JP5737769B2 - 蛍光体カラーホイル、それを内蔵する投写型表示装置及び投写型表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、光源から発せられた励起光とは異なる波長の光を蛍光体から発する蛍光体カラーホイルと、この蛍光体カラーホイルを内蔵する投写型表示装置に関する。

光源を含む照明光学系とライトバルブ（表示デバイス）と投写光学系とを有する投写型表示装置の明るさは、主に、光源のエタンデュ（Etendue）と、光源の明るさと、各光学系の透過率と、投写光学系のエタンデュとによって決まる。光源のエタンデュと投写光学系のエタンデュとが適合している場合には、投写型表示装置全体の効率は各光学系の透過率によって決まる。しかし、光源のエタンデュと投写光学系のエタンデュとが適合していない場合には、投写型表示装置の明るさを決定する前記した各要因のうち、各光学系の透過率以外の要因に関連して損失が発生するため、投写型表示装置全体の効率が低くなってしまう。

光源のエタンデュは、光源の発光面積とその発光角度の積である。すなわち、ＬＥＤ（発光ダイオード）のような面発光光源の場合には、光源のエタンデュＥ_Lightは以下の式で与えられる（特許文献１参照）。
Ｅ_Light＝πＡ_Lightｓｉｎ^２（θ_Light）
（Ａ_Light：光源の発光面積、θ_Light：光源の最大発光角度）

一方、投写光学系のエタンデュＥ_MDは、ライトバルブの表示部のサイズと投写レンズのＦ値（Ｆナンバー）により、以下のように決まる（特許文献２参照）。
Ｅ_MD＝πＡ_MD／４（Ｆ／＃）^２
（Ａ_MD：ライトバルブの表示面積、Ｆ／＃：投写レンズのＦ値）

そして、光源が発した光を投写光学系によって無駄に損失することを避けるためには、光源のエタンデュＥ_Lightと投写光学系のエタンデュＥ_MDとが一致しているか、または光源のエタンデュＥ_Lightよりも投写光学系のエタンデュＥ_MDの方が大きいことが望ましい。これは、光源の発光面積が小さいことや発光角度が小さいことが望ましいことを意味している。

ライトバルブとしてＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を有する構成のように、偏光をそろえる必要のない投写型表示装置では、Ｅ_Light≦Ｅ_MDの時に光源のエタンデュＥ_Lightと投写光学系のエタンデュＥ_MDとが適合しているといえる。

一方、ライトバルブとしてＬＣＤパネル（液晶表示パネル）などを有する構成のように、偏光をそろえる必要がある投写型表示装置では、実効的には光源のエタンデュが２倍になるため、２Ｅ_Light≦Ｅ_MDの時に光源のエタンデュＥ_Lightと投写光学系のエタンデュＥ_MDとが適合しているといえる。

投写型表示装置の光源として高圧水銀ランプが主に使われているが、水銀などの環境汚染物質を含まない光源が望まれており、次世代光源の候補としてＬＥＤやレーザー光源が注目されている。

ＬＥＤは発光面積が大きいため、高圧水銀ランプに比べて光源のエタンデュＥ_Lightが大きく、また高圧水銀ランプに比べて発光効率が低いという特徴がある。そのため、ＬＥＤを使って高圧水銀ランプと同等の明るさの投写型表示装置を実現するには、ライトバルブの表示部のサイズを大きくするなど、投写光学系のエタンデュＥ_MDを大きくする必要がある。その結果、装置全体の大型化や高コスト化につながる。

これに対し、レーザー光源は発光面積が非常に小さいため、高圧水源ランプに比べて光源のエタンデュＥ_Lightが非常に小さく、また発光効率が高いという特徴がある。そのため、レーザー光源を用いる場合には、高圧水銀ランプを用いる場合よりも投写光学系のエタンデュＥ_MDを小さくすることができる。従って、装置全体の小型化、高効率化、低コスト化が可能である。しかしながら、レーザー光源は安全規格などの制約が厳しく、あらゆるレーザー光源を有する製品を自由に市販できるわけではなく、安全規格などの制約に適合する製品のみが市販可能である。それにより、市販可能な投写型表示装置の明るさには限界がある。

このような２種類の次世代光源（ＬＥＤとレーザー光源）を有する投写型表示装置における課題を克服するために、レーザーを励起光とし、蛍光体で波長を変換させて発光させる新規の光源を有する投写型表示装置の開発が行われている。この新規の光源は、発光面積がＬＥＤより小さく、光源のエタンデュＥ_LightはＬＥＤよりも小さくレーザー光源よりも大きい。また、発光効率は、励起光であるレーザーの効率に依存するものの、特に緑色レーザーにおいてはＬＥＤよりも発光効率が高く、赤色レーザーにおいてはＬＥＤと同等である。そこで、緑色の光源がレーザーを励起光として蛍光体を発光させるレーザー光源である構成を採用すると、赤色と緑色と青色の３色全ての光源がＬＥＤである構成よりも小さくて明るい投写型表示装置を実現できる。このような投写型表示装置は、水銀ランプを有する既存の投写型表示装置と同等の明るさを、同等の装置サイズで実現可能である。さらに、赤色と緑色と青色の３色全ての光源が、レーザーを励起光として蛍光体を発光させる光源である場合は、１つのレーザー光源を各色用に共通に用いることによってレーザー光源の数を低減でき、低コスト化に有効である。

このような、レーザーを励起光として蛍光体で波長を変換させて発光させる新規な光源において必要なレーザーの光出力は、数Ｗから数十Ｗである。そして、照射するレーザーのスポットサイズは非常に小さい（約１ｍｍ^２以下）。そのため、ガラス基板やアルミ基板などに蛍光体を塗って固定した構成においては、蛍光体や、蛍光体を塗るために必要なバインダなどが、レーザー照射に伴う熱によって焼け飛んでしまう。この問題に対処するため、特許文献３，４では、円板状のガラス基板やアルミ基板などに蛍光体を塗った、いわゆる蛍光体カラーホイルが用いられている。この蛍光体カラーホイルを回転させつつ、レーザーを照射すると、同一の蛍光体粒子のみにレーザーが照射され続けるのではなく、レーザーが照射される蛍光体粒子がカラーホイルの回転に伴って順次変わる。その結果、数十Ｗの光出力のレーザーを蛍光体に照射しても、蛍光体の特性が劣化することなく使用できる。

特開２００５−３４５７６７号公報 特表２００７−５０７７５５号公報 特開２００９−２７７５１６号公報 特開２０１１−１３３１３号公報

一般に、蛍光体カラーホイルを使用し、２色以上のレーザーを励起光として、タイミングを変えて同一の蛍光体カラーホイルに照射する場合、図１に示すように、使用するレーザーの色の数に合わせて、基板１００上の蛍光体の塗布領域を複数のセグメント１０１ａ，１０１ｂに分割し、かつ各色のレーザーの照射時間に合わせて各セグメント１０１ａ，１０１ｂの中心角を決めている。すなわち、１つの蛍光体カラーホイルに各色ごとに、レーザーを照射すべきセグメント１０１ａ，１０１ｂをそれぞれ形成している。各色に対応するセグメント１０１ａ，１０１ｂには、それぞれ異なる蛍光体が塗布される。図１（ａ）には、回転モーター１０２によって基板１００を回転させつつレーザー照射を行ったときの照射位置の軌跡１０３を、破線で示している。

また、図２に示すように、蛍光体カラーホイルの各色に対応する複数のセグメント１０１ａ，１０１ｂにそれぞれ同一の蛍光体が塗布され、一部のセグメント１０１ｂに拡散板１０４が配置された構成がある。

しかしながら、図１，２に示されている構成のいずれの蛍光体カラーホイルであっても、性能の異なる様々な投写型表示装置に汎用的に用いることは難しい。ある特定の投写型表示装置に適した蛍光体カラーホイルを、その投写型表示装置とは明るさの異なるレーザー光源を有する投写型表示装置や、レーザー光源と組み合わせて用いられるＬＥＤの明るさが異なる投写型表示装置に流用しようとすると、適切な発色ができない可能性がある。ある特定の投写型表示装置において各色（赤色、緑色、青色）の光量の配分が最適となるように、蛍光体カラーホイルの各セグメントに励起光（レーザー等）が入射する時間を決定すると、他の投写型表示装置においても各セグメントに励起光が入射する時間の割合は常に一定である。その蛍光体カラーホイルが、仮に、より明るい光を照射する光源（レーザー光源やＬＥＤ）を有する投写型表示装置に用いられると、より明るい光源からの光が蛍光体に照射される時間が長すぎるという事態が生じかねない。逆に、その蛍光体カラーホイルが、より暗い光を照射する光源を有する投写型表示装置に用いられると、より暗い光源からの光が蛍光体に照射される時間が短すぎる可能性がある。そのような場合には、各色（赤色、緑色、青色）の光量のバランスが崩れ、白色の色度座標が変わってしまう。

このような場合に白色の色度座標が変わらないようにするためには、各色の光量の配分が一定になるように、各々の投写型表示装置ごとに個別に調整した蛍光体カラーホイルを用いる必要がある。すなわち、各々の投写型表示装置ごとに、各セグメントの大きさが異なる蛍光体カラーホイルをそれぞれ用意する必要がある。

このように、蛍光体カラーホイルの各色ごとに異なるセグメントにレーザーを照射する構成では、性能の異なる光源を有する投写型表示装置に同一の蛍光体カラーホイルを共通して用いることはできず、各投写型表示装置に専用の蛍光体カラーホイルを作らなければならないため、製造コストが高い。特に、投写型表示装置が多品種少量生産される場合には極めて非効率である。

そこで本発明の目的は、上述した課題を解決し、様々な投写型表示装置に広く共通に使用できる汎用的な蛍光体カラーホイルと、それを内蔵した投写型表示装置を提供することにある。

本発明の蛍光体カラーホイルは、回転駆動される円板状の基板と、基板の表面に塗布されている蛍光体と、を有し、蛍光体の塗布領域は、中心を有する円である外側境界線と中心を有する円である内側境界線とで囲まれた環状領域であり、外側境界線と内側境界線のいずれか一方または両方の中心は、基板の回転中心と異なり、蛍光体の塗布領域に隣接してその内側または外側に、他の蛍光体が環状に塗布されていることを特徴とする。なお、ここで言う環状とは、真円状に限らない。

本発明の投写型表示装置は、前記した蛍光体カラーホイル、基板を回転駆動する回転駆動手段、および蛍光体カラーホイルに対して励起光を照射する光源を含む照明光学系と、照明光学系から入射した光を画像信号に合わせて変調するライトバルブと、ライトバルブにて変調された光を外部のスクリーンに投写する投写光学系と、を有し、光源は、蛍光体カラーホイルの回転中に光源から照射された励起光の軌跡が、蛍光体カラーホイルの基板上で蛍光体の塗布領域内と塗布領域外とに跨って形成されるように配置されており、蛍光体は、光源から励起光を照射されると該励起光と波長の異なる蛍光を発する。

そして、前記したカラーホイルは、蛍光体の塗布領域に隣接してその内側または外側に、他の蛍光体が環状に塗布されているので、本発明の投写型表示装置は、その蛍光体カラーホイル、基板を回転駆動する回転駆動手段、および蛍光体カラーホイルに対して励起光を照射する光源を含む照明光学系と、照明光学系から入射した光を画像信号に合わせて変調するライトバルブと、ライトバルブにて変調された光を外部のスクリーンに投写する投写光学系と、を有し、光源は、蛍光体カラーホイルの回転中に光源から照射された励起光の軌跡が、蛍光体カラーホイルの基板上で蛍光体の塗布領域と他の蛍光体の塗布領域とに跨って形成されるように配置されており、蛍光体は、光源から励起光を照射されると励起光と波長の異なる蛍光を発し、他の蛍光体は、光源から励起光を照射されると、励起光と前記した蛍光体により発せられる蛍光のいずれとも波長の異なる他の蛍光を発する構成であってもよい。

本発明の投写型表示方法は、表面に蛍光体が環状に塗布されている基板を回転させつつ、基板に対して励起光を、蛍光体の塗布領域内と塗布領域外とに跨る軌跡を描くように照射して、蛍光体の塗布領域内に励起光が入射した時に、蛍光体によって励起光と波長の異なる蛍光を発光させるとともに、蛍光体の塗布領域外に励起光が入射した時には、蛍光体による発光を行わせないことを特徴とする。

本発明の他の投写型表示方法は、表面に蛍光体が環状に塗布されているとともに、蛍光体の塗布領域に隣接してその内側または外側に他の蛍光体が環状に塗布されている基板を回転させつつ、基板に対して励起光を、蛍光体の塗布領域と他の蛍光体の塗布領域とに跨る軌跡を描くように照射して、蛍光体の塗布領域に励起光が入射した時に、蛍光体によって励起光と波長の異なる蛍光を発光させるとともに、他の蛍光体の塗布領域に励起光が入射した時に、他の蛍光体によって、励起光と蛍光体により発せられる蛍光のいずれとも波長の異なる他の蛍光を発光させることを特徴とする。

これらの投写型表示方法では、基板と励起光を発する光源との相対位置を調整して、基板に対する励起光の照射位置を調整してもよい。

本発明によると、同一の蛍光体カラーホイルを、種類や性能の異なる複数の投写型表示装置、例えば明るさの異なる光源を備えた複数の投写型表示装置に共通に使用することができ、それぞれの投写型表示装置において適切な発色を可能にする。各投写型表示装置の専用の蛍光体カラーホイルを設計および作製する必要がないため、製造コストの低減が可能である。

（ａ）は第１の関連技術の蛍光体カラーホイルおよび回転モーターの正面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は第２の関連技術の蛍光体カラーホイルおよび回転モーターの正面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の蛍光体カラーホイルおよび回転モーターの正面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は図３に示す蛍光体カラーホイルおよび回転モーターを他の装置に組み入れた状態を示す正面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態の蛍光体カラーホイルおよび回転モーターの正面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態の蛍光体カラーホイルおよび回転モーターの正面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第４の実施形態の蛍光体カラーホイルおよび回転モーターの正面図、（ｂ）はその側面図である。 本発明の投写型表示装置の一例を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図３に本発明の第１の実施形態の蛍光体カラーホイル１を示す。この蛍光体カラーホイル１は、円板状のガラス基板２が回転モーター（回転駆動手段）３に取り付けられた構成であり、ガラス基板２の中心軸が回転モーター３の回転軸４と一致している。ガラス基板２は、励起光を透過し、その励起光によって励起された光を反射する特性を持つ光学多層膜を有している。さらに、その光学多層膜の上に蛍光体（第１の蛍光体）５が塗布されている。蛍光体５は、例えば、青色の光を緑色に波長変換する蛍光体である。蛍光体５の塗布領域は、外側境界線５ａと内側境界線５ｂとで囲まれた環状領域である。外側境界線５ａと内側境界線５ｂは、それぞれ中心を有する円であり、その中心は偏心している。換言すると、外側境界線５ａの中心軸と内側境界線５ｂの中心軸は互いにずれている。本実施形態では、蛍光体５の外側境界線５ａとガラス基板２は同心であり、両者の中心軸が一致するとともに、回転モーター３の回転軸４とも一致している。一方、内側境界線５ｂの中心軸６は回転モーター３の回転軸４と一致していない。その結果、蛍光体５の塗布領域は、一方の側（図３の右側）では幅広で、その反対側（図３の左側）では幅狭であるいびつな環状になっている。ここで、外側境界線５ａの中心軸と内側境界線５ｂの中心軸６は、２ｍｍ以上離れていることが好ましい。

この蛍光体カラーホイル１に励起光が照射される。回転モーター３によりガラス基板２が回転するため、ガラス基板２における励起光の照射位置は、ガラス基板２上に円形の軌跡８を描く。この軌跡８は、回転軸４を中心とした円であり、ガラス基板２の輪郭および蛍光体５の外側境界線５ａと同心である。一方、軌跡８の中心と内側境界線５ｂの中心とは一致しない。そして、前述したように蛍光体５の塗布領域は幅が変化するいびつな環状である。その結果、図３に示すように、励起光の照射位置の軌跡８は、一部のみが蛍光体５の塗布領域内を通り、他は蛍光体５の塗布領域の外側を通る。すなわち、蛍光体カラーホイル１の回転中の励起光の軌跡８は、蛍光体５の塗布領域内と蛍光体５の塗布領域外とに跨って形成される。

本実施形態の蛍光体カラーホイル１の回転中に、この蛍光体カラーホイル１に向けて励起光（例えば青色レーザー）が照射されると、周期的に蛍光体５への入射と非入射とを繰り返す。蛍光体５に励起光が入射しているときには、蛍光体５が励起され緑色の蛍光を発する。また、ガラス基板２の方向に進んだ緑色の蛍光は光学多層膜によって反射される。一方、蛍光体５に励起光が入射しないときには、励起光がガラス基板２を透過する。緑色の蛍光の発光時間と非発光時間が適切になるように、蛍光体５の塗布領域の寸法および形状と、蛍光体カラーホイル１に対する励起光の照射位置とが決められている。

加えて、蛍光体カラーホイルを変えずに、励起光の蛍光体カラーホイル１への照射位置により蛍光の発生時間を制御できる。例えば、図４に示すように、励起光の蛍光体カラーホイル１への照射位置をより中心側になるようにする。それにより、励起光の照射位置が描く軌跡８の半径が縮小し、その結果、励起光が蛍光体５に当たる部分が小さくなる。すなわち、励起光の蛍光体５への照射時間が短くなり非照射時間は長くなる。つまり、蛍光の出射時間は短くなる。ここで、逆に励起光の蛍光体カラーホイル１への照射位置をより外側にすると、励起光の蛍光体５への照射時間が長くなり、蛍光の出射時間も長くなる。このことは、励起光の蛍光体カラーホイル１への照射位置によって、蛍光の出射時間を制御できることを意味する。

従って、各投写型表示装置ごとに専用の蛍光体カラーホイルを作る必要がなく、１つの蛍光体カラーホイル１を汎用的に用いることができるため、製造コストの低下に寄与する。すなわち、複数種類の投写型表示装置を製造する場合であっても、多種の蛍光体カラーホイル１を在庫として保持しておく必要がなく、投写型表示装置のモデルチェンジに即座に容易に対応することができる。

［第２の実施形態］
図５に、本発明の第２の実施形態の蛍光体カラーホイル１を示す。本実施形態では、第１の実施形態と同様の、青色の光を緑色の光に波長変換する蛍光体（第１の蛍光体）５の環状の塗布領域に隣接してその内側に、青色の光を赤色の光に波長変換する他の蛍光体（第２の蛍光体）９が環状に塗布されている。第２の蛍光体９の塗布領域の外側境界線９ａと内側境界線９ｂの中心軸６は、第１の蛍光体５の塗布領域の内側境界線５ｂの中心軸と共通である。ここで、第１の蛍光体５の塗布領域の内側境界線５ｂと第２の蛍光体９の外側境界線９ａとは一致していてもよい。また、第１の蛍光体５の塗布領域の面積は、第２の蛍光体９の塗布領域の面積よりも広い。

第１の実施形態と同様に、回転軸４を中心として回転している蛍光体カラーホイルに励起光を照射すると、第１の蛍光体５への光の照射と非照射が周期的に繰り返される。このとき、第１の蛍光体５を照射しない光は第２の蛍光体９を照射する。すなわち、本実施形態では、蛍光体カラーホイル１の回転中の励起光の軌跡８は、第１の蛍光体５の塗布領域と第２の蛍光体９の塗布領域とに跨って形成され、周期的に、青色の励起光（レーザー）が第１の蛍光体５を照射して緑色の蛍光を発する状態と、第２の蛍光体９を照射して赤色の蛍光を発する状態とが交互に繰り返される。なお、緑色の光と赤色の光のいずれも、ガラス基板の光学多層膜によって反射される。

この構成によると、第１の蛍光体５の塗布領域および第２の蛍光体９の塗布領域を適切に設定して、励起光が第１の蛍光体５を照射する時間（緑色の蛍光の発光時間）と第２の蛍光体９を照射する時間（赤色の蛍光の発光時間）とを制御することによって、緑色と赤色の光出射時間の配分を適切にすることができる。また、蛍光体カラーホイル１の回転中心から励起光の照射位置までの距離により、緑色と赤色の光出射時間の配分を制御できる。

なお、第１の蛍光体５の塗布領域と第２の蛍光体９の塗布領域を入れ替えて、第１の蛍光体５の塗布領域の内側に第２の蛍光体９を塗布してもよい。すなわち、第１の蛍光体５の塗布領域に隣接して、その内側に第２の蛍光体９の塗布領域が存在しても、その外側に第２の蛍光体９の塗布領域が存在しても構わない。

［第３の実施形態］
図６に、本発明の第３の実施形態の蛍光体カラーホイル１を示す。本実施形態では、第１の蛍光体５の塗布領域の内側境界線５ａが楕円形であり、第１の蛍光体５の塗布領域に隣接してその内側に位置する第２の蛍光体９の塗布領域の外側境界線９ａおよび内側境界線９ｂも、第１の蛍光体５の塗布領域の内側境界線５ａに沿う楕円形である。そして、第１の蛍光体５の塗布領域の内側境界線５ａと、第２の蛍光体９の塗布領域の外側境界線９ａおよび内側境界線９ｂは共通の中心を有しており、この中心を通る軸（中心軸６）は回転モーター３の回転軸４から離れている。

本実施形態においても、第２の実施形態と同様な効果が得られる。

［第４の実施形態］
図７に、本発明の第４の実施形態の蛍光体カラーホイル１を示す。本実施形態では、第１の蛍光体５の塗布領域の外側境界線５ａ、内側境界線５ｂ、第２の蛍光体９の塗布領域の外側境界線９ａ、内側境界線９ｂの全てが、共通の中心軸６を有している。この中心軸６がガラス基板２の中心軸である。ただし、この中心軸６が回転モーター３の回転軸４から離れて位置するように、ガラス基板２は回転モーター３に取り付けられている。その上、本実施形態では、図示しないがガラス基板２を移動可能な機構が設けられており、ガラス基板２を回転モーター３に対して移動させることによって、ガラス基板２の中心軸６と回転モーター３の回転軸４との間の間隔（ずれ量）を調整可能である。ガラス基板２の移動は、不連続（段階的）な移動であっても連続的な移動であってもよい。

本実施形態では、第３の実施形態と同じ作用効果が得られる。また、第１〜３の実施形態では、蛍光体カラーホイル１への励起光の照射位置を半径方向にずらす場合には、図示しない筐体の、蛍光体カラーホイル１の取り付け部または光源の取り付け部の位置や形状等を変えている。それに対し、本実施形態では、この蛍光体カラーホイル１に付属する機構を調節することで対応可能であるため、調整作業が非常に容易であるとともに、筐体自体の設計に手を加える必要がない。

［投写型表示装置］
図８に、本発明の投写型表示装置の一例を示す。この投写型表示装置は、前記した第２〜４の実施形態のいずれかの蛍光体カラーホイル１を備えている。さらに、投写型表示装置は、蛍光体カラーホイル１に入射させる励起光を発する光源として、青色レーザーを発するレーザー光源１１を備えている。また、光源としての青色光を発するＬＥＤ１２も備えている。レーザー光源１１からの青色レーザーとＬＥＤ１２からの青色光とが照射される位置にダイクロイックミラー１３が配置されている。このダイクロイックミラー１３は、青色光を反射し、緑色光と赤色光を透過させるものである。ＬＥＤ１２とダイクロイックミラー１３との間にはコリメータレンズ群１４が配置されている。ダイクロイックミラー１３は、コリメータレンズ群１５を介して、蛍光体カラーホイル１のガラス基板２の一部と対向している。ただし、ダイクロイックミラー１３は、回転モーター３の回転軸４から離れて位置している。ダイクロイックミラー１３から見て、コリメータレンズ群１５および蛍光体カラーホイル１の反対側には、集光レンズ１６、ロットレンズ１７、リレーレンズ群１８、コンデンサレンズ１９、およびＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）２０が順番に並べて配置されている。そして、ＤＭＤ２０による反射光が入射する位置に、投写レンズ２１が配置されている。大まかに言うと、蛍光体カラーホイル１および回転モーター３からコンデンサレンズ１９までが照明光学系、ＤＭＤ２０がライトバルブ（表示デバイス）、投写レンズ２１が投写光学系であるといえる。

レーザー光源１１から発せられた青色レーザーは、ダイクロイックミラー１３によって反射され、コリメータレンズ群１５を介して、蛍光体カラーホイル１のガラス基板２に照射される。ガラス基板２は、回転モーター３によって回転させられるため、図４（ａ）等に示すように、青色レーザーの照射位置は円形の軌跡８を描く。この軌跡８は、第１の蛍光体５の塗布領域と第２の蛍光体９の塗布領域とに跨るように位置する。青色レーザーの第１の蛍光体５への入射と第２の蛍光体９への入射のタイミングは、図示しない電気回路によってＤＭＤ２０の駆動と同期させられる。それにより、緑色の表示を行う際には青色レーザーが第１の蛍光体５に入射し、赤色の表示を行う際には青色レーザーが第２の蛍光体９に入射するように設定される。なお、青色の表示を行う際には、レーザー光源１１を作動させずにＬＥＤ１２を作動させる。その際には蛍光体カラーホイル１に励起光は照射されない。

レーザー光源１１からの青色レーザーが第１の蛍光体５に入射している時は、青色レーザーに励起された第１の蛍光体５が緑色の蛍光を発し、緑色の蛍光は第１の蛍光体５の発光輝点を中心として全方向に拡散し、その一部は、ガラス基板２の光学多層膜によってコリメータレンズ群１５の方向へ反射される。第１の蛍光体５から発せられた緑色の蛍光は、コリメータレンズ群１５によってほぼ平行光線に戻されてから、再びダイクロイックミラー１３に入射する。その後、緑色の蛍光はダイクロイックミラー１３を透過し、集光レンズ１６へ向かう。

また、青色レーザーが第２の蛍光体９に入射している時は、青色レーザーに励起された第２の蛍光体が赤色の蛍光を発し、赤色の蛍光はガラス基板２の光学多層膜によって反射され、コリメータレンズ群１５によってほぼ平行にされて、再びダイクロイックミラー１３に入射する。その後、赤色の蛍光はダイクロイックミラー１３を透過し、集光レンズ１６へ向かう。

さらに、ＬＥＤ１２からの青色光が、コリメータレンズ群１４によってほぼ平行にされてからダイクロイックミラー１３に入射する。ＬＥＤ１２からの青色光は、ダイクロイックミラー１３によって反射されて、蛍光体カラーホイル１と反対側、すなわち集光レンズ１６へ向かう。

このように、蛍光体カラーホイル１からの緑色の蛍光および赤色の蛍光とＬＥＤ１２からの青色光とがそれぞれダイクロイックミラー１３に入射し、ダイクロイックミラー１３によって合成される。さらに、これらの光は、集光レンズ１６によってロットレンズ１７の入射側端面の中央付近に集光させられ、ロットレンズ１７の内部で全反射を繰り返す。それにより、ロットレンズ１７の出射側端面では、矩形状で均一な光の分布が形成される。矩形状で均一に分布した光は、リレーレンズ群１８およびコンデンサレンズ１９を介して、ＤＭＤ２０の表示面の有効領域よりも大きな矩形領域に照射される。ＤＭＤ２０により変調された照明光は、投写レンズ２１を介して、図示しないスクリーンに投写される。このようにして、図８に示されている投写型表示装置は表示を行う。

ＤＭＤ２０に構成される画像は、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）との組み合わせで構成されている。従って、この投写型表示装置では、蛍光体カラーホイル１からの緑色の蛍光および赤色の蛍光とＬＥＤ１２からの青色光とで映像を構成している。そのために、各色ごとにタイミングをずらしてＤＭＤ２０に入射する。このタイミングに合わせて、レーザー光源１１およびＬＥＤ１２の作動のタイミングと、レーザー光源１１からの青色レーザーが第１の蛍光体５へ入射するタイミングおよび第２の蛍光体９へ入射するタイミングが決められる。それによって、所望の映像をスクリーン（図示せず）に投写することができる。

図８に示されているのと同様な構成であって、蛍光体カラーホイル１以外の光学部品の特性（例えばレーザー光源１１の性能）が異なる投写型表示装置を製造する場合に、レーザー（励起光）を第１の蛍光体５に入射させる時間と、第２の蛍光体９に入射させる時間との割合を変えることが望まれることがある。そのような場合には、蛍光体カラーホイル１のガラス基板２上の、レーザーの入射位置を、ガラス基板２の半径方向に移動させることによって対処できる。すなわち、第２〜４の実施形態の蛍光体カラーホイル１の場合には、レーザーの入射位置をガラス基板２の半径方向内側に移動させると、レーザーが第１の蛍光体５に入射する時間が短くなり、第２の蛍光体９に入射する時間が長くなる。逆に、レーザーの入射位置をガラス基板２の半径方向外側に移動させると、レーザーが第１の蛍光体５に入射する時間が長くなり、第２の蛍光体９に入射する時間が短くなる。このように、本実施形態によると、レーザーの入射位置を変えることによって、１つの蛍光体カラーホイル１を、様々な特性を有する投写型表示装置に広く汎用的に使用することができる。そして、レーザーの入射位置を変えることは、各投写型表示装置のそれぞれの筐体における取り付け構造を適切に設計することによって可能である。または、前記した第４の実施形態の蛍光体カラーホイル１のようにガラス基板２を回転モーター３に対して移動させることができる機構を有している場合には、その機構を利用してレーザーの入射位置を変えることができ、投写型表示装置の筐体における取り付け構造を調整する必要はない。

１ 蛍光体カラーホイル
２ ガラス基板
３ 回転モーター（回転駆動手段）
４ 回転軸
５ 蛍光体（第１の蛍光体）
５ａ 外側境界線
５ｂ 内側境界線
６ 中心軸
８ 光の照射位置の軌跡
９ 他の蛍光体（第２の蛍光体）
９ａ 外側境界線
９ｂ 内側境界線
１１ レーザー光源
１２ ＬＥＤ（発光ダイオード）
１３ ダイクロイックミラー
１４，１５ コリメータレンズ群
１６ 集光レンズ
１７ ロットレンズ
１８ リレーレンズ群
１９ コンデンサレンズ
２０ ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）
２１ 投写レンズ

Claims (8)

1. 回転駆動される円板状の基板と、前記基板の表面に塗布されている蛍光体と、を有し、
   前記蛍光体の塗布領域は、中心を有する円である外側境界線と中心を有する円である内側境界線とで囲まれた環状領域であり、
   前記外側境界線と前記内側境界線のいずれか一方または両方の中心は、前記基板の回転中心と異なり、
   前記蛍光体の塗布領域に隣接してその内側または外側に、他の蛍光体が環状に塗布されていることを特徴とする、蛍光体カラーホイル。
2. 前記基板の中心軸は、前記回転中心から離れている、請求項１に記載の蛍光体カラーホイル。
3. 請求項１または２に記載の蛍光体カラーホイルと、前記基板を回転駆動する回転駆動手段と、該蛍光体カラーホイルに対して励起光を照射する光源と、を含む照明光学系と、
   前記照明光学系から入射した光を画像信号に合わせて変調するライトバルブと、
   前記ライトバルブにて変調された光を外部のスクリーンに投写する投写光学系と、
   を有し、
   前記光源は、前記蛍光体カラーホイルの回転中に前記光源から照射された前記励起光の軌跡が、前記蛍光体カラーホイルの前記基板上で前記蛍光体の塗布領域内と塗布領域外とに跨って形成されるように配置されており、
   前記蛍光体は、前記光源から前記励起光を照射されると該励起光と波長の異なる蛍光を発する、投写型表示装置。
4. 請求項１または２に記載の蛍光体カラーホイルと、前記基板を回転駆動する回転駆動手段と、該蛍光体カラーホイルに対して励起光を照射する光源と、を含む照明光学系と、
   前記照明光学系から入射した光を画像信号に合わせて変調するライトバルブと、
   前記ライトバルブにて変調された光を外部のスクリーンに投写する投写光学系と、
   を有し、
   前記光源は、前記蛍光体カラーホイルの回転中に前記光源から照射された前記励起光の軌跡が、前記蛍光体カラーホイルの前記基板上で前記蛍光体の塗布領域と前記他の蛍光体の塗布領域とに跨って形成されるように配置されており、
   前記蛍光体は、前記光源から前記励起光を照射されると該励起光と波長の異なる蛍光を発し、前記他の蛍光体は、前記光源から前記励起光を照射されると、該励起光と前記蛍光体により発せられる前記蛍光のいずれとも波長の異なる他の蛍光を発する、投写型表示装置。
5. 前記基板と前記励起光を発する光源との相対位置を調整して、前記基板に対する前記励起光の照射位置を調整可能である、請求項３または４に記載の投写型表示装置。
6. 表面に蛍光体が環状に塗布されている基板を回転させつつ、該基板に対して励起光を、前記蛍光体の塗布領域内と塗布領域外とに跨る軌跡を描くように照射して、前記蛍光体の塗布領域内に前記励起光が入射した時に、前記蛍光体によって、前記励起光と波長の異なる蛍光を発光させるとともに、前記蛍光体の塗布領域外に前記励起光が入射した時には、前記蛍光体による発光を行わせない、投写型表示方法。
7. 表面に蛍光体が環状に塗布されているとともに、該蛍光体の塗布領域に隣接してその内側または外側に他の蛍光体が環状に塗布されている基板を回転させつつ、該基板に対して励起光を、前記蛍光体の塗布領域と前記他の蛍光体の塗布領域とに跨る軌跡を描くように照射して、前記蛍光体の塗布領域に前記励起光が入射した時に、前記蛍光体によって、前記励起光と波長の異なる蛍光を発光させるとともに、前記他の蛍光体の塗布領域に前記励起光が入射した時に、前記他の蛍光体によって、前記励起光と前記蛍光体により発せられる前記蛍光のいずれとも波長の異なる他の蛍光を発光させる、投写型表示方法。
8. 前記基板と前記励起光を発する光源との相対位置を調整して、前記基板に対する前記励起光の照射位置を調整する、請求項６または７に記載の投写型表示方法。

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