JP2015090432A - 照明装置、投射表示装置、および、照明方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの光源をもとに複数の波長の異なる光を生成することができ、より簡略な構成の照明装置等を得供する。【解決手段】投射表示装置２の照明装置４を、固体光源１０と、カップリングレンズ１１、光透過制御ホイール１２、カップリングレンズ１３と、蛍光体ホイール１４、ミラー１５，１６、ダイクロイックミラー１７等を備えて構成する。蛍光体ホイール１４は、赤色を含む光を生じる第１蛍光体領域１４ａと、緑色を含む光を生じる第２蛍光体領域１４ｂとを有する。透過制御ホイール１２は、第１フィルタ領域１２ａで青色光ＢＬを反射し赤色光ＲＬを透過し、第２フィルタ領域１２ｂで青色光ＢＬを反射し緑色光ＧＬを透過することで、励起光と赤色光ＲＬおよび緑色光ＧＬとを分離して、赤色光ＲＬおよび緑色光ＧＬを生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置、この照明装置を備えた投射表示装置、および、照明方法に関する。

近年、大画面のディスプレイ装置が急速に普及してきており、それらを用いた会議やプレゼンテーション、研修などが一般的になってきている。このようなディスプレイとしては、液晶やプラズマなど様々なものがあり、場所の広さや参加人数などによって適当なものが選択されている。その中でも、スクリーン等の投影面に画像を投影して拡大表示することができる拡大表示装置すなわち投影表示装置（以後、「プロジェクタ」と呼ぶ）が選択されている。このプロジェクタは、比較的安価で可搬性にも優れているため（即ち小型軽量で持ち運びやすいため）、最も広く普及している大画面ディスプレイと言える。

そのような背景の中で、最近ではコミュニケーションの必要な場面や状況が益々増えてきている。例えば、オフィスにおいても小さな会議室や、パーテイション等で仕切られた打合せスペースが数多く設けられ、プロジェクタを使った会議や打合せなどが頻繁に行われるようになった。さらには、会議室等が空いていなくても、例えば通路などの空きスペースを利用して、この空きスペースの壁などにプロジェクタで情報を投射表示しながら打合せをしたい、などといった急な要求シーンも頻繁に見られるようになった。

このようなプロジェクタに用いる照明装置として、高輝度の放電ランプ（例えば、超高圧水銀ランプ）を光源とするものが知られている。この放電ランプは、高輝度を低コストで実現できる一方で、点灯開始後、安定して発光するまでに所要の時間を要する。そこで、放電ランプに対する代替光源として、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ素子等の固体発光素子を用いる技術が開発され、多くの提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、Ｒ（赤色）用発光装置、Ｇ（緑色）用発光装置、および、Ｂ（青色）用発光装置の３つ発光装置が設けられた光源装置が提案されている。このＲ用発光装置はＲ（赤色）の蛍光体およびこれを励起させるＲ用光源を備え、Ｇ用光源はＧ（緑色）の蛍光体およびこれを励起させるＧ用光源を備え、Ｂ用発光装置はＢ（青色）の蛍光体およびこれを励起させるＢ用光源を備えている。各光源からの光を各蛍光体に照射することで、各蛍光体が励起され、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色の光を得ることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の光源装置では、複数の蛍光体および複数の蛍光体ホイールが必要となり、各色を合成する光学系や、光源装置全体のシステムが複雑となる。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、一つの光源をもとに複数の波長の異なる光を生成することができ、より簡略な構成の照明装置、投射表示装置、および、より簡略な照明方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、励起光を発光する励起光源と、励起光に励起されて励起光と異なる波長領域の光を生じさせる波長変換部材と、励起光の光路および波長変換部材から生じる光の光路を分離するとともに、波長変換部材から生じる光の分光分布の少なくとも一部を取り出す第１領域、および、光の分光分布の少なくとも一部であって、第１領域とは異なる分光分布を取り出す第２領域を少なくとも有し、少なくとも第１フィルタおよび第２フィルタを、励起光の光路中に時間的に切替えて配置する光分離部材と、を備え、波長変換部材は、光分離部材により分離された励起光の光路中に配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、一つの光源をもとに複数の波長の異なる光を生成することができ、より簡略な構成の照明装置、投射表示装置、および、より簡略な照明方法を得ることができる。

本願の実施例１に係る照明装置を備えた投射表示装置（プロジェクタ）を示す光学図である。 実施例１の照明装置において、赤色光の生成時の光路を示す光学図である。 図２に示す蛍光体ホイールの構成と配置状態とを説明するための説明図であって、（ａ）は蛍光体ホイールを拡大して示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図２に示す光透過制御ホイールの構成と配置状態とを説明するための説明図であって、（ａ）は光透過制御ホイールを拡大して示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 実施例１の照明装置において、緑色光の生成時の光路を示す光学図である。 図５における蛍光体ホイールと光透過制御ホイールとの配置状態を説明するための説明図であって、（ａ）は蛍光体ホイールを拡大して示した平面図であり、（ｂ）は光透過制御ホイールを拡大して示した平面図である。 実施例１の照明装置において、青色光の生成時の光路を示す光学図である。 図７における蛍光体ホイールと光透過制御ホイールとの配置状態を説明するための説明図であって、（ａ）は蛍光体ホイールを拡大して示した平面図であり、（ｂ）は光透過制御ホイールを拡大して示した平面図である。 実施例１において照明光として取り出される色、固体光源（青色ＬＤ）の発光状態、蛍光体ホイールの状態、光透過制御ホイールの状態、および、画像フレームの関係を示すタイムチャートである。 本願の実施例２に係る照明装置を示す光学図である。 実施例２における蛍光体ホイールと光透過制御ホイールとの構成を説明するための説明図であって、（ａ）は蛍光体ホイールを拡大して示した平面図であり、（ｂ）は光透過制御ホイールを拡大して示した平面図である。 本願の実施例３に係る照明装置を示す光学図である。 実施例３における蛍光体ホイールと光透過制御ホイールとの構成を説明するための説明図であって、（ａ）は蛍光体ホイールを拡大して示した平面図であり、（ｂ）は光透過制御ホイールを拡大して示した平面図である。 実施例３において照明光として取り出される色、固体光源（青色ＬＤ）の発光状態、蛍光体ホイールの状態、光透過制御ホイールの状態、および、画像フレームの関係を示すタイムチャートである。 本願の実施例４に係る照明装置を示す光学図である。 実施例４における蛍光体ホイールと光透過制御ホイールとの構成を説明するための説明図であって、（ａ）は蛍光体ホイールを拡大して示した平面図であり、（ｂ）は光透過制御ホイールを拡大して示した平面図である。 実施例４において照明光として取り出される色、固体光源（紫外線）の発光状態、蛍光体ホイールの状態、光透過制御ホイールの状態、および、画像フレームの関係を示すタイムチャートである。 本願の実施例５に係る照明装置を示す光学図である。 実施例５における蛍光体ホイールと光透過制御ホイールとの構成を説明するための説明図であって、（ａ）は蛍光体ホイールを拡大して示した平面図であり、（ｂ）は光透過制御ホイールを拡大して示した平面図である。 実施例５において照明光として取り出される色、青色ＬＤからなる固体光源および赤色ＬＤからなる固体交点の発光状態、蛍光体ホイールの状態、光透過制御ホイールの状態、および、画像フレームの関係を示すタイムチャートである。

（実施例１）
［全体構成］
以下に、本願の一実施例を、図面を参照しながら説明する。図１に、本願の実施例１における照明装置４およびこの照明装置４を備えた投射表示装置（プロジェクタ）２の光学図を示す。また、図２〜図９は、光の３原色の各色を生成するための、各部材の構成と作用を説明するための説明図である。図１において、１はパーソナルコンピュータ等の情報処理装置の画像情報生成部であり、２は画像情報生成部１で生成される画像情報（画像データ）に基づいて、図示しないスクリーン等の表示画面に画像を拡大して投射表示させる投射表示装置である。

画像情報生成部１で生成される画像情報（画像データ）は、例えばカラー画像の動画又は制止画等である。そのため、画像情報生成部１では、画像情報がカラー画像の場合にはＧ（緑色）、Ｒ（赤色）、Ｂ（青色）の画像情報を有している。

＜投射表示装置２の構成＞
実施例１の投射表示装置２は、図１に示すように、画像情報生成部１から入力される画像情報に基づいて各部を制御させる制御回路（制御手段としての制御部）３と、この画像情報に基づき制御回路３により駆動制御されてＧ（緑色），Ｒ（赤色），Ｂ（青色）の可視光を順次一定時間毎に出射させる照明装置４と、を有する。

また、投射表示装置２は、図１に示すように、画像情報に基づいて画像情報のＧ，Ｒ，Ｂに対応するモノクロの画像を一定時間毎に順次形成させる画像生成部としての画像形成素子５と、照明装置４からのＧ，Ｒ，Ｂ用の光を画像形成素子５に順次導く照明光案内光学系（リレー光学系）６と、画像形成素子５から順次出射されるＧ，Ｒ，Ｂの各色の画像光をスクリーン等の画像表示面（図示せず）に投影する投射レンズ（投影光学系）７とを有する。

＜制御回路３＞
制御回路３は、投射表示装置２の全体の動作を統括制御するものであり、インターフェース３ａと、画像処理部（画像処理回路）３ｂと、駆動制御部（駆動制御回路）３ｃと、を有する。制御回路３のハードウェア構成としては、ＣＰＵ（中央処理ユニット;Central Processing Unit）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ；Read Only Memory）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ；Random Access Memory）等を有して構成される。制御回路３の画像処理部３ｂは、ＲＯＭに予め記憶されているプログラムに従って、ＲＡＭをワークメモリとして用いて、投射表示装置２の各部を駆動制御する。

インターフェース３ａには、画像情報生成部１からの画像情報（画像データ）が入力される。画像処理部（画像処理回路）３ｂは、インターフェース３ａを介して入力されるカラー画像の画像情報のＧ（緑色）画像情報（Ｇ画像データ）、Ｒ（赤色）画像情報（Ｒ画像データ）、Ｂ（青色）画像情報（Ｂ画像データ）を、フレーム毎に構築する。

駆動制御部（駆動制御回路）３ｃは、画像処理部３ｂで構築されたＧ画像情報（Ｇ画像データ）、Ｒ画像情報（Ｒ画像データ）、Ｂ画像情報（Ｂ画像データ）に基づいて、照明装置４および画像形成素子５を駆動制御する。また、この駆動制御部３ｃは、画像情報生成部１から入力されるカラー画像のＧ画像情報、Ｒ画像情報、Ｂ画像情報に基づいて画像形成素子５を駆動制御することにより、Ｇ画像情報、Ｒ画像情報、Ｂ画像情報に対応するモノクロの画像をこの順に一定時間毎に画像形成素子５に形成させるようになっている。

駆動制御部３ｃは、さらに、照明装置４の後述する固体光源１０、光透過制御ホイール１２の駆動モータ１２ｍ、および、蛍光体ホイール１４の駆動モータ１４ｍ、並びに、投影光学系７の可動レンズ群の駆動機構（図示せず）等に接続されている。これにより、駆動制御部３ｃは、照明装置４における各色の光の出射制御処理、投影光学系７におけるフォーカス調整やズーム調整の調整制御処理を実行する。

＜照明装置４＞
照明装置４は、赤色光、緑色光、青色光を、時分割で順次に、またはこれらを組み合わせて（混合して）出射し、被照明部に照射する装置である。照明装置４は、照明光案内光学系６の後述するライトトンネル６ｂへ向けて、各色の光（光束）を出射する。この照明装置４の構成の詳細については、後述する。

＜画像形成素子５＞
画像形成素子５は、制御回路３の駆動制御部３ｃに接続されており、この駆動制御部３ｃによって駆動制御される。この画像形成素子５は、照明装置４から出射されて照明光案内光学系６により導かれた各色の光を、画素毎に諧調制御することでカラー投影画像を形成する。本実施例では、画像形成素子５として、ＤＭＤ（Digital micromirror device）を用いている。このＤＭＤからなる画像形成素子５は、画素単位のマイクロミラーを有し、駆動制御部３ｃの制御下で、各マイクロミラーが異なる２つの角度のいずれかとされた状態を維持することが可能とされている（いわゆる、２値制御）。すなわち、画像形成素子５の各マイクロミラーは、照明光案内光学系６により導かれた各色の光を投影光学系７へ向けて反射する角度（ＯＮ状態）と、当該各色の光を内部の吸収体へ向けて反射して外部に出射させない角度（ＯＦＦ状態）と、のいずれかの状態となる。このため、画像形成素子５では、各マイクロミラーが個別に駆動（２値制御）されることにより、表示する画素毎に投影する光を制御することができる。また、画像形成素子５では、例えば、パルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）により各マイクロミラーのＯＮ状態の時間比率を調整することで、表示する画素毎における階調表現を行うことができる。

なお、実施例１および以降の実施例では、上述のように画像形成素子５としてＤＭＤを用いているが、本願の画像形成素子５がＤＭＤに限定されることはない。照明装置４から出射されて照明光案内光学系６により導かれた各色の光を利用してカラー投影画像を形成するものであれば、例えば、画像形成素子５として液晶を用いてもよい。

＜照明光案内光学系（リレー光学系）６＞
照明光案内光学系（リレー光学系）６は、照明装置４から出射された光を、画像形成素子５に導くものである。照明光案内光学系６は、図１に示すように、照明装置４のダイクロイックミラー１７からの光（赤色光、緑色光、青色光）が入射する集光レンズ（集光素子）６ａと、集光レンズ６ａで集光される光（赤色光、緑色光、青色光）が入射するライトトンネル６ｂと、ライトトンネル６ｂから出射する光をリレーするリレーレンズ（集光素子）６ｃと、リレーレンズ６ｃからの光（赤色光、緑色光、青色光）が入射するミラー６ｄと、このミラー６ｄで反射した光（赤色光、緑色光、青色光）を画像形成素子５側に反射させる凹面鏡６ｅと、を有する。

ライトトンネル６ｂは、照明装置４から出射された光が入射するものであり、内部を中空とする筒状を呈し、その内側面にミラーが設けられた構成を有している。ライトトンネル６ｂは、その内部で光の反射を繰り返すことにより、入射された光の輝度分布を均一化する機能、すなわち、入射された光の光量むらをなくす機能を有している。リレーレンズ６ｃは、ライトトンネル６ｂを経て輝度分布が均一化された光（光束）を適宜集光して、ミラー６ｄへと導く。なお、ライトトンネル６ｂは、照度均一化手段としての一例であり、フライアイレンズなどの他の均一化手段を採用してもよい。

＜投影光学系７＞
投影光学系７は、画像形成素子５により生成された投影画像をスクリーン（図示せず）に投影する。この投影光学系７は、固定鏡筒に設けられた固定レンズ群や可動鏡筒に設けられた可動レンズ群を備えている。この可動レンズ群を移動させることにより、フォーカス調整やズーム調整を行うことが可能となっている。

＜照明装置４の詳細＞
次に、本願に係る照明装置の一実施例としての照明装置４の構成について、図面を参照しながら説明する。実施例１の照明装置４は、駆動制御部３ｃにより駆動制御され、励起光源としての固体光源１０と、少なくとも１つのレンズからなるカップリングレンズ１１と、光分離部材（後述する光透過制御ホイール１２）と、少なくとも１つのレンズからなるカップリングレンズ１３（光学素子）と、波長変換部材（後述する蛍光体ホイール１４）と、ミラー１５と、ミラー１６と、ダイクロイックミラー１７と、を備えて構成される。固体光源１０、光透過制御ホイール１２、および、蛍光体ホイール１４は、駆動制御部３ｃに接続され、その動作が制御されている。

固体光源１０には、半導体レーザ（以下、「ＬＤ」と呼ぶ）やＬＥＤ等の固体光源が用いられている。本実施例では、固体光源１０として、青色光源（青光源）、具体的には、青色の波長領域の励起光（青色光）を発光するＬＤ又はＬＥＤが用いられている。以下の説明では、固体光源１０として青色光を発する青色ＬＤを想定して説明する。

このような固体光源１０が発光する青色光の波長領域（「λＡ」とする）としては、４００ｎｍ〜４６０ｎｍまたはこの範囲を含むものが好ましが、本願が必ずしもこれに限定されることはない。また、図１では、説明の便宜上、固体光源１０として、一個のＬＤのみを模式的に示しているが、固体光源１０を、複数個の青色ＬＤからなる発光アレイにより構成して、より高出力なものとすることもできる。また、波長の異なる固体光源を組み合わせることもできる。

なお、固体光源１０に用いられるＬＤは、ある角度で発散する青色光ＢＬを発光する発光部を有しているので、この固体光源１０の発光部から発散する青色光ＢＬをカップリングレンズ１１で集光して、平行光として取り出される。カップリングレンズ１１で集光された青色光ＢＬは、有限の大きさの光束（図４のＳＰ１参照）となって光分離部材へと導かれる。

この光分離部材は、青色光ＢＬの光路中に、青色光ＢＬの入射方向に対して、４５度、入射面が傾斜するように配置されている。この光分離部材は、複数の色フィルタがセグメント分けされて構成されている。この光分離部材として、例えば、円盤状に形成され、円周方向において複数の色フィルタからなる領域に分割（セグメント化）されたミラーホイール等を用いることが好ましい。具体的には、以下で説明するような構成であって、図４（ａ）に示す光透過制御ホイール１２を用いることが好ましい。この光透過制御ホイール１２は、円周方向に回転することで、青色光ＢＬの光路中で、複数の領域が交互に切り替わる。

実施例１の光透過制御ホイール１２は、図４（ａ）の平面図、図４（ｂ）の断面図に示すように、透明基板１２ｎ上に、青色光ＢＬを反射し赤色光ＲＬを透過する色フィルタを誘電体多層膜で形成した第１フィルタ領域（第１領域）１２ａと、青色光ＢＬを反射し緑色光ＧＬを透過する色フィルタを誘電体多層膜で形成した第２フィルタ領域（第２領域）１２ｂと、青色光ＢＬを透過する色フィルタを誘電体多層膜で形成した第３フィルタ領域（第３領域）１２ｃと、が円周方向に設けられている。この実施例１で用いる各色フィルタは、透明基板１２ｎ上に誘電体多層膜を扇状に真空蒸着等して形成したものである。また、実施例１では、各色フィルタを透明基板１２ｎ上の駆動モータ１２ｍとは反対側の面に設けているが、駆動モータ１２ｍ側の面に設けてもよいし、透明基板１２ｎの両面に設けてもよい。また、実施例１において、第１フィルタ領域１２ａは、励起光（青色光ＢＬ）だけでなく、赤色光ＲＬ以外の光、例えば、緑色光ＧＬも反射することで、赤色光ＲＬの色純度をより向上させている。同様に、第２フィルタ領域１２ｂでは、緑色光ＧＬ以外の光、例えば、赤色光ＲＬも反射することで、緑色光ＧＬの色純度をより向上させている。なお、第３フィルタ領域１２ｃは、蛍光が入射することはないため、励起光（青色光ＢＬ）が透過するように形成すればよい。しかし、第３フィルタ領域１２ｃで赤色光ＲＬや緑色光ＧＬを反射させるようにすれば、迷い光の混入等を抑制して、青色光ＢＬの色純度を向上させることができる。なお、図面上では、第１フィルタ領域１２ａを「領域１」と表示し、第２フィルタ領域１２ｂを「領域２」と表示し、第３フィルタ領域１２ｃを「領域３」と表示している。

この光透過制御ホイール１２は、駆動制御部３ｃに駆動制御される駆動モータ１２ｍにより、回転中心Ｏを中心に回転駆動される。このような構成とすることで、光透過制御ホイール１２が回転すると、第１フィルタ領域１２ａ、第２フィルタ領域１２ｂ、第３フィルタ領域１２ｃが、固体光源１０からの励起光（青色光ＢＬ）の光路中で時間的に入れ替わる。

なお、実施例１および以降の実施例では、円形の光透過制御ホイール１２を回転させることにより、第１〜第３フィルタ領域１２ａ〜１２ｃが青色光ＢＬの光路中で入れ替わる構成としたが、本願が必ずしもこれに限定されることはない。光透過制御ホイール１２を、光路中で直線移動させることで、第１〜第３フィルタ領域１２ａ〜１２ｃが青色光ＢＬの光路中で入れ替わる構成としてもよい。また、互いに分離した第１〜第３フィルタ領域１２ａ〜１２ｃを、光路中で順番に入れ替えてもよい。更には、光分離部材が、円形に限定されることはなく、他の形状としてもよい。

また、光分離部材が、複数の色フィルタを設けて形成したものに限定されることもない。他の異なる光分離部材として、例えば、短波長である励起光（青色光ＢＬ）を屈折させ、波長変換部材から生じた蛍光は屈折させずに透過するような回折格子等を用いてもよい。このような回折格子を、励起光の光路中で直線移動させることで、励起光と蛍光とを分離させてもよい。以下、各実施例の説明においては、光分離部材として、上記の光透過制御ホイール１２を想定して説明する。

実施例１では、光分離部材として光透過制御ホイール１２を用いることで、固体光源１０からの励起光（青色光ＢＬ）は、第１フィルタ領域１２ａまたは第２フィルタ領域１２ｂで反射される。このように反射された励起光（青色光ＢＬ）は、その反射光路に配置されたカップリングレンズ１３によって集光されて、図３（ａ）に示すように、スポット状の光（光スポットＳＰ２）となって波長変換部材（実施例１では、蛍光体ホイール１４）に照射される。

この波長変換部材は、励起光（青色光ＢＬ）によって励起され、特定の波長領域を含む、発光色の異なる２以上の蛍光（赤色を含む蛍光、緑色を含む蛍光）を生じる。この蛍光は、励起光（青色光ＢＬ）の光路を逆にたどって、カップリングレンズ１３に入射し、このカップリングレンズ１３により平行光束にされて光透過制御ホイール１２の第１フィルタ領域１２ａまたは第２フィルタ領域１２ｂに入射し、その分光分布の少なくとも一部（実施例１では赤色光ＲＬまたは緑色光ＧＬ）が選択されて透過する。この透過した赤色光ＲＬまたは緑色光ＧＬは、その光軸に対して４５度傾斜して透過光路中に配置されたミラー１６に入射し、その入射角度に対して直角（垂直）な方向に反射され、その反射光路に配置されたダイクロイックミラー１７に入射する。このダイクロイックミラー１７は、赤色光ＲＬまたは緑色光ＧＬの光軸に対して４５度傾斜して配置され、青色光ＢＬを透過し、赤色光ＲＬおよび緑色光ＧＬを反射する光学特性（分光特性）を有している。このような特性のダイクロイックミラー１７は、入射した赤色光ＲＬまたは緑色光ＧＬを、その入射角度に対して直角（垂直）に反射して光出射光路Ｏｐｔに合流させ、照明光案内光学系６に導く。

また、光透過制御ホイール１２の第３フィルタ領域１２ｃは、励起光（青色光ＢＬ）を透過し、その透過光路中に配置されたミラー１５に入射させる。このミラー１５は、励起光（青色光ＢＬ）の光軸に対して４５度傾斜して配置され、励起光（青色光ＢＬ）を、その入射角度に対して直角（垂直）な方向に反射させる。その反射光路に配置されたダイクロイックミラー１７は、励起光（青色光ＢＬ）を透過して、光出射光路Ｏｐｔに合流させ、照明光案内光学系６に導く。

次に、波長変換部材の詳細を説明する。この波長変換部材は、励起光とは異なるとともに、発光色の異なる２以上の領域に分割された波長変換部材で構成され、励起光によって励起されて異なる２以上の蛍光を生じる。波長変換部材は、例えば、青色光ＢＬを励起光とし、第１の光として少なくとも赤色を含む光（蛍光）を生じさせる赤色蛍光体、第２の光として少なくとも緑色を含む光（蛍光）を生じさせる緑色蛍光体等がセグメントに分割されて形成されている。このような構成の波長変換部材が時間的に移動して、赤色蛍光体、緑色蛍光体等が入れ替わることにより、波長変換部材に対する励起光の照射位置が時間的に移り変わり、異なる色の第１の光（蛍光）と第２の光（蛍光）とを得ることができる。なお、本明細書で、「赤色を含む」とは、「赤色の波長領域（赤色成分）を含む」ことを意味し、「緑色を含む」とは、「緑色の波長領域（緑色成分）を含む」ことを意味する。また、「赤色を含む光（蛍光）を生じさせる蛍光体」を、「赤色蛍光体」と呼び、「緑色を含む光（蛍光）を生じさせる蛍光体」を、「緑色蛍光体」と呼ぶ。同様に、「黄色を含む」とは、「黄色の波長領域（黄色成分）を含む」ことを意味する。また、「黄色を含む光（蛍光）を生じさせる蛍光体」を、「黄色蛍光体」と呼ぶ。また、「青色を含む」とは、「青色の波長領域（青色成分）を含む」ことを意味する。また、「青色を含む光（蛍光）を生じさせる蛍光体」を、「青色蛍光体」と呼ぶ。

実施例１では、波長変換部材として、図３（ａ）の正面図、図３（ｂ）の断面図で示すような蛍光体ホイール１４を用いている。この蛍光体ホイール１４は、反射基板１４ｎ上に、赤色を含む光（蛍光）を生じさせる赤色蛍光体からなる第１蛍光体領域１４ａ、緑色を含む光（蛍光）を生じさせる緑色蛍光体からなる第２蛍光体領域１４ｂが、扇状（または帯状）にセグメント分けされて設けられている。反射基板１４ｎ上には、さらに、第３領域１４ｃとして、蛍光体の種類または存在を問わない領域を設けている。この第３領域１４ｃには、後述するように、励起光が到達しない（照射されない）ことから、蛍光体を設けなくともよい。すなわち、蛍光体の有無を問わない不問領域とする。このような反射基板１４ｎを、回転中心Ｏ’を中心に回転させることで、励起光の照射位置に配置される蛍光体が時間的に切り替わる。この反射基板１４ｎの回転は、蛍光体ホイール１４に設けられた駆動モータ１４ｍにより行われる。この駆動モータ１４ｍは、駆動制御部３ｃにより回転駆動制御される。

上記各蛍光体（蛍光材料）としては、ＹＡＧ蛍光体が好適である。また、緑色蛍光体の場合は、サイアロン系の緑蛍光体等が好適である。第１蛍光体領域１４ａの赤色蛍光体から生じる赤色を含む光（蛍光）の波長領域（λＢ）としては、例えば、６３０ｎｍ〜６７０ｎｍ、または、この範囲を含むものが好ましい。また、第２蛍光体領域１４ｂの緑色蛍光体から生じる緑色を含む光（蛍光）の波長領域（λＣ）としては、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、または、この範囲を含むものが好ましい。

なお、実施例１および以降の実施例では、波長変換部材として蛍光体ホイール１４を用い、これを回転させることで、励起光の照射位置に配置される蛍光体が時間的に切り替わるようにしている。しかし、本願の波長変換部材が実施例１の構成に限定されることはなく、他の異なる具体例として、波長変換部材を、長尺な板形状の基板の表面に、長尺方向に延びる蛍光体を設けた構成とし、この波長変換部材を長尺方向に往復移動させてもよい。この場合でも、励起光の照射位置に配置される蛍光体を時間的に切り替えることができる。また、このような往復移動させる波長変換部材でも、実施例１の蛍光体ホイール１４でも、励起光に対して蛍光体が往復移動または回転移動することで、励起光の照射位置が時間的に変化して、蛍光体の同一箇所に集中して照射されることがない。そのため、蛍光体からの蛍光の生成効率の低下や、蛍光体の発光特性の劣化等を抑制して、より優れた発光特性を得ることができる。

また、光透過制御ホイール１２および蛍光体ホイール１４は、照明装置４から出射させる照明光の色に同期して回転制御される。光透過制御ホイール１２および蛍光体ホイール１４は、図３（ａ）、図４（ａ）にそれぞれ示す矢印方向に、１秒間に１２０回転するものとし、１フレーム（例えば、１／６０秒、または、倍速の１／１２０秒）の間に、例えば１回転されるものとしている。この回転により、光透過制御ホイール１２の各フィルタ領域（第１〜第３フィルタ領域１２ａ〜１２ｃ）と、蛍光体ホイール１４の各領域（第１蛍光体領域１４ａ、第２蛍光体領域１４ｂおよび第３領域１４ｃ）とが光路中で時間的に切り替わる。

また、実施例１では、回転によって光透過制御ホイール１２および蛍光体ホイール１４の各領域の切替わることで生成される照明光が、積算して白色光となるような配分（面積割合）で、各領域が分割されている。または、各領域で生成される各色の照明光のパワーに対応して、固体光源１０から出射する光のパワーを変調することで、照明光を積算して白色光となるようにすることができる。また、領域の大きさ（面積割合）を調整する、すなわち、励起光が照射される時間を領域毎に調整するようにしてもよい。これにより、青みを帯びた白や、緑色を帯びた白、赤みを帯びた白など、色見を調整することも可能となる。また、光源からの光を変調することによって、ダイナミックに調整することも可能である。

以下、光透過制御ホイール１２および蛍光体ホイール１４の各領域の位置関係を説明する。固体光源１０からの励起光（青色光ＢＬ）の光路中に、光透過制御ホイール１２の第１フィルタ領域１２ａが位置しているとき、励起光（青色光ＢＬ）の照射位置には、蛍光体ホイール１４の第１蛍光体領域１４ａが配置される。また、励起光（青色光ＢＬ）の光路中に光透過制御ホイール１２の第２フィルタ領域１２ｂが位置しているとき、励起光（青色光ＢＬ）の照射位置には、蛍光体ホイール１４の第２蛍光体領域１４ｂが配置される。また、励起光を透過する第３フィルタ領域１２ｃが光路中に配置されているときは、励起光が蛍光体ホイール１４に到達して照射されることはない。そのため、第３フィルタ領域１２ｃが光路中に位置しているときは、蛍光体ホイール１４への励起光の照射位置に対応する位置に、蛍光体が配置されていない第３領域１４ｃが配置される。

実施例１の光透過制御ホイール１２では、第１フィルタ領域１２ａは、青色光ＢＬを反射し赤色光ＲＬを透過することで、青色光ＢＬ（励起光）と、蛍光体ホイール１４の第１蛍光体（赤色蛍光体）領域１４ａから生じる赤色を含む光（蛍光）とを分離するとともに、この赤色を含む光（蛍光）の分光分布の全部または一部取り出して、赤色光ＲＬとして出射させる。すなわち、第１フィルタ領域１２ａは、励起光（青色光ＢＬ）を反射するとともに、第１蛍光体領域１４ａから生じる波長λＢの赤色を含む光（蛍光）のうち、波長λｂの赤色光ＲＬを選択して透過させる光学特性（分光特性）を有している。また、第２フィルタ領域１２ｂは、青色光ＢＬを反射し緑色光ＧＬを透過することで、青色光ＢＬ（励起光）と、第２蛍光体（緑色蛍光体）領域１４ｂから生じる緑色を含む光（蛍光）とを分離するとともに、この緑色を含む光（蛍光）の分光分布の全部または一部を取り出して、緑色光ＧＬとして出射させる。すなわち、第２フィルタ領域１２ｂは、励起光（青色光ＢＬ）を反射するとともに、第２蛍光体領域１４ｂから生じた波長λＣの緑色を含む蛍光のうち、波長λｃの緑色光ＧＬを選択して透過させる光学特性（分光特性）を有している。

なお、赤色光ＲＬの波長λｂは、赤色蛍光体から生じる赤色を含む光（蛍光）の波長λＢと同じ範囲（すなわち、全部を取り出す）であってもよいし、波長λＢよりも狭い範囲（すなわち、一部を取り出す）としてもよい。また、緑色光ＧＬの波長λｃについても、緑色蛍光体から生じる緑色を含む光（蛍光）の波長λＣと同じ範囲であってもよいし、波長λＣよりも狭い範囲としてもよい。これにより、光透過制御ホイール１２で取り出す光の色味の自由度をより高めたり、色純度をより高めたりすることができ、色再現範囲を広げることができる。さらには、第１フィルタ領域１２ａで、例えば、波長λｂとして６４０ｎｍ付近のより狭い波長領域を選択して透過させるようにすれば、色純度のより高い赤色光ＲＬを得ることができる。また、第２フィルタ領域１２ｂで、例えば、波長λｃとして５２５ｎｍ付近の狭い波長領域を選択して透過させるようにすれば、色純度のより高い緑色光ＧＬを得ることができる。

また、前述のように第３フィルタ領域１２ｃは、波長λＡの励起光（青色光ＢＬ）を透過させる光学特性（分光特性）を有している。このような第３フィルタ領域１２ｃで、波長λＡの励起光（青色光ＢＬ）を全部透過させてもよいが、波長λＡの範囲内で、その一部を透過させるようにしてもよい。例えば、４５０ｎｍ付近のより狭い波長領域を透過させるようにすれば、青色光ＢＬについても色純度を上げて、色再現範囲を広げることができる。

上記のような位置関係で、励起光（青色光ＢＬ）の光路上に光透過制御ホイール１２および蛍光体ホイール１４の各領域が配置されることで、照明装置４からは、照明光として、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬが、この順に時分割で出射されることとなる。

［作用］
次に、上述のような構成の拡大投射装置（プロジェクタ）２の作用を、他の設定条件等と共に、図面を参照して説明する。また、この説明において、照明装置４による照明方法についても説明する。

まず、図示しないパソコン等の情報処理装置の画像情報生成部１から、投射表示装置２にカラー画像の画像情報が出力される。この画像情報が図１のインターフェース３ａを介して投射表示装置２の画像処理部３ｂに入力されると、画像処理部３ｂはＲ（赤色）画像情報（Ｒ画像データ）、Ｇ（緑色）画像情報（Ｇ画像データ）、Ｂ（青色）画像情報（Ｂ画像データ）をこの順にフレーム毎に構築する。そして、画像処理部３ｂは、構築した画像情報（カラー画像）のＲ（赤色）画像データ、Ｇ（緑色）画像データ、Ｂ（青色）画像データを、フレーム毎に駆動制御部３ｃに順次入力する。

この駆動制御部３ｃは、入力されるカラー画像のＲ画像情報、Ｇ画像情報、Ｂ画像情報に基づいて、画像形成素子５を駆動制御する。この駆動制御により、Ｇ画像情報、Ｒ画像情報、Ｂ画像情報に対応するモノクロの画像を、この順に一定時間毎に画像形成素子５に形成させるようになっている。

これに伴い、駆動制御部３ｃは、固体光源１０を点灯制御（ＯＮ）する。実施例１では、固体光源１０は、常時ＯＮされている。この固体光源１０がＯＮしたときに、固体光源１０から、励起光である青色光ＢＬが発散して発光され、カップリングレンズ１１に入射する。この発散する励起光（青色光ＢＬ）は、カップリングレンズ１１により、平行光束である励起光（青色光ＢＬ）にされて出射され、光透過制御ホイール１２に入射する。

また、駆動制御部３ｃは、上述のような画像形成素子５および固体光源１０の制御に伴い、光透過制御ホイール１２の駆動モータ（パルスモータ）１２ｍと蛍光体ホイール１４の駆動モータ（パルスモータ）１４ｍとを駆動制御する。この駆動制御により、光透過制御ホイール１２と蛍光体ホイール１４とを、図３（ａ）、図４（ａ）に示す矢印方向に、フレーム毎に１回転させ、これらの各領域を切替えながら励起光（青色光ＢＬ）の光路中に配置させる。このときに、図９に示すようなシーケンスで、光の三原色の生成の制御が行われる。以下、各色の生成時の作用について説明する。

（赤色光ＲＬの生成）
赤色光ＲＬの生成時の作用について、図２〜図４を用いて説明する。図４（ａ）は、光透過制御ホイール１２の平面図で、ＳＰ１は、光透過制御ホイール１２に入射する励起光（青色光ＢＬ）または蛍光の光束を示している。そして、この光束ＳＰ１の入射位置、つまり、励起光（青色光ＢＬ）の光路中に、光透過制御ホイール１２の第１フィルタ領域１２ａが配置された状態を示している。このように、励起光（青色光ＢＬ）の光路中に、第１フィルタ領域１２ａが位置しているとき、蛍光体ホイール１４では、図３（ａ）に示すように、励起光（青色光ＢＬ）が光スポットＳＰ２となって照射される位置に、第１蛍光体領域１４ａが配置される。

この配置状態で、第１フィルタ領域１２ａに入射した励起光（青色光ＢＬ）は、この第１フィルタ領域１２ａにより蛍光体ホイール１４側に反射される。その後、励起光（青色光ＢＬ）はカップリングレンズ１３により集光され、光スポットＳＰ２となって蛍光体ホイール１４の第１蛍光体領域１４ａに入射し、第１蛍光体領域１４ａの赤色蛍光体（蛍光材料）を励起する。この励起により、第１蛍光体領域１４ａの赤色蛍光体（蛍光材料）から波長λＢの赤色を含む光（蛍光）が生じる。

この赤色を含む光（蛍光）は、カップリングレンズ１３により平行光束にされて、励起光（青色光ＢＬ）の光路を逆にたどって第１フィルタ領域１２ａに入射する。この第１フィルタ領域１２ａは、赤色を含む光（蛍光）のうち、主に波長λｂの赤色蛍光（赤色光ＲＬ）を選択して透過させる。この透過後、赤色光ＲＬは、ミラー１６で反射されてダイクロイックミラー１７に入射し、このダイクロイックミラー１７により反射されて光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図２参照）。その後、赤色光ＲＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

（緑色光ＧＬの生成）
緑色光ＧＬの生成時の作用について、図５、図６を用いて説明する。図６（ｂ）に示すように、励起光（青色光ＢＬ）の光路中（光束ＳＰ１の位置）に、第２フィルタ領域１２ｂが位置しているとき、図６（ａ）に示すように、励起光（青色光ＢＬ）の光スポットＳＰ２の照射位置に、蛍光体ホイール１４の第２蛍光体領域１４ｂが配置される。この配置状態で、上記赤色光ＲＬの生成時と同様に、励起光（青色光ＢＬ）は第２フィルタ領域１２ｂに反射された後、カップリングレンズ１３により集光され、光スポットＳＰ２となって第２蛍光体領域１４ｂに入射し、第２蛍光体領域１４ｂの緑色蛍光体（蛍光材料）を励起する。この励起により、第２蛍光体領域１４ｂの緑色蛍光体（蛍光材料）から波長λＣの緑色を含む光（蛍光）が生じる。

この緑色を含む光（蛍光）は、カップリングレンズ１３により平行光束にされて、励起光（青色光ＢＬ）の光路を逆にたどって第２フィルタ領域１２ｂに入射する。この第２フィルタ領域１２ｂは、緑色を含む光（蛍光）のうち、主に波長λｃの緑色蛍光（緑色光ＧＬ）を選択して透過させる。この透過後、緑色光ＧＬは、ミラー１６で反射されてダイクロイックミラー１７に入射し、このダイクロイックミラー１７により反射されて光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図５参照）。その後、緑色光ＧＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

（青色光の生成）
青色光ＢＬの生成時の作用について、図７、図８を用いて説明する。図８（ｂ）に示すように、励起光（青色光ＢＬ）の光路中（光束ＳＰ１の位置）に、第３フィルタ領域１２ｃが位置しているとき、図８（ａ）に示すように、励起光（青色光ＢＬ）の光スポットＳＰ２の照射位置に、蛍光体ホイール１４の第３領域１４ｃが配置される。ただし、前述したように、青色光ＢＬの生成時には、第３領域１４ｃに励起光（青色光ＢＬ）が到達して照射されることはないため、第３領域１４ｃは、蛍光体の有無を問わない不問領域となっている。

この配置状態で、第３フィルタ領域１２ｃに入射した励起光（青色光ＢＬ）は、この第３フィルタ領域１２ｃを透過して、ミラー１５に入射する。このミラー１５によって、励起光（青色光ＢＬ）は、ダイクロイックミラー１７側に反射され、このダイクロイックミラー１７を透過して光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図７参照）。その後、青色光ＢＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

以上のようにして、図９のタイミングチャートに示すように、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬが、この順にｎ番目フレームで一定時間毎に生成される。また、ｎ＋１番目フレームでも、ｎ番目フレームと同様に赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬが、この順に生成される。

そして、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬが、この順に照明光案内光学系６を介して画像形成素子５に導かれる。この赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬの発生に同期して、Ｒ（赤色）画像情報によるモノクロ画像、Ｇ（緑色、蛍光）画像情報によるモノクロ画像緑、Ｂ（青色）画像情報によるモノクロ画像がこの順に生成（形成）される。

この画像形成素子５にＲ（赤色）画像情報によるモノクロ画像が形成されているとき、この画像形成素子５のモノクロ画像に赤色光ＲＬが照射されて、赤色の画像の光束が画像形成素子５から出射し、この赤色の画像が投影光学系７を介して図示しないスクリーン等の表示画面に投影される。また、画像形成素子５にＧ（緑色）画像情報によるモノクロ画像が形成されているとき、この画像形成素子５のモノクロ画像に緑色光（緑色蛍光）ＧＬが照射されて、緑色（蛍光）の画像の光束が画像形成素子５から出射し、この緑色（蛍光）の画像が投影光学系７を介して図示しないスクリーン等の表示画面に投影される。更に、画像形成素子５にＢ（青色）画像情報によるモノクロ画像が形成されているとき、この画像形成素子５のモノクロ画像に青色光ＢＬが照射されて、青色の画像の光束が画像形成素子５から出射し、この青色の画像が投影光学系７を介して図示しないスクリーン等の表示画面に投影される。

このように、駆動制御部３ｃからの回転制御信号に同期して、光透過制御ホイール１２が１回転する間に、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬが照明光として生成される。これらの照明光を用いて、１フレームの緑色、赤色、青色の画像が図示しないスクリーン等の表示画面に時分割で順次投影されることで、目の残像現象により、１フレームのカラー画像が表示画面に形成されているように見えるものとなる。

以上説明したように、実施例１では、照明装置４において、一つの固体光源１０をもとに、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬからなる３つの照明光を生成することができる。そのため、光源数の低減、光源コストの低減が可能となり、より簡易な構成であって、より小型化、より低コスト化が可能な照明装置４および投射表示装置２を実現することができる。また、このような簡易な構成の照明装置４を用いることで、照明装置４による照明方法の簡易化も実現することができる。また、光透過制御ホイール１２により、蛍光体から生じた光（蛍光）の分光分布の一部を取り出して、赤色光ＲＬや緑色光ＧＬとして出射させることで、これらの光の色純度を向上させることも可能となり、色再現範囲を広げることも可能となる。

（実施例２）
次に、本願の実施例２に係る照明装置について、図１０、図１１に基づいて説明する。図１０の光学図に示すように、実施例２に係る照明装置４Ａは、カップリングレンズ１１と光透過制御ホイール１２との間に集光レンズ（集光素子）１８を設け、光透過制御ホイール１２とカップリングレンズ１３との間に集光レンズ（集光素子）１９を設け、光透過制御ホイール１２とミラー１６との間に集光レンズ（集光素子）２０を設けたこと以外は、図１に示す実施例１の照明装置４と同様の基本構成を有している。そのため、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

以下、実施例２で集光レンズ１８，１９，２０を設けた理由について説明する。まず、上記実施例１では、このような集光レンズを設けていない。そのため、固体光源１０からの青色光ＢＬは、カップリングレンズ１１によって平行光となって、図４（ａ）に示すように、ある幅の（以下、「光束幅」と呼ぶ）の光束ＳＰ１となって、光透過制御ホイール１２に入射する。一方、光透過制御ホイール１２が回転することで、励起光（青色光ＢＬ）の光路を、光透過制御ホイール１２の各領域１２ａ〜１２ｃの境界部が通過し、各領域に跨って励起光（青色光ＢＬ）が照射される時間が存在する。

したがって、例えば、第１フィルタ領域１２ａと第３フィルタ領域１２ｃとに跨って、励起光（青色光ＢＬ）が照射された場合、この励起光（青色光ＢＬ）は、第１フィルタ領域１２ａによって反射され、第３フィルタ領域１２ｃを透過する。第１フィルタ領域１２ａで反射された励起光（青色光ＢＬ）は、励起光として蛍光体ホイール１４の第１蛍光体領域１４ａを励起して、赤色を含む光（蛍光）を生じさせる。この赤色を含む光（蛍光）が第１フィルタ領域１２ａに入射し、赤色光ＲＬが選択されて透過し、ミラー１６およびダイクロイックミラー１７により反射されて光出射光路Ｏｐｔに導かれる。一方、第３フィルタ領域１２ｃを透過した励起光（青色光ＢＬ）は、ミラー１５によって反射され、ダイクロイックミラー１７を透過して光出射光路Ｏｐｔに導かれる。このように、光出射光路Ｏｐｔで青色光ＢＬと赤色光ＲＬとが混ざる時間（混色の時間）が生じる。同様に、第２フィルタ領域１２ｂと第３フィルタ領域１２ｃとの境界部に励起光（青色光ＢＬ）が照射された場合も、光出射光路Ｏｐｔで緑色光ＧＬと青色光ＢＬとの混色の時間が生じる。更に、第１フィルタ領域１２ａと第２フィルタ領域１２ｂとの境界に励起光（青色光ＢＬ）が照射された場合も、光出射光路Ｏｐｔで赤色光ＲＬと緑色光ＧＬとの混色の時間が生じる。

この混色の時間（スポーク時間）が多いほど、照明装置の色純度が低下する。つまり、混色の時間は、固体光源１０からの励起光（青色光ＢＬ）の光束幅が広いと長く、狭いと短い。理想的には、固体光源１０からの励起光（青色光ＢＬ）を、光透過制御ホイール１２上で一点に集光することが好ましい。これにより、混色の時間も無視できる時間となり、混色を抑制することができる。しかし、光源の大きさや、集光光学系の収差、組み付けのバラツキなどがあるため、実際は、光源からの光の光束幅は、有限の大きさを有することとなる。

そこで、この混色の時間を最低限にするために、実施例２では、集光レンズ１８によって、励起光（青色光ＢＬ）の光束幅を極力小さく（狭く）して、光透過制御ホイール１２上またはその近傍で集光させている。具体的には、図１０に示すように、固体光源１０から出射した発散する励起光（青色光ＢＬ）を、カップリングレンズ１１により略平行光とする。この略平行光となった励起光（青色光ＢＬ）を、集光レンズ１８によって、より狭い光束幅に収束させて、光透過制御ホイール１２へ入射させる。

この光透過制御ホイール１２で反射された励起光（青色光ＢＬ）は、広がって進んでいくため、その広がった励起光（青色光ＢＬ）を、集光レンズ１９で収束させ、略平行光としている。略平行となった励起光（青色光ＢＬ）は、実施例１と同様に、カップリングレンズ１３によって、集光されて蛍光体ホイール１４に照射され、蛍光体ホイール１４から蛍光が生じる。この蛍光は、カップリングレンズ１３によって略平行光にされた後、集光レンズ１９によって、より狭い光束幅に収束されて、光透過制御ホイール１２上またはその近傍で集光する。この光透過制御ホイール１２によって、赤色光ＲＬまたは緑色光ＧＬが選択されて透過する。この光透過制御ホイール１２を透過した赤色光ＲＬまたは緑色光ＧＬも、広がって進んでいくため、集光レンズ２０で収束させて、略平行光にした後、ミラー１６に入射させるようにしている。また、光透過制御ホイール１２を透過した青色光ＢＬも、広がって進んでいくため、集光レンズ２１で収束させ、略平行光にした後、ミラー１５に入射させるようにしている。

以上、実施例２によれば、固体光源１０からの励起光（青色光ＢＬ）を集光レンズ１８で、狭い光束幅に収束させて光透過制御ホイール１２へ入射させることによって、励起光（青色光ＢＬ）を収束させない場合と比較して、照明光の混色の時間をより短くすることができる。同様に、蛍光体ホイール１４からの蛍光も、集光レンズ１９で、狭い光束幅に収束させて光透過制御ホイール１２へ入射させることによって、蛍光を収束させない場合と比較して、照明光の混色の時間をより短くすることができる。このように、混色の時間を短くすることで、得られる各色の照明光の色純度をより向上させることができる。

なお、実施例１においても、混色を抑制することも可能である。つまり、混色の期間中は固体光源１０を消灯（ＯＦＦ）することで、色の混色をなくして照明光の色純度をより向上させることも可能となる。実施例１では、光源として固体光源１０を用いているので、ごく短い混色の時間においても、点灯制御（ＯＮ）と消灯制御（ＯＦＦ）との制御を行うといった制御が可能である。なお、実施例２のように光束幅を狭くして混色の時間をより短くした場合でも、この混色の時間に、固体光源１０を消灯することで、混色をより効果的に抑制することができる。

また、実施例２では、光束幅を狭くした分、光透過制御ホイール１２のサイズを小さくすることも可能となり、照明装置４Ａおよびこれを用いた投射表示装置の簡略化、小型化、低コスト化を実現することができる。また、この照明装置４Ａによる照明方法の簡略化も実現することができる。また、光透過制御ホイール１２の作用により、生成する照明光の色純度を向上させることも可能となる。

なお、実施例２では、光透過制御ホイール１２に入射する励起光（青色光ＢＬ）を収束させるため、集光レンズ１８を設けているが、必ずしもこの集光レンズ１８を設けて励起光（青色光ＢＬ）を収束させる必要はない。例えば、カップリングレンズ１１のみで励起光（青色光ＢＬ）を収束させて光透過制御ホイール１２へ入射させるようにしてもよい。

また、実施例２では、光透過制御ホイール１２とカップリングレンズ１３との間に集光レンズ１９を配置することで、光透過制御ホイール１２により反射されて蛍光体ホイール１４へ向かう励起光（青色光ＢＬ）を収束している。また、蛍光体ホイール１４で生じる蛍光も、この集光レンズ１９で収束させて光透過制御ホイール１２に入射するようにしている。しかし、必ずしもこの集光レンズ１９を設けて蛍光を収束させる必要がなく、例えば、励起光（青色光ＢＬ）も蛍光も、カップリングレンズ１３で収束させるようにしてもよい。

（実施例３）
次に、本願の実施例３に係る照明装置について、図１２〜図１４に基づいて説明する。図１２の光学図に示すように、実施例３に係る照明装置４Ｂは、光透過制御ホイール１２を光透過制御ホイール１１２に代え、蛍光体ホイール１４を蛍光体ホイール１１４に代えたこと以外は、図１０に示す実施例２の照明装置４Ａと同様の基本構成を有している。そのため、実施例２と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

この実施例３の照明装置４Ｂでは、蛍光体ホイール１１４に、黄色を含む光（蛍光）を生じる黄色蛍光体および緑色を含む光（蛍光）を生じる緑色蛍光体の２種類の蛍光体を用いている。そして、実施例３では、光透過制御ホイール１１２の分光特性を利用して、黄色を含む光（蛍光）から赤色光ＲＬ、黄色光ＹＬを生成し、緑色を含む光（蛍光）から緑色光ＧＬを生成するものである。

実施例３で用いる光透過制御ホイール１１２は、図１３（ｂ）に示すように、励起光（青色光ＢＬ）および緑色光ＧＬを反射し赤色光ＲＬを透過する第１フィルタ領域１１２ａと、励起光（青色光ＢＬ）を反射するとともに、緑色および赤色を透過、すなわち、黄色光ＹＬを透過する第２フィルタ領域１１２ｂと、励起光（青色光ＢＬ）および赤色光ＲＬを反射し緑色光ＧＬを透過する第３フィルタ領域１１２ｃと、励起光（青色光ＢＬ）を透過する第４フィルタ領域１１２ｄと、を有している。

また、蛍光体ホイール１１４は、図１３（ａ）に示すように、光透過制御ホイール１１２の第１フィルタ領域１１２ａに対応する第１蛍光体領域１１４ａと、第２フィルタ領域１１２ｂに対応する第２蛍光体領域１１４ｂと、第３フィルタ領域１１２ｃに対応する第３蛍光体領域１１４ｃと、第４フィルタ領域１１２ｄに対応する第４領域（不問領域）１１４ｄと、を有している。

第１蛍光体領域１１４ａおよび第２蛍光体領域１１４ｂは、図面上はセグメントに分割されているが、同一の黄色蛍光体を用いている。この黄色蛍光体は、励起光（青色光ＢＬ）によって励起され、黄色を含む光（蛍光）を生じさせる。この黄色を含む光（蛍光）は、赤色光ＲＬとして取り出したい赤色の波長領域をも含む光（蛍光）を含んでおり、この黄色を含む光（蛍光）から、黄色光ＹＬと赤色光ＲＬとを生成する。このような構成とすることで、蛍光体の種類を少なくして、蛍光体ホイール１１４をより簡易にするとともに、蛍光体の種類以上の照明光を生成することができる。また、赤色蛍光体と比較して、黄色蛍光体は、発光効率がより良好であるため、黄色蛍光体から生じる黄色を含む光（蛍光）から、赤色光ＲＬを取り出すことで、より明るく色純度にも優れる赤色光ＲＬを生成することができる。また、第３蛍光体領域１１４ｃには、緑色を含む光（蛍光）を生じさせる緑色蛍光体を用いている。また、緑色光ＧＬについては、緑色を含む光（蛍光）から生成することで、緑色光ＧＬの色純度をより向上させることができるとともに、緑色光ＧＬの生成をより簡易に行うことができる。

黄色蛍光体から生じる黄色を含む光（蛍光）の波長領域（λＤ）としては、５００ｎｍ〜７５０ｎｍ、または、この範囲を含むものが好ましい。波長λＤを、このような範囲とすることで、黄色蛍光体からは、所望の赤色の波長領域を含み、かつ、黄色を含む波長領域の光（蛍光）が生じる。また、緑色蛍光体から生じる緑色を含む光（蛍光）の波長領域（λＣ）としては、実施例１と同様に、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、または、この範囲を含むものが好ましい。

上述のような照明装置４Ｂでは、図１４に示すようなシーケンスで、赤色光ＲＬ、黄色光ＹＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬの生成の制御が行われる。以下、各色の生成時の作用について説明する。

（赤色光ＲＬの生成）
赤色光ＲＬの生成時には、固体光源１０からの励起光（青色光ＢＬ）の光路中に、光透過制御ホイール１１２の第１フィルタ領域１１２ａが配置される。光透過制御ホイール１１２に入射した励起光（青色光ＢＬ）は、この第１フィルタ領域１１２ａによって反射され、蛍光体ホイール１１４の第１蛍光体領域１１４ａに照射される。この第１蛍光体領域１１４ａが励起されて、波長λＤの黄色を含む光（蛍光）、すなわち、赤色を含む光（蛍光）をも含む光（蛍光）を生じさせる。この蛍光は、励起光（青色光ＢＬ）の光路を逆にたどって、光透過制御ホイール１１２の第１フィルタ領域１１２ａに入射し、主に赤色光ＲＬ（波長λｂ）が選択されて第１フィルタ領域１１２ａを透過する。この透過後、赤色光ＲＬは、ミラー１６で反射されてダイクロイックミラー１７に入射し、このダイクロイックミラー１７により反射されて光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図１２参照）。その後、赤色光ＲＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

（黄色光ＹＬの生成）
黄色光ＹＬの生成時には、固体光源１０からの励起光（青色光ＢＬ）の光路中に、光透過制御ホイール１１２の第２フィルタ領域１１２ｂが配置される。光透過制御ホイール１１２に入射した励起光（青色光ＢＬ）は、この第２フィルタ領域１１２ｂによって反射され、蛍光体ホイール１１４の第２蛍光体領域１１４ｂに照射される。この第２蛍光体領域１１４ｂが励起されて、波長λＤの黄色を含む光（蛍光）を生じさせる。この蛍光は、励起光（青色光ＢＬ）の光路を逆にたどって、光透過制御ホイール１１２の第２フィルタ領域１１２ｂに入射し、赤色成分と緑色成分とが選択されて第２フィルタ領域１１２ｂを透過することで、黄色光ＹＬ（波長λｄ）が生成される。この黄色光ＹＬは、ミラー１６で反射されてダイクロイックミラー１７に入射し、このダイクロイックミラー１７により反射されて光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図１２参照）。その後、赤色光ＲＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。なお、第２フィルタ領域１１２ｂで選択されて透過する黄色光ＹＬの波長λｄは、黄色蛍光体から生じる黄色を含む光（蛍光）の波長λＤと同一であってもよいし、より狭い範囲として、黄色光ＹＬの色純度を高めることもできる。

（緑色光ＧＬの生成）
緑色光ＧＬの生成時には、固体光源１０からの励起光（青色光ＢＬ）の光路中に、光透過制御ホイール１１２の第３フィルタ領域１１２ｃが配置される。光透過制御ホイール１１２に入射した励起光（青色光ＢＬ）は、この第３フィルタ領域１１２ｃによって反射され、蛍光体ホイール１１４の第３蛍光体領域１１４ｃに照射される。この第３蛍光体領域１１４ｃが励起されて、波長λＣの緑色を含む光（蛍光）を生じさせる。この蛍光は、励起光（青色光ＢＬ）の光路を逆にたどって、光透過制御ホイール１１２の第３フィルタ領域１１２ｃに入射し、主に緑色光ＧＬ（波長λｃ）が選択されて第３フィルタ領域１１２ｃを透過する。この透過後、緑色光ＧＬは、ミラー１６で反射されてダイクロイックミラー１７に入射し、このダイクロイックミラー１７により反射されて光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図１２参照）。その後、緑色光ＧＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

（青色光の生成）
青色光ＢＬの生成時には、固体光源１０からの励起光（青色光ＢＬ）の光路中に、光透過制御ホイール１１２の第４フィルタ領域１１２ｄが配置される。光透過制御ホイール１１２に入射した励起光（青色光ＢＬ）は、この第４フィルタ領域１１２ｄを透過して、青色光ＢＬとしてミラー１５に入射する。このミラー１５によって、青色光ＢＬは、ダイクロイックミラー１７側に反射され、このダイクロイックミラー１７を透過して光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図１２参照）。その後、青色光ＢＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

以上、実施例３では、光透過制御ホイール１１２に、透過させる波長領域が異なる分光特性を有する複数の領域を設けるだけで、１つの黄色蛍光体から複数の照明光（赤色光ＲＬ、黄色光ＹＬ）を生成することができる。また、１つの固体光源１０を用いて赤色光ＲＬ、黄色光ＹＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬの４種類の照明光を生成することができる。そのため、光源を増やすことなく、より多くの照明光を生成することができ、使用する蛍光体の種類を少なくして、より簡易な構成であって、より小型化、より低コスト化が可能な照明装置４Ｂおよび投射表示装置を実現することができる。また、照明装置４Ｂによる照明方法の簡易化も実現することができる。また、光透過制御ホイール１１２により、蛍光体から生じた光（蛍光）の分光分布の一部を取り出して、赤色光ＲＬ、黄色光ＹＬ、緑色光ＧＬとして出射させることで、これらの光の色純度を向上させることも可能となり、色再現範囲を広げることも可能となる。

なお、上記のように，実施例３では、第１蛍光体領域１１４ａと、第２蛍光体領域１１４ｂとに、同一の黄色蛍光体を使用し、これらから生じる黄色を含む蛍光から、赤色光ＲＬと黄色光ＹＬとを取り出している。しかし、本願が必ずしもこれに限定されることはなく、第１蛍光体領域１１４ａに赤色が含まれ、第２蛍光体領域１１４ｂに黄色が含まれていれば、互いに異なる発光特性を有する蛍光体を用いてもよい。すなわち、赤色蛍光体と黄色蛍光体とを用い、赤色蛍光体から赤色を含む光（蛍光）を生じさせ、黄色蛍光体から黄色を含む光（蛍光）を生じさせてもよい。このような場合でも、使用する蛍光体の種類は増えるが、１つの固体光源１０をもとに、赤色光ＲＬ、黄色光ＹＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬの４つの照明光を生成することができ、照明装置４Ｂ等の簡易化や小型化等が可能となる。

また、実施例３の照明装置４Ｂは、実施例２の照明装置４Ａと基本構成が同様のものに、光透過制御ホイール１１２と蛍光体ホイール１１４を適用している。しかし、実施例１の照明装置４に対して、光透過制御ホイール１２を光透過制御ホイール１１２に代え、蛍光体ホイール１４を蛍光体ホイール１１４に代えて実施することも、勿論可能である。

（実施例４）
次に、本願の実施例４に係る照明装置について、図１５〜図１７に基づいて説明する。上記実施例１〜実施例３では、励起光として青色光ＢＬを出射する固体光源を用いているが、実施例４では、励起光として青色よりも短い紫外領域を含む光（以下「紫外線」と呼ぶ）を出射する固体光源を用いている。実施例４では、この紫外線を反射し、複数の可視光（照明光）を選択して透過させる光透過制御ホイールと、紫外線により励起されて蛍光を生じさせる複数の蛍光体がセグメント化された蛍光体ホイールとを備えた照明装置を実施している。

図１５の光学図に示すように、実施例４に係る照明装置４Ｃは、励起光として紫外線ＵＶを出射する固体光源１０’と、カップリングレンズ１１と、集光レンズ１８と、光透過制御ホイール２１２と、集光レンズ１９と、カップリングレンズ１３と、蛍光体ホイール２１４と、集光レンズ２０と、を備えている。カップリングレンズ１１，１３、および，集光レンズ１８，２０については、実施例１や実施例２で使用したものと同様であるため、これらの実施例と同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。なお、実施例４では、ミラー等による光路の制御を行っていないため、集光レンズ２０を必ずしも用いる必要はない。光透過制御ホイール２１２を透過した光を、図１に示す照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａのみで集光させてもよい。

固体光源１０’としては、紫外線ＵＶを発生させるＬＤ、ＬＥＤ等を用いることができる。実施例４で用いる光透過制御ホイール２１２は、図１６（ｂ）に示すように、励起光（紫外線ＵＶ）を反射し赤色光ＲＬを透過する第１フィルタ領域２１２ａと、励起光（紫外線ＵＶ）を反射し緑色光ＧＬを透過する第２フィルタ領域２１２ｂと、励起光（紫外線ＵＶ）を反射し青色光ＢＬを透過する第３フィルタ領域２１２ｃと、を有している。図１６（ｂ）に示すＳＰ１は、光透過制御ホイール２１２に入射する励起光（紫外線ＵＶ）および蛍光の光束を表している。

また、蛍光体ホイール２１４は、図１６（ａ）に示すように、光透過制御ホイール２１２の第１フィルタ領域２１２ａに対応する第１蛍光体領域２１４ａと、第２フィルタ領域２１２ｂに対応する第２蛍光体領域２１４ｂと、第３フィルタ領域２１２ｃに対応する第３蛍光体領域２１４ｃと、を有している。図１６（ａ）に示すＳＰ２は、蛍光体ホイール２１４に照射される励起光（紫外線ＵＶ）の光スポットを表している。

第１蛍光体領域２１４ａは、励起光（紫外線ＵＶ）に励起されて赤色を含む光（蛍光）を生じさせる赤色蛍光体からなる。第２蛍光体領域２１４ｂは、励起光（紫外線ＵＶ）に励起されて緑色を含む光（蛍光）を生じさせる緑色蛍光体からなる。第３蛍光体領域２１４ｃは、励起光（紫外線ＵＶ）に励起されて青色を含む光（蛍光）を生じさせる青色蛍光体からなる。第１蛍光体領域２１４ａの赤色蛍光体から生じる赤色を含む光（蛍光）の波長領域（λＢ）としては、例えば、６３０ｎｍ〜６７０ｎｍ、または、この範囲を含むものが好ましい。また、第２蛍光体領域２１４ｂの緑色蛍光体から生じる緑色を含む光（蛍光）の波長領域（λＣ）としては、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、または、この範囲を含むものが好ましい。また、第３蛍光体領域２１４ｃの青色蛍光体から生じる青色を含む光（蛍光）の波長領域（λＡ）としては、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ、または、この範囲を含むものが好ましい。

上述のような照明装置４Ｃでは、図１７に示すようなシーケンスで、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬの生成の制御が行われる。以下、各色の生成時の作用について説明する。

（赤色光ＲＬの生成）
赤色光ＲＬの生成時には、固体光源１０’からの励起光（紫外線ＵＶ）の光路中に、光透過制御ホイール２１２の第１フィルタ領域２１２ａが配置される。光透過制御ホイール２１２に入射した励起光（紫外線ＵＶ）は、この第１フィルタ領域２１２ａによって反射され、蛍光体ホイール２１４の第１蛍光体領域２１４ａに照射される。この第１蛍光体領域２１４ａが励起されて、波長λＢの赤色を含む光（蛍光）を生じさせる。この蛍光は、励起光（紫外線ＵＶ）の光路を逆にたどって、光透過制御ホイール２１２の第１フィルタ領域２１２ａに入射し、主に赤色光ＲＬ（波長λｂ）が選択されて第１フィルタ領域２１２ａを透過し、光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図１５参照）。その後、赤色光ＲＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

（緑色光ＧＬの生成）
緑色光ＧＬの生成時には、固体光源１０’からの励起光（紫外線ＵＶ）の光路中に、光透過制御ホイール２１２の第２フィルタ領域２１２ｂが配置される。光透過制御ホイール２１２に入射した励起光（紫外線ＵＶ）は、この第２フィルタ領域２１２ｂによって反射され、蛍光体ホイール２１４の第２蛍光体領域２１４ｂに照射される。この第２蛍光体領域２１４ｂが励起されて、波長λＣの緑色を含む光（蛍光）を生じさせる。この蛍光は、励起光（紫外線ＵＶ）の光路を逆にたどって、光透過制御ホイール２１２の第２フィルタ領域２１２ｂに入射し、主に緑色光ＧＬ（波長λｃ）が選択されて第２フィルタ領域２１２ｂを透過し、光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図１５参照）。その後、緑色光ＧＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

（青色光の生成）
青色光ＢＬの生成時には、固体光源１０’からの励起光（紫外線ＵＶ）の光路中に、光透過制御ホイール２１２の第３フィルタ領域２１２ｃが配置される。光透過制御ホイール２１２に入射した励起光（紫外線ＵＶ）は、この第３フィルタ領域２１２ｃによって反射され、蛍光体ホイール２１４の第３蛍光体領域２１４ｃに照射される。この第３蛍光体領域２１４ｃが励起されて、波長λＡの青色を含む光（蛍光）を生じさせる。この蛍光は、励起光（紫外線ＵＶ）の光路を逆にたどって、光透過制御ホイール２１２の第３フィルタ領域２１２ｃに入射し、この第３フィルタ領域２１２ｃを透過して、光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図１５参照）。その後、青色光ＢＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。なお、青色光ＢＬについても、第３蛍光体領域２１４ｃから生じるλＡの青色を含む光（蛍光）よりも狭い範囲の波長領域を第３フィルタ領域２１２ｃで透過させるようにして、青色光ＢＬの色純度を高めることもできる。

以上、実施例４では、励起光として紫外線を用いて、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬからなる３つの照明光を生成することができる。そのため、光源数の低減、光源コストの低減が可能となり、より簡易な構成であって、より小型化、より低コスト化が可能な照明装置４Ｃおよび投射表示装置を実現することができる。また、照明装置４Ｃによる照明方法の簡易化も実現することができる。また、光透過制御ホイール１２により、蛍光体から生じた光（蛍光）の分光分布の一部を取り出して、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬとして出射させることで、これらの光の色純度を向上させることも可能となり、色再現範囲を広げることも可能となる。

（実施例５）
次に、本願の実施例５に係る照明装置について、図１８〜図２０に基づいて説明する。上記実施例１〜実施例４では、蛍光体ホイールを、光透過制御ホイールによる励起光の反射光路中に配置している。これに対して、実施例５では、蛍光体ホイールを、光透過制御ホイールによる励起光の透過光路中に配置している。また、実施例１〜４では、光源として、青色光ＢＬを出射する固体光源１０または紫外線ＵＶを出射する固体光源１０’のみを使用しているが、実施例５では、外線ＵＶを出射する固体光源１０’と、さらに、赤色の波長領域の光を出射する固体光源も用いている。

図１８の光学図に示すように、実施例５に係る照明装置４Ｄは、励起光（紫外線ＵＶ）を出射する固体光源１０’と、カップリングレンズ１１と、集光レンズ１８と、光透過制御ホイール３１２と、集光レンズ１９と、カップリングレンズ１３と、蛍光体ホイール３１４と、集光レンズ２０と、赤色の波長領域の赤色光ＲＬを出射する固体光源４０と、カップリングレンズ４１と、ダイクロイックミラー４２と、を備えている。カップリングレンズ１１，１３、および、集光レンズ１８，１９，２０については、実施例１や実施例２で使用したものと同様であり、固体光源１０’については、実施例４で使用したものと同様である。そのため、これらの実施例と同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。光透過制御ホイール３１２および蛍光体ホイール３１４の詳細は後述する。

照明装置４Ｄで用いる固体光源４０としては、赤色の波長領域の光（赤色光ＲＬ）を発光するＬＤまたはＬＥＤを用いることができるが、本実施例では、赤色ＬＤを用いている。なお、固体光源４０から出射する赤色光ＲＬの波長領域（λＢ）としては、例えば、６３０ｎｍ〜６７０ｎｍ、または、この範囲を含むものが好ましい。カップリングレンズ４１は、固体光源４０から発散して出射する赤色光ＲＬを略平行光束にしてダイクロイックミラー４２に入射させる。ダイクロイックミラー４２は、赤色光ＲＬを反射し、緑色光ＧＬおよび青色光ＢＬを透過して、各光を光出射光路Ｏｐｔに導く。

この実施例５の照明装置４Ｄでは、蛍光体ホイール３１４に、緑色を含む光（蛍光）を生じる緑色蛍光体と、青色を含む光（蛍光）を生じる青色蛍光体との２種類の蛍光体を用いている。実施例５では、これらの蛍光体から生じる緑色を含む光（蛍光）および青色を含む光（蛍光）から、光透過制御ホイール３１２によって、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬを生成し、固体光源４０によって赤色光ＲＬを生成する。

実施例５で用いる光透過制御ホイール３１２は、図１９（ｂ）に示すように、励起光（紫外線ＵＶ）を透過するとともに、緑色光ＧＬを反射する第１フィルタ領域３１２ａと、励起光（紫外線ＵＶ）を透過し青色光ＢＬを反射する第２フィルタ領域３１２ｂと、第３領域３１２ｃと、を有している。この第３領域３１２ｃが励起光（紫外線ＵＶ）の光路に位置しているときは、後述するように、固体光源１０’を消灯制御（ＯＦＦ）しているため、励起光（紫外線ＵＶ）や蛍光が照射されることはない。そのため、第３領域３１２ｃは、励起光（紫外線ＵＶ）や蛍光の反射や透過を行うようにする必要がなく、不問領域となっている。

また、蛍光体ホイール３１４は、図１９（ａ）に示すように、光透過制御ホイール３１２の第１フィルタ領域３１２ａに対応する第１蛍光体領域３１４ａと、第２フィルタ領域３１２ｂに対応する第２蛍光体領域３１４ｂと、第３領域３１２ｃに対応する第３領域３１４ｃと、を有している。この第３領域３１４ｃにおいては、上述したように、励起光（紫外線ＵＶ）が照射されることはないため、蛍光体の有無を問わない不問領域となっている。

第１蛍光体領域３１４ａは、励起光（紫外線ＵＶ）によって励起されて緑色を含む光（蛍光）を生じさせる緑色蛍光体からなる。また、第２蛍光体領域３１４ｂは、励起光（紫外線ＵＶ）によって励起されて青色を含む光（蛍光）を生じさせる青色蛍光体からなる。なお、光透過制御ホイール３１２の第３フィルタ領域３１２ｃが励起光（紫外線ＵＶ）の光路に位置しているときには、固体光源１０’が消灯制御（ＯＦＦ）されることにより、第３領域３１４ｃには、励起光（紫外線ＵＶ）が照射されない。そのため、この第３領域３１４ｃは、蛍光体の有無を問わない不問領域となっている。

第１蛍光体領域３１４ａの緑色蛍光体から生じる緑色を含む光（蛍光）の波長領域（λＣ）としては、実施例１と同様に、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、または、この範囲を含むものが好ましい。また、第２蛍光体領域３１４ｂの青色蛍光体から生じる青色を含む光（蛍光）の波長領域（λＡ）としては、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ、または、この範囲を含むものが好ましい。

上述のような照明装置４Ｄでは、図２０に示すようなシーケンスで、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬ、赤色光ＲＬの生成の制御が行われる。以下、各色の生成時の作用について説明する。

まず、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬを生成する際には、駆動制御部３ｃの制御により、図２０に示すように、紫外線ＵＶを出射する固体光源１０’を点灯制御（ＯＮ）し、赤色ＬＤからなる固体光源４０を消灯制御（ＯＦＦ）する。

（緑色光ＧＬの生成）
緑色光ＧＬの生成時には、固体光源１０’からの励起光（青色光ＢＬ）の光路中に、光透過制御ホイール３１２の第１フィルタ領域３１２ａが配置される。光透過制御ホイール３１２に入射した励起光（紫外線ＵＶ）は、この第１フィルタ領域３１２ａを透過し、蛍光体ホイール３１４の第１蛍光体領域３１４ａに照射される。この第１蛍光体領域３１４ａが励起されて、波長λＣの緑色を含む光（蛍光）を生じさせる。この蛍光は、励起光（紫外線ＵＶ）の光路を逆にたどって、光透過制御ホイール３１２の第１フィルタ領域３１２ａに入射し、主に緑色光ＧＬ（波長λｃ）が選択されて第１フィルタ領域３１２ａで反射される。この反射後、緑色光ＧＬは、ダイクロイックミラー４２を透過して、光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図１８参照）。その後、緑色光ＧＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

（青色光の生成）
青色光ＢＬの生成時には、固体光源１０’からの励起光（紫外線ＵＶ）の光路中に、光透過制御ホイール３１２の第２フィルタ領域３１２ｂが配置される。光透過制御ホイール３１２に入射した励起光（紫外線ＵＶ）は、この第２フィルタ領域３１２ｂを透過し、蛍光体ホイール３１４の第２蛍光体領域３１４ｂに照射される。この第２蛍光体領域３１４ｂが励起されて、波長λＡの青色を含む光（蛍光）を生じさせる。この蛍光は、励起光（紫外線ＵＶ）の光路を逆にたどって、光透過制御ホイール３１２の第２フィルタ領域３１２ｂに入射し、青色光ＢＬ（波長λＡ）が第２フィルタ領域３１２ｂで反射される。この反射後、青色光ＢＬは、ダイクロイックミラー４２を透過して、光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図１８参照）。その後、緑色光ＧＬは、図１に示すように、照明光として照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

（赤色光の生成）
赤色光ＲＬの生成時には、図２０に示すように、固体光源１０’を消灯制御（ＯＦＦ）し、固体光源４０を点灯制御（ＯＮ）する。この赤色光ＲＬの生成時には、固体光源１０’からの励起光（紫外線ＵＶ）の光路中には、光透過制御ホイール３１２の第３領域３１２ｃと蛍光体ホイール３１４の第３領域３１４ｃとが配置されている。しかし、固体光源１０’がＯＦＦされているので、これらに励起光（紫外線ＵＶ）が照射されることはない。

点灯制御（ＯＮ）された固体光源４０からは、赤色光ＲＬが発散して発光され、カップリングレンズ４１入射する。この発散する赤色光ＲＬは、カップリングレンズ４１により略平行光束である赤色光ＲＬにされて、ダイクロイックミラー４２側に出射し、このダイクロイックミラー４２に反射され、光出射光路Ｏｐｔに合流する（以上、図１８参照）。その後、赤色光ＲＬは、図１に示すように、照明光案内光学系６の集光レンズ（集光素子）６ａに入射する。

以上、実施例５では、固体光源１０’をもとに緑色光ＧＬ、青色光ＢＬを生成し、固体光源４０から赤色光ＲＬを生成している。そのため、照明光の数に対応する光源を用いる必要がなく、光源数の低減、光源コストの低減等が可能となる。したがって、より簡易な構成の照明装置４Ｄおよび投射表示装置を実現するとともに、照明装置４Ｄによる照明方法の簡易化も実現することができる。また、赤色光ＲＬを固体光源４０により生成することで、より明るい赤色光ＲＬを取得することができる。また、照明光の生成を固体光源１０’だけに依存することなく、固体光源４０をも用いて行うことで、固体光源１０’への負荷も軽減でき、光源の耐久性も向上する。また、蛍光体ホイール３１４を励起光の反射光路ではなく透過光路に配置することも可能となるため、照明装置を設計する際の自由度も向上する。

なお、実施例５では、励起光を出射する光源として、紫外線ＵＶを出射する固体光源１０’を用いているが、青色光ＢＬを出射する青色ＬＤ等の固体光源を用いることも可能である。この場合、青色光ＢＬを透過し、蛍光を反射して、これらを分離するように光透過制御ホイールを構成し、青色光ＢＬを励起光として、例えば、緑色光や黄色光を生じさせるように蛍光体ホイールを構成する。また、青色光ＢＬを照明光として利用することもできる。この場合でも、光源数の低減、光源コストの低減等による照明装置等の簡易化、さらには、照明光の色純度の向上、光源の耐久性の向上等を実現することができる。

なお、上記実施例１〜実施例５で用いた光透過制御ホイールおよび蛍光体ホイールの各セグメントの配置順は、実施例１〜実施例５の順番に限定されることはなく、自由に選択することができる。したがって、照明装置から出射する照明光の色の順番も、実施例１〜実施例５の順番に限定されることはなく、自由に選択することができる。

また、上記各実施例では、波長変換部材（蛍光体ホイール）として、短波長の光（励起光）を長波長の光（蛍光）に変換する蛍光体を用いた場合について説明したが、本願の波長変換部材が、実施例の形態に限定されるものではない。波長変換部材として、長波長の光（励起光）を、短波長の光に変換する非線形光学結晶領域等を用いることもできる。

以上、本願の照明装置および投射表示装置を各実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については各実施例に限られるものではなく、本願の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。また、前記構成部材の数、位置、形状等は各実施例に限定されることはなく、本願を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。また、上記各実施例では、投射表示装置として、スクリーン等の投影面に画像を投影して拡大表示する投影表示装置（プロジェクタ）に適用した例を説明したが、本願がこれらの実施例に限定されることはない。例えば、モノクロ表示の液晶パネルと組み合わせ、本願の照明装置で得られる光の３原色（赤、緑、青）を時分割で照明することにより、カラー表示装置にも適用することもできる。

２ 投射表示装置 ４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ 照明装置
５ 画像形成素子（画像生成部） ７ 投射レンズ（投影光学系）
１０，１０’ 固体光源（励起光源） ４０ 固体光源（光源）
１２，１１２，２１２，３１２ 光透過制御ホイール（光分離部材）
１２ａ 第１フィルタ領域（第１領域） １２ｂ 第２フィルタ領域（第２領域）
１２ｃ 第３フィルタ領域（第３領域）
１３ カップリングレンズ（光学素子） １８，１９ 集光レンズ（集光素子）
１４，１１４，２１４，３１４ 蛍光体ホイール（波長変換部材）
１４ａ 第１蛍光体領域（第１の波長変換部材、第１蛍光体）
１４ｂ 第２蛍光体領域（第２の波長変換部材、第２蛍光体）
１１２ａ 第１フィルタ領域（第１領域）
１１２ｂ 第２フィルタ領域（第２領域）
１１２ｃ 第３フィルタ領域（第３領域） １１２ｄ 第４フィルタ領域
１１４ａ 第１蛍光体領域（第１の波長変換部材、第１蛍光体）
１１４ｂ 第２蛍光体領域（第２の波長変換部材、第２蛍光体）
１１４ｃ 第３蛍光体領域（第３の波長変換部材、第３蛍光体）
２１２ａ 第１フィルタ領域（第１領域）
２１２ｂ 第２フィルタ領域（第２領域）
２１２ｃ 第３フィルタ領域（第３領域）
２１４ａ 第１蛍光体領域（第１の波長変換部材、第１蛍光体）
２１４ｂ 第２蛍光体領域（第２の波長変換部材、第２蛍光体）
２１４ｃ 第３蛍光体領域（第３の波長変換部材、第３蛍光体）
３１２ａ 第１フィルタ領域（第１領域）
３１２ｂ 第２フィルタ領域（第２領域）
３１４ａ 第１蛍光体領域（第１の波長変換部材、第１蛍光体）
３１４ｂ 第２蛍光体領域（第２の波長変換部材、第２蛍光体）

特許第４６７８５５６号公報

Claims (14)

1. 励起光を発光する励起光源と、
   前記励起光に励起されて前記励起光と異なる波長領域の光を生じさせる波長変換部材と、
   前記励起光の光路および前記波長変換部材から生じる前記光の光路を分離するとともに、前記波長変換部材から生じる前記光の分光分布の少なくとも一部を取り出す第１領域、および、前記光の分光分布の少なくとも一部であって、前記第１領域とは異なる分光分布を取り出す第２領域を少なくとも有し、少なくとも前記第１フィルタおよび前記第２フィルタを、前記励起光の前記光路中に時間的に切替えて配置する光分離部材と、を備え、
   前記波長変換部材は、前記光分離部材により分離された前記励起光の前記光路中に配置されたことを特徴とする照明装置。
2. 前記光分離部材は、前記励起光および前記波長変換部材から生じる前記光の一方を反射し、他方を透過させることにより、前記励起光の前記光路および前記波長変換部材から生じる前記光の前記光路を分離するとともに、前記第１フィルタで前記波長変換部材から生じる前記光の分光分布の少なくとも一部を反射または透過して取り出し、前記第２フィルタで前記波長変換部材から生じる前記光の分光分布の少なくとも一部であって、前記第１フィルタとは異なる分光分布を反射または透過して取り出すことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記波長変換部材として、前記励起光により励起され、特定の波長領域を含む第１の光を生じさせる第１の波長変換部材と、前記第１の光とは異なる特定の波長領域を含む第２の光を生じる第２の波長変換部材と、を少なくとも備え、少なくとも前記第１の波長変換部材および前記第２の波長変換部材が、前記光分離部材により分離された前記励起光の前記光路中に、時間的に切替わって配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記励起光源は、前記励起光として青色光を発光し、前記波長変換部材には、前記第１の波長変換部材として、前記青色光に励起されて、少なくとも赤色を含む光を前記第１の光として生じさせる第１蛍光体と、前記第２の波長変換部材として、前記青色光に励起されて、少なくとも緑色を含む光を前記第２の光として生じさせる第２蛍光体と、が少なくとも設けられ、
   前記光分離部材の前記第１領域は、前記第１蛍光体から生じる前記第１の光から、前記赤色を選択して透過または反射して、前記励起光と分離することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記励起光源は、前記励起光として青色光を発光し、前記波長変換部材には、前記第１の波長変換部材として、前記青色光に励起されて、少なくとも赤色を含む光を前記第１の光として生じさせる第１蛍光体と、前記第２の波長変換部材として、前記青色光に励起されて、少なくとも緑色を含む光を前記第２の光として生じさせる第２蛍光体と、が少なくとも設けられ、
   前記光分離部材の前記第２領域は、前記第２蛍光体から生じる前記第２の光から、前記緑色を選択して透過または反射して、前記励起光と分離することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
6. 前記第１蛍光体は、黄色を含む光を前記第１の光として生じさせることを特徴とする請求項４または５に記載の照明装置。
7. 前記波長変換部材は、黄色を含む光を第３の光として生じさせる第３蛍光体を、さらに有し、
   前記光分離部材は、前記第３蛍光体から生じる前記第３の光を反射または透過して、前記励起光と分離する第３領域を、さらに有することを特徴とする請求項４または５に記載の照明装置。
8. 前記励起光源は、前記励起光として紫外線を発し、
   前記波長変換部材は、前記紫外線に励起されて、少なくとも赤色を含む光を前記第１の光として生じさせる前記第１の波長変換部材としての第１蛍光体と、少なくとも緑色を含む光を前記第２の光として生じさせる前記第２の波長変換部材としての第２蛍光体と、少なくとも青色を含む光を第３の光として生じさせる第３蛍光体と、を少なくとも有し、
   前記光分離部材は、前記第３蛍光体から生じる前記第３の光から青色を選択して透過または反射する第３領域を、さらに有し、
   前記第１領域は、前記第１蛍光体から生じる前記第１の光から赤色を選択して透過または反射し、前記第２領域は、前記第２蛍光体から生じる前記第２の光から緑色を選択して透過または反射し、前記第３蛍光体から生じる前記第３の光から青色を選択して透過または反射することにより、前記励起光と分離させることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
9. 赤色光を発光する光源を、さらに有し、該光源から前記赤色光を取り出すとともに、
   前記励起光源は、前記励起光として紫外線を発し、
   前記波長変換部材は、前記紫外線に励起されて、少なくとも緑色を含む光を前記第１の光として生じさせる前記第１の波長変換部材としての第１蛍光体と、少なくとも青色を含む光を前記第２の光として生じさせる前記第２の波長変換部材としての第２蛍光体と、を少なくとも有し、
   前記第１領域は、前記第１蛍光体から生じる前記第１の光から緑色を選択して透過または反射し、前記第２領域は、前記第２蛍光体から生じる前記第２の光から青色を選択して透過または反射することにより、前記励起光と分離させることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
10. 前記波長変換部材から生じた前記光を、前記光分離部材に向けて出射させる光学素子を、前記波長変換部材と前記光分離部材との間に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
11. 前記励起光源から発光される前記励起光を、前記光分離部材上またはその近傍で集光させる集光素子を、前記励起光源と前記光分離部材との間に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
12. 前記波長変換部材から生じた前記光を、前記光分離部材上またはその近傍で集光させる集光素子を、前記波長変換部材と前記光分離部材との間に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の照明装置を備え、前記照明装置から出射された光が照射される画像生成部と、該画像生成部で変調された画像を投射する投影光学系と、を備えたことを特徴とする投射表示装置。
14. 励起光源から発光される励起光を波長変換部材に照射し、前記励起光により励起されて前記波長変換部材から生じる前記励起光と異なる波長領域の光を、被照明部に照射する照明方法であって、
    前記励起光の光路および前記波長変換部材から生じる前記光の光路を分離する光分離部材の第１領域および第２領域を、少なくとも前記励起光の光路中に時間的に切替えて配置させるステップと、
    前記光分離部材により分離された前記励起光の光路中に配置された前記波長変換部材に、前記励起光を照射して、前記励起光と異なる波長領域の前記光を生じさせるステップと、
    前記光分離部材の前記第１領域により、前記波長変換部材から生じる前記光の分光分布の少なくとも一部を取り出すステップと、
    前記第２領域により、前記第２の光の分光分布の少なくとも一部であって、前記第１領域とは異なる分光分布を取り出すステップと、を有することを特徴とする照明方法。