(57)【要約】【課題】各色光ごとに高い出力を得るために、光源から高いエネルギーの光を照射した場合でも、照射光のエネルギーを集中して受けてしまう部品の発熱の問題を回避することが可能な照明装置およびこれを備えた投写型画像表示装置を提供する。【解決手段】照明装置は、光源と、光源から入射する光に対し斜めに配置された回転反射部材とを備えている。回転反射部材は、入射する光を反射する部分（第１領域）と反射しない部分（第２領域）とをその周上に有している。【選択図】図１
2013101317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から入射してくる光に対して被入射面が斜めに配置されており、前記光に対して回転するとともに、前記光を反射させる第１領域と反射させない第２領域とを有する回転反射部材と、
を備えている照明装置。
【請求項２】
前記回転反射部材から出射された光のうち、少なくとも一つの光の光路上に配置された蛍光部を、さらに備えている、
請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記蛍光部は、高反射率円盤と、前記高反射率円盤上に前記光源照射位置を含む円環形状に塗布された蛍光体と、を有し、
前記高反射率円盤を回転させるモータを、さらに備えている、
請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記蛍光部は、蛍光体と無機バインダとの混合物と、前記混合物が塗布された基板とによって形成されており、
前記基板と熱的につながっている放熱部を、さらに備えている、
請求項２記載の照明装置。
【請求項５】
前記蛍光部は、蛍光体を固めて形成された小片であって、
前記蛍光部と熱的につながった放熱部を、さらに備えている、
請求項２記載の照明装置。
【請求項６】
前記蛍光部は、蛍光体が塗布された基板と、前記基板の背面に設けられた反射層と、を有している、
請求項２記載の照明装置。
【請求項７】
前記回転反射部材は、同軸上に設けられた第１の反射部材と第２の反射部材とを有する、
請求項１記載の照明装置。
【請求項８】
前記回転反射部材を透過した入射光の入射位置に設けられた反射ミラーを、さらに備えている、
請求項１記載の照明装置。
【請求項９】
前記回転反射部材の表面あるいは裏面に設けられた光拡散部を、さらに備えている、
請求項１記載の照明装置。
【請求項１０】
前記回転反射部材において反射された光の光路には、青光路が設定されている、
請求項１記載の照明装置。
【請求項１１】
前記回転反射部材は、熱伝導性に優れた金属材であって、
光を反射しない前記第２領域は、切り欠きによって形成されている、
請求項１記載の照明装置。
【請求項１２】
前記回転反射部材は、透明基材と、前記透明基材上に部分的に設けられた反射層とを有している、
請求項１記載の照明装置。
【請求項１３】
前記回転反射部材における前記入射光の集光位置は、前記回転反射部材の回転中心から見た前記入射光の光束の大きさがなす中心角度が最小になるように設定されている、
請求項１記載の照明装置。
【請求項１４】
前記回転反射部材と入射光とが交わる位置が複数有る場合、前記回転反射部材の回転中心寄りの位置において交わる光束は、前記回転反射部材の回転中心から前記光束の大きさがなす中心角度を第１の角度とし、前記回転反射部材の回転中心から離れた位置において交わる光束は、前記回転反射部材の回転中心から前記光束の大きさがなす中心角度を第２の角度とすると、
前記第１および第２の角度がほぼ等しくなるように、入射光の集光位置が設定されている、
請求項１記載の照明装置。
【請求項１５】
前記光源からの光は、前記回転反射部材上、あるいはその近傍に集光される、
請求項１３記載の照明装置。
【請求項１６】
前記回転反射部材は複数設けられており、
前記光源からの光は、前記複数の回転反射部材間、あるいはその近傍に集光される、
請求項１３または１４記載の照明装置。
【請求項１７】
前記反射ミラーは、反射光が前記回転反射部材の裏面に入射するように設けられている、
請求項８記載の照明装置。
【請求項１８】
前記反射ミラーは、入射光を集光する機能を有している、
請求項８記載の照明装置。
【請求項１９】
前記光源は、レーザである、
請求項１記載の照明装置。
【請求項２０】
前記光源は、半導体レーザである、
請求項１９記載の照明装置。
【請求項２１】
前記回転反射部材の表面において、前記半導体レーザの出射光の広がり角の小さい方向と、前記回転反射部材の回転方向とがほぼ一致するように配置されている、
請求項２０記載の照明装置。
【請求項２２】
前記光源は、ＬＥＤである、
請求項１記載の照明装置。
【請求項２３】
請求項１記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を蛍光体に入射させ、前記蛍光体において発光した各光を合成する照明光合成光学系と、
前記照明光合成光学系から出射された光を画像表示素子に導くリレー光学系と、
前記リレー光学系から出射された光を受け、外部からの信号に応じて入射光を変調する画像表示素子と、
前記画像表示素子上の画像を拡大投写する投写光学系と、
を備えた投写型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、励起光により蛍光体を励起して得られた光、あるいは励起光である青色光を光源光として利用し、異なる色光を順次切り替え可能な照明装置、あるいはそれを用いた投写型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、投写型画像表示装置は光源として超高圧水銀灯を用いている。超高圧水銀灯は、出力半減期である寿命が２０００時間程度と短いこと、有害物質である水銀を用いていることから、固体光源を用いる動きがある。
ただし、固体光源であるＬＥＤは、単位面積あたりの出力に限界があり、低輝度の商品には使用可能であるが、高輝度の商品に応用できなかった。
【０００３】
この状況に鑑み、近年、励起光源として複数の青色レーザ光を使用し、このレーザ光を光学手段によって集光した集光部に蛍光体を配置することで、実用的な光出力を得る商品が市場に投入され始めている。このような構成によれば、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）では得ることが難しい高出力緑光を得ることができる。
従来の照明装置は、図１５に示すように、光源７０１からの光を光学系７０２で集光し、その集光部に蛍光体が塗布された蛍光体ホイール７０３がモータＭによって回転する。このホイール上は、回転軸を中心とする扇状に複数の範囲に分割されている。分割された部分には、異なる蛍光体や透過部など入射光に対して異なる作用を与える処理が施されている。これにより、異なる色光を、順に画像表示素子に与えることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献２、特許文献３には、励起光を発する光源と、その入射位置に異なる領域に２つ以上の異なる性質を持った蛍光体を塗布した回転ホイールとを備え、その蛍光光あるいは透過・反射した励起光を画像表示素子に導くことでカラー表示を行う構成が開示されている。
さらに、近年、１つの蛍光体ホイールにＲ・Ｇ・Ｂの３原色に対応する蛍光体をそれぞれ配置した照明装置が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７５４７１１４号明細書
【特許文献２】特許第４７５６４０３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１７０３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の構成によれば、励起エネルギーが弱い場合は大きな問題は無いが、明るい画像を得るためには強い励起エネルギーを投入する必要があることから、以下の問題が生ずる。
すなわち、蛍光体ホイールに塗布された蛍光体は、受けたエネルギーの何割かは熱に変換されるため、投入エネルギーを上げることは蛍光体の温度を上昇させることにつながる。つまり、蛍光体の温度が上昇することで、蛍光体の変換効率が劣化してしまうという問題がある、さらに、例えば、蛍光体ホイールに熱的に接続されたモータ自体の温度が上昇し、モータの信頼性に問題が発生するおそれがある。
【０００７】
よって、この場合には、強力な冷却手段を併用することが必要となる。しかし、その冷却手段は、冷却対象となる蛍光体ホイールが回転体であるため、ファン等の空冷手段に限定されるという問題もある。
さらに、励起光を受けて発光する蛍光体が各色光に対応して設けられた蛍光体ホイールでは、各色光ごとに高出力を得るために１つの蛍光体ホイールにおいて全てのエネルギーを集中して受けることになる。このため、１つの蛍光体ホイールの発熱量が大きくなり、蛍光体の効率やモータ等の他の部品の信頼性確保が困難である。
【０００８】
本開示の目的は、各色光ごとに高い出力を得るために、光源から高いエネルギーの光を照射した場合でも、照射光のエネルギーを集中して受けてしまう部品の発熱の問題を回避することが可能な照明装置およびこれを備えた投写型画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本開示の照明装置は、光源と、回転反射部材と、を備えている。回転反射部材は、光源から入射してくる光に対して被入射面が斜めに配置されており、光に対して回転するとともに、光を反射させる第１領域と反射させない第２領域とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本照明装置によれば、回転反射部材を回転させた状態で光源からの光を照射することで、回転反射部材から一定の時間毎に光の方向を変えて出射することができる。よって、例えば、分岐された光路毎に光源からの光を受けて異なる色光を発する蛍光体などを設け、その光を光学的に合成することで各光を順に光束切替可能な照明装置を提供することができる。さらに、回転反射部材において所望の光を反射、透過させることで、各色の光を分散させることができるため、単一の部材において大きな発熱が生じることを回避することができる。この結果、熱による悪影響が生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施の形態１に係る照明装置の構成図。
【図２】図１の照明装置に含まれる回転反射板の正面図。
【図３】本開示の実施の形態２に係る投写型画像表示装置の構成図。
【図４】図３の投写型画像表示装置に含まれる回転反射板の正面図。
【図５】図３の投写型画像表示装置に含まれる蛍光体ホイールの正面図。
【図６】本開示の実施の形態３に係る照明装置の構成図。
【図７】図６の照明装置に含まれる回転反射板の正面図。
【図８】図６の照明装置内における入射光位置と回転反射板の関係を示す説明図。
【図９】本開示の実施の形態４に係る照明装置の第１例を示す図。
【図１０】本開示の実施の形態４に係る照明装置の第２例を示す図。
【図１１】本開示の実施の形態５に係る照明装置の構成図。
【図１２】図１１の照明装置内における入射光位置と回転反射板との関係を示す説明図。
【図１３】図１１の照明装置の４分岐構成応用第１例を示す図。
【図１４】図１１の照明装置の４分岐構成応用第２例を示す図。
【図１５】従来の照明装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係る照明装置１００の構成を示す図である。図２は、図１に示す照明装置に搭載された回転反射板の正面図である。
照明装置１００では、光源として、レーザ光源が用いられている。特に、本実施の形態では、中心波長４４５ｎｍの半導体レーザ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃが用いられている。
【００１３】
各半導体レーザ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの近傍には、レーザ光を略平行光に変換する光源コリメートレンズ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃが配置されている。光源コリメートレンズ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃからの出射光は、集光レンズ１０３に入射して、入射光切り替え機構１０５の回転反射板１０６上に集光される。
回転反射板１０６は、モータ１０７に接続されている。そして、回転反射板１０６は、その中心を回転軸としてモータ１０７の回転駆動力によって回転する。また、回転反射板１０６は、図２に示すように、入射光の進行に影響を与えない回転反射板小径部（第２領域）１０８、入射光を反射する回転反射板大径部（第１領域）１０９と、を有している。
【００１４】
回転反射板大径部１０９は、回転反射板１０６の平面視において、端部１１０ａ，１１０ｂの延長上に回転反射板１０６の回転中心が配置されるような形状を有している。端部１１０ａ，１１０ｂが含まれる円周上には、光源からの出射光が入射する。
ここで、半導体レーザの出射光は、方向によって広がり角が異なる。半導体レーザ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは、それらの広がり角の広い方向と回転反射板１０６の半径方向とが一致するように構成されている（回転中心方向に伸びた光源像）。さらに、回転反射板１０６の表面には、入射光を弱く拡散する凸凹形状が形成されている。
【００１５】
回転反射板大径部１０９に入射光が斜めに入射すると、ここで反射された光は、光軸１１１に進む。そして、反射ミラー１１２で反射された光は、コリメートレンズ１１３ａにおいて略平行光に変換された後、青反射ダイクロイックミラー１１４に至る。ここまでの光源からの光は、４４５ｎｍであるため、青反射ダイクロイックミラー１１４によって反射される。
【００１６】
一方、回転反射板１０６が回転することで、回転反射板小径部１０８が光の入射位置に移動して来た際には、入射光を妨げるものがない。このため、入射光は、そのまま通過して、光軸１１５に進み、コリメートレンズ１１３ｂで略平行光に変換された後、青透過緑反射ダイクロイックミラー１１６に至る。
以上のように、ここまでの光源からの光は、４４５ｎｍである。このため、青透過緑反射ダイクロイックミラー１１６を透過し、第１コンデンサレンズ１１７、第２コンデンサレンズ１１８によって緑蛍光体チップ（蛍光部）１１９に入射する。
【００１７】
緑蛍光体チップ１１９は、青光を受けて緑光を発する蛍光体を焼き固めて形成されており、その背面には反射層が備えられている。その反射層と放熱器１２０とは、熱伝導材を介して接続されている。入射光を受けて緑蛍光体チップ１１９から発せられる緑光は、第２コンデンサレンズ１１８、第１コンデンサレンズ１１７を介して略平行光となった後、青透過緑反射ダイクロイックミラー１１６で反射される。
【００１８】
一方、赤色光については、赤色光を発する赤ＬＥＤ１２１が用いられる。
赤ＬＥＤ１２１から発せられる光は、第３コンデンサレンズ１２２によって略平行光に変換された後、赤反射ダイクロイックミラー１２３に入射して反射される。ここで、赤ＬＥＤ１２１は、熱伝導材を介して放熱器１２５に接続されている。
このようにして、光軸１２４上に赤緑青（ＲＧＢ）の光を重ね合わせることができるため、カラー映像を可能にする照明光を提供する照明装置１００を実現できる。
【００１９】
ここで、赤ＬＥＤ１２１が点灯する際には、上記半導体レーザ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃが消灯するように制御されるものとする。
以下、上記構成の各機能について説明する。
なお、本実施の形態では、中心波長４４５ｎｍの半導体レーザを用いた例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、青色光として認識でき、かつ、緑蛍光体チップ１１９の蛍光体を励起できる波長であれば、他の中心波長を有する光であっても問題なく応用可能である。
【００２０】
また、本実施の形態では、半導体レーザを３つ使用しているが、必要に応じて増減可能である。
本実施の形態では、青色光はレーザ光そのものなので、そのまま出射するとスペックルが発生する。そこで、本実施の形態では、回転反射板１０６の表面には、入射光を弱めるように拡散させる凸凹形状が形成されている。回転反射板１０６は、入射光を拡散反射させながら回転することで、レーザのコヒーレント性を乱してスペックルの発生を大幅に抑制することができる。
【００２１】
さらには、励起源として半導体レーザに代えて、類似の波長を持つＬＥＤを用いることも可能である。ただし、照射面の単位面積当たりの輝度を確保しつつ蛍光体を照明するためには、集光させることが容易な発光部の小さいレーザを用いることがより好ましい。
入射光切り替え機構１０５は、回転反射板１０６の位置が、図示しないセンサによって検出される。この例では、上述のように回転反射板１０６における入射光の進行に影響を与えない回転反射板小径部１０８が入射位置にある期間のうち、一部の期間において半導体レーザ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃを消灯させ、代わって赤ＬＥＤ１２１を点灯させるように制御を行う。
【００２２】
緑蛍光体チップ１１９は、一般的な構成として、バインダに有機材料を用いないで、蛍光体をガラス中に練り込んだもの、蛍光体の単結晶や、蛍光体の多結晶体として構成されていることが好ましい（特開２０１１−１２９３５４号公報等参照）。これにより、いずれの構成であっても、バインダに樹脂を用いたタイプと比べて耐熱性に優れた蛍光体チップを得ることができる。この構成により、蛍光体ホイールのような回転体ではなく、固定配置された蛍光体を用いた場合でも、簡便な冷却を行うだけで済む。
【００２３】
なお、本実施の形態では、赤ＬＥＤ１２１に接続された放熱器１２５によって赤ＬＥＤ１２１を冷却する例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
例えば、出力の大きいＬＥＤを用いる場合には、背面に液体を冷媒とする液冷システムを設けることで対応することもできる。同様に、緑蛍光体チップ１１９の放熱器１２０を液冷システムに置き換えてもよい。
【００２４】
また、本実施の形態では、青色光は半導体レーザの光を拡散して得ているが、レーザ波長をより短いものとし、この光を励起源として青光を発する蛍光体を設けることで、青色光を得るような構成であってもよい。
以上の様に、本実施の形態によれば、簡素な構成により、１カ所の光源からの光を時間的に異なる光路へ高速に切り替えることができる。これにより、照明装置出力として異なる色光を順次提供することができる。
【００２５】
特に、入射光切り替え機構１０５の回転反射板１０６は、高反射率を有する金属板、あるいはガラスなどのセラミック基板に無機材料による高反射層によって形成されていることが好ましい。これにより、回転反射板１０６における発熱を抑えることができる。よって、高出力の光を扱う場合にも、モータ１０７の信頼性についての問題はない。
また、加工性についても、現有の簡便な技術で製作することができるため、低価格な回転反射板を得ることができる。
【００２６】
（実施の形態２）
本開示の他の実施の形態に係る投写型画像表示装置について、図３〜図５を用いて説明すれば以下の通りである。
図３は、本開示の実施の形態２に係る投写型画像表示装置の構成を示す図である。図４は、投写型画像表示装置に含まれる回転反射板の正面図である。図５は、蛍光体ホイールの正面図である。
【００２７】
光源は、上記実施の形態１同様に、中心波長４４５ｎｍの半導体レーザ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃを用いる。
各半導体レーザ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃの近傍には、レーザからの光を略平行光に変換する光源コリメートレンズ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃを設けている。ここからの出射光は、集光レンズ２０３に入射することにより、入射光切り替え機構２０５の回転反射板２０６，２０７間に集光される。
【００２８】
回転反射板２０６，２０７（それぞれ第１・第２の反射部材）は、互いの位置関係が変わらない形でモータ２０８に接続され、その中心を回転軸としてモータ２０８の回転駆動力によって回転する。
回転反射板２０６は、図４に示すように、入射光の進行に影響を与えない回転反射板小径部（第２領域）２０９、入射光を反射する回転反射板大径部（第１領域）２１０を有している。回転反射板大径部２１０の端部２１１ａ，２１１ｂは、その延長上に回転反射板２０６の回転中心が配置されるような形状を有している。
【００２９】
端部２１１ａ，２１１ｂと直交する円周上には、光源からの出射光が入射する。また、半導体レーザ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃの出射光は、方向によって広がり角が異なる。そして、半導体レーザ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃは、その広がり角の広い方向と両端部２１０ａ，２１０ｂの形状の方向とが一致するように配置されている。さらには、回転反射板２０６の表面には、入射光を弱く拡散する凸凹形状が形成されている。
【００３０】
回転反射板２０６の回転反射板大径部２１０に入射した入射光は、ここで反射して、光軸２１３に進む。反射ミラー２１４で反射された光は、コリメートレンズ２１５ａにおいて略平行光に変換された後、青反射ダイクロイックミラー２１６に至る。ここまでの光源からの光は、４４５ｎｍである。このため、青反射ダイクロイックミラー２１６によって図３に示すように反射される。
【００３１】
回転反射板小径部２０９が光の入射位置に移動して来た際には、入射光を妨げるものはない。よって、入射光は、ここを通過して、回転反射板２０７に至る。
図４に示すように、回転反射板２０６の端部２１１ａから反時計回りに回転反射板２０７の端部２１２ａまでの範囲において入射した光源からの光は、回転反射板２０７に斜め入射する。
【００３２】
回転反射板２０７は、高反射率材料で構成されている。このため、ここで入射光は反射して、光軸２１７上に進む。
コリメートレンズ２１５ｂに入射した光は、略平行光に変換された後、青透過緑反射ダイクロイックミラー２１８に入射・透過して、第１コンデンサレンズ２１９，第２コンデンサレンズ２２０によって緑蛍光体チップ（蛍光部）２２１に入射する。
【００３３】
なお、緑蛍光体チップ２２１は、上記実施の形態１の緑蛍光体チップ１１９と同じ構成である。よって、緑蛍光体チップ２２１も、青光を受けて緑光を発する蛍光体を焼き固めて構成されており、その背面には反射層が設けられている。
この反射層と放熱器２２２とは、熱伝導材を介して接続されている。
入射光を受けて緑蛍光体チップ２２１から発せられる緑光は、第２コンデンサレンズ２２０、第１コンデンサレンズ２１９を介して略平行光となった後、青透過緑反射ダイクロイックミラー２１８で反射され光軸２２３方向に進み、青赤透過緑反射ダイクロイックミラー２２４に入射する。青赤透過緑反射ダイクロイックミラー２２４に入射した緑光は、反射されて光軸２２５方向に進む。
【００３４】
光源からの光は、回転反射板２０７の端部２１２ａから、図４に示す反時計回り方向に配置された端部２１２ｂまでの範囲において入射した場合には、回転反射板２０７で反射されることなく、そのまま直進する。
コリメートレンズ２１５ｃに入射した光は、略平行光に変換され、青透過赤反射ダイクロイックミラー２２６に入射・透過して、第１コンデンサレンズ２２７、第２コンデンサレンズ２２８を介して赤蛍光体ホイール（蛍光部）２２９に入射する。
【００３５】
赤蛍光体ホイール２２９は、モータ２３０によって回動され高反射率高熱伝導性材料によって形成された円盤２３１上に、環状に赤蛍光体２３２が塗布されて構成されている。入射光を受けて赤蛍光体ホイール２２９から発せられる赤光は、第２コンデンサレンズ２２８、第１コンデンサレンズ２２７を介して略平行光となった後、青透過赤反射ダイクロイックミラー２２６によって反射される。
【００３６】
以上のようにして、青・緑・赤の光は、光軸２２５方向上に合成された後、ロッド集光レンズ２３３によってガラス直方体であるロッドインテグレータ２３４に入射し、その内面で多重反射を繰り返した後で出射される。リレーレンズ２３５，２３６を透過し、平面ミラー２３７で反射された光は、光軸２４０上を進んで集光ミラー２３９によって画像表示素子２４１上に集光される。ここで、画像表示素子２４１としては、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）が用いられている。
【００３７】
ＤＭＤ２４１は、微小ミラーを２次限的に配置して構成されている。そして、各微小ミラーは、入力信号に応じてその傾きを変化させる。
例えば、白表示する画素に配置された微小ミラーに入射した光は、入射角が小さくなる方向に微小ミラーが倒れることから、投写レンズ２４２に入射した後、図示しないスクリーンに至る。
【００３８】
一方、ＤＭＤ２４１における黒表示する画素に配置された微小ミラーに入射した光は、入射角が大きくなる方向に微小ミラーが倒れることから、その反射光は投写レンズ２４２外に導かれる。これにより、スクリーン上におけるその画素を黒表示とする。しかも、黒表示とするために、少なくとも１フィールド中に１回、赤・緑・青すべての画像を表示する。
【００３９】
なお、この画像表示制御は、入射光切り替え機構２０５の回転反射板２０６，２０７の回転と同期を取りながら実施される。
なお、本実施の形態では、上記実施の形態１と同様に、回転反射板２０６，２０７は上述した外形形状とする方法の他に、透明な材料により構成される円盤上に必要な形状のパターンを反射材料によって形成してもよい。
【００４０】
例えば、透明な耐熱ガラス上に、４４５ｎｍ（半導体レーザ波長）の光を効率よく反射する多層膜による反射層を回転反射板２０６，２０７と同様の形状になるように形成することで、回転反射板２０６，２０７の代替としてもよい。
また、本実施の形態では、赤蛍光体について回転ホイールを用いているが、ホイールの材料として熱伝導性に優れたアルミ板等を用いていることがより好ましい。これにより、アルミ板等によって形成されたホイールを回転させることで、ホイールを冷却することができる。
【００４１】
さらに、これにより、励起光を受ける面積が周上に広がることで、励起光を受けて生じる発熱起因の変換効率の低下、変質などを抑えて、蛍光体の選択幅を広げることができる。
なお、これは、赤蛍光体だけでなく、緑蛍光体に応用することもできる。さらに、例えば、半導体レーザの波長を４００ｎｍ程度として青色光についても蛍光体で得ることができる。
【００４２】
また、回転反射板２０６において反射される光路を青としたが、本開示はこれに限定されるものではない。
例えば、回転反射板２０７の表面で反射される光路を、青としてもよい。この場合には、回転反射板２０７の表面に拡散作用を持たせることが望ましい。
また、本実施の形態における赤光路を青光路に置き換えてもよい。ただし、この場合には、回転反射面による拡散効果がないため、別に拡散板を備えることが望ましい。
【００４３】
また、画像表示素子としてＤＭＤを用いた例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
例えば、高速で色信号に応じて画像の表示切替を可能なデバイス、例えば、液晶層を薄くして高速応答可能な液晶デバイスや、分散型液晶のように高速動作可能な材料を用いた液晶デバイス、ＧＬＶ（Grating Light Valve）などのＭＥＭＵＳデバイスを用いてもよい。
【００４４】
（実施の形態３）
本開示のさらに他の実施の形態に係る照明装置について、図６〜図８（ｄ）を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施の形態の照明装置は、上記実施の形態２と同様に、２枚の回転反射板を用いる構成でありながら図６に示すように、４方向に光路分岐を行う構成を実現するものである。
【００４５】
なお、図示しない光源は、実施の形態１、２と同様に、中心波長４４５ｎｍの半導体レーザを用いているものとする。
光源から出射された光は、光軸３０１上を通り、これに斜めに配置された入射光切り替え機構３０２に入射する。
入射光切り替え機構３０２は、回転反射板３０３，３０４の互いの位置関係が変わらない形でモータ３０５に接続され、その中心を回転軸として、図示しないモータの回転駆動力によって回転する。
【００４６】
図７（ａ）は、回転反射板３０３の正面図である。
回転反射板３０３は、入射光の進行に影響を与えない端部３０６ａ，３０６ｂ間の切り欠き部と、大径部に形成された部分的切り欠き部とを有している。
図７（ｂ）は、回転反射板３０４の正面図である。
回転反射板３０４は、光軸３０１と交わらない（入射光の進行に影響を与えない）小径部と、光軸３０１と交わる（入射光を反射する）大径部に形成された部分的切り欠き部とを有している。なお、回転反射板３０３，３０４は、高反射処理が施されたアルミ板によって形成されている。
【００４７】
ここで、入射光と回転反射板３０３，３０４との位置関係が図８（ａ）に示す場合について、以下で説明する。
入射光は、図８（ａ）に示すように、回転反射板３０３上の反射面位置３０７に入射することで反射され、光軸３０８上に進む。コリメートレンズ３０９ａに入射した光は、略平行光に変換され、青透過赤反射ダイクロイックミラー３１０に入射・透過して、第１コンデンサレンズ３１１ａ，第２コンデンサレンズ３１２ａを介して赤蛍光体チップ（蛍光部）３１３に入射する。
【００４８】
なお、赤蛍光体チップ３１３は、上記実施の形態１，２の緑蛍光体チップと同じ構成である。すなわち、赤蛍光体チップ３１３も、青光を受けて赤光を発する蛍光体を焼き固めて形成されている。そして、その背面には、反射層が備えられている。反射層と放熱器３１４とは、熱伝導材を介して接続されている。
入射光を受けて発せられる赤光は、第２コンデンサレンズ３１２ａ、第１コンデンサレンズ３１１ａを介して略平行光となった後、青透過赤反射ダイクロイックミラー３１０において反射されて光軸３１５方向に進み、赤反射ダイクロイックミラー３１６に入射し、反射される。
【００４９】
次に、入射光と回転反射板３０３，３０４の位置関係が、図８（ｂ）に示す場合について以下で説明する。
入射光は、図８（ｂ）に示すように、回転反射板３０３上の端部３０６ａ，３０６ｂ間の切り欠き部を透過し、回転反射板３０４の小径部期間に入射することで入射光切り替え機構３０２を通過する。
【００５０】
なお、図８（ｂ）は正面図であるため、入射光の一部が回転反射板３０４の小径部によって反射されるように見えるが、実際には、斜めに入射することから間隙となる透過部３２１を通り抜ける。
コリメートレンズ３０９ｂに入射した光は、略平行光に変換された後、青透過黄反射ダイクロイックミラー３１７に入射・透過して、第１コンデンサレンズ３１１ｂ，第２コンデンサレンズ３１２ｂを介して黄蛍光体チップ（蛍光部）３１８に入射する。
【００５１】
なお、黄蛍光体チップ３１８は、他色の蛍光体チップと同じ構成である。
すなわち、黄蛍光体チップ３１８は、青光を受けて黄光を発する蛍光体を無機バインダと混合して基板上に塗布され、その基板の背面側には反射層が設けられている。
反射層と放熱器３１９とは、熱伝導材を介して接続されている。入射光を受けて黄蛍光体チップ３１８から発せられる黄光は、第２コンデンサレンズ３１２ｂ、第１コンデンサレンズ３１１ｂを介して略平行光となった後、青透過黄反射ダイクロイックミラー３１７で反射される。
【００５２】
次に、入射光と回転反射板３０３，３０４との位置関係が、図８（ｃ）に示す場合について以下で説明する。
入射光は、図８（ｃ）に示すように、回転反射板３０３における端部３０６ａ，３０６ｂ間の切り欠き部を透過し、回転反射板３０４の端部３２０ａ，３２０ｂ間の大径部の部分に入射することで反射される。そして、入射光は、光軸３２２に沿って進み、回転反射板３０３の裏面側に入射し、更にここで反射されて、光軸３２４に沿って進む。
【００５３】
ここで、回転反射板３０３の裏面には、入射光を弱く拡散する凸凹形状が形成されている。よって、コリメートレンズ３０９ｃに入射した光は、略平行光に変換された後、青反射ダイクロイックミラー３２５に入射・反射される。
次に、入射光と回転反射板３０３，３０４との位置関係が、図８（ｄ）に示す場合について以下で説明する。
【００５４】
入射光は、図８（ｄ）に示すように、回転反射板３０３上の端部３０６ａ，３０６ｂ間の切り欠き部を透過し、回転反射板３０４の端部３２０ａ，３２０ｂ間の大径部の部分に入射することで反射され、光軸３２２に沿って進む。このとき、入射光は、回転反射板３０３の端部３２６ａ，３２６ｂ間の切り欠き部に入射するため、遮られることなく、コリメートレンズ３０９ｄに入射する。
【００５５】
コリメータレンズ３０９ｄにおいて略平行光に変換された光は、全反射ミラー３２７で反射され、光軸３２８に沿って進み、青透過緑反射ダイクロイックミラー３２９に入射・透過して、第１コンデンサレンズ３１１ｃ，第２コンデンサレンズ３１２ｃを介して緑蛍光体チップ（蛍光部）３３０に入射する。
なお、緑蛍光体チップ３３０は、上記実施の形態１，２において説明したものと同じ構成であることから、ここではその説明を省略する。
【００５６】
入射光を受けて緑蛍光体チップ３３０から発せられる緑光は、第２コンデンサレンズ３１２ｃ、第１コンデンサレンズ３１１ｃを介して略平行光となった後、青透過緑反射ダイクロイックミラー３２９で反射される。
本実施の形態では、以上のように、青色励起光を４方向に分岐し、異なる色光として光軸３３２上に合成することができる。
【００５７】
なお、図８（ａ）〜図８（ｄ）において、入射光の入射位置を円形で示しているが、上述したように、光源として半導体レーザを用いた場合のように出射光の広がり角が方向によって異なる場合には、広がり角の広い方向が図中の上下方向になるように光源を揃えることが望ましい。すなわち、回転方向と広がり角の小さい方向とを一致させるように設定されることが望ましい。
【００５８】
光源光束に対して回転反射板３０３，３０４の開口部や切り欠き端部が横切る際には、上記各色光の複数の光路に分かれて進む。このため、本照明装置を画像表示装置等と併用する場合には、色光の画像とは無効域、あるいは１周期分を合わせて白画像とする必要があるため、単色の表示明るさが低下してしまう。よって、単色の表示明るさの低下を回避するために、入射光が切り欠き端部を横切る期間（時間）を最小限に抑えることが望ましい。
ここで、黄蛍光体を無機バインダと混合して用いる構成は、他の色の蛍光体に対して応用可能である。
【００５９】
（実施の形態４）
本開示のさらに他の実施の形態に係る照明装置について、図９および図１０を用いて説明すれば以下の通りである。
【００６０】
なお、本実施の形態の照明装置では、入射光切り替え機構の構成が、上記実施の形態１〜３の構成とは異なっている。
以下、入射光切り替え機構について、上記実施の形態とは異なる部分について説明する。
上記実施の形態２，３では、入射光切り替え機構が２枚の回転反射板によって構成されていたが、本実施の形態では、図９，図１０に示すように、ガラス基板の両面に反射層を設けることで同じ作用を得ることができる。
【００６１】
ここで、図９について説明する。
入射光は、光軸４０１に沿って進み、入射光切り替え機構４０２のガラス基板４０３の入射面４０５に入射する。
ガラス基板４０３は、モータ４０４によって回転する。
入射面４０５上の所定部分に設けられた反射層によって反射された光は、光軸４０７に沿って進む。一方、入射面４０５上の反射層以外の部分に入射した光のうち、ガラス基板４０３の裏面４０６に設けられた反射層に入射した光は、光軸４０８に沿って進む。
【００６２】
また、入射面４０５上の反射層以外の部分に入射した光のうち、ガラス基板４０３の裏面４０６において反射層以外の部分に入射した光は、光軸４０９に沿って進む。
これにより、図９に示す入射光切り替え機構４０２を、上記実施の形態２，３の２枚の回転反射板からなる入射光切り替え機構と置き換えることができる。
次に、図１０について説明する。
【００６３】
入射光は、光軸５０１に沿って進み、入射光切り替え機構５０２のガラス基板５０３の入射面５０５に入射する。
ガラス基板５０３は、モータ５０４によって回転する。
入射面５０５上の所定部分に設けられた反射層によって反射された光は、光軸５０７に沿って進む。一方、入射面５０５上の反射層以外の部分に入射した光のうち、ガラス基板５０３の裏面５０６に設けられた反射層に入射した光は、光軸５０８に沿って進む。
【００６４】
また、入射面５０５上の反射層以外の部分に入射した光のうち、ガラス基板５０３の裏面５０６において反射層以外の部分に入射した光は光軸５０９に沿って進む。
入射面５０５上の反射層以外の部分に入射した光のうち、ガラス基板５０３の裏面５０６に設けられた反射層に入射した光は、光軸５０８に沿って進む。さらに、入射面５０５上の反射層の部分に入射した光は、ここで反射して、ガラス基板５０３の裏面５０６において反射層以外の部分に入射した光は、光軸５１０に沿って進む。
これにより、前者の構成は実施の形態２、後者の構成は実施の形態３で説明した入射光切り替え機構と置き換えることができる。
【００６５】
（実施の形態５）
本開示のさらに他の実施の形態に係る照明装置について、図１１〜図１４を用いて説明すれば以下の通りである。
【００６６】
なお、上段における説明では、入射光を３つの方向以上に分岐する場合には、回転反射面を２面備えた構成について説明したが、本実施の形態では回転反射面を１面で、同機能を実現する構成について以下で説明する。
具体的には、図１１および図１２を用いて入射光を３方向に分岐する構成について説明する。
【００６７】
入射光は、光軸６０１に沿って進み、入射光切り替え機構６０２のガラス基板６０３の入射面６０４に入射する。
ガラス基板６０３は、モータ６０５によって回転する。
図１２（ａ）に示すように、入射光は、第１の周６０６上に入射する。このとき、光透過部６０８以外の反射層上の任意の位置６０７に斜めに入射して反射される。これにより、反射光を光軸６０９上に導くことができる。
【００６８】
次に、入射光切り替え機構６０２のガラス基板６０３が回転すると、図１２（ｂ）のように、光は、光透過部６０８を透過し、固定ミラー６１０に斜め入射する。
固定ミラー６１０で反射された光は、再度、ガラス基板６０３の第２の周６１１に入射する。このとき、入射光は、光透過部６１２に入射するため、第２の周６１１を抜けて光軸６１４に沿ってそのまま進む。
【００６９】
次に、入射光切り替え機構６０２のガラス基板６０３がさらに回転すると、図１２（ｃ）に示すように、光は、光透過部６０８を透過し、固定ミラー６１０に斜め入射する。
固定ミラー６１０で反射された光は、再度、ガラス基板６０３の第２の周６１１に入射するが、光透過部６０８以外の反射層上の任意の光束の当たる位置６１５に斜めに入射し反射される。これにより、反射光は、光軸６１５ａに沿って進むことができる。
【００７０】
本実施の形態では、以上のようにして、回転反射板に固定ミラーを併用することで、実施の形態２で説明した回転反射板を２枚含む構成と同じ機能を果たすことができる。
特に、入射位置での入射光の光束の大きさは小さいことが望ましい。
上段において説明したように、反射面と透過面との境界部分が光束を横切っている間は複数の光路に分かれることになるため、出力光は混色となる。よって、例えば、投写型画像表示では、その間は各単色の表示時間が減って暗くなってしまう。
【００７１】
この混色期間（時間）は、回転板の回転中心を中心として光束の周方向両端を含む扇形の円弧長さ、換言すれば、回転板の回転中心から光束の大きさを含む径方向に沿って延びる２つの直線がなす中心角度によって決まる。よって、図１２（ｃ）に示すように、回転中心寄りの位置にある光束の回転中心から見た中心角度（第１の角度）と、回転中心から離れた位置にある光束の回転中心から見た中心角度（第２の角度）とがほぼ等しくなるように、入射光の光束の大きさに応じて集光位置が設定されることが望ましい。
【００７２】
さらに、図１３に示す構成は、同様に、１枚の回転反射面と固定ミラーとを併用した構成であって、入射光を４つの光路に分割する構成を示している。
原理的には、図１１〜図１２（ｃ）に示す構成において、第２の周６１１の外側に第３の周を設け、その一部に入射光を透過する部分を設けることで、同様の効果を得ることができる。
【００７３】
ただし、最初に光軸６２１に向けて反射される位置から光軸６２４に向けて反射されるまでの光路が長くなり、入射光が広がりすぎる場合には、固定ミラー６２２を集光作用を持つ曲面鏡とすることでその広がりを抑制することができる。
あるいは、図１４に示すように、固定ミラー６３２に曲面を設けることで、集光作用を備えることで、入射光の広がりを抑えて小型かつ、光路間の干渉のない構成を実現することができる。
【００７４】
（構成および効果）
上記課題を解決するための照明装置は、少なくとも光源と、光源から入射する光に対し斜めに配置された回転反射部材とを備えている。回転反射部材は、その回転方向に沿う周方向において入射する光を反射する部分（第１領域）と反射しない部分（第２領域）を有する。
【００７５】
また、回転反射部材は、同軸上に備えられた第１の反射部材と、第２の反射部材とを有していてもよい。さらに、前述の回転反射部材で反射されなかった入射光の入射位置に反射ミラーが設けられていてもよい。
回転反射部材からの出射光のうち、少なくとも一つの光路には蛍光体が配置されていてもよい。この蛍光体は、高反射率円盤上に光源照射位置を含む円環形状に塗布されており、モータで回転するように構成されていてもよい。
【００７６】
あるいは、蛍光体は蛍光体と無機バインダの混合物を基板上に塗布して形成されており、放熱部と熱的に繋がって設けられていてもよい。または、蛍光体を焼き固めてなる小片であって、放熱部と熱的に繋がって設けられていてもよい。蛍光体の背面には、反射層が設けられていることが好ましい。これにより、反射光の取り出し効率を改善できる。
さらに、回転反射部材の表面あるいは裏面に光拡散部が設けられていてもよい。特に、回転反射部材によって反射される光の光路に青光路が設定されている際に有効である。
【００７７】
回転反射部材は、熱伝導性に優れた金属材であり、光を反射しない部分は切り欠きが形成されていてもよい。
回転反射部材は、透明基材上に部分的に設けられた反射層であってもよい。
回転反射部材と入射光の交わる位置において回転反射部材の回転中心から見た光束の大きさがなす中心角度が最小になるように、入射光の集光位置が決められていてもよい。また、そのために複数回、入射光が回転反射板と交差する場合には、回転中心から見た各光束の大きさがなす中心角度がほぼ等しくなるよう、入射光の集光位置が設定されていてもよい。
【００７８】
光源からの光は、反射部材上、あるいはその近傍に集光されてもよい。
回転反射部材を複数使用する構成に於いて、光源からの光は、複数の回転反射部材間、あるいはその近傍に集光されてもよい。
回転反射部材で反射されなかった入射光の入射位置に配置された反射ミラーによる反射光は、回転反射部材の裏面に入射してもよい。また、この反射ミラーに入射光を集光する作用を持つ部材を用いてもよい。
【００７９】
光源は、レーザであるとすること、ＬＥＤであってもよい。
特に、これら光源は複数個を合わせて使用してもよい。特に、光源がレーザである場合、光源は、半導体レーザであること、その半導体レーザの出射光について広がり角の小さい方向と回転反射部材の回転方向とがほぼ一致する関係にあればよい。
本投写型画像表示装置は、上記照明装置と、照明装置からの光を蛍光体に入射させ蛍光体において発光した各光を合成する照明光合成光学系と、照明光合成光学系から出射された光を画像表示素子に導くリレー光学系と、リレー光学系から出射された光を受け外部からの信号に応じて入射光を変調する画像表示素子と、画像表示素子上の画像を拡大投写する投写光学系と、を備えている。
【００８０】
なお、本投写型画像表示装置は、回転反射板を複数使用する構成に対しても、応用可能なことは言うまでもない。
以上の構成によれば、光源からの光を一定の時間毎に方向を変えて出射することができる。この分岐された光路毎に光源からの光を受けて異なる色光を発する蛍光体などを設け、その光を光学的に合成することで各光を順に光束切替可能な照明装置を提供できる。さらにこの照明装置に、画像表示装置、投写レンズを備えることによりカラー表示が可能な画像表示装置を提供できる。
【００８１】
特に、光路分離を反射率の優れた一部切り欠きが有る金属板、透明なガラスに部分的に反射コートを施し、光透過、反射の切り替えを行うことから、ここでは顕著な発熱なく実現することができる。よって、モータの信頼性などに懸念なく高出力な装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本開示は、照明装置及びそれを用いた投写型画像表示装置の生産、使用に広く活用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１００，３００，４００，５００  照明装置
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ  半導体レーザ
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ  光源コリメートレンズ
１０３，２０３  集光レンズ
１０５，２０５，３０２，４０２，５０２，６０２，６１８，６２８  入射光切り替え機構
１０６，２０６，２０７，３０３，３０４  回転反射板
１０７，２０８，２３０，３０５，４０４，５０４，６０５，６２０，６３０  モータ
１０８，２０９  回転反射板小径部（第２領域）
１０９，２１０  回転反射板大径部（第１領域）
１１０ａ，１１０ｂ，２１１ａ，２１１ｂ，２１２ａ，２１２ｂ，３０６ａ，３０６ｂ，３２０ａ，３２０ｂ，３２６ａ，３２６ｂ  端部
１０４，１１１，１１５，１２４，２１３，２１７，２２３，２２５，２４０，３０１，３０８，３１５，３２２，３２４，３２８，３３２，４０１，４０７，４０８，４０９，５０１，５０７，５０８，５０９，５１０，６０１，６０９，６１４，６１５ａ，６１７，６２１，６２３，６２４，６２５，６２７，６３１，６３３，６３４，６３５  光軸
１１２，２１４  反射ミラー
１１３ａ，１１３ｂ，２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，３０９ａ，３０９ｂ，３０９ｃ，３０９ｄ  コリメートレンズ
１１４，２１６  青反射ダイクロイックミラー
１１６，２１８  青透過緑反射ダイクロイックミラー
１１７，２１９，２２７，３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ  第１コンデンサレンズ
１１８，２２０，２２８，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃ  第２コンデンサレンズ
１１９，２２１，３３０  緑蛍光体チップ（蛍光部）
１２０，１２５，２２２，３１４，３１９，３３１  放熱器
１２１  赤ＬＥＤ
１２２  第３コンデンサレンズ
１２３  赤反射ダイクロイックミラー
２００  投写型画像表示装置#
２２４  青赤透過緑反射ダイクロイックミラー
２２６，３１０  青透過赤反射ダイクロイックミラー
２２９  赤蛍光体ホイール（蛍光部）
２３１  円盤
２３２  赤蛍光体
２３３  ロッド集光レンズ
２３４，７０４  ロッドインテグレータ
２３５，２３６，７０５  リレーレンズ
２３７  平面ミラー
２３９  集光ミラー
２４１，７０７  画像表示素子（ＤＭＤ）
２４２，７０８  投写レンズ
３０７  反射面位置
３１３  赤蛍光体チップ（蛍光部）
３１６  赤反射ダイクロイックミラー
３１７  青透過黄反射ダイクロイックミラー
３１８  黄蛍光体チップ（蛍光部）
３２１  透過部
３２３，６１３，６１５  光束の当たる位置
３２５  青反射ダイクロイックミラー
３２７  全反射ミラー
３２９  青透過緑反射ダイクロイックミラー
４０３，５０３，６０３，６１９，６２９  ガラス基板
４０５，５０５，６０４  入射面
４０６，５０６  裏面
６０６  第１の周
６０７  反射層上の任意の位置
６０８，６１２  光透過部
６１０，６２２，６３２  固定ミラー
６１１  第２の周
７０１  光源
７０２  光学系
７０３  蛍光体ホイール（蛍光部）
【図１】
2013101317.tif 000003
【図２】
2013101317.tif 000004
【図３】
2013101317.tif 000005
【図４】
2013101317.tif 000006
【図５】
2013101317.tif 000007
【図６】
2013101317.tif 000008
【図７】
2013101317.tif 000009
【図８】
2013101317.tif 000010
【図９】
2013101317.tif 000011
【図１０】
2013101317.tif 000012
【図１１】
2013101317.tif 000013
【図１２】
2013101317.tif 000014
【図１３】
2013101317.tif 000015
【図１４】
2013101317.tif 000016
【図１５】
2013101317.tif 000017