KR101737244B1 - 조명 장치, 프로젝터 및 조명 방법 - Google Patents

Abstract

조명 장치(4)는 여기광을 출사하는 여기 광원(10)과, 상기 여기광의 여기를 통해 상기 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광을 생성하는 파장 변환기(14)와, 상기 여기광의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치되는 제1 필터와 제2 필터를 포함하는 광로 분기 부재(15)를 포함하고, 상기 제1 필터는 상기 여기광과 상기 형광 중 한쪽은 반사시키고 상기 여기광과 상기 형광 중 다른 한쪽은 투과시키며, 상기 제2 필터는 상기 제1 필터에 의해 반사된 광은 투과시키고, 상기 제1 필터를 투과한 광은 반사시키며, 상기 파장 변환기(14)는 상기 여기광의 반사 광로 또는 투과 광로 내에 배치된다.

Description

조명 장치, 프로젝터 및 조명 방법{ILLUMINATION DEVICE, PROJECTOR, AND ILLUMINATION METHOD}

본 발명은 컬러광을 출사하는 파장 변환기를 구비한 조명 장치, 프로젝터 및 조명 방법에 관한 것이다.

최근, 대화면을 구비한 디스플레이 장치가 보급되어, 회의, 프레젠테이션, 세미나 등에 통용되고 있다.

액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등 다양한 디스플레이가 있다. 다양한 디스플레이 중에서, 사용 가능한 공간이나 참가 인원수에 따라 적당한 것이 선택된다. 특히, 스크린 등의 투사면에 화상을 투사하여 확대 표시할 수 있는 프로젝터는 비교적 저렴하고 가반성도 우수하기 때문에(즉, 소형이며 경량이기 때문에), 가장 많이 보급된 대화면 디스플레이이다.

최근 여러 상황에서 커뮤니케이션이 필요하다. 이 점에 있어서, 예컨대 사무실에는 소회의실이나 구획된 토의 공간이 많이 설치된다. 그러한 구역에서는 프로젝터를 이용한 회의나 미팅이 종종 이루어진다.

또한, 회의실이 다 사용중인 경우에는, 예컨대 통로 등의 개방 공간에서 벽에 정보를 투사해서 표시하면서 긴급 또는 비상 미팅이 빈번히 이루어진다.

전술한 프로젝터로서는, 광원으로서 고휘도 방전 램프를 구비한 프로젝터가 알려져 있다. 이 램프는 예컨대 초고압 수은 램프이다. 최근에, 광원으로서 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드(LED)나 유기 EL(electro-luminescence) 등의 고체 발광 소자가 개발되어 제안되고 있다.

예컨대, 특허문헌 1(JP 2010-217566A)에는, R(적색)용 발광 장치, G(녹색)용 발광 장치, 및 B(청색)용 발광 장치와 같은 3개의 발광 장치를 포함하는 광원 장치가 개시되어 있다. R용 발광 장치는 R(적색) 형광체 및 R 형광체를 여기시키는 R용 광원을 포함한다. G용 광원은 G(녹색) 형광체 및 G 형광체를 여기시키는 G용 광원을 포함한다. B용 발광 장치는 B(청색) 형광체 및 B 형광체를 여기시키는 B용 광원을 포함한다.

또한, 하나의 광원만 이용하여 RGB 광을 생성할 수 있는 광원 장치도 고려되고 있다(예컨대, JP 2004-341105A 참조). JP 2004-341105A에 개시되어 있는 광원 장치는 자외선을 출사하는 고체 광원과, 이 자외선을 형광체에 의해 가시광으로 변환하는 광변환기를 포함한다. 이 광원 장치를 이용하는 프로젝터도 JP 2004-341105A에 개시되어 있다. 광변환기는 투명 원반(투명 기재)과, 투명 원반에 원주 방향으로 3개로 분할되어 마련된 RGB의 3개의 형광체 영역(적색용 형광체층 영역, 녹색용 형광체층 영역, 청색용 형광체층 영역)을 구비한 형광체 휠을 포함한다.

그 광원 장치에서는, 형광체 휠이 모터에 의해 회전한다. 자외선은 RGB의 3개의 형광체 영역에 투명 원반의 회전에 따라 연속 입사된다. 이에, 미리 정해진 기간마다 RGB의 3개의 형광체 영역으로부터 RGB의 가시 형광이 연속으로 발생한다. 게다가, 이 광원 장치를 구비한 프로젝터는 RGB 화상을 마이크로디스플레이에 미리 정해진 기간마다 연속으로 형성한다. 한편, 프로젝터는 광원 장치에 의해 생성된 RGB의 3가지 가시광을 출사한다. 이와 같이 연속 생성되는 RGB의 3가지 가시광은 미리 정해진 기간에 마이크로디스플레이에 형성되는 RGB 화상에 순차로 조사된다. 이에, 프로젝터는 마이크로디스플레이에 의해 형성된 각 컬러의 화상을 순차 확대하여 투사한다.

그런데, 이 광원 장치(조명 시스템)에 있어서, 자외선의 고체 광원은 한 종류이지만, 형광체 휠의 형광체 영역(형광체층)이 3개의 세그먼트(적색용 형광체층 영역, 녹색용 형광체층 영역, 청색용 형광체층 영역)로 나뉘어져 있다. 그 때문에 형광체 휠의 구조가 복잡하다.

그래서 본 발명의 목적은 조명 장치, 프로젝터 및 조명 방법을 제공하는 것이다. 조명 장치는 여기광과는 상이한 파장을 갖는 광을 출사하는 형광체를 단순화하고, 하나의 광원에 의해 서로 상이한 파장을 갖는 복수의 광을 생성할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 조명 장치는, 여기광을 출사하는 여기 광원과, 여기광의 여기에 의해 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광을 생성하는 파장 변환기와, 여기광의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치된 제1 필터와 제2 필터를 포함하는 광로 분기 부재를 포함하고, 상기 제1 필터는 여기광과 형광 중 한쪽은 반사시키고 여기광과 형광 중 다른 한쪽은 투과시키며, 상기 제2 필터는 상기 제1 필터에 의해 반사된 광을 투과시키고 상기 제1 필터를 투과한 광은 반사시키며, 상기 파장 변환기는 여기광의 반사 광로 또는 투과 광로 내에 배치된다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 조명 장치를 구비한 프로젝터를 도시하는 광학도이다.
도 2a와 도 2b는 실시형태 1에 나타낸 조명 장치를 도시하는 설명도이다. 도 2a는 도 1에 도시한 조명 장치의 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향 및 여기광의 입사 방향에서 본 평면도이다. 도 2b는 도 1에 도시한 조명 장치의 발광 타이밍의 일례의 시퀀스를 도시하는 설명도이다.
도 3a와 도 3b는 도 1에 도시한 조명 장치의 작용을 나타내는 설명도이다. 도 3a는 조명 장치의 녹색광의 출사 광로를 도시하는 광학도이다. 도 3b는 조명 장치의 청색광의 출사 광로를 도시하는 광학도이다. 도 3c는 조명 장치의 적색광의 출사 광로를 도시하는 광학도이다.
도 4a는 본 발명의 실시형태 2에 따른 조명 장치를 도시하는 설명도이다. 도 4b는 도 4a에 도시한 조명 장치의 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향 및 여기광의 입사 방향에서 본 평면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시형태 3에 따른 조명 장치를 도시하는 설명도이다. 도 5a와 도 5b는 조명 장치의 광투과 제어 휠의 작용을 설명하기 위한 설명도이다. 도 5c는 조명 장치의 발광 타이밍의 일례의 시퀀스를 도시하는 설명도이다.
도 6a는 본 발명의 실시형태 3의 변형예 1에 따른 조명 장치의 발광 타이밍의 일례의 시퀀스를 도시하는 설명도이다. 도 6b는 실시형태 4에 따른 조명 장치의 발광 타이밍의 일례의 시퀀스를 도시하는 설명도이다.
도 7a는 본 발명의 실시형태 5에 따른 조명 장치를 도시하는 광학도이다. 도 7b와 도 7c는 도 7a에 도시한 2개의 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향 및 여기광의 입사 방향에서 본 평면도이다. 도 7d는 도 7a에 도시한 실시형태 5에 따른 조명 장치의 색생성의 일례의 시퀀스를 도시하는 설명도이다.
도 8a는 본 발명의 실시형태 6에 따른 조명 장치를 구비한 프로젝터를 도시하는 광학도이다. 도 8b는 도 8a에 도시한 조명 장치의 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향 및 여기광의 입사방향에서 본 평면도이다.
도 9a는 본 발명의 실시형태 7에 따른 조명 장치를 도시하는 광학도이다. 도 7b는 도 7a에 도시한 조명 장치의 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향 및 여기광의 입사 방향에서 본 평면도이다.
도 10a는 본 발명의 실시형태 8에 따른 조명 장치를 도시하는 광학도이다. 도 10b와 도 10c는 도 10a에 도시한 실시형태 8에 따른 조명 장치의 2개의 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향 및 여기광의 입사 방향에서 본 평면도이다.
도 11a와 도 11b는 실시형태 9에 따른 조명 장치의 설명도이다. 도 11a는 조명 장치의 적색 또는 녹색광의 출사 광로를 도시하는 광학도이다. 도 11b는 조명 장치의 청색광의 출사 광로를 도시하는 광학도이다.
도 12a는 도 11a와 도 11b에 도시한 조명 장치의 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향 및 여기광의 입사 방향에서 본 평면도이다. 도 12b는 조명 장치의 발광 타이밍을 도시하는 설명도이다.
도 13a와 도 13b는 발명의 실시형태 10에 따른 조명 장치를 도시하는 설명도이다. 도 13a는 조명 장치의 적색 또는 녹색광의 출사 광로를 도시하는 광학도이다. 도 13b는 조명 장치의 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향 및 여기광의 입사 방향에서 본 평면도이다.
도 14a와 도 14b는 본 발명의 실시형태 11에 따른 조명 장치를 도시하는 설명도이다. 도 14a는 조명 장치의 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향 및 여기광의 입사 방향에서 본 평면도이다. 도 14b는 조명 장치의 발광 타이밍의 일례의 시퀀스를 도시하는 설명도이다.
도 15a는 본 발명의 실시형태 12에 따른 조명 장치를 도시하는 광학도이다. 도 15b는 도 15a에 도시한 실시형태 12에 따른 조명 장치의 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향 및 여기광의 입사 방향에서 본 평면도이다.

이하, 본 발명에 따른 조명 장치 및 이 조명 장치를 포함한 프로젝터의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

[실시형태 1]

[구성]

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 조명 장치를 내장한 프로젝터의 광학계를 도시하는 설명도이다. 도 2a는 광투과 제어 휠을, 그 휠의 표면에 대한 수직 방향에서 본 평면도이다.

[프로젝터의 개략 구성]

도 1에 있어서, 도면부호 1은 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 처리기의 화상 정보 생성기를 나타낸다. 도면부호 2는 화상 정보 생성기(1)에서 생성된 화상 정보(화상 데이터)에 따라, 화상을 도시하지 않는 스크린 등에 확대 화상을 투사하여 표시하는 프로젝터를 나타낸다.

화상 정보(화상 데이터)가 화상 정보 생성기(1)에서 컬러를 가진 동화상 또는 정지 화상을 위해 생성되기 때문에, 화상 정보는 G(녹색), R(적색), B(청색)의 화상 정보를 포함하고 있다.

프로젝터(2)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 제어 회로(제어기)(3)와 조명 장치(4)를 포함한다. 제어 회로(3)는 화상 정보 생성기(1)로부터 입력되는 화상 정보에 대응하여 프로젝터의 각부를 제어한다. 조명 장치(4)는 화상 정보에 따라 제어 회로(3)에 의해 제어되어, G(녹색), R(적색), B(청색)의 가시광을 출사한다.

또한, 프로젝터(2)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 화상 정보의 RGB에 대응하는 모노크롬 화상을 미리 정해진 기간마다 순차로 형성하는 화상 형성 소자(5)와, 조명 장치(4)로부터의 RGB광으로 이용되는 광을 화상 형성 소자(5)에 순차로 안내하는 조명광 안내 광학계(릴레이 광학계)(6)와, 화상 형성 소자(5)로부터 연속 출사되는 RGB의 각 촬상 광을 스크린 등의 촬상 디스플레이(도시 생략)에 투사하는 투사 렌즈(투사 광학계)(7)를 더 포함한다.

본 실시형태에서는 화상 형성 소자(5)에 DMD(Digital Micromirror Device)가 설치된다. 화상 형성 소자(5)에 액정 장치가 설치될 수도 있다.

[제어 회로(3)]

제어 회로(3)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 인터페이스(3a), 화상 처리기(화상 처리 회로)(3b) 및 구동 제어기(구동 제어 회로)(3c)를 포함한다. 화상 정보 생성기(1)로부터의 입력 화상 정보(화상 데이터)가 인터페이스(3a)에 입력된다. 화상 처리기(3b)는 인터페이스(3a)를 통해 컬러 화상용 G(녹색) 화상 정보(G 화상 데이터), R(적색) 화상 정보(R 화상 데이터), B(청색) 화상 정보(B 화상 데이터)를 프레임마다 구축한다. 구동 제어기(3c)는 화상 처리기(3b)에서 구축된 G 화상 정보(G 화상 데이터), R 화상 정보(R 화상 데이터), B 화상 정보(B 화상 데이터)에 따라, 조명 장치(4) 및 화상 형성 소자(5)의 구동을 제어한다.

구동 제어기(3c)는 화상 정보 생성기(1)로부터 입력되는 컬러 화상용 G 화상 정보, R 화상 정보, B 화상 정보에 기초하여 화상 형성 소자(5)의 구동을 제어한다. 그럼으로써, G 화상 정보, R 화상 정보, B 화상 정보에 대응하는 모노크롬 화상을 이 순서대로 미리 정해진 기간마다 화상 형성 소자(5)에 형성한다.

[조명 장치(4)]

구동 제어기(3c)에 의해 구동 제어되는 조명 장치(4)는 도 1, 도 3a∼도 3c에 도시하는 바와 같이, 고체 광원(여기 광원)(10, 11)을 포함한다(후술하는 보충 설명에서의 광원과 고체 광원의 관계를 참조). 고체 광원(10, 11)으로는, 반도체 레이저(이하, LD라고 함), LED 등이 이용될 수 있다. 실시형태 1에서는, 고체 광원(10)으로서, 청색 광원(청광원)이 이용된다. 구체적으로, 청색의 파장을 갖는 여기광(청색광)을 출사하는 LD 또는 LED가 이용된다. 고체 광원(11)으로서, 적색 광원(적광원), 구체적으로, 적색의 파장을 갖는 광(적색광)을 출사하는 LD 또는 LED가 이용된다. 여기서, 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광의 광축을 OB라고 하고, 고체 광원(11)으로부터 출사된 적색광의 광축을 OR이라고 한다. 고체 광원(10, 11)은 광축 OB와 광축 OR이 직교하는 위치에 배치된다.

고체 광원(10)에는 청색의 파장을 갖는 광을 출사하는 청색 LD가 적합하다. 고체 광원(11)에는 적색의 파장을 갖는 광을 출사하는 적색 LD가 적합하다. 따라서, 이하의 설명에서는 고체 광원(10)으로는 청색광을 출사하는 LD 광원이 이용되고, 고체 광원(11)으로는 적색광을 출사하는 LD 광원을 상정하여 설명한다.

또한, 고체 광원으로부터 출사되는 청색광의 파장 대역에는, 400 nm 내지 460 nm, 또는 이 범위를 포함하는 파장이 적절하다. 고체 광원(11)으로부터 출사되는 적색광의 파장 대역에는, 620 nm 내지 750 nm, 또는 이 범위를 포함하는 파장이 적절하다. 그러나, 본 발명의 실시형태가 이것에 한정되지는 않는다.

조명 장치(4)는 도 1, 도 3a∼도 3c에 도시하는 바와 같이, 다이크로익 미러(DM1)와 다이크로익 미러(DM2)를 포함한다. 다이크로익 미러(DM1)는 적색의 파장을 갖는 광은 투과시키고, 청색의 파장을 갖는 광은 반사시킨다. 다이크로익 미러(DM2)는 적색 및 청색의 파장을 갖는 광은 투과시키고 녹색의 파장을 갖는 광은 반사시킨다.

다이크로익 미러(DM1)는 광축 OB, OR의 교점에서 광축 OB, OR에 대하여 45도 경사져 배치된다. 이에, 다이크로익 미러(DM1)는 도 3b에 도시하는 바와 같이 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)을 광축(OB)에 대해 수직 방향(직각)으로 반사시킨다. 또한, 도 3c에 도시하는 바와 같이 다이크로익 미러(DM1)는 고체 광원(11)으로부터 출사된 적색광(RL)을, 청색광(BL)의 반사 방향으로 투과시킨다.

다이크로익 미러(DM2)는 다이크로익 미러(DM1)에서 반사된 청색광(BL)의 광로 및 다이크로익 미러(DM1)를 투과한 적색광(RL)의 광로 내에 배치된다. 다이크로익 미러(DM2)를 투과한 청색광(BL) 및 적색광(RL)은 조명광 안내 광학계(6)에 입사된다. 다이크로익 미러(DM2)와 조명광 안내 광학계(6) 사이의 광로가 조명 장치(4)의 출사 광로(Opt)이다. 즉, 다이크로익 미러(DM1)와 다이크로익 미러(DM2)는 청색광(BL)의 여기광과, 후술하는 녹색 형광(GL)과 적색광(RL)을, 출사 광로(Opt)에 합류시키는 광로 합류 소자이다.

더욱이, 조명 장치(4)는 집광 소자로서 커플링 렌즈(12)(CL1)와 커플링 렌즈(13)(CL3)를 포함한다. 고체 광원(10)으로부터 출사되는 청색광은 커플링 렌즈(12)를 통과해 평행 광속의 청색광(BL)으로 된다. 도 3c에 도시하는 바와 같이 고체 광원(11)으로부터 출사되는 적색광은 커플링 렌즈(13)를 통과해 평행 광속의 적색광(RL)으로 된다.

고체 광원(10)에 이용되는 LD는 소정의 각도로 발산하는 청색광(BL)을 출사하는 발광부를 포함하여, 고체 광원(10)의 발광부에서 출사되는 청색광(BL)은 커플링 렌즈(12)(CL1)를 통과해 평행광으로 된다.

마찬가지로, 고체 광원(11)에 이용되는 LD는 소정의 각도로 발산하는 적색광(RL)을 출사하는 발광부를 포함하여, 고체 광원(11)의 발광부에서 출사되는 적색광(RL)은 커플링 렌즈(13)(CL3)를 통과해 평행광으로 된다.

조명 장치(4)는 청색광(BL)에 의해 여기되어 형광을 출사하는 파장 변환기(형광체)(14)를 포함한다. 파장 변환기(14)는 청색광(BL)에 의해 여기되는 형광을 생성하는 형광체를 포함한다. 이 형광은 적어도 녹색 형광을 생성할 수 있는 파장을 포함하는 파장 대역을 갖는다. 구체적으로 녹색이나 황색 형광체, 청색과 적색을 갖는 형광체를 이용하는 것이 바람직하다. 예로서, 녹색의 경우는, YAG계 녹색이나 황녹색을 갖는 형광체, 사이알론계 녹색이 적합하다. 녹색 출사광을 생성하는 경우에는 적어도 녹색 형광을 생성하는 형광체를 이용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 녹색 또는 황색 형광을 생성하는 형광체나, 적어도 녹색과 적색을 포함하는 형광을 생성하는 형광체를 이용할 수 있다. 이와 같이 녹색의 파장과는 상이한 파장 대역을 갖는 형광을 생성함으로써, 녹색광을 선택할 때에, 녹색의 색조 융통성을 높일 수 있다.

녹색 형광의 파장 대역은 구체적으로, 500 nm 내지 600 nm 또는 이 범위를 포함하는 파장인 것이 적절하다. 황색 형광의 파장 대역은 500 nm 내지 750 nm 또는 이 범위를 포함하는 파장이 적절하다.

이하, 파장 변환기(14)로서 녹색 또는 황색 형광체를 이용하는 실시형태에 대해 설명한다.

이 파장 변환기(14)는 원반 형상을 갖는다. 이것은 구동 모터(14m)에 의해 회전 가능하게 구동된다. 구동 제어기(3c)가 구동 모터(14m)의 회전 구동을 제어한다. 이 경우, 파장 변환기(14)는 일정 속도로 회전하도록 제어될 수 있다. 실제로, 파장 변환기(14)에 이용되는 형광체가 열화하지 않으면서 냉각될 수 있도록 파장 변환기(14)를 회전시킴으로써 청색의 여기광의 입사 위치를 바꿀 수 있는 것이 요구된다.

또, 조명 장치(4)는 광투과 제어 휠(제1 광로 분기 부재)(15)과, 집광 소자인 커플링 렌즈(16)(CL2)를 더 포함한다. 광투과 제어 휠(15)은 고체 광원(10)과 다이크로익 미러(DM1) 사이에서 여기광(BL)의 광로 내에 배치된다. 커플링 렌즈(16)(CL2)는 파장 변환기(14)와 광투과 제어 휠(15) 사이에 배치된다.

청색광(여기광)(BL)은 도 2a의 광투과 제어 휠(15)의 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)에서 파장 변환기(14)측으로 반사된 다음에, 커플링 렌즈(16)(CL2)에 의해 집광된다. 집광된 후에, 청색광(BL)은 파장 변환기(14) 상에 녹색 또는 황색 형광을 여기시키는 여기광으로서 입사한다. 또한, 커플링 렌즈(16)(CL2)는 이 청색광(BL)에 의해 여기되어 파장 변환기(14)로부터 발산하는 녹색 또는 황색 형광을 집광시킨다. 이 때, 녹색 또는 황색 형광은 평행 광속의 형광이 되어, 광투과 제어 휠(15)을 향해 그 휠(15)에 입사한다. 도 2a의 광투과 제어 휠(15)의 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)는 녹색 또는 황색 형광 중에서 녹색 형광을 선택하여 투과시킨다. 제1 다이크로익 필터(15a)에 대해서는 후술하기로 한다. 전술한 바와 같이, 광투과 제어 휠(15)의 형광체로부터 생성된 녹색 또는 황색 형광 중에서 미리 정해진 파장을 갖는 녹색 형광이 선택되어 투과하기 때문에, 녹색의 색조를 자유롭게 제어할 수 있다.

여기서, 녹색광(GL)은 광투과 제어 휠(15)을 투과한 녹색 형광이다. OG는 녹색광(GL)의 광축이다. 조명 장치(4)는 도 1, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 녹색광(GL)을 수직(직각)으로 다이크로익 미러(DM2)측으로 반사시키는 미러(M1)를 포함한다. 미러(M1)와 다이크로익 미러(DM2)는 녹색광(GL)을 출사 광로(Opt)에 합류시키는 광로 합류 소자로서 설치된다.

광로 분기 부재로서의 광투과 제어 휠(15)은 구동 모터(15m)에 의해 회전 중심(O) 둘레를 회전한다. 구동 모터(15m)는 구동 제어기(3c)에 의해 제어된다.

광투과 제어 휠(15)은 도 1의 청색광(BL)의 입사 방향 및 그 표면에 대한 수직 방향에서 봤을 때, 도 2a에 도시하는 바와 같이 원형이다. 광투과 제어 휠(15)은 도 2a에 도시하는 바와 같이, 원주 방향으로 2개의 다이크로익 필터를 포함한다. 즉, 상기 휠은 청색광을 반사시키고 녹색광을 선택하여 투과시키는 제1 필터로서의 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)와, 청색광만 투과시키는 제2 필터로서의 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)를 갖는다. 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)는 원주 방향으로 2등분 분할되어, 영역(15b1)(영역 2-1)과 영역(영역 2-2)(15b2)을 갖는다.

제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)는 광투과 제어 휠(15)의 360도 내에서 120도보다 크게 설치되어 있다. 도 2a에서는 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)의 각도가 120도보다 약간 크다. 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)는 청색광은 반사시키고 녹색광을 선택하여 투과시킨다. 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)는 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)가 설치된 영역 이외의 영역에 설치된다. 도 2a에서는, 제2 다이크로익 필터(15b)의 각도가 240도보다 약간 작은 각도이다. 제2 다이크로익 필터(15b)는 청색광을 투과시킨다.

광투과 제어 휠(15)은 고체 광원(10)으로부터 출사된 여기광(청색광(BL))의 광로 내에 광축(OB)에 대해 45도 경사져서 설치된다. 광투과 제어 휠(15)에서, 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)와 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)는 구동 모터(15m)의 회전 구동에 의해, 청색광(BL)의 광로 중에 교대로 나타나도록 구성된다. 고체 광원(LD 광원)(10)으로부터의 청색광(BL)은, 광투과 제어 휠(15)의 회전에 따라 제1 다이크로익 필터(15a)가 청색광(BL)의 광로 내에 이동(위치)할 경우, 도 1, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)에서 파장 변환기(녹색 또는 황색 형광체)(14)측으로 수직(직각)으로 반사된다. 한편, 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)가 청색광(BL)의 광로 내에 이동(위치)할 경우, 청색광(BL)은 도 3b에 도시하는 바와 같이 제2 다이크로익 필터(15b)를 투과한다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태 및 이후의 실시형태에서는, 원형의 광투과 제어 휠(15)을 회전시킴으로써, 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)와 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)가 청색광(BL)의 광로 중에 교대로 배치되도록 구성된다. 그러나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 광투과 제어 휠(15)을 광로 내에 왕복 이동시킴으로써 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)와 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)를 광로 중에 교대로 배치시키는 구성이 적용될 수도 있다. 마찬가지로, 서로 분리되어 있는 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)와 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)를 광로 중에 교대로 배치할 수도 있다. 게다가, 광로 분기 부재가 원형에 한정되지 않는다. 그 부재는 다른 형상으로 형성될 수도 있다.

제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)에서 반사된 청색광(BL)은 도 1, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 커플링 렌즈(16)를 통해 집광된다. 이 청색광(BL)이 집광되어 조사 스폿 직경이 작아지는 위치에는, 파장 변환기(녹색 또는 황색 형광체)(14)가 배치된다. 청색광(BL)은 커플링 렌즈(16)를 통해 파장 변환기(14)에 집광된다. 이에, 집광된 광에 의해 파장 변환기(14)가 여기되어 녹색 또는 황색 형광을 생성한다.

녹색 또는 황색 형광은 청색광(BL)(여기광)의 광로를 반대로 통과하여, 커플링 렌즈(집광 렌즈)(16)(CL2)에 입사한다. 녹색 또는 황색 형광은 커플링 렌즈(16)를 통과해 평행 광속으로 된다. 그 형광은 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)에 입사한다. 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)는 녹색 및 황색 형광 중 녹색 형광(녹색광(GL))을 선택하여 투과시킨다.

제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)를 투과한 녹색광(GL)은 미러(M1)에서 반사되어 다이크로익 미러(DM2)에 입사한다. 그 녹색광은 다이크로익 미러(DM2)에서 반사되고 출사 광로(Opt)에 합류하여, 조명광 안내 광학계(6)측으로 출사된다.

[조명광 안내 광학계(6)]

조명광 안내 광학계(6)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 다이크로익 미러(DM2)로부터의 광(청색광(BL), 녹색광(GL), 적색광(RL))이 입사하는 집광 렌즈(집광 소자)(L1)와, 집광 렌즈(L1)에서 집광된 광(청색광(BL), 녹색광(GL), 적색광(RL))이 입사하는 광터널(LT)과, 광터널(LT)에서 출사되는 광을 릴레이하는 릴레이 렌즈(집광 소자)(L2)와, 릴레이 렌즈(L2)로부터의 광(청색광(BL), 녹색광(GL), 적색광(RL))이 입사하는 미러(M2)와, 미러(M2)에서 반사된 광(청색광(BL), 녹색광(GL), 적색광(RL))을 화상 형성 소자(5)측으로 반사시키는 오목 거울(미러)(M3)을 포함한다.

[작용]

다음에, 전술한 바와 같이 구성된 프로젝터(2)의 작용을 다른 설정 조건을 참조하여, 도면과 함께 설명한다.

도시하지 않는 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 처리기의 화상 정보 생성기(1)로부터 컬러 화상 정보가 출력되어 도 1의 인터페이스(3a)를 통해 프로젝터(2)의 화상 처리기(3b)에 입력된다. 그리고, 화상 처리기(3b)는 G(녹색) 화상 정보(G 화상 데이터), R(적색) 화상 정보(R 화상 데이터), B(청색) 화상 정보(B 화상 데이터)를 이 순서대로 프레임마다 구축한다. 화상 처리기(3b)는 구축된 화상 정보(컬러 화상)의 G 화상 데이터, R 화상 데이터, B 화상 데이터를 프레임마다 구동 제어기(3c)에 연속으로 입력한다.

구동 제어기(3c)는 입력되는 컬러 화상의 G 화상 정보, R 화상 정보, B 화상 정보에 기초하여 화상 형성 소자(5)의 구동을 제어함으로써, G 화상 정보, R 화상 정보, B 화상 정보에 대응하는 모노크롬 화상이 이 순서대로 미리 정해진 기간마다 화상 형성 소자(5)에 형성되게 한다.

이 때, 구동 제어기(3c)는 R 화상 정보에 대응하는 모노크롬 화상이 화상 형성 소자(5)에 형성되는 기간 동안, 적색 LD를 구비한 고체 광원(11)을 턴온(ON) 제어한다. 한편, 구동 제어기(3c)는 G 화상 정보 및 R 화상 정보에 대응하는 모노크롬 화상이 이 순서대로 화상 형성 소자(5)에 연속으로 형성되는 기간 동안 구비한 고체 광원(11)을 턴오프(OFF) 제어한다.

구동 제어기(3c)는 G 화상 정보 및 B 화상 정보에 대응하는 모노크롬 화상이 이 순서대로 화상 형성 소자(5)에 연속으로 형성되는 기간 동안, 청색 LD를 구비한 고체 광원(10)을 턴온(ON) 제어한다. 한편, 구동 제어기(3c)는 R 화상 정보에 대응하는 모노크롬 화상이 화상 형성 소자(5)에 형성되어 있는 기간 동안, 고체 광원(10)을 턴오프(OFF) 제어한다.

고체 광원(11)이 턴온될 때에, 고체 광원(11)으로부터 적색광(RL)이 발산해 출사되어, 커플링 렌즈(13)(CL3)에 입사한다. 이 발산 적색광(RL)은 커플링 렌즈(13)(CL3)를 통과해 평행 광속으로 바뀐 다음 다이크로익 미러(DM1)에 입사한다.

고체 광원(10)이 턴온될 때에, 고체 광원(10)으로부터 여기를 위한 청색광(BL)이 발산해 출사되어, 커플링 렌즈(12)(CL1)에 입사한다. 이 발산 청색광(BL)은 커플링 렌즈(12)(CL1)를 통과해 평행 광속으로 바뀐 다음 광투과 제어 휠(15)에 입사한다.

구동 제어기(3c)는 전술한 바와 같이 화상 형성 소자(5) 및 고체 광원(10, 11)의 제어에 따라, 광투과 제어 휠(15)의 구동 모터(펄스 모터)(15m)를 제어한다. 이 제어에 의해, 광투과 제어 휠(15)이 도 2a의 화살표 A1 방향으로 프레임마다 회전 중심(O) 둘레를 1 회전할 때에, 도 2b에 도시하는 시퀀스로 색생성 제어가 달성된다.

즉, 전술한 바와 같이, 광투과 제어 휠(15)의 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)가 원주 방향으로 2등분될 경우, 필터는 영역(15b1)(영역 2-1)과 영역(영역 2-2)(15b2)을 갖는다. 이 때, 광투과 제어 휠(15)이 화살표 A1(도 2a의 참조) 방향으로 회전함에 따라, 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a), 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)의 영역(15a)(영역 2-1)과 영역(15b)(영역 2-2)이 이 순서대로 고체 광원(10)으로부터의 청색광(BL)의 광로 내에 위치한다.

구동 제어기(3c)는 제2 다이크로익 필터(15b)(영역 2)의 영역(영역 2-2)과 제1 다이크로익 필터(영역 1)가 청색광(BL)의 광로 내에 위치하는 동안, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 고체 광원(10)을 턴온하여 청색광(BL)을 출사시키고, 고체 광원(11)을 턴오프한다.

[녹색광의 생성]

제1 다이크로익 필터(15a)가 광로 내에 위치할 때에, 청색광(BL)은 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)에 의해 파장 변환기(14)로 반사된다. 그 광이 커플링 렌즈(16)(CL2)에 의해 집광되어 파장 변환기(14)에 입사함으로써, 파장 변환기(14)의 녹색 또는 황색 형광체(형광 재료)가 그 광에 의해 여기된다. 이 여기에 의해, 파장 변환기(14)의 형광체(형광 재료)로부터 녹색 또는 황색 형광이 출사된다.

녹색 또는 황색 형광은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통과해 평행 광속으로 바뀐 다음 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)에 입사한다. 제1 다이크로익 필터는 녹색 및 황색 형광 중 녹색 형광(녹색광)을 선택하여 투과시킨다. 그 후, 녹색광(GL)은 미러(M1)에서 반사되어 다이크로익 미러(DM2)에 입사하고, 또한 다이크로익 미러(DM2)에서 반사되어 출사 광로(Opt)에 합류한다(도 3a 참조). 그 후, 녹색광(GL)은 도 1에 도시하는 바와 같이 조명광 안내 광학계(6)의 집광 렌즈(집광 소자)(L1)에 입사한다.

한편, 이러한 동작시에 구동 제어기(3c)는 구동 모터(14m)를 제어하고 파장 변환기(14)를 일정 속도로 회전시키다. 이에, 청색광(BL)의 입사 위치를 바꿔, 파장 변환기(14) 내의 형광체가 열화하지 않으면서 냉각될 수 있게 한다.

[적색광의 생성]

구동 제어기(3c)는 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)의 영역(영역 2-1)이 청색광(BL)의 광로 내에 위치하는 동안, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 고체 광원(10)을 턴온프하고, 고체 광원(11)을 턴온한다. 고체 광원(11)이 턴온될 때에, 고체 광원(11)으로부터 적색광이 발산해 출사되어, 커플링 렌즈(13)(CL3)에 입사한다. 이 발산 적색광은 커플링 렌즈(13)(CL3)를 통과해 평행 광속으로 바뀐 다음 다이크로익 미러(DM1)로 출사된다. 그 적색광(RL)은 다이크로익 미러(DM1, DM2)를 투과하여 출사 광로(Opt)에 합류한다(도 3c 참조). 그 후, 적색광(RL)은 도 1에 도시하는 바와 같이 조명광 안내 광학계(6)의 집광 렌즈(집광 소자)(L1)에 입사한다.

[청색광의 생성]

제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)의 영역(영역 2-2)이 청색광(BL)의 광로 내에 위치하는 동안, 청색광(BL)은 이 영역(영역 2-2)을 투과하고, 다이크로익 미러(DM1)에 의해 다이크로익 미러(DM2)측으로 반사된다. 그 청색광(BL)은 다이크로익 미러(DM2)를 투과하여 출사 광로(Opt)에 합류한다(도 3b 참조). 그 후, 청색광(BL)은 도 1에 도시하는 바와 같이 조명광 안내 광학계(6)의 집광 렌즈(집광 소자)(L1)에 입사한다.

여기서, 도 2b에 도시하는 바와 같이 화상 정보의 제n 프레임을 고려할 경우, 전술한 청색의 고체 광원(10)은 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a) 및 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)의 후반 영역(영역 2-2)이 여기 광로에 위치하는 동안에 턴온된다. 또한 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)의 전반 영역(영역 2-1)이 여기 광로에 위치하는 동안에 고체 광원(10)은 턴오프된다. 또한, 영역(영역 2-1)이 여기 광로에 위치하여 청색의 고체 광원이 턴온되는 동안에, 적색의 고체 광원(11)이 턴온된다. 이와 같이, 녹색광(녹색 형광)(GL), 적색광(RL), 청색광(BL)이 이 순서대로 제n 프레임에서 미리 정해진 기간마다 생성된다. 제n 프레임과 마찬가지로 제n+1 프레임에서도 녹색광(녹색 형광)(GL), 적색광(RL), 청색광(BL)이 생성된다.

녹색광(녹색 형광)(GL), 적색광(RL), 청색광(BL)이 이 순서대로 조명광 안내 광학계(6)를 통해 화상 형성 소자(5)로 안내된다. 이러한 광의 생성에 동기하여, G(녹색, 형광) 화상 정보, R(적색) 화상 정보, B(청색) 화상 정보에 따른 모노크롬 화상이 이 순서대로 생성된다.

화상 형성 소자(5)에 G(녹색) 화상 정보에 따른 모노크롬 화상이 형성되는 동안, 화상 형성 소자(5)의 모노크롬 화상에 녹색광(녹색 형광)(GL)이 조사된다. 이에, 녹색(형광) 화상의 광속이 화상 형성 소자(5)로부터 출사된다. 이 녹색(형광) 화상은 투사 렌즈(7)를 통해 도시하지 않는 스크린 등의 디스플레이에 투사된다. 마찬가지로, 화상 형성 소자(5)에 R(적색) 화상 정보에 따른 모노크롬 화상이 형성되는 동안, 그 모노크롬 화상에 적색광(RL)이 조사되어 적색 화상의 광속이 화상 형성 소자(5)로부터 출사된다. 이 적색 화상은 투사 렌즈(7)를 통해 도시하지 않는 스크린 등의 디스플레이에 투사된다. 화상 형성 소자(5)에 B(청색) 화상 정보에 따른 모노크롬 화상이 형성되는 동안, 그 모노크롬 화상에 청색광(BL)이 조사되어 청색 화상의 광속이 화상 형성 소자(5)로부터 출사된다. 이 청색 화상은 투사 렌즈(7)를 통해 도시하지 않는 스크린 등의 디스플레이에 투사된다.

이와 같이, 광투과 제어 휠(15)이 1 회전하는 동안에, 1 프레임의 녹색, 적색, 청색 화상이 도시하지 않는 스크린 등의 디스플레이에 연속 투사된다. 이에, 1 프레임의 컬러 화상이 화상 디스플레이에 보인다.

전술한 바와 같이, 고체 광원(10)을 형광 생성용 여기 광원과 청색광용 광원 양쪽으로서 겸용할 수 있다. 따라서, 광원수의 저감, 및 광원 비용의 저감에 따른 장치의 소형화, 저비용화를 실현한다.

[실시형태 1의 변형예]

전술한 실시형태에서는, 구동 제어기(3c)가 구동 모터(14m)를 제어하여 파장 변환기(14)를 일정 속도로 회전시킴으로써, 여기광(청색광)의 입사 위치를 바꾸고, 파장 변환기(14)에 이용되는 형광체가 열화하지 않으면서 냉각되게 한다. 그러나, 반드시 이것에 한정되지는 않는다.

예컨대, 파장 변환기(14)의 회전을 간헐적으로 제어할 수 있다. 이 경우도, 파장 변환기(14)에 이용되고 있는 형광체가 열화하지 않으면서 냉각될 수 있도록 파장 변환기(14)를 회전시킴으로써 여기광의 입사 위치를 바꿀 수 있다.

한편, 파장 변환기(14)의 회전은 미리 정해진 조건 하에서 소정 각도마다 제어될 수 있다. 즉, 파장 변환기(14)에 이용되는 형광체가 어느 정도 열화할 때, 파장 변환기(14)가 소정 각도 회전하여 여기광의 입사 위치를 바꾸고, 형광체로부터 출사되는 형광의 상태가 초기 상태와 같게 되게 한다. 이 회전 제어는 미리 정해진 기간마다 행해질 수도 있고, 또는 형광의 발광량이 소정량 저하될 때에 행해질 수도 있다.

더욱이, 파장 변환기(14)는 그것의 수명을 연장시키기 위해 구동 모터(14m)에 의해 회전하도록 구성되지만, 반드시 구동 모터(14m)에 의해 회전하도록 구성될 필요는 없다. 고정 타입으로 구성될 수도 있다.

[실시형태 1의 보충 설명]

도 1에는, 전술한 바와 같이 실시형태 1에 따른 조명 장치를 내장한 프로젝터의 실시형태가 도시되어 있다. 실시형태 1에서 설명한 조명 장치(조명 광원 장치)에서는, 시간 분할된 단색광(출사광)이 화상 형성 소자(5)로 안내된다.

광(출사광)은 일반적으로, 인터그레이터(integrator)라고 불리는 광 균일화 소자와, 여러개의 집광 소자(실시형태 1에서는 집광 렌즈(L1), 릴레이 렌즈(L2))를 통해, 화상 형성 소자(5) 상에 조사된다. 인터그레이터는 광터널(실시형태 1에서는 LT)이라고 불리는, 4면의 미러로 형성된 직사각형 터널을 갖는 광학 부재를 포함한다. 이 광터널의 출구에서의 화상이 화상 형성 소자(5)의 화상 형성면(패널면)에 공역으로 형성될 수 있도록, 원하는 조명 광학계가 설치된다. 이 경우에 조명 광학계에 이용되는 광학 부재로서, 릴레이 렌즈(L2)와 미러(M2, M3)가 설치된다. 이 조명 광학계를 통해 화상 형성 소자(5)의 화상 형성면(패널면)에 광이 균일하게 분포되도록 화상 형성 소자(5)의 화상 형성면(패널면)이 효율적으로 조사된다.

이와 같이, 광(출사광)이 화상 형성 소자(5)(패널)에 조사된다. 화상 형성면(패널면)에 표시되는 화상 정보는 확대되면서 디스플레이 패널(스크린 등)에 투사되어 표시된다. 디스플레이 패널은 화상 형성면(패널면)에 공역 위치로 위치한다.

화상 형성 소자(5)(패널)로는, Texas Instruments사 제조의 DMD(Digital Micromirror array Device)가 이용되는 것이 바람직하다. DMD는 화소가 되는, 2차원으로 배열된 다수의 마이크로미러를 포함한다. 그것은 화상 정보에 대응하는 화소의 마이크로미러의 경사 각도를 변경함으로써 광 반사 방향을 제어한다.

DMD에서는, 화이트 표시용 화소의 마이크로미러가 광을 투사 렌즈(7)로 안내하는 각도로 경사지고, 블랙 표시용 화소의 마이크로미러는 광을 투사 렌즈(7)로 안내하는 않는 각도로 경사져서 화소마다 광의 편향 방향을 바꿔 화상을 표시한다.

전술한 기술은 잘 알려져 있으므로, DMD의 상세한 설명은 생략한다.

단일 화상 형성 소자(5)가 설치된다. 이 소자는 전술한 조명 장치로부터 얻어진 광(출사광)의 컬러에 따라, 적색 화상, 녹색 화상, 청색 화상을 연속으로 고속 전환한다. 눈의 잔상 현상을 이용하여 풀컬러(full-color) 화상이 표시된다.

투사에 있어서, PC 등의 화상 정보 생성기로부터의 화상 정보가 대표적이다. 화상 정보는 인터페이스(3a)를 통해, 화상 처리기(3b)에 입력된다. 광원(고체 광원(10, 11))의 발광, 광투과 제어 휠(15)의 회전 및 화상 형성 소자(5)가 제어된다. 이들 제어는, 인터페이스(3a)를 통해, 화상 처리기(3b)에 입력되는 입력 화상에 따라 화상 투사가 이루어질 수 있도록 구동 제어기(3c)에 의해 행해진다.

[실시형태 2] 도 4a와 도 4b

전술한 실시형태 1의 광투과 제어 휠(15)은 도 2a에 도시하는 바와 같이 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)와 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b) 사이의 경계 영역을 포함한다. 이 경계 영역은 제1 및 제2 경계부(DL1, DL2)로서 표시된다.

고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)은 일정 폭(도 2 참조)을 갖고 있다. 그 때문에, 그러한 폭(이하, 광속 범위라고 함)을 갖는 청색광(BL)이 경계부를 통과하는 시간이 존재한다.

도 1의 청색광(BL)이 광투과 제어 휠(15)의 제1 및 제2 경계부(DL1, DL2)에 입사할 때에, 그 청색광은 도 2a의 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)와 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b) 양쪽에 입사하고, 도 1의 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)은 광투과 제어 휠(15)을 투과하거나 휠에 의해 반사된다.

이 청색광(BL)은 제1 다이크로익 필터(15a)에서 반사되어 파장 변환기(14)의 형광체에 대해 여기광이 되는 청색광(BL)과, 제2 다이크로익 필터(15b)를 투과하는 청색광(BL)으로 이루어진다. 출사 광로(Opt)에서 청색광(BL)과 형광(GL)이 혼합되는 기간(혼색 시간)이 존재한다.

이 시간이 스포크 시간으로 정의된다. 이 스포크 시간이 길수록, 즉 혼색 시간이 길수록 조명 장치의 색 순도가 저하된다.

스포크 시간은 광원으로부터의 광의 광속 범위가 넓을 때에 길어지고, 그 범위가 좁을 때에 짧아진다. 이상적으로는, 광원으로부터의 광이 광투과 제어 휠(15) 상의 한 점에 집광되면, 스포크 시간은 무시될 수 있고, 혼색은 제어될 수 있다. 그러나, 광원의 크기 변화, 집광 광학계의 수차, 설치 변동 때문에, 실제 광속 범위는 소정의 크기를 갖는다.

그래서, 스포크 시간을 줄이기 위해서, 실시형태 2에 따른 조명 장치(4a)는 도 4에 도시하는 바와 같이 최소의(가장 작은) 광속 범위를 갖도록 구성된다. 이에 대해 이하에 설명한다. 광속 범위를 가능한 한 많이 줄이기 위해서, 실시형태 2에서는, 광이 광투과 제어 휠(15) 상에서 한번 집광된다.

실시형태 1에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)이 커플링 렌즈(12)(CL1)를 통과해 대략 평행 광속으로 된다.

이에 반해, 실시형태 2에서는, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 집광계가 설치된다. 이 집광계는 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)을 대략 평행 광속으로 바꾸는 커플링 렌즈(12)(CL1)와, 청색광(BL)을 광투과 제어 휠(15) 상에 집광시키는 집광 렌즈(L20)를 포함한다.

청색광(BL)은 도 4a에 도시하는 바와 같이, 광투과 제어 휠(15)에서 반사되어 파장 변환기(14)측으로 발산한다. 이 발산 청색광(BL)은 집광 렌즈(L21)를 통과해 평행 광속으로 된다. 이 광속은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통과해 집광되어 파장 변환기(14)에 입사한다.

실시형태 2에 따르면, 고체 광원(10)으로부터 출사된 여기광(청색광(BL))을 집광 렌즈(L20)를 통해 집광시킴으로써, 여기광을 광투과 제어 휠 상에 집광시키지 않는 경우와 비교해서 스포크 시간을 단축할 수 있다. 마찬가지로, 파장 변환기(14)로부터의 녹색 및 황색 형광도 집광 렌즈(L21)를 통해 광투과 제어 휠(15) 상에 집광시킴으로써, 형광을 집광시키지 않는 경우와 비교하여, 스포크 시간을 단축할 수 있다.

실시형태 2에서는, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 광투과 제어 휠(15)과 미러(M1) 사이에 집광 렌즈(집광 소자)(L22)가 설치된다. 녹생광(GL)은 광투과 제어 휠(15)을 투과하여 발산한다. 이 녹색광은 집광 렌즈(집광 소자)(L22)를 통과해 평행 광속으로 되어 미러(M1)에 입사된다. 실시형태 2에서는, 미러(M1)에 입사한 녹색광(GL)이 다이크로익 미러(DM2)에서 반사되는 등, 실시형태 1과 같은 제어가 이루어지기 때문에, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

[실시형태 2의 변형예]

실시형태 2에서는, 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)을 광투과 제어 휠(15)에 집광시키는 집광 렌즈(L20)가 추가된다. 그러나, 집광 렌즈(L20)를 반드시 포함시킬 필요는 없다. 커플링 렌즈(12)(CL1)만으로 청색광(BL)을 광투과 제어 휠에 집광시키도록 구성할 수 있다.

고체 광원(10)으로부터 광투과 제어 휠(15)에 입사하는 청색광(BL)의 스포크 시간은 앞에서 설명하였다. 마찬가지로, 이것은 형광체인 파장 변환기(14)로부터 생성되는 형광에도 적용될 수 있다.

이 경우에, 집광 렌즈(L21)가 커플링 렌즈(16)와 광투과 제어 휠(15) 사이에 배치되어, 광투과 제어 휠(15)에서 반사된 청색광(BL)이 형광체인 파장 변환기(14)측에 집광되고, 파장 변환기(14)에 의해 여기되어 생성되는 형광도 광투과 제어 휠(15)에 집광될 수 있다. 그러나, 반드시 이 집광 렌즈(L21)을 설치할 필요는 없다. 예컨대, 파장 변환기(14)의 여기에 의해 생성되는 형광을 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통해 광투과 제어 휠(15) 상에 집광시키도록 적용될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 고체 광원(10)으로부터의 여기광과 형광을 광투과 제어 휠(15) 상에 집광시킴으로써, 혼색 시간을 단축시켜, 색 순도를 높일 수 있다. 또한, 광투과 제어 휠(15)의 사이즈를 축소하여, 장치의 소형화를 달성한다.

[실시형태 3] 도 5a 내지 도 5c

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시형태 3의 작용을 도시한다. 실시형태 3에서는 도 1에 도시한 실시형태 1에 따른 조명 장치(4)를 이용한다. 그러나, 광투과 제어 휠(15)은 도 5a와 도 5b에 도시하는 바와 같이 광투과 제어 휠(15')로 교체되된다. 도 5a는 광(도 1에 도시한 고체 광원(10)으로부터의 청색광 및 파장 변환기(14)로부터의 녹색 형광)이 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a')로부터 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b')로 이동할 때에 경계부(DL1)에서의 장치의 작용을 도시하고 있다. 도 5b는 광(도 1에 도시한 고체 광원(10)으로부터의 청색광 및 파장 변환기(14)로부터의 녹색 형광)이 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b')로부터 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a')로 이동할 때에 경계부(DL2)에서의 장치의 작용을 도시하고 있다. 도 5a와 도 5b에 도시하는 바와 같이, 광투과 제어 휠(15')은 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a')과 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b')을 갖는다. 각각의 필터는 원주 방향으로 180도의 범위 내에 형성된다. 도 5c는 도 5a와 도 5b에 따른 고체 광원(10, 11)의 온-오프 타이밍을 개략으로 도시하고 있다. 전술한 온-오프 타이밍에 대응하는 녹색광(GL)(도면에는 녹색), 적색광(RL)(도면에는 적색), 청색광(BL)(도면에는 청색)의 출사 타이밍도 도 5c에 도시되어 있다.

실시형태 3에서는, 조명 장치(4)가, 실시형태 2에서 설명한 스포크 시간 동안, 도 5c에 도시하는 바와 같은 시퀀스로 광원(10, 11)의 발광을 제어하도록 제어된다.

이 때, 도 5a와 도 5b에 화살표 B1로 표시하는 바와 같이 광투과 제어 휠(15')의 회전 방향은 시계 방향이다. 광투과 제어 휠(15') 상에 조사 스폿(Lsp)이 형성된다. 조사 스폿(Lsp)은 도 1의 고체 광원(10)(LD 광원)으로부터의 레이저광(청색광(BL))이나 형광 부재(형광체)를 구비한 파장 변환기(14)로부터의 형광에 의해 형성된다. 광투과 제어 휠(15')의 원주 방향에 있어서의 조사 스폿(Lsp)의 직경이 D로 표시된다. 조사 스폿(Lsp)이 도 5a에 도시하는 바와 같이 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a')로부터 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b')로 이동하는 위치의 경계선이 제1 경계부(DL1)이다. 조사 스폿(Lsp)이 도 5b에 도시하는 바와 같이 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b')로부터 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a')로 이동하는 위치의 경계선이 제2 경계부(DL2)이다.

또한, 도 5a에 도시하는 바와 같이 조사 스폿(Lsp)이 제1 경계부(DL1)에 조사하여 이 경계부를 통과하는 기간을 T1로 표시한다. 도 5b에 도시하는 바와 같이 조사 스폿(Lsp)이 제2 경계부(DL2)에 조사하여 이 경계부(DL2)를 통과하는 기간을 T2로 표시한다. 즉, 이 기간(시간) T1과 T2는 제1 다이크로익 필터(15a')와 제2 다이크로익 필터(15b')가 전환되는 시간이다.

전술한 상황 하에서, 본 실시형태에서는, 기간 T1 동안 LD 광원으로서 고체 광원(10)이 턴오프되고, 적색광을 조사하는 고체 광원(11)이 턴온된다. 기간 T2 동안에는 고체 광원(10, 11) 둘다 턴오프된다. 이에, 기간 T1 동안 적색광이 조명 장치(4)로부터 출사되고, 기간 T2 동안에는 조명 장치(4)로부터 출사되는 광은 없다.

기간 T2 동안, 고체 광원(10)으로부터 출사되는 청색광(BL)의 광로가 광투과 제어 휠(15)과 만나는 영역은 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b')로부터 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a')로 교체된다. 고체 광원(10, 11)이 시간 T2 동안에는 턴오프되기 때문에, 혼색이 일어나지 않는다.

기간 T1 동안에는 그 영역이 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a')으로부터 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b')로 교체된다. 기간 T1 동안에는 고체 광원(10)이 턴오프되고 고체 광원(11)만이 턴온되기 때문에, 적색광만이 출사될 수 있다. 이에, 조명 장치(4)로부터 출사되는 광의 적색 순도를 향상시킬 수 있다.

따라서, 실시형태 3에서는 색 순도를 더욱 향상시킬 수 있고 동시에 혼색을 억제할 수 있다

한편, 기간 T1 동안에는 고체 광원(10, 11)이 둘다 턴오프되고 기간 T2 동안에는 고체 광원(10)은 턴오프되고 고체 광원(11)은 턴온되도록 장치를 제어할 수도 있다.

또한, 기간 T1, T2 동안 고체 광원(10)은 턴오프되고 고체 광원(11)은 턴온되도록 장치를 제어할 수도 있다.

[실시형태 3의 변형예 1] 도 6a

여기서, 가장 적합한 실시예에 대해 도 6a를 참조하여 설명한다. 도 6a에 도시하는 바와 같이, 고체 광원(11)이 턴온되고 적색광이 출사되는 기간을 T3으로 표시한다. 기간 T3은 조사 스폿(Lsp)이 제1 경계부(DL1)를 통과하는 기간 T1을 포함하고 기간 T1보다 길게 된다. 기간 T3 동안에는 고체 광원(10)은 턴오프되고 고체 광원(11)은 턴온되도록 제어된다. 마찬가지로, 고체 광원(10, 11) 둘다 턴오프되는 기간을 T4로 표시한다. 기간 T4는 조사 스폿(Lsp)이 제2 경계부(DL2)를 통과하는 기간 T2를 포함하며 기간 T2보다 길게 된다.

전술한 바와 같이, 장치는, 기간 T3 내에 조사 스폿(Lsp)이 제1 경계부(DL1)를 통과하는 기간 T1이 포함되고, 기간 T4 내에 조사 스폿(Lsp)이 제2 경계부(DL2)를 통과하는 기간 T2가 포함되도록 제어된다. 이러한 제어에 따라, 혼색이 방지될 수 있고, 이상적인 원색을 달성할 수 있다.

여기서, 고체 광원(10)으로서 청색 LD 광원이 이용되고, 적색광의 광원(11)으로서 LED 등의 고체 광원이 이용되기 때문에, 이들 고체 광원(10, 11)은 신속하게 온-오프 제어될 수 있다. 이러한 제어를 수행하는 시간은 스포크 시간보다 충분히 짧은 시간이다.

고체 광원(11)으로부터의 적색광의 발광 제어(ON 제어)는 기간 T3 동안이 아니라 기간 T4 동안에 행해질 수 있다. 한편, 고체 광원(11)은 1 프레임 내에 2회 턴온될 수 있고, 기간 T3, T4의 양 기간에 턴온되도록 제어될 수 있다.

전술한 구성에 의해, 혼색이 방지될 수 있고, 이상적인 원색 생성을 달성할 수 있다. 색 순도도 향상된다.

[실시형태 4] 도 6b

도 6b에 도시하는 실시형태 4는 실시형태 3 및 실시형태 3의 변형예 1을 더욱 발전시킨 실시예이다.

실시형태 3 및 실시형태 3의 변형예 1에서는, 기간 T2 동안에 고체 광원(10, 11) 둘다 턴오프되지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 기간 T2 동안에 고체 광원(적색 광원)(11)은 턴오프되고 고체 광원(청색 광원)(10)은 턴온된다. 이에, 도 5a와 도 5b의 제2 경계부(DL2) 내에서 청색광과 녹색광이 합성되고 시안색광이 형성(생성)되어 조명 장치(4)로부터 출사된다. 시안색광이 조명 장치(4)로부터 출사되는 동안에, 화상 형성 소자(5)에는 시안색의 화상에 대응하는 모노크롬 화상이 형성된다. 조명 장치(4)로부터 출사되는 시안색광이 화상 형성 소자(5)의 모노크롬 화상에 조사되기 때문에, 시안색 화상이 도 1의 투사 렌즈(7)를 통해 도시하지 않는 스크린 등의 디스플레이에 투사 표시된다.

이 실시형태 4에서도 마찬가지로, 기간 T3 동안에, 고체 광원(10)은 턴오프되고 적색광의 고체 광원(11)만이 턴오프되어 적색광이 출사되게 하는 제어가 행해진다.

따라서, 본 실시형태는 제2 경계부(DL2)의 스포크 시간에 있어서의 기간 T2 동안에, 청색광과 녹색 형광의 혼색광(시안색광)을 적극적으로 이용하게 된다. 시간 T1(제1 경계부(DL1)의 스포크 기간)을 포함하는 기간 T3 동안, LD 광의 고체 광원(10)은 턴오프되고, 적색광의 고체 광원(11)은 턴오프되어 적색광이 생성된다. 한편, 제2 경계부(DL2)의 스포크 시간에 있어서의 기간 T2 동안에, 고체 광원(10)이 연속 턴온되고, 청색광과 녹색 형광의 혼색인 시안색광이 생성된다. 이에, 보다 밝은 광(출사광)을 생성할 수 있다.

[실시형태 5] 도 7a 내지 도 7d

전술한 도 1∼도 3에 도시한 실시형태 1에서는, 청색광(GL), 적색광(RL), 청색광(BL)의 각각을 생성하기 위해 2개의 광원을 이용한다. 광원은 고체 광원(청색 LD 광원)(10)과 고체 광원(적색 광원)(11)이다. 그러나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 단 하나의 고체 광원으로부터 녹색광(GL), 적색광(RL), 청색광(BL)을 각각 생성할 수도 있다. 도 7a 내지 도 7d는 이 예를 실시형태 5로서 도시하고 있다.

[구성]

도 7a에 도시하는 조명 장치(4b)는 실시형태 1에서와 마찬가지로 고체 광원(10), 커플링 렌즈(12(CL1), 16(CL2)), 청색의 레이저광에 의해 여기되어 녹색 또는 황색 형광을 생성하는 파장 변환기(14), 및 광투과 제어 휠(15)을 포함한다.

광투과 제어 휠(15)은 도 7b에 도시하는 바와 같이, 도 2a에서와 마찬가지로 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)와 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)를 포함한다. 제1 다이크로익 필터(15a)는 청색광은 반사시키고 녹색광은 투과시킨다. 제2 다이크로익 필터(15b)는 청색광을 투과시킨다. 도 7a에 도시하는 실시형태에서는, 실시형태 1의 미러(M1)를 M31라고 표시한다. 또한, 실시형태 1의 고체 광원(11)은 적색 형광을 생성하는 파장 변환기(31)로 교체되고, 실시형태 1의 다이크로익 미러(DM1)는 전반사 미러(M32)로 교체된다. 실시형태 1의 다이크로익 미러(DM2)는 적색광(RL) 및 녹색광(GL)은 반사하고 청색광(BL)은 투과시키는 다이크로익 미러(DM22)로 교체된다.

이 때, 파장 변환기(31)로부터 생성되는 적색 형광은, 예컨대 620 nm 내지 750 nm의 파장 또는 이 범위를 포함하는 파장을 갖는 것이 바람직하다.

도 7a에서는, 조명 장치(4b)가 제2 광투과 제어 휠(30)을 더 포함한다. 제2 광투과 제어 휠(30)은 청색광(BL)의 광축(OB)에 대해 45도 경사져서 광투과 제어 휠(15)과 미러(M32) 사이에 배치된다. 이 광투과 제어 휠은 구동 모터(30m)에 의해 회전한다. 구동 모터(30m)는 구동 제어기(3c)에 의해 제어된다.

광투과 제어 휠(30)은 도 7c에 도시하는 바와 같이, 제3 다이크로익 필터(영역 3)(30a)와 제4 다이크로익 필터(30b)를 포함한다. 제3 다이크로익 필터(30a)는 2개의 영역(30a1(영역 3), 30a2(영역 4))을 포함하고, 청색광(BL)을 투과시킨다. 제4 다이크로익 필터(30b)는 청색광(BL)은 반사시키고 적색광(RL)은 투과시키는 영역(영역 5)을 포함한다.

도 7a와 도 7c에 도시하는 바와 같이, 제3 다이크로익 필터(30a)의 영역(30a1(영역 3))은 광투과 제어 휠(15)의 청색광(BL)은 반사시키고 녹색광(GL)은 투과시키는 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)와 유사하다. 제3 다이크로익 필터(30a)의 영역(30a2(영역 4))은 광투과 제어 휠(15)의 청색광(BL)을 반사시키는 제2 다이크로익 필터(15b)의 영역(15b1)(영역 2-1)과 유사하다. 제4 다이크로익 필터(영역 5)(30b)는 광투과 제어 휠(15)의 청색광(BL)을 반사시키는 제2 다이크로익 필터(15b)의 영역(15b)(영역 2-2)과 유사하다.

도 7a의 조명 장치(4b)는 청색 레이저광(청색광(BL))의 여기에 의해 적색 형광(적색광(RL))을 생성하는 형광 부재(형광체)를 구비한 파장 변환기(31)와, 파장 변환기(31) 상에 청색광(BL)을 집광시키는 커플링 렌즈(32)(실시형태 1의 CL3)를 갖는다. 적색 형광은 청색 레이저광(청색광(BL))의 여기에 의해 생성된다. 커플링 렌즈(32)(CL3)는 광투과 제어 휠(30)의 제4 다이크로익 필터(30b)에서 반사된 후의 청색광(청색 레이저광)(BL)을 파장 변환기(31) 상에 집광시키도록 배치되고, 이 청색광(BL)의 여기에 의해 파장 변환기(31)로부터 발산하는 적색 형광(적색광(RL))을 평행 광속으로 바꾼다. 이 적색광은 광투과 제어 휠(30)의 제4 다이크로익 필터(30b)에 입사한다.

파장 변환기(31)는 원반형이고, 구동 모터(31m)에 의해 회전한다. 구동 모터(31m)는 구동 제어기(3c)에 의해 제어된다. 이 경우, 파장 변환기(31)는 일정 속도로 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 파장 변환기(31)에 포함된 형광체가 열화하지 않으면서 냉각될 수 있도록 파장 변환기(31)를 회전시켜 청색의 입사 위치를 바꿀 수 있다.

도 7a의 조명 장치(4b)는 광투과 제어 휠(30)의 제4 다이크로익 필터(30b)를 투과한 적색광(RL)을 다이크로익 미러(DM22)측으로 반사시키는 다이크로익 미러(DM21)를 더 포함한다. 이 다이크로익 미러(DM21)는 미러(M31)와 다이크로익 미러(DM22) 사이에 배치된다. 다이크로익 미러(DM21)는 녹색광(GL)을 다이크로익 미러(DM22)측에 투과시키고 적색광(RL)을 다이크로익 미러(DM22)측으로 반사시킨다. 다이크로익 미러(DM22)는 녹색광(GL) 및 적색광(RL) 둘다 반사시키고 청색광(BL)을 투과시킨 다음 각각의 광을 출사 광로(Opt)에 집광시킨다.

[작용]

전술한 구성을 갖는 조명 장치(4b)의 작용에 대해, 도 7d의 색생성 시퀀스에 따라 설명한다.

도 7d에 도시하는 색생성 시퀀스에 나타내는 제어는 도 1의 구동 제어기(3c)에 의해 수행된다. 이 구동 제어기(3c)의 제어에 의해 고체 광원(10)이 연속으로 턴온된다. 광투과 제어 휠(15, 30)은 구동 제어기(3c)의 제어에 동기하여 회전한다.

연속으로 턴온된 고체 광원(10)이 청색 발산 레이저광(여기광)을 생성한다. 커플링 렌즈(12)(CL1)는 고체 광원(10)으로부터 발산하는 레이저광을 평행한 청색광(BL)으로 바꿔, 그 청색광(BL)이 광투과 제어 휠(15)에 입사한다.

[녹색광의 생성]

광투과 제어 휠(15)은 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)가 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)의 광로 내에 위치할 때에, 청색광(BL)을 파장 변환기(14)측으로 반사시킨다. 반사된 청색광(BL)은 커플링 렌즈(16)(CL2)에 의해 파장 변환기(14)측에 집광된다. 그리고, 파장 변환기(14)의 형광체로부터 여기에 의해 녹색 또는 황색 형광이 발산한다. 녹색 또는 황색 형광은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통과해 평행 광속으로 되고, 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15a)는 녹색 형광을 선택하여 투과시킨다. 투과된 녹색광(GL)은 미러(M31)에서 반사된 다음에 다이크로익 미러(DM21)를 투과하여, 다이크로익 미러(DM22)에 의해 도 1에 도시하는 바와 같은 조명광 안내 광학계(6)측으로 반사된다.

이와 같이 행해지면서, 구동 제어기(3c)는 파장 변환기(14)가 일정 속도로 회전하도록 구동 모터(14m)를 제어한다. 이 회전에 의해, 청색 여기광의 입사 위치가 바뀌고, 파장 변환기(14) 내의 형광체는 열화하지 않으면서 냉각될 수 있다.

[적색광의 생성]

광투과 제어 휠(15, 30)이 화살표 A1 방향으로 회전함에 따라, 광투과 제어 휠(15)의 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)의 영역(15b2(영역 2-2))이 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)(여기광)의 광로 내에 위치한다. 이 때, 청색광(BL)은 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)를 투과하여, 광투과 제어 휠(30)에 입사한다. 이것에 따라, 제4 다이크로익 필터(영역 5)(30b)가 제2 다이크로익 필터(15b)를 투과한 청색광(BL)의 광로 내에 위치한다. 제4 다이크로익 필터(30b)는 청색광(BL)을 파장 변환기(31)측으로 반사시킨다. 반사된 청색광은 커플링 렌즈(32)(CL3)를 통과해 파장 변환기(31) 상에 집광된다. 파장 변환기(31) 내의 형광체가 발산 적색 형광을 생성한다. 이 발산 적색 형광은 커플링 렌즈(32)(CL3)를 통과해 평행 광속(적색광(RL))으로 된다. 적색광(RL)은 제4 다이크로익 필터(영역 5)(30b)를 투과하고, 다이크로익 미러(DM21)에서 반사되고, 또한, 다이크로익 미러(DM22)에 의해 도 1에 도시하는 조명광 안내 광학계(6)측으로 반사된다.

이와 같이 행해지면서, 구동 제어기(3c)는 파장 변환기(31)가 일정 속도로 회전하도록 구동 모터(31m)를 제어한다. 이 회전에 의해, 청색 여기광의 입사 위치가 바뀌고, 파장 변환기(31)에 이용되는 형광체가 열화하지 않으면서 냉각될 수 있다.

[청색광의 생성]

광투과 제어 휠(15, 30)이 화살표 A1 방향으로 회전함에 따라, 광투과 제어 휠(15)의 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15b)의 영역(15b1)(영역 2-1)이 청색광(BL)의 광로 내에 위치한다. 청색광(BL)은 이 영역(15b1)(영역 2-1)을 투과한다. 이것에 따라, 광 투과 제어 휠(30)의 제3 다이크로익 필터(30a)의 영역(30a2)(영역 4)이 영역(15b1)(영역 2-1)을 투과한 청색광(BL)의 광로 내에 위치한다. 이에 따라, 청색광(BL)은 또 광투과 제어 휠(30)의 영역(30a2)(영역 4)을 투과한다. 청색광(BL)은 미러(M32)에서 반사되고, 다이크로익 미러(DM22)를 투과한 다음에, 도 1에 도시하는 조명광 안내 광학계(6)측으로 안내된다.

전술한 구성을 갖는 조명 장치(4b)에 따르면, 광투과 제어 휠(15, 30)이 1 회전하는 동안에, 녹색광(녹색 형광)(GL), 적색광(적색 형광)(RL), 청색광(BL)이 이 순서대로 프레임마다 출사된다. 예컨대 도 7d에서는, 제n 프레임과 제n+1 프레임으로 나타내는 색생성 시퀀스에 따라, 녹색광(GL), 적색광(RL), 청색광(BL)이 이 순서대로 프레임마다 출사된다.

[실시형태 5의 변형예]

실시형태 5의 구동 제어기(3c)는 파장 변환기(31)가 일정 속도로 회전하도록 구동 모터(31m)를 제어한다. 이 회전에 의해, 청색 여기광의 입사 위치가 바뀌고, 파장 변환기(31)에 이용되는 형광체가 열화하지 않으면서 냉각될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시형태가 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 파장 변환기(31)의 회전은 온-오프 제어될 수 있다. 이 경우에 있어서, 파장 변환기(31)에 이용되는 형광체가 열화하지 않으면서 냉각될 수 있도록 파장 변환기(31)를 회전시켜 청색광(BL)의 입사 위치를 바꿀 수 있다.

파장 변환기(31)의 회전은 소정 조건으로 소정 각도씩 제어될 수 있다. 즉, 파장 변환기(31)에 이용되는 형광체가 어느 정도 열화할 때에, 파장 변환기(31)가 소정 각도 회전하여 여기광의 입사 위치를 바꿀 수 있고, 형광체로부터 출사되는 형광의 상태가 초기 상태와 같게 한다.

또, 파장 변환기(31)는 그것의 수명을 연장시키기 위해 구동 모터(31m)에 의해 회전하도록 구성될 수도 있지만, 파장 변환기(31)가 반드시 구동 모터(31m)에 의해 회전하도록 구성될 필요는 없다. 고정 타입으로 구성될 수도 있다.

[실시형태 6] 도 8a와 도 8b

전술한 실시형태에서는 고체 광원(10)으로서 청색을 출사하는 반도체 레이저(이하, LD라고 함)가 이용된다. 파장 변환기(14)로는 청색광의 여기로 녹색 또는 황색 형광을 출사하는 녹색 또는 황색 형광체가 이용된다. 그러나, 본 발명이 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 도 8a에 도시하는 바와 같이, 조명 장치(4c)는, 녹색 또는 황색 형광을 여기하는 청색광을 출사하는 여기 광원 및 조명광의 광원부(40)를 포함하도록 구성될 수도 있다.

이 광원부(40)는 자색 또는 자외선 파장의 광을 출사하는 LD 또는 LED인 고체 광원(40V)과, 청색 파장의 광을 출사하는 LD 또는 LED인 고체 광원(청색 광원)(40B)과, 고체 광원(40V, 40B)으로부터의 광이 평행 광속으로 되게 하는 렌즈(CL40a, CL40b)와, 고체 광원(40V, 40B)으로부터 출사된 광속을 집광시키는 집광 렌즈(집광 소자)(41)를 포함한다. 여기서, 고체 광원(40V, 40B)은 병설로 배치된다. 본 실시형태 6에서, 여기광은 고체 광원(40V)으로부터 자색광이나 자외선과, 고체 광원(40B)으로부터의 청색광을 포함한다.

광투과 제어 휠(15-1)은 도 8b에 도시하는 바와 같이, 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15-1a)와 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15-1b)를 포함한다. 실시형태 6에서는, 제1 다이크로익 필터(15-1a)는 여기광 중에서 자색광과 자외선은 반사시키고, 녹색 형광은 투과시킨다. 제2 다이크로익 필터(15-1b)는 여기광 중 청색광만 투과시킨다.

상기 구성에서는, 광투과 제어 휠(15-1)이 회전하고 제1 다이크로익 필터(15-1a)가 광원부(40)로부터의 광로 내에 위치할 때에, 고체 광원(자외선 광원)(40V)은 턴온되고, 고체 광원(청색 광원)(40B)은 턴오프된다. 고체 광원(40V)으로부터 출사된 자색광 및 자외선은 파장 변환기(14-1)에 입사하여 형광체를 여기시킨다. 이에 파장 변환기(14-1)로부터 녹색 또는 황색 형광이 출사된다. 이 녹색 또는 황색 형광은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통과해 평행 광속으로 된다. 제1 다이크로익 필터(15-1a)는 녹색 및 황색 형광 중에서 녹색광(GL)을 선택하여 투과시킨다. 녹색광은 미러(M1) 및 다이크로익 미러(DM2)에서 반사되어, 조명광 안내 광학계(6) 내의 집광 렌즈(집광 소자)(L1)에 입사한다.

또한, 제2 다이크로익 필터(15-1b)가 광원부(40)로부터 출사되는 광로 내에 위치할 때에, 고체 광원(자색광 및 자외선용 광원)(40V)은 턴오프되고, 고체 광원(청색 광원)(40B)은 턴온된다. 이에 따라, 청색광(BL)은 제2 다이크로익 필터(15-1b)를 투과하여, 다이크로익 미러(DM1)에서 반사되고, 다이크로익 미러(DM2)를 투과하여 집광 렌즈(집광 소자)(L1)에 입사한다.

적색광의 생성에 관해서는, 실시형태 1과 같기 때문에 그에 대한 설명은 생략한다.

또한, 실시형태 2 및 실시형태 5에 따른 장치에, 도 4a와 도 7a에 도시한 고체 광원(10) 대신에 여기 광원으로서, 실시형태 6의 광원부(40)가 이용될 수도 있다.

(실시형태 7) 도 9a 및 도 9b

전술한 실시형태 1∼6 및 일부 변형예에 있어서, 파장 변환기(14)는 광로 분기 부재로서 광투과 제어 휠(15)로부터의 여기광의 반사 광로 내에 배치된다. 구체적으로, 예컨대, 도 4에 도시하는 실시형태 2에서는, 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색 여기광이 광투과 제어 휠(15)의 제1 다이크로익 필터(15a)에서 반사된 후에 파장 변환기(14)에 입사한다. 이에, 청색 여기광에 의한 형광체의 여기로 녹색 또는 황색 형광이 생성된다. 이 녹색 또는 황색 형광 중에서 녹색 형광이 선택되어 제1 다이크로익 필터(15a)를 투과한다. 고체 광원(10), 광투과 제어 휠(15) 및 파장 변환기(14)가 전술한 작용을 완성하기 위해 배치된다. 그러나, 본 발명이 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 도 9a에 도시하는 바와 같이 실시형태 7에 따른 그러한 조명 장치(4d)가 적용될 수도 있다. 조명 장치(4d)에서는, 파장 변환기(14)가 광투과 제어 휠(50)의 청색 여기광(청색광(BL))의 투과 광로 내에 배치된다. 조명 장치(4d)는 청색의 파장을 갖는 여기광을 출사하는 고체 광원(10)과, 청색광(BL)이 평행 광속으로 되게 하는 커플링 렌즈(12)(CL1)와, 청색광(BL)을 집광시키는 집광 렌즈(L20)를 포함한다. 여기서, 커플링 렌즈(12)(CL1)와 집광 렌즈(L20)가 집광 광학계를 구성한다.

조명 장치(4d)는 집광 렌즈(L20)에 의해 집광된 청색광(BL)이 입사하는 광투과 제어 휠(50)을 더 포함한다.

광투과 제어 휠(50)은 도 9b에 도시하는 바와 같이, 제1 다이크로익 필터(영역 1)(50a)와 제2 다이크로익 필터(영역 2)(50b)를 더 포함한다. 제1 다이크로익 필터는 청색 여기광(청색광)(BL)을 투과시키고, 녹색 형광(녹색광(GL))을 반사시킨다. 제2 다이크로익 필터(50b)는 청색 여기광(청색광(BL))을 반사시킨다. 여기서, 제1 다이크로익 필터(50a)는 광투과 제어 휠(50)에서 원주 방향으로 240도의 범위에 설치된다. 제2 다이크로익 필터(50b)는 제1 다이크로익 필터(50a)가 설치된 영역 이외의 영역에 설치된다.

더욱이, 조명 장치(4d)는 도 9a에 도시하는 바와 같이, 제1 다이크로익 필터(50a)를 투과한 청색광(BL)이 평행 광속으로 되게 하는 집광 렌즈(L21)와, 평행 광속의 청색광(BL)을 집광시키는 커플링 렌즈(16)(CL2)와, 집광된 청색광이 입사하는 파장 변환기(14)를 포함한다.

파장 변환기(14)는 청색광(BL)에 의해 여기된 녹색 또는 황색 형광을 출사한다. 이 녹색 또는 황색 형광은 커플링 렌즈(16)를 통과해 평행 광속으로 된 다음에, 집광 렌즈(L21)에서 집광된 후에 광투과 제어 휠(50)에 입사한다. 녹색 및 황색 형광 중에서 녹색이 선택된 다음 녹색 형광(녹색광(GL))은 제1 다이크로익 필터(50a)에서 반사된다.

조명 장치(4d)는 제1 다이크로익 필터(50a)에서 반사된 녹색광(GL)이 평행 광속으로 되게 하는 집광 렌즈(L22)와, 평행 녹색광(GL)은 투과시키고 청색광(BL)은 반사시키는 다이크로익 미러(DM3)와, 이 다이크로익 미러(DM3)를 투과한 녹색광(GL) 및 다이크로익 미러(DM3)에서 반사된 청색광(BL)을 투과시키고, 적색광(RL)을, 도 1에 도시한 조명광 안내 광학계(릴레이 광학계)(6)측으로 반사시키는 다이크로익 미러(DM4)를 포함한다.

조명 장치(4d)는 적색광(RL)을 생성하는 고체 광원(11)과, 고체 광원(11)으로부터 출사된 적색광(RL)이 평행 광속으로 되어 다이크로익 미러(DM4)에 입사되게 하는 커플링 렌즈(13)(CL3)를 포함한다.

또한, 조명 장치(4d)는 우회 광로(18)를 더 포함한다. 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)의 광로가 제2 다이크로익 필터(50b)를 통과할 때에, 이 청색광(BL)은 제2 다이크로익 필터(50b)에서 반사된다. 반사된 청색광(BL)은 우회 광로(18)를 통해 다이크로익 미러(DM3)측으로 안내된다. 이 우회 광로(18)는 집광 렌즈(집광 소자)(L17)와, 복수의 반사 미러(18M1, 18M2, 18M3)를 포함한다.

[작용]

본 실시형태에서는, 구동 제어기(3c)에 의해 구동 모터(50m)가 광투과 제어 휠(50)을 도 9b의 화살표 A1 방향으로 회전시키도록 제어된다. 여기서, 광투과 제어 휠(50)의 제1 다이크로익 필터(50a) 및 제2 다이크로익 필터(50b)는 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)의 광로에 교대로 나타난다.

이러한 회전에 의해, 도 1의 구동 제어기(3c)는 원주 방향으로 제1 및 제2 다이크로익 필터(50a, 50b)의 절반이 청색광(BL)의 광로 내에 위치할 때에, 고체 광원(10)을 턴온으로 그리고 고체 광원(11)을 턴오프로 제어한다. 이에, 고체 광원(10)으로부터 청색광(BL)이 출사된다. 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)은 커플링 렌즈(12)를 통과해 평행한 청색광(BL)으로 된다. 그 광속은 집광 렌즈(L20)에서 집광되어, 광투과 제어 휠(50)에 입사한다.

구동 제어기(3c)는, 제1 다이크로익 필터(50a)의 나머지 절반이 청색광(BL)의 광로 내에 위치할 때에, 고체 광원(10)을 턴오프로 그리고 고체 광원(11)을 턴온으로 제어한다. 이에, 고체 광원(11)으로부터 적색광(RL)이 출사된다.

[청색광의 생성]

제2 다이크로익 필터(50b)가 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)의 광로 내에 위치할 때, 청색광(BL)은 제2 다이크로익 필터(50b)에서 반사된 후에 우회 광로(18)에 입사한다. 청색광(BL)은 우회 광로(18)를 통과해 다이크로익 미러(DM3)로 안내된다. 다이크로익 미러(DM3)에서 반사된 후에, 청색광(BL)은 다이크로익 미러(DM4)를 투과하여, 도 1에 도시하는 조명광 안내 광학계(6)로 안내된다.

[녹색광의 생성]

제2 다이크로익 필터(50b)에 계속해서, 제1 다이크로익 필터(50a)의 원주 방향의 처음 절반이 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)의 광로 내에 위치하고, 고체 광원(10)이 턴온될 때에, 청색광(BL)은 제1 다이크로익 필터(50a)를 투과한다. 투과된 청색광(BL)은 집광 렌즈(L21)를 통과해 평행 광속으로 된다. 그 청색 광속은 커플링 렌즈(16)에 의해 집광되고, 청색광(BL)의 투과 광로 내에 배치된 파장 변환기(14)에 입사한다.

이 때, 파장 변환기(14)의 녹색 또는 황색 형광체로부터 청색광(BL)의 여기에 의해, 발산하는 녹색 및 황색 형광이 생성된다. 이 발산 녹색 및 황색 형광은 커플링 렌즈(16)를 통과해 평행 광속으로 된다. 이 광속은 집광 렌즈(L21)에 의해 집광된 다음에 제1 다이크로익 필터(50a)에 입사한다. 제1 다이크로익 필터는 광속 중에서 녹색광(GL)을 선택하고 그 녹색광(GL)을 반사시킨다. 반사된 녹색광(GL)은 집광 렌즈(L22)를 통과해 평행 광속으로 다음에, 다이크로익 미러(DM3, DM4)를 투과하고, 이어서 도 1에 도시한 조명광 안내 광학계(릴레이 광학계)(6)로 안내된다.

[적색광의 생성]

제1 다이크로익 필터(50a)의 나머지 절반이 청색광(BL)의 광로 내에 위치할 때에, 고체 광원(10)은 턴오프되고, 고체 광원(11)만이 턴온된다. 고체 광원(11)으로부터 출사된 적색광(RL)은 커플링 렌즈(13) 및 다이크로익 미러(DM4)를 통해, 도 1에 도시한 조명광 안내 광학계(릴레이 광학계)(6)측으로 안내된다.

이처럼, 광투과 제어 휠(50)이 1 회전할 때, 조명광 안내 광학계(릴레이 광학계)(6)에는, 청색광(BL), 녹색광(GL), 적색광(RL)이 이 순서대로 등간격으로 안내된다.

[실시형태 8] 도 10a, 도 10b, 도 10c

도 7a에 도시하는 실시형태 5에서는, 반도체 레이저(이하, LD라고 함) 또는 LED가 고체 광원(10)으로 이용된다. 예로서 파장 변환기(14, 31)는 녹색 및 적색 형광체를 포함한다. 그러나, 본 발명이 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 도 7a에 도시한 고체 광원(10) 대신에 도 10b와 도 10c에 도시하는 바와 같이, 여기광으로서 자외선을 생성하는 LD 또는 LED가 이용될 수도 있다. 도 10a는 실시형태 8에 따른 조명 장치(4e)를 도시하고 있다. 실시형태 8의 조명 장치(4e)에서는, 도 7a에 도시한 실시형태 5와 같은 부호 및 문자가 같은 구성을 나타내는데 이용된다.

실시형태 8에서는, 고체 광원(10a)이 자외선을 출사하기 때문에, 파장 변환기(14-2)로는 자외선의 여기로 녹색 형광을 생성하는 형광체가 이용된다. 파장 변환기(31-2)로는 자외선의 여기로 적색 형광을 생성하는 형광체가 이용된다. 파장 변환기(14-2, 31-2)는 파장 변환기(14, 31)와 마찬가지로, 형광체의 열화를 방지하기 위해 구동 모터(14-2m, 31-2m)에 의해 회전한다.

광로 분기 부재로서, 자외선을 반사 또는 투과시키는 광투과 제어 휠(15-2, 30-2)이 포함된다. 실시형태 8에서는, 조명 장치가, 광투과 제어 휠(15-2, 30-2)을 투과한 자외선은 투과시키고, 청색광을 다이크로익 미러(DM22)측으로 반사시키는 다이크로익 미러(DM23)와, 원반형의 파장 변환기(60)를 더 포함한다. 파장 변환기(60)는 다이크로익 미러(DM23)를 투과한 자외선으로 여기된 청색 형광을 생성한다. 파장 변환기(60)는 자외선의 여기로 청색 형광을 생성하는 형광체를 포함한다. 파장 변환기(60)로부터 생성되는 청색 형광은 420 nm 내지 460 nm의 파장 또는 이 범위를 포함하는 파장을 갖는 것이 적절하다.

또한, 파장 변환기(60)는 구동 모터(60m)에 의해 회전하고, 형광체의 열화를 방지하기 위해 파장 변환기(14-2, 31-2)와 마찬가지로 제어된다.

본 실시형태에 있어서, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 여기광인 자외선은 반사되고 녹색광(GL)은 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15-2a)를 투과한다. 자외선은 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15-2b)의 영역(15-2b1)(영역 2-1) 및 영역(15-2b2)(영역 2-2)을 투과한다. 또한, 도 10c에 도시하는 바와 같이, 자외선은 제2 광분기 부재인 광투과 제어 휠(30-2)에 있어서, 제3 다이크로익 필터(30-2a)(제3 필터)의 영역(30-2a1)(영역 3) 및 영역(30-2a2)(영역 4)을 투과한다. 제4 다이크로익 필터(영역 5)(30-2b)의 영역(30-2b)(영역 5)에서는, 자외선이 반사되고, 적색광이 투과된다.

[작용]

전술한 구성을 갖는 조명 장치(4e)의 작용에 대해 도 10a∼도 10c를 참조하여 설명한다.

도 1에 도시한 구동 제어기(3c)는 고체 광원(10)을 계속해서 턴온으로 제어하고, 광투과 제어 휠(15-2, 30-2)의 회전을 동기시켜 제어한다.

고체 광원(10a)은 계속해서 발산하는 자외 레이저광(여기광)을 생성한다. 발산 레이저광은 커플링 렌즈(12)(CL1)를 통과해 평행 광선으로 되어 광투과 제어 휠(15-2)에 입사한다.

[녹색광의 생성]

실시형태 8에서는, 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15-2a)가 여기광(자외선)의 광로 내에 위치할 때에, 자외선은 파장 변환기(14-2)측으로 반사된다. 반사된 자외선은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통해 파장 변환기(14-2)에 집광된다. 파장 변환기(14-2) 내의 형광체가 여기되어 발산하는 녹색의 형광을 생성한다. 이 발산 녹색 형광은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통과해 평행 녹색 광속(GL)으로 된다. 녹색광(GL)은 제1 다이크로익 필터(영역 1)(15-2a)를 투과하고 미러(M31)에서 반사되며 다이크로익 미러(DM21)를 투과하고, 다이크로익 미러(DM22)를 통해 조명광 안내 광학계(6)측으로 반사된다.

[적색광의 생성]

광투과 제어 휠(15-2, 30-2)이 화살표 A1 방향으로 회전함에 따라, 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15-2b)의 영역(15-2b2)(영역 2-2)이 여기광(자외선)의 광로 내에 위치한다. 이 때, 자외선은 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15-2b)를 투과하여, 광투과 제어 휠(30-2)에 입사한다. 이에 따라, 제4 다이크로익 필터(영역 5)(30-2b)가 제2 다이크로익 필터(15-2b)를 투과한 자외선의 광로 내에 위치하여, 자외선을 파장 변환기(31-2)측으로 반사시킨다. 반사된 자외선은 커플링 렌즈(32)(CL3)에 의해 파장 변환기(31-2)에 집광된다. 파장 변환기(31-2) 내의 형광체가 여기되어, 발산하는 적색 형광(적색광(RL))을 생성한다. 적색광(RL)은 커플링 렌즈(32)(CL3)를 통과해 평행 적색 광속(RL)으로 된다. 적색광(RL)은 제4 다이크로익 필터(영역 5)(30-2b)를 투과하고, 다이크로익 미러(DM21)에서 반사된 다음, 다이크로익 미러(DM22)에 의해, 도 1에 도시한 조명광 안내 광학계(6)측으로 반사된다.

[청색광의 생성]

광투과 제어 휠(15-2, 30-2)이 화살표 A1 방향으로 회전함에 따라, 제2 다이크로익 필터(영역 2)(15-2b)의 영역(15-2b1)(영역 2-1)이 자외선의 광로 내에 위치한다. 자외선은 영역(15-2b1)을 투과한다. 이에 따라, 제3 다이크로익 필터(30-2a)의 영역(30-2a2)(영역 4)은 영역(15-2b1)(영역 2-1)을 투과한 자외선의 광로 내에 위치한다. 이에 따라, 영역(15-2b1)을 투과한 자외선은 제2 다이크로익 필터(15-2b) 및 광투과 제어 휠(30-2)의 영역(30-2a2)(영역 4)을 투과하여, 파장 변환기(60)를 조사한다. 이 자외선에 의해, 파장 변환기(60)는 청색 형광을 청색광(BL)으로서 출사한다. 출사된 청색광(BL)은 다이크로익 미러(DM23)에서 반사되어 다이크로익 미러(DM22)를 투과한다. 이 청색광(BL)은 도 1에 도시한 조명광 안내 광학계(6)측으로 안내된다.

[실시형태 9] 도 11a, 도 11b, 도 12a, 도 12b

전술한 실시형태 1 내지 8과 그 변형예에서는, 단일 파장 변환기와 단일 광투과 제어 휠로부터 녹색 형광이 생성된다. 실시형태 5와 8에서는, 적색 및 청색 형광 등 녹색 이외의 형광을 생성하기 위해서, 복수의 파장 변환기와 광투과 제어 휠을 이용한다. 따라서, 각 실시형태에서는, 단일 형광을 생성하기 위해 단일 광투과 제어 휠을 이용한다. 그러나, 본 발명이 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수 종류의 형광을 생성하기 위해 단일 광투과 제어 휠을 이용하는 것도 가능하다.

실시형태 9는 복수 종류의 형광(녹색 및 적색 형광)을 생성하기 위해 하나의 광투과 제어 휠 및 하나의 파장 변환기를 이용하는 실시예이다. 이것에 대해서 도 11a, 도 11b와 도 12a, 도 12b를 참조하여 후술한다. 도 11a는 조명 장치(4f)에서의 녹색 및 또는 적색광의 출사 광로를 도시하는 광학도이다. 도 11b는 청색광의 출사 광로를 도시하는 광학도이다. 도 12a는 실시형태 9에 따른 광투과 제어 휠을 그 표면에 대해 수직인 방향에서 본 평면도이다. 도 12b는 실시형태 9에 따른 조명 장치(4f)의 발광 타이밍의 일례의 시퀀스를 도시하고 있다.

[구성]

도 11a와 도 11b에 도시하는 실시형태 9에 따른 조명 장치(4f)는 실시형태 1에서와 마찬가지로, 고체 광원(10), 커플링 렌즈(12(CL1), 16(CL2)), 및 미러(M1)를 포함한다. 실시형태 9에서는, 광투과 제어 휠(15)이 도 12a에 도시하는 바와 같은 광투과 제어 휠(15-3)로 교체된다. 파장 변환기(14) 역시, 황색 형광을 생성하는 황색 형광체가 설치된 파장 변환기(14-3)로 교체된다. 여기서, 황색 형광은 녹색 및 적색 형광을 포함한다. 또한, 실시형태 9에서는 적색 광원의 고체 광원(11)이 이용되지 않는다. 또한, 다이크로익 미러(DM1)가 전반사 미러(M32)로 교체된다. 또한, 실시형태 9에서는, 실시형태 1의 다이크로익 미러(DM2)가, 적색광(RL) 및 녹색광(GL)은 반사하고 청색광(BL)은 투과시키는 다이크로익 미러(DM22)로 교체된다.

광투과 제어 휠(15-3)은, 도 12a에 도시하는 바와 같이, 여기 청색광(BL)은 반사하고, 적색 또는 녹색 등의 미리 정해진 파장을 갖는 형광을 선택하여 투과시키는 제1 다이크로익 필터(15-3a)와, 청색광(BL)을 투과시키는 제2 다이크로익 필터(15-3b)를 포함한다. 제2 다이크로익 필터(15-3b)는 청색광(BL)의 투과만 행하지만, 형광을 반사시키는 것이 더 바람직하다. 제1 다이크로익 필터(15-3a)는 원주 방향으로 2등분된다. 이에, 필터(15-3a)는 영역(15-3a1)(영역 1)과 영역(15-3a2)(영역 2)을 포함한다. 영역(15-3a1)(영역 1)은 청색광(BL) 및 녹색 형광(GL)은 반사시키고 적색 형광(RL)은 투과시킨다. 영역(15-3a2)(영역 2)은 청색광(BL) 및 적색 형광(RL)을 반사시킨다. 또한, 실시형태 9에서는 제2 다이크로익 필터(15-3b)를 영역 3으로 표시한다.

예를 들어, 제1 다이크로익 필터(15-3a)의 영역(15-3a1)과 영역(15-3a2), 및 제2 다이크로익 필터(15-3b)는 광투과 제어 휠(15-3)의 360도 원주 내에 120도씩에 등분된 영역을 갖도록 그 제어 휠에 설치된다.

[작용]

실시형태 9에 따른 조명 장치(4f)의 작용에 대해, 도 12b에 도시하는 바와 같은 색생성 시퀀스에 따라 설명한다.

도 12b의 색생성 시퀀스는 도 1의 구동 제어기(3c)에 의해 실행된다. 이 구동 제어기(3c)는 고체 광원(10)을 계속해서 턴온으로 제어하고 광투과 제어 휠(15-3)의 회전을 제어한다.

고체 광원(10)은 청색 발산 레이저광(여기광)을 출사한다. 고체 광원(10)으로부터 출사된 발산 레이저광은 커플링 렌즈(12)(CL1)를 통과해 평행한 청색 광속으로 된다. 이 광속은 광투과 제어 휠(15-3)에 입사한다(도 11a와 도 11b 참조).

[적색광의 생성]

제1 다이크로익 필터(15-3a)의 영역(15-3a1)(영역 1)이 고체 광원(10)으로부터 출사된 광(청색광(BL))의 여기 광로 내에 위치할 때에, 도 11a에 도시하는 바와 같이, 광투과 제어 휠(15-3a)은 청색광을 파장 변환기(14-3)측으로 반사시킨다. 반사된 청색광(BL)은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통해 파장 변환기(14-3) 상에 집광된다. 파장 변환기(14-3)의 형광체가 그 광으로 여기되어 발산하는 황색 형광(YL)을 생성한다. 이 발산 황색 형광(YL)은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통과해 평행 황색 형광 광속(YL)으로 된다. 이 광속이 제1 다이크로익 필터(15-3a)의 영역(15-3a1)(영역 1)에 입사한다. 이 때, 적색 형광(적색광(RL))만이 영역(15-3a1)(영역 1)을 투과하고, 다른 파장을 갖는 광(녹색 형광)은 반사된다. 이에, 적색광(RL)만이 취득될 수 있다. 투과된 적색광(RL)은 미러(M1)에서 반사되고, 다이크로익 미러(DM22)에 의해 조명광 안내 광학계(6)측으로 반사된다(도 11a 참조).

이렇게 행해지는 동안, 구동 제어기(3c)는 파장 변환기(14-3)가 일정 속도로 회전하도록 구동 모터(14-3m)를 제어한다. 이러한 회전에 의해, 청색 여기광의 입사 위치가 바뀌게 되어, 파장 변환기(14-3)에 이용되는 형광체가 열화하지 않으면서 냉각될 수 있다.

[녹색광의 생성]

광투과 제어 휠(15-3)이 화살표 A1 방향으로 회전함에 따라, 제1 다이크로익 필터(15-3a)의 영역(영역 2)(15-3a2)이 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(여기광)(BL)의 광로 내에 위치한다. 청색광(BL)은 도 12a에 도시하는 영역(15-3a2)에서 반사된다. 청색광(BL)은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통해 파장 변환기(14-3) 상에 집광된다. 파장 변환기(14-3)의 형광체가 그 광에 의해 여기되어 발산하는 황색 형광(YL)을 생성한다. 이 발산 황색 형광(YL)은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통과해 평행한 황색 광속(YL)으로 되어, 제1 다이크로익 필터(15-3a)의 영역(15-3a2)(영역 2)에 입사한다. 이 때, 녹색 형광(녹색광(GL))만이 영역(15-3a2)(영역 2)을 투과한다. 다른 파장을 갖는 광(적색 형광)은 반사한다. 이에, 녹색광(GL)만이 취득될 수 있다. 이 녹색광(GL)은 미러(M1)에서 반사되고, 다이크로익 미러(DM22)에 의해, 도 1의 조명광 안내 광학계(6)측으로 반사된다(도 11a 참조).

[청색광의 생성]

광투과 제어 휠(15-3)이 화살표 A1 방향으로 회전함에 따라, 제2 다이크로익 필터(영역 3)가 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(여기광)(BL)의 광로 내에 위치한다. 이 때, 청색광(BL)은 제2 다이크로익 필터(영역 3)(15-3b)를 투과한다. 투과된 청색광(BL)은 미러(M32)에서 반사되고, 다이크로익 미러(DM22)를 투과하여, 도 1의 조명광 안내 광학계(6)측으로 안내된다(도 11b 참조).

전술한 구성을 갖는 조명 장치(4f)에서는, 광투과 제어 휠이 1 회전할 때마다, 도 12a에 도시하는 바와 같이, 영역 1, 영역 2, 영역 3이 이 순서대로 광로 내에 위치한다. 이에, 적색광(RL), 녹색광(GL), 청색광(BL)이 이 순서대로 프레임마다 생성되어 출사된다.

이와 같이, 형광 생성용 여기 광원으로도 그리고 청색광의 광원으로도 고체 광원(10)을 이용할 수 있다. 하나의 광원에 의해 적색 및 녹색 형광이 생성될 수 있다. 이에, 광원의 삭감으로 장치의 소형화 및 비용 저감이 실현된다.

전술한 바와 같이, 미리 정해진 파장을 갖는 광이 영역(15-3a1)(영역 1) 및 영역(15-3a2)(영역 2)을 투과한다. 이에, 영역(15-3a1)을 통해 적색광(RL)이 취득되고, 영역(15-3a2)을 통해 녹색광(GL)이 취득된다. 이와 같이, 각 영역을 통해 각각의 컬러광만이 취득될 수 있다면, 상이한 파장을 갖는 광이 투과하는 각각의 영역을 설정하는 것이 가능하거나, 또는 부분적으로 동일한 파장을 갖는 광이 투과하는 각각의 영역을 설정하는 것이 가능하다.

예컨대, 파장 변환기(14-3)로서, 500 nm 내지 750 nm 대역의 파장 또는 이 범위를 포함하는 파장을 갖는 황색 형광(YL)을 생성하는 형광체를 이용한다. 이 때, 영역(15-3a1)(영역 1)을, 적색광(RL)으로서, 620 nm 내지 700 nm 대역의 파장 또는 이 범위를 포함하는 파장을 갖는 광이 투과하는 것이 바람직하다. 또한, 영역(15-3a2)(영역 2)을, 녹색광(GL)으로서, 510 nm 내지 575 nm 대역의 파장 또는 이 범위를 포함하는 파장을 갖는 광이 투과하는 것이 바람직하다.

이들 파장 중에서, 특정 범위에 설정되는 광의 파장이 각 영역을 투과하는 것이 가능하다. 이때, 다양한 색조를 갖는 적색광, 즉 황색 색조를 갖는 적색광, 자색 색조를 갖는 적색광 등으로부터 원하는 적색광을 취득할 수 있다. 마찬가지로, 다양한 색조를 갖는 녹색광, 즉 청색 색조를 갖는 녹색광, 적색이나 황색 색조를 갖는 녹색광 등으로부터 원하는 녹색광을 취득할 수 있다.

더욱이, 적색광(RL)이 취득되는 영역(15-3a1)을, 620 nm 부근의 좁은 파장 범위를 갖는 광이 투과하는 것이 가능하고 영역(15-3a2)(영역 2)을, 550 nm 부근의 좁은 파장 범위를 갖는 광이 투과하는 것도 가능하다. 이에 따라, 순도가 높은 적색광(RL)과 녹색광(GL)을 취득할 수 있다.

파장이 중복되는 광을 이용하는 일례에 대해 설명하면, 영역(15-3a1)(영역 1)을, 570 nm 내지 700 nm 대역의 파장 또는 이 범위를 포함하는 파장을 갖는 광이 투과하고, 영역(15-3a2)(영역 2)을, 490 nm 내지 600 nm 대역의 파장 또는 이 범위를 포함하는 파장을 갖는 광이 투과한다. 이러한 구성에 의해서, 원하는 색조를 갖는 적색광 및 녹색광이 취득될 수 있다.

전술한 바와 같이, 광투과 제어 휠에 의해 광을 투과 또는 반사시켜, 적색광(RL) 및 녹색광(GL)을 생성할 때에, 반사 또는 투과되는 광의 파장이 각각 결정될 수 있다. 이에, 원하는 색조를 갖는 녹색광 및 적색광이 생성될 수 있다. 따라서, 출사광의 색조의 범위가 확장될 수 있다.

[실시형태 10] 도 13a와 도 13b

이하, 도 13a와 도 13b를 참조하여, 실시형태 10에 따른 조명 장치(4g)에 관해서 설명한다. 도 13a는 조명 장치(4g)의 구성을 도시한다. 도 13b는 광투과 제어 휠(15-3)을, 그 표면에 대해 수직인 방향에서 본 평면도이다.

실시형태 10은 청색광(BL)과 황색 형광(YL)이 광투과 제어 휠(15-3)에 입사할 때에 집광되는 실시예이다. 도 13a에 도시하는 실시형태 10에 따른 조명 장치는 커플링 렌즈(12)(CL1)와 광투과 제어 휠(15-3) 사이에 배치되는 집광 렌즈(L20)와, 커플링 렌즈(16)(CL2)와 광투과 제어 휠(15-3) 사이에 배치되는 집광 렌즈(L21)를 포함한다. 집광 렌즈(L20)는 청색광(BL)을 집광시키고, 집광 렌즈(L21)는 황색 형광(YL)을 집광시킨다. 이 외의 다른 구성은 도 11에 도시한 실시형태 9에 따른 조명 장치(4f)와 기본적으로 동일하다. 청색광(BL), 녹색광(GL), 적색광(RL)을 생성할 때의 작용도 실시형태 9와 마찬가지다. 따라서, 실시형태 9와 같은 구성에는 같은 부호 및 문자를 사용하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 13b에 도시하는 바와 같이, 광투과 제어 휠은 제1 다이크로익 필터(15-3a)와 제2 다이크로익 필터(영역 3)(15-3b) 사이에 경계선으로서 제1 경계부(DL1)와 제2 경계부(DL2)를 포함한다. 제1 다이크로익 필터(15-3a)도 마찬가지로, 영역(15-3a1)(영역 1)과 영역(15-3a2)(영역 2) 사이에 제3 경계부(DL3)를 포함한다. 청색광(BL) 또는 황색 형광(YL)이 이들 제1 내지 제3 경계부(DL1∼DL3)를 통과할 때에, 즉 청색광(BL)의 광로 중에 나타나는 영역이 영역 1→영역 2→영역 3으로 변할 때에, 실시형태 2에서 설명한 바와 같이, 혼색 시간(스포크 시간)이 발생할 수 있다. 이에, 실시형태 10에서는, 청색광(BL) 및 황색 형광(YL)이 집광 렌즈(L20, L21)에 의해 한번 집광된다. 그 광은 광속폭을 좁게 한 상태로 광투과 제어 휠(15-3)에 입사한다. 따라서, 영역을 바꾸면서 스포크 시간을 단축할 수 있고, 혼색 시간을 줄일 수 있다. 조명 장치(4g)의 색 순도를 더욱 향상시킬 수 있다.

[실시형태 11] 도 14a와 도 14b

이하, 도 14a와 도 14b를 참조하여 실시형태 11에 따른 조명 장치에 대해 설명한다. 도 14a는 실시형태 11의 조명 장치에 포함된 광투과 제어 휠(15-4)을, 그 표면에 대해 수직인 방향에서 본 평면도이다. 도 14b는 실시형태 11에서의 발광 타이밍의 일례의 시퀀스를 설명하는 도면이다.

실시형태 11의 조명 장치는 실시형태 10의 광투과 제어 휠(15-3)을, 도 14a에 도시하는 광투과 제어 휠(15-4)로 교체한 것 외에는, 실시형태 10의 조명 장치(4g)와 같은 구성을 갖는다. 이에, 실시형태 10과 같은 구성을 기술하기 위해 동일한 부호와 문자를 사용하며, 상세한 설명을 생략한다.

전술한 실시형태 9 및 10의 광투과 제어 휠(15-3)에서는 제1 다이크로익 필터(15-3a)가 2개의 영역으로 등분된다. 다이크로익 필터(15-3)는 영역(15-3a1)(영역 1) 및 영역(15-3a2)(영역 2)을 갖는다. 녹색광(GL) 및 적색광(RL) 각각은 그 각각의 영역을 통해 생성되어 그로부터 출사된다. 실시형태 11에 있어서, 제1 다이크로익 필터는 황색광(YL)을 생성하는 영역을 더 포함한다.

실시형태 11의 광투과 제어 휠(15-4)은 제1 다이크로익 필터(15-4a)와, 제2 다이크로익 필터(15-4b)를 포함한다. 제1 다이크로익 필터(15-4a)는 청색광을 반사시키고, 미리 정해진 파장을 갖는 형광을 선택하여 투과시킨다. 제2 다이크로익 필터(15-4b)는 청색광을 투과시킨다. 제2 다이크로익 필터도 실시형태 9 등과 마찬가지로, 청색광을 투과시키지만, 형광을 반사시키는 것이 보다 바람직하다.

또한, 제1 다이크로익 필터(15-4a)는 원주 방향으로 3개의 영역으로 등분된다. 이 필터는 청색광 및 녹색 형광은 반사시키고 적색 형광은 투과시키는 제1 영역(15-4a1)(영역 1)과, 청색광은 반사시키고 적색광 및 녹색광(황색광)은 투과시키는 제2 영역(15-4a2)(영역 2)과, 청색광 및 적색광을 반사시키고 녹색광은 투과시키는 제3 영역(15-4a3)을 포함한다. 실시형태 11에서는 제2 다이크로익 필터(15-4b)를 영역 4로 표시한다.

실시형태 11에서는, 제2 다이크로익 필터(15-4b)가 광투과 제어 휠(15-4)의 360도 내에서 약 120도를 갖는다. 제1 다이크로익 필터(15-4a)가 나머지, 즉 240도를 갖는다.

이하, 색생성 시퀀스에 대해서 설명한다. 실시형태 11의 광투과 제어 휠(15-4)의 영역 1(15-4a1)에 의한 적색광의 생성, 영역 3(15-4a3)에 의한 녹색광의 생성, 영역 4(15-4b)에 의한 청색광의 생성은 실시형태 9 및 10에서와 마찬가지기 때문에, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에서는, 황색광(YL) 생성시의 제어 및 작용에 관해서 설명한다.

[황색광의 생성]

광투과 제어 휠(15-4)이 화살표 A1 방향으로 회전함에 따라, 제1 다이크로익 필터의 영역(15-4a2)(영역 2)이 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(여기광)(BL)의 광로 내에 위치한다. 이 경우, 청색광(BL)은 영역(15-4a2)(영역 2)에서 반사되어, 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통해 파장 변환기(14-3) 상에 집광된다. 파장 변환기(14-3)의 형광체가 그 광에 의해 여기되어 발산하는 황색 형광을 생성한다. 이 발산 황색 형광은 커플링 렌즈(16)(CL2)를 통과해 평행한 황색 광속(YL)으로 되어, 제1 다이크로익 필터(15-4a)의 영역(15-4a2)(영역 2)에 입사한다. 이 영역(15-4a2)은 녹색광과 적색광을 투과하도록 구성되어 있기 때문에, 이들 광의 혼색인 황색 형광(YL)이 영역(15-4a2)을 투과한다. 이에, 황색광이 취득될 수 있다. 황색광(YL)은 미러(M1)에서 반사되고 다이크로익 미러(DM22)에 의해, 도 1에 도시한 조명광 안내 광학계(6)측으로 반사된다.

전술한 바와 같이, 실시형태 11에서는, 광투과 제어 휠(15-4)의 1 회전에 대해 도 14b에 도시하는 바와 같이, 영역 1 내지 영역 4가 연속으로 광로 내에 위치한다. 이에, 적색광(적색 형광)(RL), 황색광(황색 형광)(YL), 녹색광(녹색 형광)(GL), 청색광(BL)이 이 순서대로 프레임마다 생성된다.

따라서, 출사광이 적색광(RL), 녹색광(GL), 청색광(BL) 외에 황색광(YL)을 더 포함하기 때문에, 보다 밝은 화상을 얻을 수 있고, 색 재현 범위가 넓어진다.

[실시형태 9 내지 11의 보충 설명]

전술한 실시형태 9 내지 11에서는, 광투과 제어 휠에서 각 컬러를 형성하는 영역 1-4가 서로 대략 같은 사이즈를 갖는다. 각 컬러광의 발광 시간이 등간격으로 설정되어 있다. 그러나, 본 발명이 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 각 컬러의 발광 효율이 다르기 때문에, 전체적으로 화이트 컬러가 취득될 수 있도록, 영역 1 내지 4의 사이즈를 조정하여, 컬러마다 출사 시간을 조정하는 것이 가능하다.

실시형태 9 내지 11에서는, LD 광원(고체 광원)의 파워가 모든 컬러에 동일하다. 그러나, 각 컬러마다 LD 광원의 파워가 다를 수도 있다. 이 경우도 각 컬러의 발광 효율에 따른 발광이 이루어질 수 있다.

[실시형태 12] 도 15a와 도 15b

이하, 도 15a와 도 15b를 참조하여, 실시형태 12의 조명 장치(4h)에 대해 설명한다. 도 15a는 실시형태 12의 조명 장치(4h)를 도시하는 광학도이다. 도 15b는 실시형태 12의 광투과 제어 휠(50-2)을, 그 표면에 대해 수직인 방향에서 본 평면도이다.

실시형태 9 내지 11에서는, 파장 변환기(14-3)가 고체 광원(10)으로부터 출사된 여기광(청색광(BL))의 반사 광로 내에 배치된다. 한편, 실시형태 12에서는, 파장 변환기(14-3)가 고체 광원(10)으로부터의 여기광(청색광(BL))의 투과 광로 내에 배치되며, 청색광(BL)의 반사 광로 내에 우회 광로(18)가 배치된다.

도 15a에 도시하는 실시형태 12에 따른 조명 장치(4h)는 이하의 차이점 외에는, 도 9a에 도시한 실시형태 7의 조명 장치(4d)와 같은 구성을 갖는다. 따라서, 실시형태 7과 같은 부호 및 문자를 여기에서도 사용하고, 상세한 설명은 생략한다. 실시형태 12에서는, 실시형태 7의 파장 변환기(14)와 광투과 제어 휠(50)이 파장 변환기(14-3)와 광투과 제어 휠(50-2)로 교체된다. 파장 변환기(14-3)는 황색 형광을 생성한다. 광투과 제어 휠(50-2)는 녹색광(GL), 적색광(RL), 황색광(YL)을 생성한다. 실시형태 7의 다이크로익 미러는 적색광(RL) 및 녹색광(GL)은 투과시키고 청색광(BL)은 반사시키는 다이크로익 미러(DM33)로 교체된다. 또한, 적색 광원의 고체 광원(11)과 다이크로익 미러(DM4)는 실시형태 12에서 생략된다.

도 15b에 도시하는 실시형태 12의 광투과 제어 휠(50-2)은 제1 필터로서 제1 다이크로익 필터(50-2a)와 제2 필터로서 제2 다이크로익 필터(50-2b)를 포함한다. 제1 다이크로익 필터(50-2a)는 청색 여기광(BL)을 투과시키고 녹색, 적색, 또는 이들을 포함하는 황색 등의 미리 정해진 파장을 갖는 광을 선택하여 반사시킨다. 제2 다이크로익 필터(50-2b)는 청색광의 반사만 행하지만, 형광을 투과시키는 것이 더욱 바람직하다.

제1 다이크로익 필터(50-2a)는 원주 방향으로 3개 영역으로 등분된다. 따라서, 제1 다이크로익 필터(50-2a)는 청색 및 녹색광은 투과시키고 적색광은 반사시키는 영역(50-2a1)(영역 1)과, 청색광은 투과시키고 적색 및 녹색광은 반사시키는 영역(50-2a2)(영역 2)과, 청색 및 적색은 투과시키고 녹색광은 반사시키는 영역(50-2a3)(영역 3)을 포함한다. 실시형태 12에서는 제2 다이크로익 필터(50-2b)가 영역 4로 표시된다.

[적색광의 생성]

실시형태 12에서는, 광투과 제어 휠(50-2)이 화살표 A1 방향으로 회전함에 따라, 고체 광원(10)으로부터 출사된 청색광(BL)의 광로 내에 영역(50-2a1)(영역 1)이 위치할 때에, 청색광(BL)은 영역(50-2a1)(영역 1)을 투과하여 파장 변환기(14-3)에 입사한다. 이에, 파장 변환기(14-3)로부터 황색 형광(YL)이 생성된다. 황색 형광(YL)이 영역(50-2a1)(영역 1)에 입사하고, 거기에서 적색광(RL)이 선택된 다음 그 영역(영역 1)에서 반사된다. 적색광(RL)이 다이크로익 미러(DM33)를 투과하여, 도 1에 도시한 조명광 안내 광학계(6)측으로 안내된다.

[황색광의 생성]

청색광(BL)의 광로 내에 영역(50-2a2)(영역 2)이 위치할 때에, 청색광이 영역(50-2a2)을 투과하여 파장 변환기(14-3)에 입사한다. 이 때, 파장 변환기(14-3)로부터 생성된 황색 형광(YL)은 영역(50-2a1)에 입사하고, 거기에서 적색 및 녹색광, 즉 황색광(YL)이 선택되어 반사된다. 그 후, 황색광(YL)이 다이크로익 미러(DM33)를 투과하여, 도 1에 도시한 조명광 안내 광학계(6)측으로 안내된다.

[녹색광의 생성]

청색광(BL)의 광로 내에 영역(50-2a3)(영역 3)이 위치할 때에, 청색광(BL)이 영역(50-2a3)을 투과하여 파장 변환기(14-3)에 입사한다. 이 때, 파장 변환기(14-3)로부터 생성된 황색광(YL)은 영역(50-2a3)(영역 3)에 입사하고, 녹색광(GL)이 선택되어 반사된다. 그 후, 녹색광(GL)이 다이크로익 미러(DM33)를 투과하여, 도 1에 도시한 조명광 안내 광학계(6)측으로 안내된다.

[청색광의 생성]

청색광(BL)의 광로 내에 제2 다이크로익 필터(영역 4)(50-2b)가 위치할 때에, 청색광(BL)이 제2 다이크로익 필터(50-2b)에서 반사되어, 우회 광로(18)에 입사한다. 우회 광로(18)를 통해, 청색광(BL)이 다이크로익 미러(DM33)에 입사하여 다이크로익 미러(DM33)에서 반사되고, 도 1에 도시한 조명광 안내 광학계(6)측으로 안내된다.

[보충 설명 1] 도 1 내지 도 4b, 도 7a 내지 도 8a, 도 9a 내지 도 11b, 도 13a, 도 13b, 도 15a, 도 15b

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치는 여기광을 출사하는 여기 광원(고체 광원(10, 10a, 40))과, 여기광의 여기에 의해, 이 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광을 생성하는 파장 변환기(14, 14-1, 14-2, 14-3)와, 여기광의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치되는 제1 필터(제1 다이크로익 필터(15a, 15a', 15-1a, 15-2a, 50a, 50-2a))와 제2 필터(제2 다이크로익 필터(15b, 15b', 15-1b, 15-2b, 50b, 50-2b))를 포함하는 광로 분기 부재(광투과 제어 휠(15, 15', 15-1, 15-2, 15-3, 15-4, 50, 50-2))를 포함하며, 상기 제1 필터는 여기광과 형광 중 한쪽은 반사시키고 다른 한쪽은 투과시키며, 제2 필터는 제1 필터에서 반사된 광은 투과시키고 제1 필터를 투과한 광은 반사시키며, 파장 변환기는 여기광의 반사 광로 또는 투과 광로 내에 배치된다.

이 구성에 따르면, 여기광과는 상이한 파장을 갖는 광을 출사하는 형광체의 간략화를 꾀하면서, 동시에 단일 광원으로부터 상이한 파장들을 갖는 광이 생성될 수 있다.

더구나, 상이한 파장을 갖는 광은 삼원색 즉 적색, 청색, 녹색 중 2개의 컬러에 적용되는 컬러 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다.

이 경우에, 형광체(파장 변환기)를 조사하는 광을 여기광이라고 한다. 형광체는 본 실시형태에서 전술한 파장 변환기(14, 14-1, 14-2, 14-3, 31, 31-2, 60)를 포함한다. 여기광은 청색의 파장을 갖는 광 또는 자외선을 포함하지만, 이들 이외의 광을 이용하는 것도 가능하다.

여기광의 조사에 의해 형광체(파장 변환기)가 여기된다. 이에, 형광체로부터, 여기광의 파장과는 상이한 파장을 갖도록 변환된 광이 생성된다. 형광체로부터 생성되는 변환된 광을 형광 또는 피여기광이라 한다.

[보충 설명 2] 도 1 내지 도 4b, 도 7a 내지 도 8a, 도 9a 내지 도 11b, 도 13a, 도 15a, 도 15b

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치는 여기광의 출사 광로와, 형광의 출사 광로를 합류시키는 광로 합류 소자(미러(M1, M31, M32, 18M1, 18M2, 18M3), 다이크로익 미러(DM1, DM2, DM3, DM4, DM21, DM22, DM23, DM33))를 포함한다.

전술한 구성에 따르면, 각각 파장이 상이한 여기광 및 형광이 소정 시간마다 DMD 등의 화상 형성 소자(5)측으로 안내된다. 이에, 각 컬러에 대응하는 모노크롬 화상이 생성될 수 있다.

[보충 설명 3] 도 1 내지 도 4b, 도 7a 내지 도 8a, 도 9a 내지 도 11b, 도 13a, 도 13b, 도 15a, 도 15b

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치는 파장 변환기로부터 생성된 형광을, 광로 분기 부재(광투과 제어 휠(15, 15', 15-1, 15-2, 15-3, 15-4, 50, 50-2))측으로 출사하는 광학 소자(커플링 렌즈(CL2, CL3, 16, 32))를 포함하고, 이 광학 소자는 파장 변환기와 광로 분기 부재 사이에 배치된다.

전술한 구성에 따르면, 파장 변환기로부터 발산된 형광은 광로 분기 부재에 효율적으로 입사될 수 있다.

[보충 설명 4] <청색 투과광의 도광로> 도 1 내지 도 2b

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치는 여기광으로서 청색광을 출사하는 여기 광원(고체 광원(10))과, 청색광의 여기에 의해 녹색 형광을 피여기광으로서 생성하는 형광체를 포함하는 파장 변환기(파장 변환기(14))와, 청색광은 반사시키고 형광은 투과시키는 광로 분기 부재의 제1 필터(제1 다이크로익 필터(15a))와, 청색광을 투과시키는 제2 필터(제2 다이크로익 필터(15b)를 포함하고, 파장 변환기(14)는 청색광을 반사시키는 제1 필터의 반사 광로 내에 배치된다.

전술한 구성에 따르면, 청색광과 녹색의 파장을 포함하는 광이 매 시간마다 출사 광로(Opt)를 통해 피조사면에 출사될 수 있다. 이에, 삼원색 중 적어도 청색 및 녹색광이 생성될 수 있고, 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다. 특히, 여기 광원과 청색 광원을 겸용할 수 있어 광원수 및 비용이 절감될 수 있다. 따라서, 장치의 소형화 및 저비용화가 실현될 수 있다.

[보충 설명 5] <도광로 및 우회 광로(18)> 도 9a, 도 9b, 도 15a, 도 15b

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치는 여기 광원으로서 청색광을 출사하는 여기 광원(고체 광원(10))과, 청색광의 여기에 의해 녹색을 갖는 형광을 생성하는 형광체를 포함하는 파장 변환기(14-1, 14-3)와, 제1 필터(제1 다이크로익 필터(50a, 50-2a)에 의해 청색광은 투과시키고 형광은 반사시키며, 제2 필터(제2 다이크로익 필터(50b, 50-2b))에 의해 청색광을 반사시키도록 구성되는 광로 분기 부재를 포함하고, 파장 변환기는 청색광을 투과시키는 제1 필터의 투과 광로 내에 배치된다.

이 구성에 있어서, 제2 필터에서 반사되는 청색광을 출사 광로(Opt)측으로 안내하는 도광로(우회 광로(18))를 설치하기 때문에, 청색광이 그 광로를 통해 출사될 수 있다. 또한, 제1 필터를 투과한 청색광에 의해 파장 변환기로부터 녹색을 포함하는 형광이 생성된다. 형광 중 녹색광이 선택되어 제1 필터에 의해 반사된다. 이에, 녹색 형광이 출사 광로(Opt)를 통해 출사될 수 있다.

이 구성에 따르면, 삼원색 중 청색 및 녹색광이 생성되어 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다. 특히, 여기 광원과 청색 광원을 겸용할 수 있기 때문에, 광원수 및 그 비용을 절감할 수 있다. 이에, 장치의 소형화 및 저비용화가 실현될 수 있다.

[보충 설명 6] 도 12a, 도 13b, 도 14a

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치에서는, 제1 필터(제1 다이크로익 필터(15-3a, 15-4a))가, 각각 미리 정해진 파장을 갖는 형광을 투과시키는 적어도 2개 영역(영역(15-3a1, 15-3a2, 15-4a1, 15-4a2, 15-4a3))으로 분할된다.

이 구성에 따르면, 삼원색 중 청색 및 녹색 말고도 다른 컬러를 갖는 광이 생성될 수 있고, 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다. 특히, 여기 광원 및 청색 광원을 겸용할 수 있기 때문에, 광원수 및 그 비용을 절감할 수 있다. 이에, 장치의 소형화 및 저비용화가 실현될 수 있다.

[보충 설명 7] 도 12a, 도 13b, 도 14a

또한, 발명의 실시형태에 따른 조명 장치는 적어도, 녹색을 갖는 형광은 투과시키는 영역(영역(15-3a2, 15-4a3))과, 적색광을 투과시키는 영역(영역(15-3a1, 15-4a1))으로 분할되는 제1 필터(제1 다이크로익 필터(15-3a, 15-4a, 50-2a))를 포함한다. 더욱이, 조명 장치는 황색광을 투과시키는 영역(영역(15-4a2))도 포함한다.

이 구성에 따르면, 삼원색 즉 청색, 녹색, 적색의 광이 생성될 수 있고, 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다. 황색광도 추가로 생성함으로써, 보다 밝은 화상이 생성될 수 있고, 색 재현 범위가 넓어진다. 특히, 여기 광원 및 청색 광원을 겸용할 수 있기 때문에, 광원수 및 그 비용을 절감할 수 있다. 이에, 장치의 소형화 및 저비용화가 실현될 수 있다.

[보충 설명 8] 도 7a

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치는 제2 파장 변환기(31)와 제2 광로 분기 부재(30)를 포함한다. 제2 파장 변환기(31)는 여기 광원(고체 광원(10))으로부터 출사된 청색광의 여기에 의해 파장 변환기로부터, 제1 형광(예컨대, 녹색을 갖는 형광)과는 상이한 파장을 갖는 제2 형광(예컨대, 적색 형광)을 생성하는 제2 형광체를 포함한다. 제2 광로 분기 부재(30)는, 광로 분기 부재(15)의 제2 필터를 투과한 청색광을 제2 파장 변환기(31)측으로 반사시키고, 제2 파장 변환기(31)에 의해 생성된 제2 형광을 투과시키는 제3 필터(제4 다이크로익 필터(30b))를 포함한다.

이 구성에 따르면, 단일 광원(고체 광원(10))으로부터, 삼원색 즉 청색, 녹색, 적색의 광이 생성될 수 있고, 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다. 특히, 여기 광원 및 청색 광원을 겸용할 수 있기 때문에, 광원수 및 그 비용을 절감할 수 있다. 이에, 장치의 소형화 및 저비용화가 실현될 수 있다.

[보충 설명 9] 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 4a, 도 4b

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치는, 청색광을 여기광으로서 출사하는 제1 광원(고체 광원(10))과, 여기광과는 파장이 상이한 광을 출사하는 제2 광원(고체 광원(11))을 포함한다. 제2 광원은 여기 광원이 턴온되는 동안 적어도 미리 정해진 기간 동안 턴오프되고, 여기광 또는 파장 변환기로부터 생성된 형광을 출사 광로를 통해 출사한다. 이에 따라, 제1 광원으로부터의 광(청색광), 제2 광원으로부터의 광(적색광), 및 형광(녹색광)이 취득될 수 있다.

이 구성에 따르면, 삼원색 즉 적색, 청색, 녹색의 광이 생성될 수 있고, 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다. 특히, 여기 광원 및 청색 광원을 겸용할 수 있기 때문에, 광원수 및 그 비용을 절감할 수 있다. 이에, 장치의 소형화 및 저비용화가 실현될 수 있다.

[보충 설명 10] 도 5c

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치에서는 여기광의 광로 내에서 제1 필터(제1 다이크로익 필터(15a'))와 제2 필터(제1 다이크로익 필터(15b'))가 전환될 때에, 여기 광원(고체 광원(10))이 턴오프되고 제2 광원(고체 광원(11))은 턴온된다.

이 구성에 따르면, 혼색이 방지될 수 있고, 이상적인 원색이 취득될 수 있다. 따라서, 광의 색 순도가 향상된다.

[보충 설명 11]

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치에서는, 여기광의 광로 내에서, 제1 필터와 제2 필터가 전환될 때에, 여기 광원이 턴온되고, 제2 광원은 턴온된다.

이 구성에 따르면, 제1 필터와 제2 필터가 서로 전환될 때에, 제1 및 제2 광원 둘다 턴온되기 때문에, 혼색이 발생한다. 그러나, 혼색 시간을 적극적으로 이용함으로써, 이 혼색 시간이 없는 경우와 비교해, 광투과 제어 휠의 1 회전으로부터 보다 밝은 광을 취득할 수 있다.

[보충 설명 12] <자외선> 도 10a 내지 도 10c

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치에서는, 여기 광원(고체 광원(10a))이 자외선을 여기광으로서 출사한다. 파장 변환기는 제1 파장 변환기(14-2)와 제2 파장 변환기(31-2)를 포함한다. 광로 분기 부재는 제1 광로 분기 부재(광투과 제어 휠(15-2))와 제2 광로 분기 부재(광투과 제어 휠(30-2))를 포함한다. 제1 파장 변환기(14-2)는 자외선과는 상이한 파장을 갖는 제1 형광(예컨대, 녹색 형광)을 생성하는 제1 형광체를 포함한다. 제2 파장 변환기(31-2)는 자외선 및 제1 형광과는 상이한 파장을 갖는 제2 형광(예컨대, 적색 형광)을 생성하는 제2 형광체를 포함한다. 제1 광로 분기 부재(광투과 제어 휠(15-2))는 자외선을 제1 파장 변환기측으로 반사시키고 제1 파장 변환기로부터 출사된 제1 형광을 투과시키는 제1 필터(제1 다이크로익 필터(15-2a)) 및 자외선을 투과시키는 제2 필터(제2 다이크로익 필터(15-2b))를 포함한다. 제1 및 제2 필터는 자외선의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치된다. 제2 광로 분기 부재(광투과 제어 휠(15-2))는 제2 필터를 투과한 자외선을 제2 파장 변환기측으로 반사시키고, 제2 파장 변환기로부터 생성된 제2 형광을 투과시킨다.

이 구성에 따르면, 삼원색 중 청색 및 녹색의 광이 단일 광원으로부터 생성될 수 있고, 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다. 이에, 광원수 및 그 비용을 절감할 수 있다. 따라서, 청색 및 녹색용 광원을 별도로 설치한 경우와 비교해서, 장치의 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.

[보충 설명 13] <자외선> 도 10a 내지 도 10c

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치에서는, 제2 광로 분기 부재(광투과 제어 휠(30-2))가, 자외선을 투과시키는 제3 필터(제3 다이크로익 필터(30-2a)) 및 자외선을 반사시키는 제4 필터(제4 다이크로익 필터(30-2b))를 포함한다. 제3 필터 및 제4 필터는 제1 광로 분기 부재(광투과 제어 휠(15-2))의 제2 필터(제2 다이크로익 필터(15-2b))를 투과한 자외선의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치된다. 조명 장치는 제2 광로 분기 부재의 제3 필터를 투과한 자외선의 광로 내에, 제3 파장 변환기(60)를 더 포함한다. 제3 파장 변환기(60)는 제1 형광(예컨대, 녹색 형광) 및 제2 형광(예컨대, 적색 형광)과는 상이한 파장을 갖는 제3 형광(예컨대, 청색 형광)을 생성하는 제3 형광체를 포함한다.

이 구성에 따르면, 삼원색 즉 청색, 녹색, 적색의 광이 단일 광원으로부터 생성될 수 있고, 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다. 이에, 광원수 및 그 비용을 절감할 수 있다. 따라서, 청색, 녹색, 적색용 광원을 별도로 설치한 경우와 비교해서, 장치의 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.

[보충 설명 14] <집광> 도 4a, 도 4b, 도 9a 내지 도 10c, 도 13a, 도 13b, 도 15a, 도 15b

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치는 여기 광원(고체 광원(10, 10a))으로부터 출사되는 여기광을 광로 분기 부재(광투과 제어 휠(15, 50, 15-3, 50-2)) 상에 집광시키는 집광 소자(집광 렌즈(L20))를 포함하고, 이 집광 소자는 여기 광원과 광로 분기 부재 사이에 배치된다.

이 구성에 따르면, 광투과 제어 휠 상에 한번 집광시킴으로써, 혼색 시간이 단축된다. 이에, 색 순도가 향상될 수 있다. 또한, 광투과 제어 휠의 사이즈를 작게 할 수 있어, 장치의 소형화가 실현될 수 있다.

[보충 설명 15] <집광> 도 4a, 도 4b, 도 9a 내지 도 10c, 도 13a, 도 13b, 도 15a, 도 15b

본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치는 파장 변환기에 의해 생성된 형광을 광로 분기 부재(광투과 제어 휠(15, 50, 15-3, 50-2)) 상에 집광시키는 집광 소자(집광 렌즈(L21))를 포함하고, 이 집광 소자는 파장 변환기(14, 14-3)와 광로 분기 부재 사이에 배치된다.

이 구성에 따르면, 광투과 제어 휠 상에 녹색과 적색을 갖는 광을 한번 집광시킴으로써, 혼색 시간이 단축될 수 있고, 색 순도가 향상된다. 또한, 광투과 제어 휠의 사이즈를 작게 할 수 있어, 장치의 소형화가 실현될 수 있다.

[보충 설명 16] <프로젝터>

본 발명의 실시형태에 따른 프로젝터는 조명 장치(조명 장치(4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h))로부터 생성된 광이 조사되는 화상 생성기(화상 형성 소자(5))와, 이 화상 생성기에 의해 변조된 화상 정보를 확대 투사하는 투사 렌즈(7)를 포함한다. 이러한 조명 장치를 내장한 프로젝터로서, 예컨대 스크린 등의 투사면에 화상을 확대 투사하는 프로젝터, 및 반도체 디바이스의 제조 공정 시에 웨이퍼 상에 회로 패턴을 노광하는 노광 장치로서의 프로젝터가 존재한다.

이 구성에 따르면, 삼원색 즉 청색, 녹색, 적색의 광이 생성될 수 있고, 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다. 이에, 광원수의 저감 및 그 비용이 절감된다. 따라서, 장치의 소형화 및 저비용화가 실현될 수 있다.

광원으로부터 출사된 청색광을 여기광으로서 이용하는 조명 장치에서는, 여기광이 광투과 제어 휠에 의해 반사광과 투과광으로 분할된다. 이 경우, 청색광은 반사광이나 투과광으로서 이용되고, 다른 광은 여기광으로서 이용된다. 파장 변환기로부터 생성된 광은 여기광으로서 이용된다. 이 경우에 있어서, 단일 여기광이 필요하며, 즉 여기 광원과 조사 광원을 겸용할 수 있다. 이에, 광원수를 확실하게 저감할 수 있다.

[보충 설명 17] <조명 방법>

본 발명의 실시형태에 따른 조명 방법은 여기 광원(고체 광원(10, 10a, 40)으로부터 출사되는 여기광과, 여기광에 의해 여기되어 파장 변환기(14, 14-1, 14-2, 14-3, 31, 31-2, 60)로부터 생성되며, 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광을 피조사부에 조사하는 단계를 포함하고, 제1 필터(제1 다이크로익 필터(15a, 15a', 15-1a, 15-2a, 15-3a, 15-4 a, 50 a, 50-2a))가 여기광과 형광 중 한쪽은 반사시키고 다른 한쪽은 투과시키며, 제2 필터(제2 다이크로익 필터(15b, 15b', 15-1b, 15-2b, 15-3b, 15-4b, 50b, 50-2b))가 제1 필터에 의해 반사된 광을 투과시키거나 또는 제1 필터를 투과한 광을 반사시킨다. 제1 및 제2 필터는 여기광의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치되며, 여기광의 반사 또는 투과 광로 내에 배치된 파장 변환기에 여기광을 조사하여, 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광을 생성한다.

이 방법에 따르면, 여기광과는 상이한 파장을 갖는 광을 출사하는 형광체를 간략화할 수 있으면서, 동시에 단일 광원으로부터 상이한 파장을 갖는 복수의 광을 생성할 수 있다.

게다가, 삼원색 중 적어도 2개의 컬러를 갖는 광을 프로젝터의 광원으로서 이용할 수 있다. 이 경우, 광원수 및 그 비용이 절감된다. 따라서, 청색, 녹색, 적색용 광원을 별도로 설치한 경우와 비교해서, 장치의 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.

[보충 설명 18]

본 발명의 실시형태에 따른 조명 방법에서는, 여기 광원(고체 광원(10, 40))이 청색광을 여기광으로서 생성한다. 파장 변환기(14, 14-1, 14-2, 14-3)는 청색광의 여기에 의해 녹색을 갖는 형광을 생성하고, 여기 광원과는 상이한 제2 광원(고체 광원(11))으로부터 적색광을 출사한다. 제2 광원은 여기 광원이 턴온되는 동안 적어도 미리 정해진 기간 동안 턴오프되고, 청색광 또는 파장 변환기에 의해 생성된 녹색을 갖는 형광을 출사 광로를 통해 출사한다. 제2 광원은 여기 광원이 턴오프되는 동안 적어도 미리 정해진 기간에 턴온되고, 제2 광원으로부터 출사된 적색광을 출사 광로를 통해 출사한다.

이 방법에 따르면, 삼원색 즉 적색, 청색, 녹색의 광이 단일 광원으로부터 생성될 수 있고, 프로젝터의 광원으로서 이용될 수 있다. 이에, 광원수 및 그 비용이 절감된다. 따라서, 청색, 녹색, 적색용 광원을 별도로 설치한 경우와 비교해서 장치의 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.

<관련 출원과의 교차 참조>

본 출원은 2012년 9월 18일에 출원한 일본 특허 출원 2012-204918과 2013년 4월 26일에 출원한 2013-093578에 기초하며 이들에 대해 우선권을 주장하고, 이들의 개시내용은 그 각각이 본 명세서에 참조문헌으로서 포함된다.

Claims (18)

1. 여기광을 출사하는 여기 광원과,
   상기 여기광의 여기를 통해 상기 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광을 생성하는 파장 변환기와,
   상기 여기광의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치되는 제1 필터와 제2 필터를 포함하는 광로 분기 부재
   를 포함하고,
   상기 제1 필터는 상기 여기광과 상기 형광 중 한쪽은 반사시키고 상기 여기광과 상기 형광 중 다른 한쪽은 투과시키며, 상기 제2 필터는 상기 제1 필터에 의해 반사된 광은 투과시키고 상기 제1 필터를 투과한 광은 반사시키며,
   상기 파장 변환기는 상기 여기광의 반사 광로 또는 투과 광로 내에 배치되고,
   상기 여기 광원은 청색광을 상기 여기광으로서 출사하고,
   상기 파장 변환기는 상기 청색광의 여기에 의해 녹색을 갖는 형광을 생성하는 형광체를 포함하며,
   상기 광로 분기 부재의 상기 제1 필터는 상기 청색광은 반사시키고 상기 형광은 투과시키며, 상기 제2 필터는 상기 청색광을 투과시키고,
   상기 파장 변환기는 상기 청색광을 반사시키는 상기 제1 필터의 반사 광로 내에 배치되는 것인 조명 장치.
2. 여기광을 출사하는 여기 광원과,
   상기 여기광의 여기를 통해 상기 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광을 생성하는 파장 변환기와,
   상기 여기광의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치되는 제1 필터와 제2 필터를 포함하는 광로 분기 부재
   를 포함하고,
   상기 제1 필터는 상기 여기광과 상기 형광 중 한쪽은 반사시키고 상기 여기광과 상기 형광 중 다른 한쪽은 투과시키며, 상기 제2 필터는 상기 제1 필터에 의해 반사된 광은 투과시키고 상기 제1 필터를 투과한 광은 반사시키며,
   상기 파장 변환기는 상기 여기광의 반사 광로 또는 투과 광로 내에 배치되고,
   상기 여기 광원은 청색광을 상기 여기광으로서 출사하고,
   상기 파장 변환기는 상기 청색광의 여기에 의해 녹색을 갖는 형광을 생성하는 형광체를 포함하며,
   상기 광로 분기 부재는, 상기 제1 필터에 의해 상기 청색광은 투과시키고 상기 형광은 반사시키며, 상기 제2 필터에 의해 상기 청색광을 반사시키도록 구성되고,
   상기 파장 변환기는 상기 청색광을 투과시키는 상기 제1 필터의 투과 광로 내에 배치되는 것인 조명 장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제1 필터는 미리 정해진 파장을 갖는 형광을 각각 투과시키는 적어도 2개의 영역으로 분할되는 것인 조명 장치.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제1 필터는 적어도, 형광으로부터 녹색을 갖는 광을 투과시키는 영역과 적색을 갖는 광을 투과시키는 영역으로 분할되는 것인 조명 장치.
5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   제2 파장 변환기와,
   제2 광로 분기 부재
   를 더 포함하고,
   상기 제2 파장 변환기는 상기 청색광의 여기에 의해 상기 파장 변환기로부터 상기 형광과는 상이한 파장을 갖는 제2 형광을 생성하는 제2 형광체를 포함하며,
   상기 제2 광로 분기 부재는 적어도, 상기 광로 분기 부재의 제2 필터를 투과한 후의 상기 청색광은 상기 제2 파장 변환기측으로 반사시키고, 상기 제2 파장 변환기에 의해 생성된 상기 제2 형광은 투과시키는 제3 필터를 포함하는 것인 조명 장치.
6. 여기광을 출사하는 여기 광원과,
   상기 여기광의 여기를 통해 상기 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광을 생성하는 파장 변환기와,
   상기 여기광의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치되는 제1 필터와 제2 필터를 포함하는 광로 분기 부재로서, 상기 제1 필터는 상기 여기광과 상기 형광 중 한쪽은 반사시키고 상기 여기광과 상기 형광 중 다른 한쪽은 투과시키며, 상기 제2 필터는 상기 제1 필터에 의해 반사된 광은 투과시키고 상기 제1 필터를 투과한 광은 반사시키는 것인, 광로 분기 부재와,
   상기 여기광과는 상이한 파장을 갖는 광을 출사하는 제2 광원
   을 포함하고,
   상기 파장 변환기는 상기 여기광의 반사 광로 또는 투과 광로 내에 배치되고,
   상기 제2 광원은, 상기 여기 광원이 턴온되는 동안 적어도 미리 정해진 기간에 턴오프되고, 상기 여기광 또는 상기 파장 변환기로부터 생성된 형광을 출사하며,
   상기 제2 광원은, 상기 여기 광원이 턴오프되는 동안 적어도 미리 정해진 기간에 턴온되며, 상기 제2 광원으로부터 출사된 광을 출사 광로측으로 출사하는 것인 조명 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 여기 광로 내에서 상기 제1 필터와 상기 제2 필터가 전환될 때에, 상기 여기 광원은 턴오프되고, 상기 제2 광원은 턴온되는 것인 조명 장치.
8. 청구항 6에 있어서, 상기 여기광과는 상이한 파장을 갖는 광을 출사하는 제2 광원을에 있어서, 여기 광로 내에서 상기 제1 필터와 상기 제2 필터가 전환될 때에, 상기 여기 광원은 턴온되고, 상기 제2 광원은 턴온되는 것인 조명 장치.
9. 여기광을 출사하는 여기 광원과,
   상기 여기광의 여기를 통해 상기 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광을 생성하는 파장 변환기와,
   광로 분기 부재
   를 포함하고,
   상기 파장 변환기는 상기 여기광의 반사 광로 또는 투과 광로 내에 배치되고,
   상기 여기 광원은 자외선을 상기 여기광으로서 출사하고,
   상기 파장 변환기는 제1 파장 변환기와 제2 파장 변환기를 포함하며, 상기 제1 파장 변환기는 상기 자외선의 여기에 의해 상기 자외선과는 상이한 파장을 갖는 제1 형광을 생성하는 제1 형광체를 포함하고, 상기 제2 파장 변환기는 상기 자외선의 여기에 의해 상기 자외선 및 상기 제1 형광과는 상이한 파장을 갖는 제2 형광을 생성하는 제2 형광체를 포함하며,
   상기 광로 분기 부재는 제1 광로 분기 부재와 제2 광로 분기 부재를 포함하고, 상기 제1 광로 분기 부재는, 상기 자외선은 상기 제1 파장 변환기측으로 반사시키고 상기 제1 파장 변환기로부터 출사된 상기 제1 형광은 투과시키는 제1 필터와, 상기 자외선을 투과시키는 제2 필터를 포함하며, 상기 제1 필터와 상기 제2 필터는 상기 자외선의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치되며, 상기 제2 광로 분기 부재는 상기 제2 필터를 투과한 자외선은 상기 제2 파장 변환기측으로 반사시키고, 상기 제2 파장 변환기로부터 생성된 상기 제2 형광은 투과시키는 것인 조명 장치.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 광로 분기 부재는 상기 자외선을 투과시키는 제3 필터와, 상기 자외선을 반사시키는 제4 필터를 포함하고,
    상기 제3 필터와 상기 제4 필터는 상기 제1 광로 분기 부재의 상기 제2 필터를 투과한 자외선의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치되며,
    상기 조명 장치는,
    상기 제2 광로 분기 부재의 상기 제3 필터를 투과한 상기 자외선의 광로 내에, 상기 자외선의 여기에 의해 상기 제1 형광 및 상기 제2 형광과는 상이한 파장을 갖는 제3 형광을 생성하는 제3 형광체를 포함하는 제3 파장 변환기를 더 포함하는 것인 조명 장치.
11. 청구항 1, 2, 6 및 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기광의 출사 광로와, 상기 형광의 출사 광로를 합류시키는 광로 합류 소자를 더 포함하는 조명 장치.
12. 청구항 1, 2, 6 및 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파장 변환기로부터 생성된 형광을 상기 광로 분기 부재측으로 출사하는 광학 소자를 더 포함하고, 상기 광학 소자는 상기 파장 변환기와 상기 광로 분기 부재 사이에 배치되는 것인 조명 장치.
13. 청구항 1, 2, 6 및 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광원으로부터 출사된 여기광을 상기 광로 분기 부재 상에 집광시키는 집광 소자가, 상기 여기 광원과 상기 광로 분기 부재 사이에 배치되는 것인 조명 장치.
14. 청구항 1, 2, 6 및 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파장 변환기에 의해 생성된 형광을 상기 광로 분기 부재 상에 집광시키는 집광 소자가, 상기 파장 변환기와 상기 광로 분기 부재 사이에 배치되는 것인 조명 장치.
15. 청구항 1, 2, 6 및 9 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치에 의해 생성된 광이 조사되는 화상 생성기와,
    상기 화상 생성기에 의해 생성된 화상 정보를 투사하는 투사 렌즈
    를 포함하는 프로젝터.
16. 조명 방법에 있어서,
    여기 광원으로부터 출사되는 여기광과, 상기 여기광에 의해 여기되어 파장 변환기에 의해 생성되는 상기 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광을, 피조사부에 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 여기광과 상기 형광 중 한쪽은 반사시키고 상기 여기광과 상기 형광 중 다른 한쪽은 투과시키는 제1 필터, 및 상기 제1 필터에 의해 반사된 광을 투과시키거나 상기 제1 필터를 투과한 광을 반사시키는 제2 필터가 상기 여기광의 광로 중에 교대로 나타나도록 배치되며,
    상기 여기광의 반사 광로 또는 투과 광로 내에 배치되는 상기 파장 변환기에, 상기 여기광의 조사에 의해, 상기 여기광과는 상이한 파장을 갖는 형광이 생성되고,
    상기 여기 광원은 청색광을 상기 여기광으로서 출사하고,
    상기 파장 변환기는 상기 청색광의 여기에 의해 녹색을 갖는 형광을 생성하며, 상기 여기 광원과는 상이한 제2 광원으로부터 적색광을 출사하며,
    상기 제2 광원은, 상기 여기 광원이 턴온되는 동안 적어도 미리 정해진 기간에 턴오프되고, 상기 청색광, 또는 상기 파장 변환기에 의해 생성된 녹색을 갖는 상기 형광을 출사 광로를 통해 출사하며,
    상기 제2 광원은, 상기 여기 광원이 턴오프되는 동안 적어도 미리 정해진 기간에 턴온되고, 상기 제2 광원으로부터 출사된 적색광을 출사 광로를 통해 출사하는 것인 조명 방법.
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