JP2016136461A - 照明装置及びこれを用いた投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡散部を光学系に配設した場合でもその光学系の構成の複雑化を回避可能な照明装置を提供する。
【解決手段】本発明の照明装置は、照明光及び励起光として用いる光を発生する光源部１と、励起光により波長変換されて蛍光を発生する波長変換部材８と、光源部１から発生した光の進行光路であって光源部１と波長変換部材８との間の光路に設けられかつ光源部１の側に臨む平行平面４ａと波長変換部材８に臨む平行平面４ｂとを有して光源部１からの光ＢＰを照明光として反射すると共に励起光として透過させる透明基板４ｃと、透明基板４ｃに照明光として反射された光源部１からの光Ｐ１を集光する集光レンズ１０とを備え、光源部１に臨む平行平面４ａの側には透明基板４ｃに光源部１から入射する光Ｐ１を拡散する拡散部４ｄが設けられ、拡散部４ｄは波長変換部材８に臨む側の平行平面４ｂにより反射された光Ｐ１を照明光として再度拡散させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、照明装置及びこれを用いた投射装置に関する。

従来から、蛍光体に励起光を照射して、互いに色成分の異なる可視光を生成する照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この照明装置では、その光源から発せられた青色成分の光の光路に回転ホイールを設けて、光源からの青色成分の光を反射光路と透過光路とに分離して、青色成分の光を励起光及び照明光として用いている。

その照明装置では、回転ホイールを透過した青色成分の光を励起光として用いて波長変換部材に照射し、波長変換部材により青色成分の光とは異なる赤色成分、緑色成分の蛍光を発生させ、その青色成分の光の光路と蛍光の光路とを合成して、各色成分の照明光を生成している。

ところで、その特許文献１に開示の照明装置には、青色成分の光がコヒーレント光として何らかの原因で外部に射出されることによる安全性の確保を図るための、又は青色成分の光の色むらを防止するための拡散部材が設けられていない。
この特許文献１に開示の照明装置の光学系に、そのまま拡散部を新たに設けるとすると、光学系の構成が概して複雑となるおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、拡散部を光学系に配設した場合でもその光学系の構成の複雑化を回避可能な照明装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る照明装置は、照明光及び励起光として用いる光を発生する光源部と、前記励起光により波長変換されて蛍光を発生する波長変換部材と、前記光源部から発生した光の進行光路であって前記光源部と前記波長変換部材との間の光路に設けられかつ前記光源部の側に臨む平行平面と前記波長変換部材に臨む平行平面とを有して前記光源部からの光を照明光として反射すると共に励起光として透過させる透明基板と、該透明基板により前記照明光として反射された前記光源部からの光を集光する集光レンズとを備え、前記光源部に臨む平行平面の側には前記透明基板に前記光源部から入射する光を拡散する拡散部が設けられ、該拡散部は前記波長変換部材に臨む側の平行平面により反射された光源部からの光を照明光として再度拡散させることを特徴とする。

本発明によれば、照明光及び励起光として用いる光を発生する光源部と励起光により波長変換されて蛍光を発生する波長変換部材との間の光路に、光源部の側に臨む平行平面と波長変換部材に臨む平行平面とを有して光源部からの光を照明光として反射すると共に励起光として透過させる透明基板を設け、光源部に臨む平行平面の側に光源部から入射する光を拡散する拡散部を設けたので、拡散部を光学系に配設した場合でもその光学系の構成が複雑化するのを回避できる。
また、光源部からの光を照明光として用いる場合に、光源部からの光が二度拡散されるので、拡散効率の向上を図ることができる。

本発明の実施例１に係る照明装置の光学系を示す説明図であって、光反射・透過部材の青色成分の光を反射する扇形状領域が、光源部から発生した青色成分の光の進行光路を横切っている状態を示す説明図である。 図１に示す光反射・透過部材の平面図であって、光源部の側から見た説明図である。 図１に示す光反射・透過部材の平面図であって、波長変換部材の側から見た説明図である。 図１に示す光反射・透過部材の青色成分の光を反射する扇形状領域が、光源部から発生した青色成分の光の進行光路を横切っている状態を示す説明図である。 図１に示す光反射・透過部材の青色成分の光と赤色成分の螢光を透過しかつ緑色成分の蛍光を反射する扇形状領域が、光源部から発生した青色成分の光の進行光路を横切っている状態を示す説明図である。 図１に示す波長変換部材の平面図である。 本発明の実施例１に係る照明装置の光学系を示す説明図であって、光反射・透過部材の青色成分の光を反射する扇形状領域以外の扇形状領域が、光源部から発生した青色成分の光の進行光路を横切っている状態を示す説明図である。 図１、図２に示す照明装置の光学系を備えた投射装置の光学系を示す説明図である。 図８に示す投射装置の光学系を用いて形成されるフルカラー画像の色生成のシーケンスを模式的に示す説明図である。 本発明の実施例３に係る光反射・透過部材の平面図であって、波長変換部材の側から見た説明図である。 図１０に示す光反射・透過部材を用いて形成されるフルカラー画像の色生成のシーケンスを模式的に示す説明図である。 本発明の実施例４に係る照明装置の光学系を示す説明図であって、光反射・透過部材の光源部の側に臨む平行平面に近接させて拡散部を設けた状態を示す説明図である。 本発明の実施例５に係る照明装置の光学系を示す説明図である。 図１３に示す照明装置の光学系の一部を変更して投射装置に適用した状態を示す説明図である。

（実施例１）
図１は本発明の実施例１に係る照明装置の光学系を示す説明図である。
その図１において、符号１は光源部としての固体発光素子である。この固体発光素子１には、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード素子）、レーザダイオード（半導体レーザ）ＬＤが用いられ、青色の光成分（青色波長）を含む光Ｐ１を発生する。

この光Ｐ１は、固体発光素子１を点光源として発散される。その光Ｐ１の進行光路にはコリメータレンズ２が配置されている。その光Ｐ１は、コリメータレンズ２によりほぼ平行光束Ｐ２とされる。

その平行光束Ｐ２の進行方向前方には集光レンズ３が設けられている。その集光レンズ３は平行光束Ｐ２を集光光束Ｐ３に変換する。その固体発光素子１、コリメータレンズ２、集光レンズ３は、固体発光素子１から射出された光Ｐ１の進行光路を構成している。

この進行光路には、その集光光束Ｐ３の集光点ｆｐの位置の近傍を一定の回転周期で横切る光反射・透過部材４が設けられている。その集光光束Ｐ３はその光反射・透過部材４にスポット状に照射される。図２、図３において、符号ＳＰはその集光光束Ｐ３により形成されたスポット領域を示している。

その光反射・透過部材４は、例えば、回転ホイール板から構成されている。この回転ホイール板は、例えば、駆動モータ５によって所定の周期で回転駆動される。符号Ｏ’はその回転ホイール板の回転中心である。

その光反射・透過部材４は、光Ｐ１の進行光路の光軸Ｏに対して約４５度（又は１３５度）傾いて配置されている。その光反射・透過部材４は一対の平行平面４ａ、４ｂを有する透明基板４ｃから構成されている。

その平行平面４ａは光Ｐ１が入射する側の面とされ、平行平面４ｂはこの平行平面４ａに対向する面とされている。その平行平面４ａには、図２に示すように、輪帯状の拡散部４ｄが形成されている。

平行平面４ｂには、図３に示すように、領域分割されて、扇形状領域ｒ１と扇形状領域ｒ２と扇形状領域ｒ３とが形成されている。扇形状領域ｒ１ないし扇形状領域ｒ３の頂角θはそれぞれ例えば１２０度である。

なお、符号ｒ１２は扇形状領域ｒ１と扇形状領域ｒ２との境界、符号ｒ２３は扇形状領域ｒ２と扇形状領域ｒ３との境界、符号ｒ３１は扇形状領域ｒ３と扇形状領域ｒ１との境界をそれぞれ示す。

扇形状領域ｒ１には、図４に示すように青色成分の光ＢＰを含む光Ｐ１を照明光として反射する反射領域としてのダイクロイック膜４ｅが形成されている。扇形状領域ｒ２には、図３、図５に示すように青色成分の光ＢＰと赤色成分の光ＲＰとを透過しかつ緑色成分の光ＧＰを反射する反射・透過領域（サブ領域）を形成するダイクロイック膜４ｆが形成されている。扇形状領域ｒ３には、図３、図４に示すように青色成分の光ＢＰと緑色成分の光ＧＰとを透過しかつ赤色成分の光ＲＰを反射する反射・透過領域（サブ領域）を形成するダイクロイック膜４ｇが形成されている。

平行平面４ｂに形成された扇形状領域ｒ２、ｒ３が光Ｐ１の進行光路に位置するとき、青色成分の光ＢＰは光反射・透過部材４を透過する。その青色成分の光ＢＰの進行方向前方には図１に示すように集光レンズ６が設けられている。

その集光レンズ６はその光ＢＰを集光して平行光束Ｐ４に変換する役割を果たす。その平行光束Ｐ４の進行方向前方には集光レンズ７が設けられている。集光レンズ７はその平行光束Ｐ４を集光光束Ｐ５に変換する。その集光光束Ｐ５の集光位置の近傍には、波長変換部材８が設けられている。

この波長変換部材８には、図６に示すように、反射基板８ａに輪帯状に蛍光体８ｂが塗布されている。この波長変換部材８は、図１に示す駆動モータ９によって回転駆動される。この波長変換部材８には、図６に示すように、集光光束Ｐ５がスポット状に照射される。その図６において、符号ＳＰ’はその蛍光体８ｂに形成されたスポット領域、符号Ｏ”は波長変換部材８の回転中心を示している。

その青色成分の光ＢＰは蛍光体８ｂを励起する励起光としての役割を果たし、その励起光により、蛍光体８ｂは、赤色成分の蛍光ＲＰと緑色成分の蛍光ＧＰとを含む黄色成分の蛍光ＹＰを発生する。

すなわち、光ＢＰはその波長変換部材８により蛍光ＲＰ、ＧＰに波長変換される。この実施例１では、反射基板８ａに蛍光体８ｂが塗布されているので、励起光の照射側に向けて蛍光ＲＰ、ＧＰが反射され、これにより効率よく蛍光ＲＰ、ＧＰが集光レンズ７に導かれる。

励起光としての光ＢＰはその一部が波長変換部材８により吸収され、その一部は波長変換され、残りは反射基板８ａにより反射されて、蛍光ＲＰ、ＧＰと共に光反射・透過部材４に戻る。

平行平面４ａは拡散部４ｄとして機能し、平行平面４ｂの扇形状領域ｒ２、ｒ３は励起光としての光ＢＰと蛍光ＲＰ、ＧＰとを分離する光路分離部として機能する。扇形状領域ｒ２、ｒ３が進行光路に位置するとき、光ＢＰは平行平面４ｂから入射して透明基板４ｃを透過して平行平面４ａから出射されるので、蛍光ＲＰ、ＧＰに青色成分の光ＢＰが混じるのが防止される。

図１、図４は扇形状領域ｒ１が光Ｐ１の進行光路を横切っているときの状態を示している。光Ｐ１は、扇形状領域ｒ１のダイクロイック膜４ｅに当たると、このダイクロイック膜４ｅにより青色成分の光ＢＰとして反射される。

その光ＢＰの反射方向前方には、集光レンズ１０が設けられている。その集光レンズ１０は、その光ＢＰを集光して平行光束Ｐ６に変換する。その平行光束Ｐ６の進行方向前方には、光路折り曲げミラー１１、１２、１３が設けられている。光ＢＰは、この光路折り曲げミラー１１、１２、１３により逐次光路が折り曲げられて、照明光として光路合成ミラー（光路合成素子）１４に導かれる。

図７は、扇形状領域ｒ２又は扇形状領域ｒ３が光Ｐ１の進行光路を横切っているときの状態を示している。扇形状領域ｒ２又は扇形状領域ｒ３が光Ｐ１の進行光路を横切っているとき、光Ｐ１は光反射・透過部材４を透過し、集光レンズ６、７を経由して、青色成分の光ＢＰとして波長変換部材８に照射される。

その波長変換部材８は、その光ＢＰにより励起されて蛍光ＹＰを発生し、青色成分の一部の光ＢＰ及び蛍光ＹＰは共に集光レンズ７により集光されて平行光束とされる。この平行光束は集光レンズ６により集光光束とされて、光反射・透過部材４に導かれる。

その青色成分の光ＢＰは、扇形状領域ｒ２又は扇形状領域ｒ３が光Ｐ１の進行光路を横切っているとき、ダイクロイック膜４ｆ又はダイクロイック膜４ｇ、透明基板４ｃを透過して拡散部４ｄに導かれる。

その蛍光ＹＰは、扇形状領域ｒ２又は扇形状領域ｒ３が光Ｐ１の進行光路を横切っているときに、赤色成分の蛍光ＲＰと緑色成分の蛍光ＧＰとに分離される。
扇形状領域ｒ２が光Ｐ１の進行光路を横切っているとき、青色成分の光ＢＰと赤色成分の蛍光ＲＰとはダイクロイック膜４ｆ、透明基板４ｃを透過して拡散部４ｄに導かれる。

その拡散部４ｄに導かれた青色成分の光ＢＰ、赤色成分の蛍光ＲＰはその拡散部４ｄにより拡散されて、放射強度が減衰される。扇形状領域ｒ２が光Ｐ１の進行光路を横切っているとき、その緑色成分の蛍光ＧＰは、ダイクロイック膜４ｆにより反射されて、集光レンズ１５に導かれる。

集光レンズ１５は、蛍光ＧＰ、蛍光ＲＰを集光して平行光束Ｐ７に変換する役割を果たす。その平行光束Ｐ７は、光路合成ミラー１４に導かれる。

扇形状領域ｒ３が光Ｐ１の進行光路を横切っているとき、青色成分の光ＢＰと緑色成分の蛍光ＧＰとはダイクロイック膜４ｇ、透明基板４ｃを透過して拡散部４ｄに導かれる。
その拡散部４ｄに導かれた青色成分の光ＢＰ、緑色成分の蛍光ＧＰはその拡散部４ｄにより拡散されて、放射強度が減衰される。

扇形状領域ｒ３が光Ｐ１の進行光路を横切っているとき、その赤色成分の蛍光ＲＰは、ダイクロイック膜４ｇにより反射されて、集光レンズ１５に導かれ、平行光束Ｐ７に変換されて、光路合成ミラー１４に導かれる。

この光路合成ミラー１４は、蛍光ＧＰ、蛍光ＲＰを透過し、青色成分の光ＢＰを反射する役割を果たし、青色成分の光ＢＰ、蛍光ＧＰ、蛍光ＲＰは後述する画像形成素子に照明光として導かれる。
この実施例１によれば、光反射・透過部材４の回転により、青色成分の光ＢＰ、緑色成分の蛍光ＧＰ、赤色成分の蛍光ＲＰが時分割的に交互に切り替えられ、照明光として生成される。

実施例１によれば、扇形状領域ｒ１が光Ｐ１の進行光路を横切っているとき、青色成分の光ＢＰは拡散部４ｄにより照明光として二度拡散される。その結果、光量分布の均質化が図られた青色成分の光ＢＰが集光レンズ１０、光路折り曲げミラー１１、１２、１３を経由して光路合成ミラー１４に導かれる。その結果、光量むらがより一層低減された青色成分の光ＢＰが画像形成素子に導かれることになる。

また、この実施例１によれば、光学素子としての光反射・透過部材４の平行平面４ａに拡散部としての機能を付与し、平行平面４ｂに光路分離部としての機能を付与した。すなわち、１個の光学素子に二つの機能を与えることにしたので、照明装置の光学系のコンパクト化を図ることができる。

（実施例２）
図８はこの投射装置の光学系を示している。この投射装置の光学系は、実施例１に示す照明装置の光学系を備えている。

その図８において、実施例１の照射装置の光学系を構成する光学素子と同一光学素子に図１、図７に示す符号と同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
光路合成ミラー１４により反射された青色成分の光ＢＰ又は光路合成素子１４を透過した蛍光ＧＰ、蛍光ＲＰの進行方向前方には、集光レンズ１６が設けられている。この集光レンズ１６は、ライトトンネル１７の一方の端面１７ａに青色成分の光ＢＰ、蛍光ＧＰ、ＲＰを集束させる役割を果たす。

青色成分の光ＢＰ、蛍光ＧＰ、ＲＰはそのライトトンネル１７を伝播して他方の端面１７ｂから出射される。その青色成分の光ＢＰ、蛍光ＧＰ、ＲＰはそのライトトンネル１７を伝播中に光量分布の均一化が図られる。

その端面１７ｂから出射された青色成分の光ＢＰ、蛍光ＧＰ、ＲＰは集光レンズ１８により集光されて平行光束とされる。その平行光束は集光レンズ１９により集光光束として光路変換ミラー２０、２１により光路を変換されて、画像形成素子（例えば、ＤＭＤ）２２に導かれる。

その画像形成素子２２は、制御部２３に与えられた画像情報に基づいて駆動制御される。その制御部２３は、固体発光素子１と駆動モータ５、９と画像形成素子２２とを少なくとも含む制御対象を統括制御する。

その画像形成素子２２に導かれた照明光束は、この画像形成素子２２により反射され、投射光学系２４を通じて、画像形成光としてスクリーン等に導かれ、画像がそのスクリーン等に投影される。

例えば、制御部２３により、画像形成素子２２のオン・オフ制御、光反射・透過部材４の回転制御、固体発光素子１の発光制御、固体発光素子１の発光量（発光パワー）の制御を適宜に同期させることにより、各青色。緑色、赤色に対応するモノクロ画像がスクリーン等に投影される。

照明光としての青色成分の光ＢＰ、緑色成分の蛍光ＧＰ、赤色成分の蛍光ＲＰによるモノクロ画像の切り替えを、人にとって色の変化に即座に追従しきれないほどの高速で行うと、スクリーン等にフル画像が投影される。

図９は青色成分の光ＢＰ、緑色成分の蛍光ＧＰ、赤色成分の蛍光ＲＰによるフルカラー画像の色生成のシーケンスを模式的に示す説明図である。
この図９においては、ｎ番目の画像フレームと（ｎ＋１）番目の画像フレームとを形成する照明光を照射する際の固体発光素子１と光反射・透過部材４と照明光の色との関係が示されている。

固体発光素子１は常時ＯＮとする。扇形状領域ｒ１が光Ｐ１の進行光路を横切っているとき、青色成分の光ＢＰを含む光Ｐ１は、光反射・透過部材４の拡散部４ｄを通過する。これにより、青色成分の光ＢＰは拡散部４ｄにより拡散される。既述したように、扇形状領域ｒ１により反射された青色成分の光ＢＰは再び拡散部４ｄに導かれて拡散される。この青色成分の光ＢＰが青色の照明光として画像形成素子２２に導かれる。

扇形状領域ｒ２が光Ｐ１の進行光路を横切っているとき、青色成分の光ＢＰを含む光Ｐ１は、光反射・透過部材４の拡散部４ｄを一回通過して拡散され、透明基板４ｃ、扇形状領域ｒ２を通過して波長変換部材８に導かれる。

この波長変換部材８により波長変換された蛍光ＹＰは、光反射・透過部材４に導かれる。蛍光ＹＰのうち、緑色成分の蛍光ＧＰが扇形状領域ｒ２により反射されて、緑色成分の蛍光ＧＰが緑色の照明光として画像形成素子２２に導かれる。青色成分の光ＢＰ、赤色成分の蛍光ＲＰは扇形状領域ｒ２を透過して拡散減衰される。

扇形状領域ｒ３が光Ｐ１の進行光路を横切っているとき、同様に、青色成分の光ＢＰを含む光Ｐ１は、光反射・透過部材４の拡散部４ｄを一回通過して拡散され、透明基板４ｃ、扇形状領域ｒ２を通過して波長変換部材８に導かれる。

同様に、波長変換部材８により波長変換された蛍光ＹＰは、光反射・透過部材４に導かれる。蛍光ＹＰのうち、赤色成分の蛍光ＲＰが扇形状領域ｒ３により反射されて、赤色成分の蛍光ＲＰが赤色の照明光として画像形成素子２２に導かれる。青色成分の光ＢＰ、緑色成分の蛍光ＧＰは扇形状領域ｒ３を透過して拡散減衰される。

これにより、青色、緑色、赤色の生成時間に対応して、画像形成素子２２をオン・オフ制御することにより、既述のフルカラー画像が生成される。

この実施例１、実施例２では、平行平面４ａに形成された拡散部４ｄについて扇形状領域ｒ１に対応する拡散部と扇形状領域ｒ２、ｒ３に対応する拡散部とを区別することなく同一の拡散機能を有することとして説明した。

しかしながら、扇形状領域ｒ１に対応する拡散部と扇形状領域ｒ２、ｒ３に対応する拡散部とで拡散部４ｄの拡散機能を異ならせる構成としても良い。
また、境界ｒ１２、ｒ２３、ｒ３１において色成分が切り替わるタイミングに同期して、固体発光素子１の発光量が低下するように制御しても良いし、画像形成素子２２による輝度が低下するように調整を行っても良い。これにより、異なる色成分の光の混じり合いが低減され、色味が向上する。

実施例１、実施例２では、平行光束Ｐ２を集光レンズ３により集光光束Ｐ３として光反射・透過部材４に導き、スポット領域ＳＰを光反射・透過部材４に形成する構成としている。
この集光レンズ３は必ずしも必要ではないが、この集光レンズ３を設けることにより、光反射・透過部材４の境界ｒ１２、ｒ２３、ｒ３１に光Ｐ１が跨る時間が短くなる。従って、異なる色成分の光の混じり合いが低減され、明度を犠牲にすることなく色の純度を向上させることができる。すなわち、照明光による表示効率を高めることができる。

（実施例３）
図１０は光反射・透過部材４の他の構成を示す説明図である。
この実施例３では、光反射・透過部材４は回転方向に４分割されている。すなわち、平行平面４ｂの扇形状領域ｒ２と扇形状領域ｒ３との間に、青色成分の光ＢＰを透過し、緑色成分の蛍光ＧＰと赤色成分の蛍光ＲＰとを反射するダイクロイック膜４ｈからなる扇形状領域（サブ領域）ｒ４が形成されている。

なお、図１０に示す光反射・透過部材４の平行平面４ａには、実施例１、実施例２と同様に拡散部４ｄが形成されている。その図１０において、符号ｒ２４は扇形状領域ｒ２と扇形状領域ｒ４との境界、符号ｒ４３は扇形状領域ｒ４と扇形状領域ｒ３との境界を示す。

この実施例３によれば、扇形状の頂角θは、例えば９０度であり、緑色成分の蛍光ＧＰと赤色成分の蛍光ＲＰとが照明光として取り出される期間の間に、図１１に示すように、黄色成分の蛍光ＹＰが照明光として取り出される。
従って、より一層輝度の高い照明光が得られることとなる。

（実施例４）
実施例１ないし実施例３では、透明基板４ｃの平行平面４ａに一体に拡散部４ｄを形成することとして説明した。しかしながら、図１２に示すように、透明基板４ｃの平行平面４ａに近接させて拡散部４ｄを有する透明基板４ｉを平行平面４ａに平行に設ける構成としても良い。

この実施例４では、透明基板４ｉは、光反射・透過部材４の平行平面４ａに隣接して平行に固定して配置されている。その拡散部４ｄの機能は実施例１、実施例２と同様である。この実施例４によれば、光反射・透過部材４の製作の簡単化を図ることができ、照明装置全体としての製作コストを低減できる。

（実施例５）
図１３は本発明の実施例５に係る照明装置の光学系を示す図である。その図１３において、実施例１と同一の構成要素に同一符号を付して、実施例１とは異なる部分について詳細に説明する。

この実施例５では、光反射・透過部材４は、実施例１と異なり回転せずに固定されている。光反射・透過部材４は、実施例１と同様に平行平面４ａ、４ｂを有する透明基板４ｃから構成されている。

平行平面４ａには実施例１と同様に拡散部４ｄが設けられ、平行平面４ｂにはダイクロイック膜４ｊが設けられている。
固体発光素子１から発せられた青色成分の光ＢＰを含む光Ｐ１は、コリメータレンズ２により平行光束Ｐ２とされ、この平行光束Ｐ２は集光レンズ３により集光光束Ｐ３として、光反射・透過部材４に導かれる。

その集光光束Ｐ３はその光反射・透過部材４にスポット的に照射され、拡散部４ｄにより拡散されつつダイクロイック膜４ｊに導かれる。このダイクロイック膜４ｊは所定の割合で青色成分の光ＢＰを反射させる機能と透過させる反射・透過領域を形成するのに用いる。

ここでは、このダイクロイック膜４ｊは、２０％ないし４０％の青色成分の光ＢＰを反射し、残りの青色成分の光ＢＰを透過させる役割を有する。
ダイクロイック膜４ｊで反射された青色成分の光ＢＰは、拡散部４ｄで再度拡散され、集光レンズ１０で集光され、光路折り曲げミラー１１、１２、１３を経て光路合成ミラー１４に導かれる。

ダイクロイック膜４ｊを透過した青色成分の光ＢＰは励起光として集光レンズ６に導かれ、平行光束Ｐ４に変換された後、集光レンズ７により集光されて、波長変換部材８に照射される。

青色成分の光ＢＰと、この青色成分の光ＢＰによって波長変換された蛍光ＹＰとは集光レンズ７により集光され、集光レンズ６により集束された後、光反射・透過部材４に導かれる。

ダイクロイック膜４ｊはその蛍光ＹＰを反射する機能を有する。ダイクロイック膜４ｊにより反射された一部の光ＢＰと蛍光ＹＰとは、集光レンズ１５に集光され、平行光束として光路合成ミラー１４に導かれる。

光路合成ミラー１４は、青色成分の光ＢＰを反射し、黄色成分の蛍光ＹＰを透過させる役割を有する。この光ＢＰと蛍光ＹＰとは同時に生成されるので、これらの光の混合により白色の照明光が生成される。

ここでは、このダイクロイック膜４ｊは、２０％ないし４０％の青色成分の光ＢＰを反射し、残りの青色成分の光ＢＰを透過させることにしているので、ホワイトバランスが良好な白色が得られる。

また、この実施例５では、集光レンズ３により光Ｐ１を集光光束Ｐ３としているので、光反射・透過部材４への集光光束Ｐ３の照射面積を小さくでき、その分だけ、光反射・透過部材４のサイズを小さくできる。

その一方、光反射・透過部材４のサイズを小さくしない場合には、集光レンズ３を設ける必要はなく、この場合には光学系の部品点数を削減できる。また、光反射・透過部材４に平行光束Ｐ２をそのまま入射させることにより、光Ｐ１の反射率又は透過率が低下するのを防止でき、光Ｐ１の利用効率の向上を図ることができる。

（実施例６）
図１４は、実施例５に係る照明装置の光学系の一部を変更して投射装置に適用した実施例の説明図である。
この実施例５では、蛍光ＹＰの進行方向前方に光路合成ミラー１４の代わりに照明光を分離する光路分離光学系を形成するために、光路分離素子１４’が設けられている。

光路分離素子１４’は、赤色成分の蛍光ＲＰを透過しかつ緑色成分の蛍光ＧＰを反射するダイクロイックミラーから構成されている。蛍光ＲＰの透過方向前方には光路折り曲げミラー２５が設けられている。蛍光ＧＰの反射方向前方には光路折り曲げミラー２６が設けられている。

光路折り曲げミラー１３による青色成分の光ＢＰの反射方向前方には、青色成分の光ＢＰによる画像形成素子２２Ｂが配置されている。光路折り曲げミラー２５による赤色成分の蛍光ＲＰの反射方向前方には、赤色成分の蛍光ＲＰによる画像形成素子２２Ｒが配置されている。光路折り曲げミラー２６による緑色成分の蛍光ＧＰの反射方向前方には、緑色成分の蛍光ＧＰによる画像形成素子２２Ｇが配置されている。

これらの画像形成素子２２Ｂ、２２Ｒ、２２Ｇによって形成された画像形成光は、各色成分毎に画像合成部としてのクロスダイクロイックプリズム２７に導かれて合成された後、投射光学系２４によりスクリーン等に投影される。

その画像形成素子２２Ｂ、２２Ｒ、２２Ｇには、例えば、透過型液晶パネルが用いられる。この透過型液晶パネルは、画像情報に応じて制御部２３によって制御される。
これらの画像形成素子２２Ｂ、２２Ｒ、２２Ｇにおいて、光の偏光特性を利用して透過率制御を行う場合には、照明光として偏光を揃える偏光変換機能を有する光学素子をこれらの画像形成素子２２Ｂ、２２Ｒ、２２Ｇの光路に設ければ、照明効率の向上を図ることができる。

１…固体発光素子（光源部）
４…光反射・透過部材
８…波長変換部材
６、７、１０…集光レンズ、
１１〜１３…光路折り曲げミラー
１４…光路合成ミラー（光路合成素子）
４ａ、４ｂ…平行平面
４ｃ…透明基板
４ｄ…拡散部
Ｐ１…光
ＢＰ…青色成分の光
ＧＰ…緑色成分の蛍光
ＲＰ…赤色成分の蛍光
ＹＰ…黄色成分の蛍光

特開２０１４−７７９８０号公報

Claims (7)

1. 照明光及び励起光として用いる光を発生する光源部と、前記励起光により波長変換されて蛍光を発生する波長変換部材と、前記光源部から発生した光の進行光路であって前記光源部と前記波長変換部材との間の光路に設けられかつ前記光源部の側に臨む平行平面と前記波長変換部材に臨む平行平面とを有して前記光源部からの光を照明光として反射すると共に励起光として透過させる透明基板と、該透明基板により前記照明光として反射された前記光源部からの光を集光する集光レンズとを備え、前記光源部に臨む平行平面の側に前記透明基板に前記光源部から入射する光を拡散する拡散部が設けられ、該拡散部は前記波長変換部材に臨む側の平行平面により反射された光源部からの光を照明光として再度拡散させることを特徴とする照明装置。
2. 前記光源部は青色成分の光を含み、前記透明基板の前記波長変換部材に臨む平行平面には、前記進行光路を横切るときに光源部からの光を照明光として反射する反射領域と前記光源部からの光を励起光として透過させかつ前記波長変換部材により発生した蛍光を反射する反射・透過領域とが形成され、前記透明基板は反射領域と反射・透過領域とが交互に切り替えられ、前記照明光の光路と前記蛍光の光路とが光路合成素子により合成されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記波長変換部材は前記励起光により緑色成分の蛍光と赤色成分の蛍光を含む蛍光を発生し、前記反射・透過領域は緑色成分の蛍光を反射するサブ領域と前記赤色成分の蛍光を反射するサブ領域とに領域分割されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記反射・透過領域は緑色成分の蛍光を反射するサブ領域と赤色成分の蛍光を反射するサブ領域との間に黄色成分の蛍光を反射するサブ領域が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の照明装置と、前記光路合成素子により合成された照明光により画像を形成する画像形成素子と、該画像形成素子により生成された画像形成光を投射する投射光学系とを備えた投射装置。
6. 前記照明光の光路と前記蛍光の光路とを合成する光路合成素子を有し、前記光源部は青色成分の光を含み、前記透明基板の前記波長変換部材に臨む平行平面には、該青色成分の光を照明光として所定の割合で反射しかつ残りの光を励起光として透過する反射・透過領域が設けられ、該反射・透過領域は前記波長変換部材により発生する緑色成分の蛍光と赤色成分の蛍光とを前記光路合成素子に向けて反射することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
7. 請求項６に記載の照明装置と、前記緑色成分の蛍光と前記赤色成分の蛍光と前記緑色成分の蛍光とを各色成分の照明光に分離する分離光学系とを備え、該分離光学系には各色成分毎に画像を形成する画像形成素子と、該画像形成素子による画像形成光を合成する画像合成部と、該画像合成部により合成された画像形成光を投影する投射光学系とが設けられていることを特徴とする投射装置。