子から発せられる光量を変調する変調手段と、前記蛍光体または散乱体のガイド手段における位置を検出する検出手段を更に有し、蛍光体または散乱体のガイド手段における位置、及び表示情報信号に基づいて変調手段が制御されて、蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で表示が行なわれる様に構成されていることを特徴とする請求項２０乃至２２の何れかに記載の表示装置。
【請求項２４】
請求項７乃至１９の何れかに記載の光放射機構と、前記入射光を発する発光素子を有し、蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で表示が行なわれる様に構成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２５】
複数の蛍光体または散乱体が設けられ、各蛍光体または散乱体に対して１つのガイド手段が備えられ、該複数のガイド手段は、発光素子からの光の伝播方向に沿って、該伝播方向と非平行に伸びて互いに平行に配列されていることを特徴とする請求項２４記載の表示装置。
【請求項２６】
前記発光素子から発せられる光量を変調する変調手段を更に有し、蛍光体または散乱体のガイド手段における位置、及び表示情報信号に基づいて変調手段が制御されて、蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で表示が行なわれる様に構成されていることを特徴とする請求項２４または２５記載の表示装置。
【請求項２７】
前記発光素子はレーザダイオードであることを特徴とする請求項２０乃至２６の何れかに記載の表示装置。
【請求項２８】
前記ガイド手段を屈曲可能なものとして構成することで、表示エリアが屈曲可能であることを特徴とする請求項２０乃至２７の何れかに記載の表示装置。
【請求項２９】
前記ガイド手段及び透明媒体は可視光に対して透明な材料で構成され、表示エリアが外光に対して透明であるシースルーディスプレイとして構成されていることを特徴とする請求項２０乃至２３及び２７乃至２８の何れかに記載の表示装置。
【請求項３０】
２次元配列した複数の発光素子と、該発光素子から発せられた２次元配列した光線束により励起されて光を発する複数の蛍光体または光線束を散乱してその伝播方向を変える散乱体と、該複数の発光素子から発せられる光量を変調する変調手段と、該光線束の配列方向面と垂直方向に該蛍光体または散乱体を動かす駆動手段を有して立体表示装置として構成されていることを特徴とする請求項２０乃至２３及び２７乃至２９の何れかに記載の表示装置。
【請求項３１】
複数の発光素子と該複数の発光素子を変調する変調手段を有する制御ユニットと、該複数の発光素子からの光を伝播する光ガイドケーブルと、該制御ユニットから該光ガイドケーブルを伝播してきた複数の光線束を用いて画像を形成する表示ユニットを有し、該表示ユニットは、該光ガイドケーブルを伝播してきた光線束を配列して表示面内方向に伝播する透明媒体と該光線束により励起されて光を発する蛍光体または該光線束を散乱してその伝播方向を変える散乱体とを有してなることを特徴とする請求項２０乃至３０の何れかに記載の表示装置。
【請求項３２】
請求項１乃至６及び１１乃至１９の何れかに記載の光放射機構と、前記入射光を発する発光素子を有し、該発光素子からの伝播光がガイド手段における蛍光体または散乱体の各位置において前記伸長方向に対してほぼ一定の方向から照射される様に、蛍光体または散乱体とガイド手段が構成され、蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で照射する様に構成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項３３】
請求項１乃至１９の何れかに記載の光放射機構と、前記入射光を発する発光素子を有し、蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で照射する様に構成されていることを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガイド手段に沿って移動する蛍光体を用いて光路を変更する光放射機構、それを利用した表示装置および光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の発光素子を用いた表示装置としては、一画素に一つの発光素子を対応させて２次元状に配列して配置し、それぞれの発光素子を制御することで、画像を表示するＬＥＤディスプレイやＥＬディスプレイがある。例えば、発光素子としてＬＥＤを用い、３原色である赤色（レッド（以下Ｒ））、緑色（グリーン（以下Ｇ））、青色（ブルー（以下Ｂ））の発光素子をマトリックス状に配列したＬＥＤディスプレイの例が、特開平７−３０６６５９号公報に開示されている。
【０００３】
一方で、一つの（もしくはＲ，Ｇ，Ｂ３つの）レーザを２次元走査して画像を表示するレーザディスプレイが知られている。レーザディスプレイとしては、例えば、特開２０００−１９７０６９号公報に記載されている様に、３原色であるＲ，Ｇ，Ｂのレーザビームをそれぞれレーザ発振器により発振し、これら出力されたレーザビームをスクリーンの同一のポイントに投射し、これを高速に２次元走査することでスクリーン上にカラー画像等を表示する投影表示装置がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画素ごとに発光素子を２次元的に配する表示装置は、発光素子の数が多いことから消費電力が大きくなることや、発光素子のばらつきに伴い画像の質が悪くなること等の課題がある。さらには、マトリックス状の電気配線を配置する必要や、画素ごとにＴＦＴトランジスタを配する必要が生じ、表示部における構成が複雑になる。
【０００５】
また、特にＬＥＤディスプレイは、発光効率が高いことや寿命の点で好ましいが、同一基板上に異なる色を発光する素子を作製することが困難なことから、高精細の表示が難しく、比較的大型の表示装置への適用に限られている。これに対して、最近注目を集めている有機ＥＬディスプレイは小型装置への適用が可能であるが、寿命が短いことなどで、開発段階である。
【０００６】
一方、１から３程度の少数の発光素子を２次元走査しで画像を表示するレーザディスプレイにおいては、一つの発光素子からの発光量には制限があるため、周りが明るくスクリーンに外光が入射するような状況では、画像が暗く、視認性が低いという問題があった。また、レーザ走査の光学系を設置するために奥行き方向の容積が必要となり、薄型の表示装置は困難である。さらに、レーザを２次元の高速に走査するために、高速に揺動するミラーなどが必要となることや、振動に弱いことなどの課題がある。
【０００７】
さらに、上記した従来装置と異なり画素行ごとにＬＥＤを一列に配列した表示装置として、特開２０００−１１１８２７号公報に図１４に示す様なヘッドマウントディスプレイが報告されているが、ミラー３を動かすのに複雑な機械構成を有しており、現実的でない。
【０００８】
上記の課題に鑑み、本発明の目的は、ガイド手段に沿って移動する蛍光体を用いた光放射機構、それを利用した装置、すなわち、明るい画像を表示でき、表示部の構造が比較的単純で容易に作製でき、薄型構造にも容易にできる表示装置、および光源装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する光放射機構は、入射光により励起されて光を発する蛍光体と、蛍光体を案内するガイド手段と、蛍光体を該ガイド手段の伸長方向に沿って動かす駆動手段を有し、ガイド手段における蛍光体の各位置において該伸長方向に対してほぼ一定の方向から入射光が照射される様に、蛍光体とガイド手段が構成されていることを特徴とする。この構成では、蛍光体をガイドに沿って単に並行移動させて、蛍光体の発光位置をスキャンするのみなので、簡単な構成で柔軟に光放射機構を構成できる。
【００１０】
上記基本構成に基づいて、以下の如きより具体的な態様が可能である。
複数の蛍光体が設けられ、各蛍光体に対して、１つのガイド手段が備えられ、複数のガイド手段は互いに平行に伸びて図１に示す如く構成されたり、入射光が、図７などに示す如くガイド手段の伸長方向に沿って進行ないし導波する様に構成されたり複数の蛍光体は図１に示す如く所定の相対関係を保って夫々のガイド手段に沿って移動する様に構成されたりする。
【００１１】
また、図７（ｃ）に示す様に、入射光により励起される蛍光体と、蛍光体を案内するガイド手段と、入射光で励起されて光を発する発光位置と入射光で励起されない退避位置との間で蛍光体をガイド手段の伸長方向に沿って動かす駆動手段を有する構成も採り得る。この場合、複数の蛍光体が設けられ、各蛍光体に対して１つのガイド手段が備えられ、複数のガイド手段が、入射光の伝播方向に沿って、伝播方向と非平行に伸びて互いに平行に配列されている図７（ｃ）に示す様な構成としたり、複数のガイド手段が２次元的に配列されている構成としたりできる。
【００１２】
また、後記の実施の形態や実施例で説明する如く、蛍光体は、ガイド手段により運動方向を一方向に制限され、透明媒体内を運動したり、蛍光体の運動は、ガイド手段内の流体である透明媒体の流れにより制御されたり、蛍光体は磁性材料を有して成り、蛍光体に作用する磁場を制御することで蛍光体の運動を制御したり、透明媒体の屈折率がガイド手段の屈折率より大きい構成として有効な光導波路を形成したりできる。さらに、ガイド手段を屈曲可能なものとして構成したり、ガイド手段及び透明媒体を、可視光に対して透明な材料で構成したりできる。
【００１３】
また、蛍光体と共に、入射光を散乱してその伝播方向を変える散乱体が設けられ、散乱体に対しても１つのガイド手段が備えられ、蛍光体と散乱体との複数のガイド手段は互いに平行に伸びている様にもできる。或いは、蛍光体と共に、入射光を散乱してその伝播方向を変える散乱体が設けられ、散乱体に対してもガイド手段が備えられ、入射光を散乱できる散乱位置と入射光を散乱できない退避位置との間で散乱体をガイド手段の伸長方向に沿って動かす駆動手段を有する様にもできる。この散乱体に対しても、蛍光体に対する上記の態様のガイド手段等を設けることができる。こうした光放射機構を用いた表示装置において、例えば、入射光として青を用い、青の画素ではミラーなどの散乱体による散乱を用い、緑、赤の画素では青の入射光で緑、赤の蛍光体を励起、蛍光せしめるという様な態様があり得る。
【００１４】
また、上記目的を達成する表示装置は、上記の光放射機構とレーザダイオードなどの発光素子を有し、発光素子からの伝播光がガイド手段における蛍光体または散乱体の各位置において伸長方向に対してほぼ一定の方向から照射される様に、蛍光体または散乱体とガイド手段が構成され、蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で表示が行なわれる様に構成されていることを特徴とする。或いは、上記の光放射機構と発光素子を有し、蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で表示が行なわれる様に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
こうした表示装置では、例えば、単一種の複数の発光素子を使う場合でも、異なる種類の蛍光体を使うことで、種々の色を用いたカラー表示ができる。この場合、単一種の光源なので駆動回路が容易であり、蛍光体で色設計できるので光源で色を設定する必要がない。レーザやＬＥＤなどの光源の種類はあまり多いとはいえないが、蛍光体は非常に多くの種類が開発されているので色設計の幅が広がる。さらに、レーザからの反射光でなく蛍光体からの蛍光（これはスペクトルの波長帯域が比較的広い）を用いた表示を主に使うため、視認性が良い。
【００１６】
以下の如き態様も可能である。発光素子から発せられる光量を変調する変調手段と、蛍光体または散乱体のガイド手段における位置を検出する検出手段を更に有し、蛍光体または散乱体のガイド手段における位置、及び表示情報信号に基づいて変調手段が制御されて、前記蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で表示が行なわれる様に構成されたり（図７（ａ）、（ｂ）参照）、発光素子から発せられる光量を変調する変調手段を更に有し、蛍光体または散乱体のガイド手段における位置、及び表示情報信号に基づいて変調手段が制御されて、前記蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で表示が行なわれる様に構成されたりする（図７（ｃ）参照）。
【００１７】
表示装置でも、ガイド手段を屈曲可能なものとして構成して、表示エリアが屈曲可能である構成としたり、ガイド手段及び透明媒体を可視光に対して透明な材料で構成して、表示エリアが外光に対して透明であるシースルーディスプレイとしたりできる。また、図８に示す様に、２次元配列した複数の発光素子と、発光素子から発せられた２次元配列した光線束により励起されて光を発する複数の蛍光体または光線束を散乱する散乱体と、複数の発光素子から発せられる光量を変調する変調手段と、光線束の配列方向面と垂直方向に蛍光体または散乱体を動かす駆動手段を有して立体表示装置として構成することもできる。
【００１８】
さらに、図９に示す様に、複数の発光素子と該複数の発光素子を変調する変調手段を有する制御ユニットと、複数の発光素子からの光を伝播する光ガイドケーブルと、制御ユニットから光ガイドケーブルを伝播してきた複数の光線束を用いて画像を形成する表示ユニットを有し、表示ユニットが、光ガイドケーブルを伝播してきた光線束を配列して表示面内方向に伝播する透明媒体と光線束により励起されて光を発する蛍光体または光線束を散乱する散乱体とを有してなる構成にもできる。
【００１９】
また、上記目的を達成する光源装置は、上記の光放射機構とレーザダイオードなどの発光素子を有し、発光素子からの伝播光がガイド手段における蛍光体または散乱体の各位置において伸長方向に対してほぼ一定の方向から照射される様に、蛍光体または散乱体とガイド手段が構成され、蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で照射する様に構成されていることを特徴とする。或いは、上記の光放射機構と発光素子を有し、蛍光体で発せられた光または散乱体で散乱された光で照射する様に構成されていることを特徴とする。
【００２０】
光源装置は、画像を表示する必要がないので上記表示装置より単純な構成で済む。光源装置でも、上述した表示装置の種々の形態と基本的に同様な種々の形態を採り得る。
【００２１】
【作用】
本発明の光放射機構では、蛍光体をガイドに沿って単に並行移動させて、蛍光位置をスキャンする。本発明の表示装置及び光源装置は、こうした光放射機構を利用している。
【００２２】
本発明の表示装置の具体例に沿って本発明の作用を詳しく説明する。ここでは蛍光体のみで説明するが、散乱体が含まれる場合も実質的に同じである。表示装置では、例えば、複数の発光素子から発せられた複数の光線束を、一列に配列して伝播させ、それぞれの光線束に対応して配置された蛍光体を励起、発光させて光を観察者の方向（表示方向）に放射させる。さらに、それぞれの蛍光体を光線束の配列方向と非平行方向（例えば垂直方向）に高速で動かすと共に、それぞれの発光素子を変調することで、画像を表示する。高速に動く蛍光体から発せられる光を見ることで、観察者には、残像の影響で２次元の画像として認識される。
【００２３】
本発明の表示装置は、用いる発光素子の数が画面の画素行数（もしくは画素列数）であるので、従来のＬＥＤ表示装置をはじめとする画素ごとに発光素子を配する表示装置よりも発光素子の数が少ない。これにより、消費電力を小さくでき、発光素子のばらつきに伴う画質低下に対処しやすい。さらには、マトリックス電気配線や、画素ごとのＴＦＴトランジスタなどが必要なく、表示部の構造が単純である。構成が単純であるので、低コストで作製できる。
【００２４】
一方で、前述の１から３個程度の発光素子（レーザ）を２次元走査するレーザディスプレイに比べると、用いる発光素子の数が多いため、十分に明るい画像表示をできる。また、１つの発光素子の出力する光量を小さくできるから、発光素子及び駆動回路の負担が軽減する。さらに、走査光学系が薄型で非常に小さくできる、振動に強いなどの利点がある。
【００２５】
また、図１４に示すようなヘッドマウントディスプレイに比べても、本発明の表示装置は、光学系が薄型で非常に小さくできる、振動に強いなどの利点がある。さらには、本発明の表示装置においては、特に、各発光素子に対してそれぞれ蛍光体を配置することで、蛍光体の高速運動を容易かつ確実なものとできる。特に、微小な（軽い）球状の蛍光体を用いることで、単純な構成で有効な高速動作が可能となる。
【００２６】
また、本発明の表示装置の表示部は、微小な蛍光体が高速運動するだけである。蛍光体を高速運動させる手段を表示部の外の設けることができれば、表示部は電気的な配線を必要としない。この構成は、開口率の向上の面においても（通常、電気配線やトランジスタの面積により表示部における発光部の面積は制限を受ける）、構造上の簡易性の面でも大きな利点を有する。
【００２７】
本発明の光源装置では、発光素子の変調手段が不必要であったりするが、上記の表示装置と類似した作用、利点を有する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の光放射機構を含む装置の実施形態について、以下に詳しく説明する。
【００２９】
図１は本発明の表示装置の一例を説明する模式的斜視図である。図１において、１０１は発光素子、１０２は透明媒体、１０３はガイド手段である支持ガイド、１０４は蛍光体、１０５は発光素子１０１からの光線束である。発光素子１０１は、それぞれ画面（支持ガイド１０３の上面で構成される）の画素行（もしくは画素列）に対応して複数個、配置される。例えば、図１のように表示面ないし画面の端部に、列状に（図１のｘ方向）配列して配置される。すなわち、ｍ×ｎの画面においてはｍ個（もしくはｎ個）の発光素子１０１を配する（ｍ，ｎは、共に正の整数）。
【００３０】
発光素子から発せられた複数の光線束１０５は、透明媒体１０２および支持ガイド１０３で構成される伝播路に沿って一列に平行的に配列されてｙ方向に伝播し、それぞれの光線束１０５に対応して配置された蛍光体１０４を励起、発光させて観察者の方向（ｚ方向）に光を放射させる。
【００３１】
蛍光体１０４はそれぞれの光線束１０５に対応して配され、支持ガイド１０３に沿って透明媒体１０２の中を図１のｙ方向に高速で移動（運動）する。蛍光体１０４は、例えば、フレーム周波数で周期運動させられる。これに伴い、光線束１０５は蛍光体１０４の運動する範囲の様々なｙ位置で蛍光体に照射される。こうした構成において、第Ｐｘ行の蛍光体１０４の運動中のｙの位置Ｐｙに対応して、第Ｐｘ行に伝播光線束１０５を出力する発光素子１０１を変調することで、（Ｐｘ，Ｐｙ）位置で照射される光量を設定して表示が行なわれる。例えば、各蛍光体１０４のｙ位置Ｐｙをｎ個の位置を分け、それぞれの位置に応じて各発光素子１０１の強度を変調することでｍ×ｎの画像とすることができる。すなわち、各蛍光体１０４の並行運動で蛍光体１０４の励起・発光位置を高速にスキャンし、蛍光体の運動に応じて、画像情報データを基にそれぞれの発光素子１０１を変調する。これにより、観察者には、残像の影響で２次元の画像として認識される。こうして、蛍光体１０４の運動を用いることで、ｘ方向に一列に並んだ光線束１０５から２次元画像が形成される。
【００３２】
次に各部位について詳しく説明する。
先ず、表示パネルの構成を説明する。蛍光体１０４の励起用に用いる発光素子１０１には、蛍光体１０４を励起可能な光を発するものであればどの様な発光素子でも用いられる。可視光を発する蛍光体１０４を用いる際には、紫外線や青色などを発する発光素子が好ましく、レーザダイオード（ＬＤ）、ＬＥＤ、有機ＬＥＤ、プラズマを用いた紫外線源などを適用できる。蛍光体１０４の種類や表示装置の構成にもよるが、たとえばＩｎＧａＮ系の紫外や青色のＬＤやＬＥＤを用いることができる。その中でも、発光効率が高く指向性の高いＬＤが好ましい。励起光としては、蛍光よりも短波長（エネルギーが大きい）光を用いることが一般的である。ただし、多光子吸収により、蛍光よりも長波長の光を励起光として用いることもできる。
また、必要であれば表示パネル上に各部に応じたフィルタを貼り付けて表示光の色の調整をすることもできる。
【００３３】
蛍光体１０４は、光伝播路をｙ方向に伝播する光線束１０５により励起され、発光する。球形状、楕円球形状、円錐台形状などの蛍光体１０４を用いることができるが、特に、高速で動かす際に動かし易いことから球形状の蛍光体１０４を用いるのが好ましい。球形状蛍光体は、生産性に優れること、形状に方向性がなく設置が容易であることなどの点でも有利である。球状の蛍光体の例としては、蛍光粒子ないし材料２０１を固めた蛍光球（図２（ａ））や、蛍光粒子ないし材料２０１で任意の材料（ガラス、樹脂など２０２、磁性材料２０３など）をコートした球（図２（ｂ）、（ｃ））があげられる。樹脂に蛍光粒子２０１をコートした球を用いると蛍光体１０４が軽くなり、蛍光体１０４を高速に動かし易くなる点で好ましい。他にも、図２（ｄ）に示すような透明樹脂のカプセル２０４中に蛍光材料２０１を封入した蛍光体カプセルが用いられ得る。この様な蛍光材料コートやカプセル形態などは、球形状以外の他の形状の蛍光体１０４にも適用しうる。
【００３４】
ここで、蛍光材料は、可視域に発光を示す材料であれば何でも良く、蛍光特性を持つ色素、顔料、染料、ブラウン管やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）で用いられる蛍光材料、半導体材料、有機発光材料などを使用できる。色素としては、ローダミン、クマリンなどの色素が挙げられる。他にも、有機発光材料であるアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）や、高分子発光材料であるポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）などを用いてもよい。
【００３５】
また、無機の蛍光材料としては、一般的なＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌなどの蛍光材料が挙げられる。他にも、ＣＲＴ用の蛍光材料である赤色のＺｎ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ２＋、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、ＹＶＯ４：Ｅｕ３＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、緑色のＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂ３＋、青色のＺｎＳ：Ａｇや（Ｌａ，Ｙ）ＯＢｒ：Ｃｅ３＋、（Ｌａ，Ｇｄ）ＯＢｒ：Ｃｅ３＋などを用いることができる。また、１０〜１００Ｖの低電圧電子線励起の発光表示板に用いられるＺｎＯ：Ｚｎ、ＳｎＯ２：Ｅｕ３＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋＋Ｉｎ２Ｏ３なども挙げられる。さらには、ＰＤＰで用いられるＢａＭｇＡｌ１４Ｏ２３：Ｅｕ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、（Ｙ，Ｇｄ）Ｂｏ３：Ｅｕなどを用いてもよい。
【００３６】
蛍光材料に適用可能な半導体としては、直接遷移半導体が望ましく、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＣｄＳなどのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、ＡｌＡｓ、ＧａＰなどのＩＩＩｂ−Ｖ族化合物半導体、あるいはＧａＮ、ＡｌＮなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、あるいはＭｇＳ、ＭｎＳなどのカルコゲナイド化合物、もしくはこれらの混晶が挙げられる。さらに、ペンタセン、テトラセンなどの有機半導体を用いることもできる。
【００３７】
また、磁力を用いて蛍光体１０４を動かす場合には磁性材料を混合したり、図２（ｃ）のように磁性体２０３に蛍光材料２０１をコートしたものを用いることができる。例えば、鋼球をコアとして、蛍光材料で覆うことが挙げられる。他にも、ネオジウム磁石、サマリウム磁石、アル二コ磁石、フェライトなどの材料を適用してもよい。勿論、ガラス球や樹脂球にニッケルなどの磁性体をコートし、その上を更に蛍光材料でコートしたものを用いてもよい。また、蛍光体表面への傷を低減するためや、摩擦を低減するために、蛍光体１０４に適宜表面コートを施してもよい。
【００３８】
支持ガイド１０３は、蛍光体１０４の運動方向を制限する。このことで、蛍光体１０４の動きを精度良く制御でき、好ましい。支持ガイド１０３としては、透明なガラスや樹脂材料を用いられる。特に、支持ガイド１０３を樹脂シートやチューブなどの屈曲可能なもので構成することで、表示部が屈曲可能な表示装置（フレキシブル表示装置）とできる。
【００３９】
図１は、支持ガイド１０３により各蛍光体１０４がｙ方向のみに動くようにした例を示す。支持ガイド１０３の構造としては、図３に図１のｘ−ｚ断面を示すように、矩形溝（図３（ａ），（ｂ））、Ｖ溝（図３（ｃ））、円溝（図３（ｄ））、円筒（図３（ｅ））などを用いることができる。円筒、すなわちチューブは、キャピラリなどを適用でき、球状蛍光体との適用性が良く、好ましい。支持ガイド１０３の端部には、蛍光体１０４の運動を停止させるためのストッパーや反動吸収材、蛍光体１０４を反発するためのばね材などを配してもよい。
【００４０】
支持ガイド１０３の第１の役割は、蛍光体１０４の移動をガイドする働きであり、蛍光体１０４の移動を制御良く行えるように表面が滑らかなものを用いるのが好ましい。さらに、支持ガイド１０３には、光線束１０５をガイドする役割、すなわち、それ自身に光を伝播させたり、光の伝播をガイドする役割を併せもたせることもできる。すなわち、透明媒体１０２と支持ガイド１０３に、光導波路の機能を持たせてもよい。この際、支持ガイドと透明媒体の界面で光散乱が生じにくいように、支持ガイド１３０には表面が滑らかな材料を用いるのが好ましい。
【００４１】
また、界面散乱が生じにくいように、支持ガイド１０３と透明媒体１０２との屈折率差が小さいことが好ましい。このことは、外光の反射を抑制でき、画像の視認性に優れた表示装置とすることができる。すなわち、シースルーディスプレイとして用いる場合に、透明性が高まり、特に好ましい。
【００４２】
透明媒体１０２には、真空や空気、乾燥空気、不活性ガス、シリコーンオイルや水やグリセリンなどの透明液体などを用いられる。透明媒体１０２に真空やエア、ガス、などを用いる場合には屈折率が小さいため、支持ガイド１０３も屈折率の小さい材料で構成するのが望ましい。例えば、フッ素樹脂を用いる。透明媒体１０２に透明液体であるシリコーンオイルなどを用いる場合には、支持ガイド１０２にこの透明液体と屈折率の近い材料を用いることで、視認性に優れた表示装置とできる。
【００４３】
さらに、支持ガイド１０３の屈折率を透明媒体１０２の屈折率よりも若干小さく設定することで、透明媒体がコア、支持ガイドがクラッドとなった光導波路を形成できる。これにより、発光素子１０１からの光を透明媒体１０２に沿って有効に伝播させられ、蛍光体１０４に効果的に光を導かれて、より好ましい。個々の光線束１０５のガイドが不十分で、互いの光線束１０５の間での光の行き来による画質劣化が生じる恐れがある場合には、各光伝播路の間（各ガイドの間）に黒色のストライプなどを配してもよい。
【００４４】
これらの要素は表示装置の構成要素であり、上述の構成は、任意の基板上に配してもよいし、適宜、外容器の中に配してもよい。
【００４５】
次に蛍光体１０４の運動について説明する。この説明は散乱体でも同じである。
蛍光体１０４は、複数の光線束１０５の配列方向に対して非平行方向に運動させる。図１はｘ方向に配列した光線束１０５に対して、ｙ方向に蛍光体１０４を運動させた例である。例えば、蛍光体１０４を１０Ｈｚで往復運動させれば、行き来を用いることで２０Ｈｚのフレーム周波数の画像を表示できる。蛍光体１０４は、なるべく等速運動するのが好ましいが、加速度を有しても、その位置および速度を制御できていれば、それに応じて発光素子１０１を変調することで所望の画像を形成できる。
【００４６】
蛍光体１０４の駆動手段としては、任意のアクチュエータ手段を適用できる。例えば、ガスや液体などの流れを用いて蛍光体１０４を動かす手法や、磁性材料を有した蛍光体１０４を用いてこれを遠隔から磁力で動かす手法、ガイド手段１０３に沿って設けた超音波モータを用いて蠕動運動的に蛍光体１０４を動かす手法、ガイド手段１０３に沿って設けた圧電性素子を用いて同じく蠕動運動的に蛍光体１０４を動かす手法などが挙げられる。
【００４７】
図４（ａ）に示すものは、表示部の裏側に配した磁石４０３で磁性蛍光体４０１を遠隔動作させる例である。ここでは、磁石４０３をリニアモータ４０２上に設置し、リニアモータ４０２を駆動回路で制御して、磁石４０３に所望の動作をさせる。そして、磁石４０３から発せられる磁力により、蛍光体４０１を磁石４０３に追随して動かすのである。
【００４８】
また、図４（ｂ）に示すように表示部の裏側に磁場生成用の複数の電極４０４（コイル）を配し、これらの電極４０４に図４（ｃ）に示すような適当なタイミングで電流を流してこの電流が作り出す磁場がスキャンされる様にしても、磁性蛍光体４０１を動かすことができる。
【００４９】
図５は、流体である透明媒体の流れを用いて蛍光体１０４を動かす例である。液体や気体の流れをガイド手段の両端部にある電磁弁５０１Ａ、５０１Ｂで制御し、流れが往復運動するように制御することで、蛍光体１０４を動かせる。図５（ａ）のように両端部にある電磁弁５０１Ａ、５０１Ｂに対してそれぞれ高圧部５０３、低圧部５０２を設け、それぞれへの接続を図５（ｂ）に示す如く逐次切り替えて蛍光体位置を変化させる手法や、図５（ｃ）のようにガイド手段の両端部にそれぞれ１つの圧力制御部５０４と流体溜まり５０５を設け、図５（ｄ）に示す如く正圧、負圧を繰り返して作ることで、蛍光体１０４の吸引、圧押を繰り返して蛍光体の位置を変化させる手法がある。圧力制御部には、ポンプなどの圧力を制御可能な装置等を用いられる。
【００５０】
さらに、蛍光体１０４の位置をセンシングすることで、フィードバックすなわちサーボ制御し、蛍光体の位置をより正確に制御してもよい。具体的には、表示装置の一部に蛍光体位置検出用のセンサを配置し、センサからの位置情報を獲得する。蛍光体可動エリア全面にセンサを配置したり、表示部の一部、例えば端などにセンサを配置したりすればよい。検出方法としては、光学的にセンシングすることが挙げられ、いわゆる反射型（もしくは透過型）光電センサを適用できる。
【００５１】
表示装置の蛍光体１０４を、位置検出センサ用の光源として用いてもよい。例えば、蛍光体１０４からの発光の一部（−ｚ方向への光）を表示部の裏側に配した受光素子でモニターすることが挙げられる。蛍光体可動エリアの一部、例えば端部に表示には使わないエリアを設け、この場所の近傍に受光素子を設け、蛍光体位置モニターとして用いてもよい。
【００５２】
さらには、後述する図７（ｂ）のように複数の光線束を１つの蛍光体に導き、蛍光体によって発光或いは散乱された光線束を位置モニター用の光源に用いることもできる。図７（ｂ）では発光素子１０１を表示部の左右両方に配置し、両側からの光線束を蛍光体１０４に導いているが、この場合には、片側からの光線束を表示に用い、もう一方の光線束を位置モニター用に用いる。勿論、表示に用いる発光素子とは別に、蛍光体位置検出用に別の発光素子を用意してもよい。この際、位置モニター用の光源は、赤外光などの不可視光を用いることもできる。不可視光は表示の邪魔にならない点で好ましい。モニター用光源の波長は、特にこだわらないが、長波長の光源（たとえば赤外光源）を用いた方が、消費電力が小さくて済むという利点がある。
【００５３】
この位置センシング情報は、後述するように、蛍光体の運動制御に加えて、発光素子の制御に用いることもできる。
【００５４】
次に、表示装置の電気的な構成の例（電気回路部）について説明する。
図６は、画像信号（ＮＴＳＣ信号、ビデオ信号など）に応じて表示を行うための電気回路の一例を示す図である。図６において、６０１は画像表示パネル、６０２は発光素子駆動回路、６０３は制御回路、６０４は画像入力部、６０５は蛍光体駆動用回路、６０６は蛍光体位置センサである。
【００５５】
画像入力部６０４は、制御回路６０３からの制御により、画像データ（ビデオ信号など）を所望の形式で制御回路６０３に出力する回路である。例えば、画像入力部６０４では、画像データをフレームメモリにおいて、フレーム単位で記憶すると共に、制御回路６０４から入力されるアドレス信号に対応して、記憶したフレーム画像の縦一列分の画素データをレジスタに出力する。さらに、レジスタは、縦１列分の画素データを保持し、制御回路６０４の制御により、この縦１列分の画素データを制御回路６０４に出力する。
【００５６】
発光素子駆動回路６０２は発光素子１０１に接続され、制御回路６０３からの制御の基に、発光素子１０１の任意の変調ができるようになっている。発光素子１０１を変調する方式としては、電流変調方式、電圧変調方式、パルス幅変調方式等が採用できる。電圧（電流）変調方式を実施するに際しては、入力されるデータに応じて決められた一定の電圧（電流）を発生し、適宜、出力を変調するような回路を用いられる。パルス幅変調方式を実施するに際しては、一定の波高値の電圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いられる。勿論、パルスの波高値を制御してもよいし、電圧とパルス幅の両方を制御する変調方式を用いてもよい。
【００５７】
蛍光体駆動回路６０５は、蛍光体１０４の運動を制御する回路である。この回路６０５は、蛍光体１０４の駆動方法にもよるが、電磁駆動（リニアモータなど）の場合にはコイルの駆動回路、流体による駆動の場合には流体制御用の電磁弁や圧力制御器などの制御を行う回路である。
【００５８】
制御回路６０３は、画像信号に基づいて適切な表示が行なわれる様に各部の動作を整合させる機能を有する。制御回路６０３は、発光素子１０１により１次元的に表示される画素列光が、高速で移動される蛍光体１０４を励起・発光させることによって、２次元画像に見えるように各部の動作を制御する。また、制御回路６０３は、画像信号から分離された同期信号や自身が発生するクロック信号に基づいて、各部、すなわち発光素子駆動回路６０２や蛍光体駆動回路６０５などに対して、各制御信号を発生する。
【００５９】
さらに、制御回路６０３は、画像入力部６０４からの画像情報に加え、蛍光体位置センサ６０６からの蛍光体１０４の位置Ｐｙと移動速度Ｖｙに基づいて、発光素子駆動回路６０２に変調信号を出力する。蛍光体１０４の位置や速度と、発光素子１０１への変調の関係（画像入力に対して、位置、速度に鑑みて、どのように出力をするか）を、予めテーブルデータとして制御回路６０３に記憶させておくことが好ましい。すなわち、制御回路６０３は、このテーブルデータと画像データを基に、発光素子１０１の駆動条件を設定し、変調する。
【００６０】
例えば、蛍光体１０４が等速運動をする場合には、位置（Ｐｘ，Ｐｙ）に対応した画素データを基に、蛍光体１０４が位置Ｐｙにいるときに、Ｐｘ行に光線束１０５を出力する発光素子１０１が画素情報に対応した光量を出力するように変調すればよい。一方で、蛍光体１０４が非等速運動をする場合には、速度が速い画素部では表示時間（蛍光体１０４がその画素で光線束を発光する時間）が短くなることを踏まえ、速度の速いところで光線束の光量を大きくする手法が必要となる。例えば、位置（Ｐｘ，Ｐｙ）に対応した画素データにＶｙに比例した重みを乗算した値を発光素子駆動回路６０２に出力し、これによりＰｘ行に光線束１０５を出力する発光素子１０１を変調する。
【００６１】
さらに、制御回路６０３は、位置検出センサ６０６から入力される蛍光体位置検出信号に基づいて、発光素子駆動回路６０２および蛍光体駆動回路６０５を制御してもよい。先にも述べたように、蛍光体位置検出信号を蛍光体駆動にフィードバックすることで、蛍光体１０４の運動の制御性を向上させられる。また、蛍光体位置検出信号を、発光素子１０１の駆動、すなわち画像表示情報の出力にフィードバックできる。すなわち、蛍光体の位置検出センサ６０６による検出位置の情報を基に、蛍光体１０４がＰｙの位置にいるときに、位置（Ｐｘ，Ｐｙ）に対応した画像情報光が、より正確なタイミングでＰｘ行の光線束１０５を出力する発光素子１０１から出力されるように制御できる。蛍光体１０４の速度が一定でない場合は、先に述べたように、位置Ｐｙと速度Ｖｙをタイミングテーブルとして制御回路６０３に記憶させておき、これに鑑みて発光素子１０１の駆動条件を設定するようにしてもよい。すなわち、制御回路６０３は、位置検出センサ６０６から入力される信号と記憶しているテーブルデータに鑑み、画像情報を適切な形にして発光素子１０１を駆動、制御する様にできる。
【００６２】
この様にして、本実施の形態によれば、複数の発光素子１０１からの１次元的に配列した光線束１０５を、支持ガイド１０３に沿って高速（例えばフレーム周波数である３０Ｈｚなど）で往復移動する蛍光体１０４に照射することで、観察者の視点に対して、残像の影響を利用した２次元画像を表示することが可能となる。
【００６３】
次に、図７から図９を用いて本実施の形態の表示装置のバリエーションを示す。
図７（ａ）は、図１の表示装置のｚ−ｙ断面を示したものである。先に述べたように、ｘ方向に配列してｙ方向に伝播する光線束１０５が、±ｙ方向に運動する蛍光体１０４によって、表示方向（ｚ方向）に表示を行う例である。
【００６４】
図７（ａ）においては、１つの発光素子１０１に対して、１つの蛍光体１０４を配した例であるが、１つの発光素子に対して複数の蛍光体を用いてもよいし、複数の発光素子に対して１つに蛍光体を配してもよい。
【００６５】
後者を説明すれば、図７（ｂ）に示すように、１つの蛍光体１０４に対して２つの発光素子１０１、１０１ｂの２方向から光線束１０５を照射する例が挙げられる。すなわち、図７（ｂ）のように支持ガイド１０３の両端に発光素子１０１、１０１ｂを配置し、両側からの光線束１０５を１つの蛍光体１０４に照射してもよい。この場合は、１つの蛍光体１０４、すなわち１つの画素位置で２つの発光素子からの光を照射できるので、より明るい表示装置とできる。
【００６６】
図７（ｂ）においては、蛍光体１０４を楕円球形状のものとした。勿論、球形状をはじめとする他の形状であってもよい。
【００６７】
さらに、図７（ａ）の構成においては蛍光体１０４を表示面内方向すなわちｙ方向に動かしたが、図７（ｃ）に示す例は、蛍光体１０４は表示面に対して垂直方向（ｚ方向）に動かす表示装置である。この構成では、蛍光体１０４は画素毎に１つずつ配置され、蛍光体１０４はｚ方向に上下に動かされる。上の位置は光線束１０５の光路で蛍光体１０４を照射する位置であり、下の位置は光線束１０５の光路から退避した位置である。図７（ｃ）において、蛍光体１０４が上の位置にあるＯＮ画素を、ｙ方向に順番にシフトしていくことで、各ｘ位置の光線束１０５が蛍光体１０４を励起するｙ位置がｙ方向にスキャンされ、任意のｘ、ｙ位置の画素情報を表示できる。図７（ｃ）においては、蛍光体１０４を円錐台形状のものとしたが、球形状をはじめとする他の形状であってもよい。
【００６８】
図７（ｃ）に示す例でも、蛍光体１０４の駆動手段としては、任意のアクチュエータ手段を適用でき、ガスや液体などの流れを用いて蛍光体１０４を動かす手法や、蛍光体１０４に磁性体を用いてこれを遠隔から磁力で動かす手法、超音波モータや圧電性素子を用いて蛍光体１０４を動かす手法などを使用できる。図７（ｃ）に示す表示装置の電気回路部も、基本的に、図６に示すものを使用できる。ただし、どの蛍光体１０４が光路で照射される位置にあるかは制御回路６０３で判っているので、蛍光体位置センサ６０６は必要ない。
【００６９】
ところで、図１の構成においては、発光素子１０１は、表示部の端部に配したが、図９に示すように、発光素子１０１と発光素子駆動回路、蛍光体駆動回路などを配する制御ユニット９０２と、蛍光体１０４が配される表示ユニット９０１とは別に配置し、複数の光ガイドから形成される光ガイドケーブル９０３を用いてそれぞれの発光素子１０１からの光線束をそれぞれ表示ユニット９０１に導く構成も可能である。図９の構成では、蛍光体１０４を駆動する流体を表示ユニット９０１側に繋げる流体駆動ライン９０４も、制御ユニット９０２と表示ユニット９０１の間に設けられている。このような構成の表示ユニット９０１では、微小な蛍光体１０４が支持ガイドに沿って高速運動するだけであり、表示ユニット９０１には電気的な配線を必要としないという特徴がある。
【００７０】
また、上述の実施形態の表示装置は、透明材料と微小な蛍光体１０４だけで画面部分を構成できるので、表示部を透明なものとできる。すなわち、シースルーディスプレイが実現できる。支持ガイド１０３を屈曲可能なもので構成することで、表示部が屈曲性を有した表示装置、すなわちフレキシブルディスプレイとすることもできる。
【００７１】
さらには、上述の透明な表示部を複数枚重ねて配置することで、立体ディスプレイとできる。例えば、図８のように複数枚重ねて、立体表示を行える。この際、発光素子１０１はｘ−ｚ面に２次元配列し、発光素子１０１から発せられた２次元配列した光線束１０５はｙ方向に伝播して各蛍光体１０４を励起し、ｚ方向に表示することになる。蛍光体１０４によりＰｘ、Ｐｙ、Ｐｚの位置で励起される光の量を設定できるので、立体的な表示が可能となる。
【００７２】
上記表示装置は、テレビジョン放送の表示機器、コンピュータや携帯電話などのディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ等様々な表示装置として用いられる。
【００７３】
次に本発明の光放射機構を光源装置に適用した実施形態について説明する。
図７等の図面は本発明の面状光源の幾つかの例を説明する模式断面図でもある。図７等の図面で見えている部分は、表示装置と光源装置とで同じである。図７において、１０１（１０１ｂ）は発光素子、１０２は透明媒体、１０３は支持ガイド、１０４は蛍光体、１０５は光線束である。光源の構成は、前述の表示装置に準じており、複数の発光素子１０１から発せられた複数の光線束１０５は、透明媒体１０２および支持ガイド１０３で構成される伝播路に沿って一列に配列してｙ方向に伝播し、それぞれの光線束１０５に対応して配置された蛍光体１０４によってｚ方向に光が発せられる。これにより、一列に配列した発光素子１０１からの光が走査されて、面状の光源とできる。光源では、発光素子は変調される必要はなく、図６の画像入力部６０４と蛍光体位置センサ６０６は省略でき、制御回路６０３も表示装置のそれより遥かに簡単なものでよい。
【００７４】
図７（ａ）、（ｂ）の光源では、発光素子１０１と、発光素子１０１から発せられた光線束１０５で励起されて光を発する複数の蛍光体１０４と、蛍光体１０４を案内するガイド手段である支持ガイド１０３と、蛍光体１０４を支持ガイド１０３の伸長方向（ここではｙ方向）に沿って動かす駆動手段（図６の蛍光体駆動回路６０５）を有し、各蛍光体とガイド手段は、光線束１０５がガイド手段１０３における蛍光体１０４の各位置において蛍光体を励起して伸長方向（ここではｙ方向）に対してほぼ一定の方向に光を発する様に構成され、複数の蛍光体１０４で発せられた光で被照射体を照射する様になっている。
【００７５】
図７（ａ）は、１つの蛍光体１０４に対して１つの発光素子１０４を支持ガイド１０３の端部に配した例であり、図７（ｂ）は、１つの蛍光体１０４に対して２つの発光素子１０１、１０１ｂを支持ガイド１０３の両端部に配した例である。
【００７６】
図７（ｃ）は、発光素子１０１と、発光素子１０１から発せられた光線束１０５で励起されて光を発する複数の蛍光体１０４と、各蛍光体１０４を案内するガイド手段である支持ガイド１０３と、光線束１０５で励起されて光を発する発光位置と光線束１０５で励起されない退避位置との間で各蛍光体１０４をガイド手段に沿って（ここではｚ方向）動かす駆動手段（図６の蛍光体駆動回路６０５）を有し、複数の蛍光体１０４で発光された光で被照射体を照射する様になっている。
【００７７】
発光素子１０１には、紫外光源などが用いられ、レーザダイオード（ＬＤ）、ＬＥＤ、有機ＬＥＤ、プラズマなどを適用できる。光源装置の構成にもよるが、これらの中でも発光効率が高く、指向性の高いＬＤが好ましい。
【００７８】
光源においても、表示装置における図９に示すように、発光素子１０１と発光素子駆動回路、蛍光体駆動回路などを配する制御ユニット９０２と、蛍光体１０４が配されるユニット９０１（光源においては発光面）とを別に配置し、複数の光ガイドから形成される光ガイドケーブル９０３を用いてそれぞれの発光素子１０１からの光線束をそれぞれ発光面ユニットに導く構成とできる。
【００７９】
また、上述の面状光源では、発光面部分が透明材料と光路変更用の微小な蛍光体１０４だけで構成できるので、発光面部を透明なものとできる。すなわちシースルー光源が実現できる。さらに、上述の光源は、支持ガイド１０３を屈曲可能なもので構成することで、発光面部が屈曲性を有した光源、すなわちフレキシブルな面状光源とできる。
【００８０】
さらには、上述の透明な光源を複数枚重ねて配置することで、輝度の高い光源とすることができる。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの蛍光を発する蛍光体を重ねて配置することで、白色光源とできる。
【００８１】
本光源は、ランプや蛍光灯の代わりをはじめ、液晶表示装置のバックライト、ファクシミリ、複写機の光源など、様々な光源として利用可能である。
【００８２】
なお、上記種々の実施形態は、本発明にかかる光放射機構、表示装置、光源装置の構成の一例を示したに過ぎず、本発明により得られる各装置の用途はこれのみに限定されない。例えば、上記構成要素のうち、使用目的上必要のない機能に関わる部分は省いても差し支えない。また、これとは逆に、使用目的によっては更に構成要素を追加してもよい。
【００８３】
【実施例】
以下に、より具体的な実施例をあげて、本発明を説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に限られるものではなく、上述の広い概念に含まれるものであれば、その構成、製法等は拘らない。
【００８４】
「実施例１」
本実施例は、図１に示す構成の２０×２０の表示装置を実現した例である。ｘ方向に配列した発光素子１０１から発せられた光線束１０５は、透明媒体１０２および支持ガイド１０３で構成される伝播路に沿って一列に配列してｙ方向に伝播し、それぞれの光線束１０５に対応して配置された蛍光体１０４を励起、発光させる。これによって観察者の方向（ｚ方向）に光が発せられる。各蛍光体１０４のｙ方向の運動に応じて、制御回路は画像情報データを基にそれぞれの発光素子１０１を変調する。これにより、ｚ方向の観察者には、残像の影響で２次元の画像として認識される。
【００８５】
本実施例では、発光素子１０１として発光波長４０１ｎｍ、出力３ｍＷのＩｎＧａＮ系の紫色レーザダイオードを用いた。紫色レーザは、１．５ｍｍピッチで２０個配列して形成されたＬＤアレイである。
【００８６】
支持ガイド１０３としては、樹脂成型により所望の形状に加工したポリカーボネート（屈折率１．５９）の板を用いた。板のサイズは５ｃｍ□であり、幅１ｍｍ、深さ１ｍｍ、長さ４０ｍｍの図３（ａ）に示すような矩形溝が１．５ｍｍのピッチで２０本、形成されている。
【００８７】
蛍光体１０４としては、０．８ｍｍ径のＺｎＯ：Ｚｎからなる蛍光材料を付着させた鋼球を用い、これを支持ガイド１０３の溝の中に配置した。ＺｎＯ：Ｚｎは、ＺｎＮＯ３とジメチルアミンボランを有した水溶液を用いた無電解めっきにより形成し、厚さが約４ミクロンである。また、支持ガイド１０３の溝の上部に、厚さ０．５ｍｍのポリカーボネートのシートを接着して、封止した。この溝に連結された穴より脱気、減圧することで、溝の中、すなわち透明媒体１０２を真空とした。
【００８８】
レーザダイオード１０１は、支持ガイド１０３の側面に、レーザダイオードからの光線束１０５がそれぞれの透明媒体１０２を伝播するように配置した。レーザダイオード１０１の光は直進性に優れるため、表示エリアのサイズにわたり透明媒体１０４を優先的に伝播する。
【００８９】
支持ガイド板１０３の裏側には近接して、図４（ａ）に示すように、棒状のネオジウム磁石４０３（ｘ方向長さ４０ｍｍ、ｙ方向の幅３ｍｍ）を配置し、この磁石はリニアモータ４０２の上に配した。リニアモータ４０２を駆動し、磁石４０３を１２Ｈｚで周期的に往復運動させると、蛍光材料を付着させた鋼球からなる蛍光体４０１は、このネオジウム磁石４０３の動きに追随して運動する。この際、２０個の蛍光体球の動きの間にばらつきは殆ど見られなかった。
【００９０】
図６の駆動回路６０５を適用し、リニアモータ４０２を駆動することで蛍光体球４０１をｙ方向に１２Ｈｚで動かしながら、ＬＤ駆動回路６０２により、画像データに基づいてＬＤの発光強度を変調した。すなわち、第Ｐｘ行の蛍光体４０１の運動中のｙの位置Ｐｙに対応して、第Ｐｘ行に伝播する光線束１０５を出力する発光素子１０１を変調することで、（Ｐｘ，Ｐｙ）位置で照射される光量を設定、制御した。蛍光体４０１はｙ方向の長さ４０ｍｍにわたり運動するが、その中央の３０ｍｍの長さを表示エリアとして用いた。この際、予めリニアモータ駆動にともなう蛍光体４０１の位置及び速度データを制御回路内にテーブルデータとして記憶しておき、このデータに鑑みて、発光素子１０１の駆動を行った。これにより、観察者には、残像の影響で２次元の画像として認識される。蛍光体４０１の走査に対応して、２４Ｈｚのフレーム周波数の動画像が形成される。
【００９１】
本実施例の表示装置において、所望の画像を表示できることを確認した。すなわち、鋼球に蛍光材料をコートした蛍光体４０１を動かしてこれをレーザ光で励起する新しい構成のレーザ表示装置が実現された。画像は十分に明るく、鮮明な動画を表示できた。また、本実施例の表示装置はマトリックス配線などを必要とせず、容易かつ低コストで作製できた。さらに、振動に対しても強い表示装置であった。
【００９２】
「実施例２」
本実施例は、流体フローにより蛍光体駆動を行い、４０×４０の表示装置を実現した例である。
【００９３】
本実施例では、発光素子１０１として、実施例１と同様なものを用いた。紫色レーザは、１．２ｍｍピッチで４０個配列して形成されたＬＤアレイである。
【００９４】
支持ガイド１０３としては、ガラスキャピラリーを用いた。ガラスキャピラリーの長さ７０ｍｍ、内径０．９ｍｍ、外径１．１ｍｍである。ガラスキャピラリー１０３内に、蛍光体１０４として、０．８ｍｍ径の蛍光材料をコートしたガラス球を配した。蛍光材料としては、赤色に（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、緑色としてＺｎＳ；Ｃｕ，Ａｌ、青色としてＺｎＳ：Ａｇを用いた。蛍光材料は平均粒径７ミクロン程度の粉末であり、これをバインダーとしてのポリブニルアルコール水溶液に添加し、ガラス球にコートした。
【００９５】
このガラスキャピラリー端の内部には、さらに径の小さいキャピラリー（長さ５ｍｍ、内径０．５ｍｍ、外径０．７ｍｍ）を固定した。この小径キャピラリーが蛍光体１０４のストッパとして働き、蛍光体は長さ６０ｍｍの範囲で運動することになる。蛍光体１０４を有した上述のガラスキャピラリー１０３は、ガラス基板上に１．２ｍｍピッチで４０本配置した。
【００９６】
レーザダイオード１０１は、支持ガイドであるガラスキャピラリー１０３の側面に、レーザダイオードからの光線束１０５がそれぞれの透明媒体（エア）１０２を伝播するように配置した。透明媒体１０２、すなわちキャピラリー内部はエアであり、このエアの流れを制御することで、蛍光体１０４をキャピラリー１０３内で往復運動させる。エアフローの駆動は、図５（ｃ）、（ｄ）の手法を用い、キャピラリー１０３の片端にはシリンダタイプの圧力制御部５０４を設けて、この圧力を上げ下げすることで、エアの流れが左右に繰り返される。キャピラリー１０３のもう一方の端には、流体溜まり５０５に対応して、エア抜き穴が配される。すなわち、圧力制御部５０４の圧力が上がると、エア１０２が図５（ｃ）の左方向に流れ、蛍光体１０４も左方向に移動する。逆に圧力制御部５０４が負圧になると、エア１０２が図５（ｃ）の右方向に流れ、蛍光体１０４も右方向に移動する。これにより、蛍光体球１０４はｙ方向に１５Ｈｚで往復運動される。
【００９７】
蛍光体１０４を動かしながら、ＬＤ駆動回路により、画像データに基づいてＬＤ１０１の発光強度を変調した。この際、予めエアフロー駆動に伴う蛍光体１０４の位置及び速度データをテーブルデータとして記憶しておき、このデータに鑑みて、発光素子１０１の駆動を行った。蛍光体１０４は６０ｍｍの距離にわたり往復運動させ、中央の４８ｍｍの範囲を表示エリアとして用いた。端部の非表示エリアには蛍光体位置検出用のセンサとして受光素子を配置することで、蛍光体１０４の位置をモニターした。この位置センシングにおいて、光源は蛍光体からの発光をそのまま用いた。この位置モニター情報により、適宜、蛍光体１０４の運動を制御する。すなわち、圧力制御部５０４をフィードバック制御することで、蛍光体１０４の運動の確実性を高めた。さらに、この位置モニター情報を、発光素子１０１の駆動、変調の補正に用いた。これにより、比較的安定な３０Ｈｚフレーム周波数の動画像が形成された。
【００９８】
本実施例の表示装置でも、所望の画像を表示できることを確認した。すなわち、蛍光体１０４を動かして蛍光体１０４をレーザ光で励起する新しい構成の薄型のフルカラーレーザ表示装置が実現された。画像は十分に明るく、鮮明な動画を表示できた。本実施例の表示装置も、マトリックス配線などを必要とせず、容易かつ低コストで作製できた。また、表示エリアに電気配線を使っていないという特徴がある。
【００９９】
「実施例３」
本実施例では、構成は実施例２に準じているが、支持ガイド１０３として、フッ素化樹脂（屈折率１．４５）から成るキャピラリーチューブ内部に、透明媒体１０２としてグリセリン（屈折率１．４７）を充填した。また、発光素子にはＩｎＧａＮ系の紫外ＬＥＤ（ピーク波長３８８ｎｍ、出力２ｍＷ）を用いた。蛍光体は、図２（ｄ）に示すような蛍光材料を充填したカプセルを用いた。蛍光材料としては、有機発光材料であるＡｌｑ３を用いた。蛍光体１０４の駆動には、液体の流れ制御の手法を用い、実施例２に準じて、８Ｈｚで往復運動させた。
【０１００】
本実施例においては、支持ガイド１０３であるキャピラリーに比べて若干小さい屈折率を有する透明媒体（グリセリン）１０２を用いることで、屈折率導波構造となり、効果的に光線束１０５を媒体１０２中に伝播させられた。これにより、ＬＤに比べて指向性の悪いＬＥＤを発光素子に用いても、良好な画像を形成できた。
【０１０１】
また、支持ガイド１０３と透明媒体１０２の屈折率差が小さいことから、外光の透過性に優れるため、外光の反射を抑制でき、画像の視認性に優れた表示装置とできた。本表示装置は、非表示時は透明であり、表示時も背面を見ることができ、いわゆるシースルーディスプレイである。さらに、本実施例においては、支持ガイド１０３を屈曲可能なキャピラリーチューブで構成したため、表示部は屈曲が可能である。すなわち、いわゆるフレキシブルディスプレイである。
【０１０２】
「実施例４」
本実施例においては、図９に示すように、発光素子１０１と発光素子駆動回路、蛍光体駆動回路などを配する制御ユニット９０２と、蛍光体１０４が配される表示ユニット９０１とは別に配置し、複数の光ガイドが配列して形成された光ガイドケーブル９０３を用いてそれぞれの発光素子１０１と表示ユニット９０１の透明媒体１０２を接続した。
【０１０３】
表示ユニット９０１の構成は実施例２に準じている。ただし、蛍光体１０４は楕円球形状（長軸径０．９ｍｍ、短軸径０．７ｍｍ）とした。光ガイドは、プラスチック光ファイバーを用い、これをキャピラリー内に接続することで、ファイバーを伝播した光を透明媒体１０２に結合させた。すなわち、制御ユニット９０２のレーザ１０１から発せられた光線束１０５は、それぞれ、光ガイドケーブル９０３を伝播した後、ガラスキャピラリー（支持ガイド）１０３内のエア（透明媒体）１０２を伝播し、蛍光体１０４を励起する。蛍光体１０４は、制御ユニット９０２から接続された流体駆動ライン９０４を介して制御されるエアフローにより運動させられる。観察者には、蛍光体１０４からの光が残像の影響で２次元の画像として認識される。すなわち、蛍光体１０４の運動を用いることで、一列に並んだ光線束１０５から２次元画像が形成される。
【０１０４】
この様な構成は、表示ユニット９０１の構成をより単純なものとして構成でき、好ましい。また、表示ユニット９０１、光ガイドケーブル９０３、制御ユニット９０２間の接続を脱着可能なものとすることで、使い勝手に優れた表示装置とできる。また、この様な構成において、表示ユニット９０１は、微小な蛍光体１０４が高速運動するだけであり、表示ユニット７０１には電気的な配線を必要としない。
【０１０５】
「実施例５」
以上の実施例は表示装置であったが、本実施例は、実施例２と同様な構成で、図７（ａ）に示す光源を実現した例である。本実施例の基本構成は、実施例２と同様であるが、発光素子１０１としてＬＥＤを用いた。ＬＥＤ１０１は単純に連続駆動させ、蛍光体１０４は１５Ｈｚで往復運動させ、特に位置制御を行わなかった。これにより、蛍光体１０４を動かして光をライン走査する新しい構成の薄型の面状光源が実現される。
【０１０６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明により、ガイド手段に沿って移動する蛍光体をた単純な構成の光放射機構を利用して種々の装置を単純な構成で実現できる。
【０１０７】
すなわち、蛍光体と支持ガイドと透明媒体という単純な構成の表示部によって薄型表示装置を実現できた。ここでは、表示部に、マトリックス電気配線や画素ごとのＴＦＴトランジスタなどが必要ない。また、画素行（列）あたりに１つの励起用の発光素子を配置するだけでも、比較的明るい画像を表示可能な表示装置とできる。さらには、振動に強い表示装置となる。構成によっては、フレキシブルディスプレイや、シースルーディスプレイや、立体表示装置を容易に実現できる。また、種々の蛍光体の励起を用いられるので、発光素子として同種のものを用いながら色表示は柔軟に設計できる。
【０１０８】
また、蛍光体と支持ガイドと透明媒体という単純な構成で薄型の光源装置を実現できた。光源装置の構成でも、フレキシブル光源やシースルー光源を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の構成を示す模式斜視図である。
【図２】本発明の装置で用いられる蛍光体の構造例を示す図である。
【図３】本発明の装置で用いられる支持ガイドの構成例を示す図である。
【図４】蛍光体の可動方法（磁力を用いた例）を示す図である。
【図５】蛍光体の可動方法（流体フローを用いた例）を示す図である。
【図６】本発明の表示装置の全体構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の表示装置の幾つかの構成例を示す断面図である。
【図８】本発明の立体表示装置の例を示す斜視図である。
【図９】表示ユニットと制御ユニットと光ガイドケーブルからなる本発明の表示装置の例を示す斜視図である。
【図１０】従来の表示装置の例を示す図である。
【符号の説明】
１０１　　発光素子
１０２　　透明媒体
１０３　　支持ガイド
１０４　　蛍光体
１０５　　光線束
２０１　　蛍光材料
２０２　　ガラス、樹脂などの球体
２０３　　磁性材料
２０４　　透明カプセル
４０１　　磁性材料を有した蛍光体
４０２　　リニアモータ
４０３　　磁石
４０４　　磁場生成電極
５０１　　電磁弁
５０２　　低圧部
５０３　　高圧部
５０４　　圧力制御部
５０５　　流体溜まり
６０１　　表示パネル
６０２　　発光素子駆動回路
６０３　　制御回路
６０４　　画像入力部
６０５　　蛍光体駆動回路
６０６　　蛍光体位置センサ
９０１　　表示ユニット
９０２　　制御ユニット
９０３　　光ガイドケーブル
９０４　　流体駆動ライン
【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】
2004020881.tif 000009
【図８】
2004020881.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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