CN102566231A - 照明装置及投射型影像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过使色纯度与光量的平衡可变而能够应对多样化需求的照明装置及使用其的投射型影像显示装置。本发明的照明装置(1)从光源(2)射出偏振方向统一为一个方向的偏振光(2a)，通过光分割构件(3)以任意的比率将其分割成多种偏振光(32a、32b)。然后，对于该被分割成多种的偏振光(32a、32b)，通过构成为能够按照规定切换多个光转换构件(4)的切换装置(5)，边切换多个光转换构件(4)边射出多种色光(4a、4b)，并将其合成，从而使色纯度与光量的平衡变化。另外，本发明的投射型影像显示装置为使用了这种照明装置(1)的投射型影像显示装置。

Description

照明装置及投射型影像显示装置

技术领域

本发明涉及将来自光源的光转换为多种颜色的光而将其依次射出的照明装置及使用了这种照明装置的投射型影像显示装置。

背景技术

以往，存在使用了由简称为DMD(数字微镜装置(Digital MicromirrorDevice))的微镜元件构成的反射型显示元件的投射型影像显示装置。另外，在该投射型影像显示装置中使用了将来自光源的白色光依次色时分割(日文原文：色時分割)成红色波长区域的光(以下简称为红色光)、绿色波长区域的光(以下简称为绿色光)、蓝色波长区域的光(以下简称为蓝色光)，并将色时分割后的照明光依次射出的照明装置。

使用了这种照明装置的投射型影像显示装置例如以图9所示的方式构成。

该投射型影像显示装置使用将来自光源的作为全方位光的白色光色时分割而以均匀的亮度射出的照明装置110。此外，该投射型影像显示装置包括：照明装置110、将从照明装置110依次射出的各色光的光束向目标物引导的引导光学系统120、对从引导光学系统120依次照射的彩色照明光进行光调制的调制装置130、投影调制后的影像光的投射透镜140。

对于照明装置110而言，作为光源111使用具备产生作为全方位光的白色光的氙气灯或超高压水银灯等放电灯111a的白色光源。该光源111在具有旋转抛物面状的镜面的反射器111b的焦点位置设置有放电灯111a。此外，从放电灯111a放射的光被反射器111b反射，从而作为白色点光111c从光源111射出。

另外，对于该照明装置110而言，作为将从光源111射出的白色点光111c色时分割的装置使用色轮112。色轮112是构成为以轮中心为旋转中心而旋转的圆盘状物体，在该圆盘状物体的固定圆周上朝向旋转方向依次配置有透过红色光的滤光器(R滤光器)112R、透过绿色光的滤光器(G滤光器)112G及透过蓝色光的滤光器(B滤光器)112B。所述滤光器112R、112G、112B由玻璃构件构成。另外，该色轮112构成为，当从光源111射出的白色光作为点光照射到排列在规定半径上的滤光器112R、112G、112B时，利用各滤光器112R、112G、112B的透过作用而依次抽出透过红色光、绿色光及蓝色光。

另外，在该照明装置110中，为了使从色轮112透过的光束成为具有均匀亮度分布的色光，设置有由玻璃等方棒体构成的柱状积分器113。从色轮112向该柱状积分器113导入的色光在柱状积分器113的内表面反复反射成为亮度分布均匀的光而射出。

另外，在具备上述照明装置110的投射型影像显示装置中，对从照明装置110射出的光进行引导的引导光学系统120包括聚光透镜121、123及全反射镜122等设备，通过这些设备向调制装置130照射从照明装置110射出的光。

调制装置130使用简称为DMD131的微镜元件及吸收器(吸收体)132，以进行数字光调制。另外，调制装置130对经由引导光学系统120从照明装置110依次照射的红色光、绿色光及蓝色光同步提供影像信号，分别按照每个色光根据影像信号控制DMD131的ON、OFF，并且控制开关比例而进行光调制。即，通过所谓PWM控制来进行光调制。

另外，在该投射型影像显示装置中，如此光调制后的彩色影像光作为被人眼合成的影像而经由投射透镜140投影到屏幕等上。图9所示的照明装置及使用其的投射型影像显示装置为上述那样的装置。将此技术称为由现有技术A，该技术A例如记载在专利文献1中。

另外，作为类似于上述照明装置及使用其的投射型影像显示装置的装置，作为光源使用激发荧光体的激发用光源，作为色轮，具有被来自光源的出射光激发而产生红色光、绿色光及蓝色光的荧光体层在固定半径上沿周向排列使用的色轮装置。这种照明装置及使用其的投射型影像显示装置称为现有技术B。这种现有技术B例如记载在专利文献2中。

(在先技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开2004-85813号公报

专利文献2：日本特开2004-325874号公报、段落0057-0064

另外，现有技术A中的照明装置110构成为通过滤光器112R、112G、112B从由光源111射出的白色光抽出透过红色光、绿色光及蓝色光。因此，照明装置110存在如下问题，即，若要提高色纯度，则从光源111射出的光量中的被利用的光量变少，反之，若为了提高亮度而要增加光量，则必须牺牲色纯度。即，色纯度与光量存在平衡选择的关系。

另外，对于该现有技术A而言，色纯度与光量的平衡依存于色轮112的规格，尤其是原色的色纯度唯一决定于构成色轮112的滤光器112R、112G、112B的滤光特性。因此，为了变更色纯度与光量的平衡，必须要变更为具备不同的滤光特性的色轮，而这会带来使应对变得复杂的问题。

需要说明的是，作为改善色纯度与光量的平衡的方法，存在除了原色的红色光、绿色光及蓝色光用的滤光器112R、112G、112B以外还加入黄色或青色(cyan)等的方法，在这种情况下，对于色轮112旋转一圈而言，原色(红色光、绿色光及蓝色光)所占的比例减少，所以存在多用原色的影像变暗的问题。另外，为了变更色纯度与光量的平衡，存在必须变更为具备不同的滤光特性的色轮的问题，对于这一点该方法没有给出任何解决措施。

另一方面，现有技术B构成为从光源射出的光通过排列在色轮上的荧光体层而转换为红色光、绿色光及蓝色光，所以，在要提高色纯度则需降低光量这一关系方面与现有技术A大致相同。另外，由于色纯度与光量的平衡也唯一决定于排列在色轮上的荧光体层的特性，所以对于为了变更该平衡而不得不变更为排列有不同特性的荧光体层的色轮这一方面，也存在与现有技术A同样的问题。

然而，近年来，在诸如重视颜色再现性、重视亮度的用途等这样用途方面出现了多样化现象，对应于此，需求也出现了多样化。与此相对，对于现有技术A及B而言，如上述那样由于色纯度与光量的平衡唯一决定于色轮的特性，所以存在逐渐难以应对这种多样化需求的问题。

发明内容

本发明基于这种背景完成，其目的在于提供通过使色纯度与光量的平衡可变而能够应对多样化需求的照明装置及使用该照明装置的投射型影像显示装置。

为了达成上述目的，本发明的照明装置的特征在于，具备：光源，其射出偏振方向统一成一个方向的偏振光；光分割构件，其能够以可调整分割比率的方式将从光源射出的偏振光分割成多种偏振光；多个光转换构件，其用于将从光分割构件射出的多种偏振光分别转换成预先设定的不同的多种色光；切换装置，其通过所述多个光转换构件的排列和切换将入射的多种偏振光同时按照预先确定的顺序进行色转换；合成装置，其将从切换装置同时射出的被色转换成不同色的多种色光合成并射出。

若如此构成，能够通过光分割构件以任意的比率将从光源照射的偏振光分割成多种偏振光。另外，被分割的多种偏振光通过排列在切换装置上的光转换构件同时且以预先设定的顺序被色转换成不同的色光，并且在合成装置中被合成而射出。因此，该照明装置能够通过对光分割构件的偏振光的分割比率进行调节而使射出的照明光的色度成为被合成的多种色光的色度的中间的任意色度。

具体而言，多种偏振光通过多个光转换构件例如同时转换成不同色度的红色光系，然后转换成不同色度的绿色光系，接下来转换成不同色度的蓝色光系，以后重复上述动作。另外，由于以这种方式被切换装置同时色转换的多种色光通过合成装置合成，从而被合成而射出的照明光成为位于多种色光的色度的中间的色度。另外，由于该色度根据合成的色光的光量而变化，所以若能够预先对光分割构件的分割比率进行任意地调节，则能够使合成光的色度可变。因此，该照明装置能够依次射出红色光系、绿色光系及蓝色光系的单色的色光，并且通过对光分割构件的分割比率进行任意地调节能够使单色色纯度动态地变化。因此，该照明装置适合作为投射型影像显示装置。

另外，优选所述光源通过半导体激光器构成。

若如此构成，能够简化射出作为偏振方向统一为一个方向的偏振光的光源的结构。

另外，本发明可以构成为，所述光分割构件通过一个或多个偏振旋转元件以及一个或多个偏振分光器组合而成，所述一个或多个偏振旋转元件能够调整地使从光源射出的一个方向的偏振光的偏振方向旋转而射出，所述一个或多个偏振分光器根据入射的偏振光的偏振方向而以不同的比率将其分离成两种偏振光。

若以这种方式构成，则能够通过偏振旋转元件来变更偏振光的偏振方向的旋转角度，由此能够容易地变更偏振分光器的两种偏振光的分割光量。在将来自光源的偏振光分割成两个部分的情况下，通过一个偏振旋转元件和一个偏振分光器能够实现，但是若为了使其进一步分支，只要对于分支的偏振光再附加所述设备的一对组合即可。

优选所述偏振旋转元件由具有旋光性的液晶元件构成，且能够通过调整对液晶元件施加的电压而调整偏振方向。

若以这种方式构成，由于能够对偏振光的偏振方向的旋转角度进行电调整，所以能够使该照明装置和使用该照明装置的应用设备的控制装置简化。

优选所述光源为发出紫外光的光源，所述光转换构件由荧光体层构成，该荧光体层通过被照射紫外光而被激发从而发出预先设定的色度的色光，所述切换装置具备透明基板且形成为旋转轮状，而且，由用于发出不同色度的色光的荧光体层构成的多个光转换构件以预先设定的顺序沿圆周方向排列在透明基板的出射侧表面上。

若以这种方式构成，则通过从光源被分割导入的偏振光照射切换装置，从而利用各偏振光依次激发以预先设定的顺序排列在圆周方向上的构成光转换构件的荧光体层，从而射出规定色度的色光。另外，切换装置形成为旋转轮状，从而能够容易地将光进行色时分割。

另外，优选所述切换装置构成为，旋转轮被划分为外周侧区域和内周侧区域，外周侧区域被分割成排列有由红色光、绿色光及蓝色光的原色用的荧光体层构成的光转换构件，内周侧区域构成为排列有由对该原色进行色调整的荧光体层构成的光转换构件。

若以这种方式构成，则相对于色轮旋转一圈而言，红色光、绿色光及蓝色光的原色所占的比率不会减少，因此即使是多用原色影像也能够使其明亮。

另外，在这样的各照明装置中，合成装置是将从所述切换装置依次射出的不同色度的色光合成且使其亮度分布均匀化的导光构件。

通过具备这种合成装置，从切换装置依次射出的不同色度的色光被合成，且作为亮度分布均匀的照明光射出。

另外，本发明的投射型影像显示装置具备：上述的照明装置、根据影像信号对从该照明装置照射的色光进行光调制的调制装置、对由调制装置光调制后的影像光进行放大投射的投射透镜。

若以这种方式构成，由于使用能够使单色色纯度与光量的平衡动态变化的照明装置，因此能够提高投射影像的颜色的再现性。另外，通过变更照明装置的色纯度和光量的平衡，能够快速地应对色纯度优选的用途和光量优先的用途。另外，若使用应答速度快的变更旋转元件，则能够按照每帧变更单色色纯度，从而能够以xy色度图上的广阔的区域显示影像。

另外，在所述投射型影像显示装置中，可以构成为所述偏振旋转元件由具有旋光性的液晶元件构成，并且构成为能够通过调整对液晶元件施加的电压来调整入射的偏振光的偏振方向，而且，根据影像信号通过偏振旋转元件调节入射的偏振光的偏振方向的旋转角度。若这样构成，则能够通过根据影像信号的调节动态地调节色纯度与光量的平衡，从而能够提高颜色再现性高的影像。

此外，在所述投射型影像显示装置中，可以构成为所述偏振旋转元件由具有旋光性的液晶元件构成，并且构成为能够通过调整对液晶元件施加的电压来调整入射的偏振光的偏振方向，而且，根据手输入的信号调节入射的偏振光的偏振方向的旋转角度。若这样构成，则操作者能够根据自己的喜好或用途的特性随时变更色纯度和光量的平衡。

发明效果

根据本发明的照明装置，通过对光分割构件的偏振光的分割比率进行调节，出射的照明光能够成为合成的多种偏振光的色度的中间的任意色度。因此，该照明装置能够依次射出红色光系、绿色光系及蓝色光系的单色的色光，并且能够通过对光分割构件的分割比率进行任意地调节而使单色色纯度动态地变化，因此适合用作投射型影像显示装置的照明装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的照明装置的简要结构图。

图2是该照明装置的光分割作用的说明图。

图3是该照明装置的荧光体色轮的说明图。

图4是该照明装置所表现的xy色度图。

图5是本发明的实施方式2的投射型影像显示装置的简要结构图。

图6是本发明的实施方式3的投射型影像显示装置的简要结构图。

图7是该投射型影像显示装置的荧光体色轮的出射侧表面图。

图8是变形例的荧光体色轮的侧视图。

图9是以往的照明装置及投射型影像显示装置的简要结构图。

符号说明

α  旋转角度

1   照明装置

2  光源

2a、32a、32b、32b1、32b2  偏振光

2b、31a  偏振方向

3  光分割构件

4、4Ra、4Ga、4Ba、4Rb、4Gb、4Bb、4Rc、4Gc、4Bc  光转换构件

4a、4b  色光

5  切换装置

6  合成装置

8  调制装置

9  投射透镜

31、37  偏振旋转元件

32、38  偏振分光器

54  透明基板

56  荧光体层

57  内周侧区域

58  外周侧区域

具体实施方式

(实施方式1)

以下，根据图1至图4对本发明的实施方式1的照明装置1进行说明。

如图1所示，本发明的实施方式1的照明装置1具备：光源2；光分割构件3，其能够以任意的比率分割从光源2射出的偏振光；多个光转换构件4，其用于将从光分割构件3射出的两种偏振光转为多种颜色；切换装置5，其构成为依次切换多个光转换构件4。另外，照明装置1具备合成装置6，该合成装置6将从切换装置5依次射出的不同颜色的光合成而实现亮度的均匀化。

光源2采用作为偏振方向统一为一个方向的偏振光2a放出紫外线的半导体激光器。另外，作为光源2，可以使用排列有多列半导体激光器的阵列状的装置(未图示)。

如图1及图2所示，光分割构件3由偏振旋转元件31和偏振分光器32构成，所述偏振旋转元件31使从光源2射出的一个方向的偏振光2a即直线偏振光向任意的偏振方向旋转而射出。

作为偏振旋转元件31使用具有旋光性的液晶元件，例如由TN模式(扭曲相列相模式)的液晶层构成的液晶偏振旋转元件。对于液晶偏振旋转元件，以偏振光的偏振方向2b与液晶分子的指向矢(director)平行的方式入射来自光源2的偏振光2a。如图2所示，对于入射的偏振光而言，利用液晶层的回旋性使偏振光的偏振方向31a旋转而射出。该旋转角度α最大为90度，但是能够通过施加到液晶层的电压而进行调整。在图2中，示出旋转后的偏振光的偏振方向31a。

偏振分光器32将入射的光分离为P偏振光和S偏振光。如图1及图2所示，偏振分光器32的两个棱镜33、34形成为阵列状，对于光入射这一方的棱镜33通过涂敷施加有P偏振光透过而S偏振光反射的薄膜35，对于另一方的棱镜34安装使反射的S偏振光向出射侧反射的反射镜36。因此，在该偏振分光器32中，若入射的偏振光的偏振方向31a不同，则入射的偏振光P偏振光成分与S偏振光成分不同，所以作为出射的P偏振光的偏振光32a与作为S偏振光的偏振光32b的比率也发生变化。

因此，若如上述那样形成作为使直线偏振光向任意的偏振方向31a旋转而射出的偏振旋转元件31的液晶偏振旋转元件和偏振分光器32组合的结构，则能够通过偏振分光器32将入射的偏振光分割成作为P偏振光的偏振光32a和作为S偏振光的偏振光32b。另外，利用液晶偏振旋转元件的直线偏振光的旋转角度α，能够改变其分割比率。需要说明的是，该旋转角度α的调整可以通过调整对液晶偏振旋转元件施加的电压来进行。

接下来说明光转换构件4，但由于其与切换装置5一体构成，因此以下同时对两者进行说明。

切换装置5构成为依次切换光转换构件4，具体而言，其由所谓荧光体色轮51构成。如图1所示，切换装置5构成为在中心处具备旋转轴52，该旋转轴52通过电动机53而旋转。在此，光转换构件4被称为将偏振光转换为规定色光的构件，其表示包含由选择性地透过规定波长的色光的玻璃构件形成的所谓彩色滤光器或者当照射紫外光等激发光时被激发产生的不同的规定色光的荧光体层等。需要说明的是，该实施方式的光转换构件4由后者的部件构成。以下说明其详细内容。

如图1所示，荧光体色轮51具备：透明基板54、形成在透明基板54的入射侧表面上的可见光反射膜55、形成在透明基板54的出射侧的荧光体层56。

所述的透明基板54由具有相对于来自成为光源2的半导体激光器的紫外光透明的光学特性的材料构成，例如使用定相硅(phased silica)或石英玻璃等。

可见光反射膜55透过紫外光而反射可见光，其使用带有紫外线反射特性的冷光镜或由介电多层膜构成的带通滤波器。

荧光体层56是使紫外光转换为预先设定的颜色的可见光的波长转换层，其被划分为内周侧区域57和外周侧区域58。此外，如图3所示，其构成为向外周侧区域58照射来自切换装置5的被射出的偏振光32a，并且向内周侧区域57照射作为点光的偏振光32b。需要说明的是，图3的荧光体色轮51仅示意性地示出出射侧的荧光体层56的结构。

另外，被点光照射的内周侧区域57及外周侧区域58被同一角度的半径方向的分隔线分别三等分，荧光体层56被划分为共计6个区域。如此被划分的各区域的荧光体层56形成本发明的光转换构件4的各个部分，即形成多个光转换构件4Ra、4Ga、4Ba、4Rb、4Gb、4Bb。各光转换构件4Ra、4Ga、4Ba、4Rb、4Gb、4Bb以使各种荧光物质成为规定的浓度、规定的配合比的方式在合成树脂溶液中含有各种荧光物质，并且将其在透明基板54的出射侧表面上涂敷并干燥规定厚度，从而能够将来自光源2的激发光分别转换为规定的色光。

另外，荧光体层56对应成在以内周侧区域57和外周侧区域58成对的区域发出同一系的色度的色光。即，光转换构件4Ra、4Rb形成于红色光系，光转换构件4Ga、4Gb形成于绿色光系，而光转换构件4Ba、4Bb形成于蓝色光系。另外，通过这些区域的光转换构件转换的色度设定为图4的xy色度图所示的刺激值，在外周侧区域58的光转换构件4Ra、4Ga、4Ba排列有红色光、绿色光及蓝色光的原色用的荧光体层，在内周侧区域57的光转换构件4Rb、4Gb、4Bb排列有对这些原色进行色调整的荧光体层。

由于光转换构件4及切换装置5以上述方式构成，所以通过光分割构件3分割的偏振光32a、32b向切换装置5的外周侧区域58及内周侧区域57入射，依次色转换为红色光系的色光、绿色光系的色光、蓝色光系的色光，从而成为色时分割后的色光4a、4b而向合成装置6射出。

合成装置6对从切换装置5色时分割而射出的不同色的色光4a、4b进行合成。需要说明的是，基于能够使亮度分布均匀的角度考虑，该实施方式中的合成装置6通过由玻璃等透明的方棒体构成的柱状积分器形成。如前述那样，从切换装置5将转换成预先设定的色度的色光的两种色光4a、4b色时分割而同时向该合成装置6导入。然后，被导入的两种色光4a、4b被柱状积分器的内表面反复反射而合成，并且成为亮度分布均匀的光而射出。因此，从本实施方式的照明装置1射出的出射光被时间分割成图4的xy色度图中的6R、6G、6B所示的刺激值的色度的色光。

以如上方式构成的实施方式1的照明装置以如下的方式进行工作。

从光源2射出的一个方向的偏振光2a即白色激光通过构成光分割构件3的偏振旋转元件31而使偏振方向2b旋转。根据旋转后的偏振方向31a的旋转角度α，使被导入到构成光分割构件3的偏振分光器32的光的P偏振光成分的光量及S偏振光成分的光量发生变化，由偏振分光器32分割的P偏振光成分的偏振光32a和S偏振光成分的偏振光32b的分割比率发生变化。另外，通过根据该照明装置1的控制信号使向液晶层施加的电压变化来调整偏振旋转元件31的偏振方向31a的旋转角度α。该控制信号在照明装置1用于投射型影像显示装置的情况下为影像信号。另外，也可以构成为通过手动使施加到液晶层的电压变化，从而使照明光的色度成为期望的水平。

如此，被光分割构件3分割成两部分的偏振光32a、32b作为点光而向荧光体色轮51的内周侧区域57及外周侧区域58的规定位置导入，所述荧光体色轮51作为以多个光转换构件4即光转换构件4Ra、4Ga、4Ba、4Rb、4Gb、4Bb依次被切换的方式构成的切换装置5。然后，该点光透过透明基板54及可见光反射膜55并向构成多个光转换构件4Ra、4Ga、4Ba、4Rb、4Gb、4Bb的荧光体层56照射，荧光体层56被激发而发出规定颜色的全方位的可见光。另外，在荧光体层56发出的色光中的、朝向入射侧发出的色光通过可见光反射膜55向出射侧反射，从而几乎所有的转换光都向出射侧射出。

需要说明的是，入射到该切换装置5的两种偏振光32a、32b所照射的光转换构件4通过荧光体色轮51的旋转而依次向发出红色光系的色光的光转换构件4Ra、4Rb、发出绿色光系的色光的光转换构件4Ga、4Gb、发出蓝色光系的色光的光转换构件4Ba、4Bb切换。伴随于此，从切换装置5射出的两种色光4a、4b依次被切换为两种红色光系的色光(4Ra、4Rb的刺激值)、两种绿色光系的色光(4Ga、4Gb的刺激值)、两种蓝色光系的色光(4Ba、4Bb的刺激值)，即被色时分割而向合成装置6射出。

然后，向合成装置6射出的两种色光4a、4b通过构成合成装置6的柱状积分器合成，在其色度依次转换成xy色度图中的6R、6G、6B所表示的部位的刺激值的同时射出。另外，该出射光在柱状积分器作为亮度分布均匀的色光射出。

根据以上方式构成的实施方式1的照明装置1，能够实现如下的效果。

(1)通过对光分割构件3的偏振光的分割比率进行调节，能够使从该照明装置1的射出的照明光的色度成为被合成的多种色光4a、4b的色度的中间的任意色度。因此，该照明装置1能够将红色光系、绿色光系及蓝色光系的单色的色光色时分割而依次射出，并且通过对光分割构件3的分割比率进行调节而使单色色纯度动态地变化，因此适合作为投射型影像显示装置的照明装置。

(2)另外，由于光源2通过半导体激光器构成，所以能够简单地构成作为射出偏振方向2b统一成一个方向的偏振光2a的光源。

(3)另外，光分割构件3由使从光源2射出的一个方向的偏振光2a向任意的偏振方向31a旋转而射出的偏振旋转元件31和根据入射的偏振光的偏振方向31a而以不同的比率分离成两种偏振光的偏振分光器32组合而成。因此，通过利用偏振旋转元件31来变更偏振光的偏振方向31a的选择角度α，从而能够容易地变更偏振分光器32的两种偏振光32a、32b的分割比率。

(4)另外，由于偏振旋转元件31由具有旋光性的例如TN模式的液晶元件构成，且构成为能够通过调整施加于液晶元件的电压来调整偏振方向31a，所以能够对偏振方向31a的旋转角度α进行电调整。因此，能够简化该照明装置1及使用了该照明装置1的应用设备中的控制装置。

(5)另外，光源2为发出紫外光的光源，光转换构件4由通过照射紫外光而激发的荧光体层56构成。另外，切换装置5具备透明基板54且形成为旋转轮状，而且，在透明基板54的出射侧表面以预先设定的顺序排列有由用于发出不同的色光的荧光体层构成的多个光转换构件4。因此，当从光源2被分割而导入的偏振光32a、32b照射到切换装置5时，各偏振光32a、32b将以预先设定的顺序排列的多个光转换构件4Ra、4Ga、4Ba、4Rb、4Gb、4Bb的荧光体层依次激发，从而依次射出规定色度的色光。另外，切换装置5由于形成为旋转轮状，所以构成为能够容易地将光色时分割的装置。

(6)另外，切换装置5将旋转轮的出射侧表面大致分成外周侧区域58和内周侧区域57，并且分割成在外周侧区域58排列有红色光、绿色光及蓝色光的原色用的荧光体层，而在内周侧区域57排列有对该原色进行色调整的荧光体层。因此，由于相对于旋转轮旋转一圈而言红色光、绿色光及蓝色光的原色所占的比率未减少，因此对于即使多用原色的影像而言也能够使其明亮。

(7)另外，由于合成装置6是将从切换装置5依次射出的不同色度的色光4a、4b合成并使其亮度分布均匀化的导光构件，从而可射出具有均匀亮度分布的照明光。

(实施方式2)

接下来，根据图5对实施方式2进行说明。

实施方式2是使用了实施方式1的照明装置的投射型影像显示装置。需要说明的是，对于该实施方式1的照明装置，赋予与实施方式1的符号相同的符号，并省略对其的说明。

该实施方式的投射型影像显示装置具备：实施方式1的照明装置1、将从照明装置1照射的色光向调制装置引导的引导光学系统7、根据影像信号进行光调制的调制装置8、将由调制装置8调制的影像光放大投射的投射透镜9。

引导光学系统7由聚光透镜71、72和全反射镜73等构成，将从照明装置1射出的色光向光调制装置8引导。

调制装置8一般使用简称为DMD(数字微镜装置)81的微镜元件及吸收器(吸收体)82，以进行数字光调制。

DMD81是大约50至130万个微镜元件铺设成矩阵状而形成的半导体集成光开关，并且图像帧中的像素与DMD81的微镜元件对应地排列。DMD81的微镜元件以在ON/OFF的状态下发生10度左右的倾斜变化的方式安装在支柱上，在ON状态下，从微镜元件反射的光以通过投射透镜9并向屏幕(未图示)投影的方式反射。另外，DMD81的微镜元件在OFF状态下，从微镜元件反射的光以被配置在从ON状态下的光线大约倾斜20度的方向上的吸收器82所吸收的方式被反射。

如此构成的DMD81通过所谓的PWM控制来进行光调制，所谓的PWM控制是指，与从使用了荧光体色轮51的照明装置1依次入射的红色光系的色光、绿色光系的色光及蓝色光系的色光同步地使微镜元件ON、OFF且控制开关比例。

投射透镜9使DMD81的微镜元件成为ON状态而被反射的出射光的光束扩大并将其投射到屏幕等投射面(未图示)上，为了减小透镜像差而组合多片透镜。另外，实际上，该投射透镜9配置成，根据微镜元件的ON状态的光线向正面方向的射出的情况而使其光轴与从微镜元件射出的光的光轴统一。

以上述方式构成的投射型影像显示装置以如下的方式进行动作。

从照明装置1射出的照明光经由聚光透镜71、72、全反射镜73向构成调制装置8的DMD81引导，并根据输入的影像信号被实施光调制。在此，荧光体色轮51和DMD81被同步控制，荧光体色轮51旋转而各光转换构件4Ra、4Ga、4Ba、4Gb、4Bb进行切换，从而各色光向DMD81照射，而与此配合地，DMD81也依次切换为各色光的影像而进行显示。另外，对于由液晶偏振旋转元件构成的偏振旋转元件31也进行同步控制，从而与各影像模式或各场景相应地成为最佳的色纯度。此外，经由DMD81得到的调制光(即各色影像光)通过投射透镜9而放大，从而向未图示的屏幕上投影。

根据以如上方式构成的实施方式2的投射型影像显示装置，能够获得如下的效果。

(8)由于使用了能够使单色色纯度和光量间的平衡动态地变化的照明装置1，所以能够提高投射影像的颜色的再现性。

(9)通过影像信号来调整成为偏振旋转元件31的液晶偏振旋转元件的施加电压，从而变更照明装置的色纯度与光量间的平衡，由此，能够以xy色度图上的广阔区域显示影像。由此，能够提高颜色再现性高的影像。

(实施方式3)

实施方式3是在实施方式1的基础上，以任意的比率将从光源射出的偏振光2a分割成三部分的照明装置。以下，根据图6和图7对其进行说明。需要说明的是，对于与实施方式1相同的构成要件赋予相同的符号，并省略对其的说明。

在这种情况下，如图6所示，光分割构件3与实施方式1的情况同样具有：偏振旋转元件31，其使从光源2射出的一个方向的偏振光2a向任意的偏振方向旋转而射出；偏振分光器32，其将通过该偏振旋转元件31变更了偏振方向的偏振光分割成两部分。此外，对于该实施方式而言，为了以任意的比率将从偏振分光器32射出的两种偏振光32a、32b中的一方的偏振光32b(这种情况下为S偏振光)分割成两部分，在偏振光32b的光路上设置有偏振旋转元件37和偏振分光器38。

若这样构成，则根据与实施方式1同样的原理，能够以任意的比率将一方的偏振光32b分割成偏振光32b1和偏振光32b2这两部分。由此，能够以任意的比率将从光源2射出的一个方向的偏振光2a分割成三个部分。

另外，为了将如此分割成三个部分的偏振光32a、32b1、32b2分别转换为不同的色光，如图7及图8所示，将实施方式1的荧光体色轮51的荧光体层56沿径向划分为3层。另外，形成将这3层分别沿圆周方向3等分所得的区域并且以各区域分别作为光转换构件4Ra、4Ga、4Ba、4Rb、4Gb、4Bb、4Rc、4Gc、4Bc，且它们构成为将光转换成各不相同的色光。

由于实施方式3的照明装置以如上的方式构成，所以能够获得如下的效果。

(10)与实施方式1的情况相比，由于能够利用更多的色度的色光，所以能够射出更加细腻的色纯度的照明光。因此，使用其的投射型影像显示装置能够提供颜色再现性更高的影像。

(变形例)

对于光源2而言，在所述实施方式中，使用了射出单一波长的偏振光的半导体激光器，但是不局限于此，可以使用具备发出全方位光即白色光的放电灯的白色光源。但是，在这种情况下，需要通过偏振光转换元件使从光源射出的光成为变更成一个方向的偏振光。

偏振旋转元件31不限于液晶旋转显示元件，也可以使用其他元件。

在上述实施方式中，描述了将从光源2射出的偏振光2a分割成两部分或分割成三部分的例子，但是可以基于同样的原理分割成四部分以上。

关于光转换构件4，在上述实施方式中虽然使用了荧光体层，但是，也可以使用如前述那样由选择性地透过规定波长的色光的玻璃构件形成的所谓彩色滤光器。

在荧光体色轮51中，也可以构成为可见光反射膜55不形成在透明基板54的入射侧表面，而是如图8所示那样形成在透明基板54的出射侧表面，在该可见光反射膜55的出射侧表面形成荧光体层56。这样构成也能够获得与前面的实施方式的情况同样的作用效果。

关于合成装置6，可以替代柱状积分器而采用截面为四边形且内表面形成为反射镜的筒状的光通道。使用该光通道也能够获得同样的效果。另外，合成装置6也包括仅对多种色光进行合成而不进行色光的亮度分布均匀化作业的情况。

另外，关于本发明的照明装置也可以表示在上述实施方式的基础上包括实施方式2中所必要的引导光学系统7的概念。

在上述的实施方式中，作为调制装置8使用了作为反射型显示元件的DMD81，但是也可以通过透过型的液晶显示元件等进行光调制。

在上述实施方式2中，虽然描述了根据影像信号调整施加于液晶偏振旋转元件上的电压而按照每个画面控制色纯度与光量的平衡的情况，但是也可以通过操作者对操作部进行操作的方式以手动作业来对其进行变更。于是，能够根据用途和使用者的喜好来调整色再现性和亮度。

(产业上的可利用性)

本发明的投射型显示装置可用作家庭影院、会议室、研讨室、教室、娱乐场所、各种展览室、演播室等多方面设施中的影像显示系统。

Claims (10)

1.一种照明装置，其特征在于，具备：.

光源，其射出偏振方向统一为一个方向的偏振光；

光分割构件，其能够以可调整分割比率的方式将从光源射出的偏振光分割成多种偏振光；

多个光转换构件，其用于将从光分割构件射出的多种偏振光分别转换成预先设定的不同的多种色光；

切换装置，其通过所述多个光转换构件的排列和切换将入射的多种偏振光同时按照预先确定的顺序进行色转换；

合成装置，其将从切换装置同时射出的被色转换成不同色的多种色光合成并射出。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

所述光源通过半导体激光器构成。

3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，

所述光分割构件通过一个或多个偏振旋转元件以及一个或多个偏振分光器组合而成，所述一个或多个偏振旋转元件能够调整地使从光源射出的一个方向的偏振光的偏振方向旋转而射出，所述一个或多个偏振分光器根据入射的偏振光的偏振方向而以不同的比率将其分离成两种偏振光。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于，

所述偏振旋转元件由具有旋光性的液晶元件构成，且能够通过调整对液晶元件施加的电压而调整偏振方向。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的照明装置，其特征在于，

所述光源为发出紫外光的光源，

所述光转换构件由荧光体层构成，该荧光体层通过被照射紫外光而被激发从而发出预先设定的色度的色光，

所述切换装置具备透明基板且形成为旋转轮状，而且，由用于发出不同色度的色光的荧光体层构成的多个光转换构件以预先设定的顺序沿圆周方向排列在透明基板的出射侧表面上。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，

旋转轮被划分为外周侧区域和内周侧区域，外周侧区域被分割成排列有由红色光、绿色光及蓝色光的原色用的荧光体层构成的光转换构件，内周侧区域构成为排列有由对该原色进行色调整的荧光体层构成的光转换构件。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的照明装置，其特征在于，

所述合成装置是将从所述切换装置依次射出的不同色度的色光合成且使其亮度分布均匀化的导光构件。

8.一种投射型影像显示装置，其特征在于，具备：

权利要求1至7中任意一项所述的照明装置；

根据影像信号对从该照明装置照射的色光进行光调制的调制装置；

对由调制装置光调制后的影像光进行放大投射的投射透镜。

9.根据权利要求8所述的投射型影像显示装置，其特征在于，

所述偏振旋转元件由具有旋光性的液晶元件构成，并且构成为能够通过调整对液晶元件施加的电压来调整入射的偏振光的偏振方向，而且，根据影像信号通过偏振旋转元件调节入射的偏振光的偏振方向的旋转角度。

10.根据权利要求8所述的投射型影像显示装置，其特征在于，

所述偏振旋转元件由具有旋光性的液晶元件构成，并且构成为能够通过调整对液晶元件施加的电压来调整入射的偏振光的偏振方向，而且，根据手输入的信号调节入射的偏振光的偏振方向的旋转角度。

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