JP2009064652A - 照明装置の製造方法、照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】素子の簡易かつ高精度な位置調整により照射領域へ正確に回折光を入射させることを可能とする照明装置の製造方法、その製造方法により製造された照明装置、及びその照明装置を用いたプロジェクタを提供すること。
【解決手段】光を射出する光源部１１と、光源部１１から射出した光を回折させることにより回折光Ｌ１を射出する回折光学素子１２と、を有し、回折光Ｌ１を用いて被照射物Ｉを照明する照明装置の製造方法であって、光源部１１から射出した光を回折光学素子１２へ入射させ、照射領域ＡＲの方向以外の方向へ進行するゼロ次光Ｌ０を射出するゼロ次光射出工程と、被照射物Ｉの照射領域に対して位置決めされた目標位置にゼロ次光Ｌ０のスポットを一致させるように光源部１１の位置を調整する光源部位置調整工程と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、照明装置の製造方法、照明装置及びプロジェクタ、特に、回折光を用いて被照射物を照明する照明装置の製造方法の技術に関する。

近年、プロジェクタの光源としてレーザ光源を用いる技術が提案されている。レーザ光源は、高出力化及び多色化に伴い、プロジェクタの光源として開発されている。プロジェクタの光源として従来用いられているＵＨＰランプと比較すると、レーザ光源は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命である等の利点がある。レーザ光源を用いる照明装置には、回折光学素子を用いることができる。回折光学素子は、レーザ光を回折させることにより、照射領域の整形、拡大、及び照射領域における光量分布の均一化を同時に行うことが可能である。回折光学素子により複数の機能を果たす構成とすることで、照明装置は、少ない部品点数の構成にでき、光学系の小型化、省スペース化が容易となる。回折光学素子を用いるプロジェクタの製造工程では、照射領域へ正確に回折光を入射させるための各素子の位置調整が必要となる。回折光学素子からのゼロ次光、及び±一次回折光を用いて光軸調整を行う技術は、例えば、特許文献１に提案されている。特許文献１の技術では、ゼロ次光、及び±一次回折光に対してそれぞれ配置された光検出器を使用して、回折光学素子の位置を調整する。

特開平９−２８８２４９号公報

プロジェクタの照明装置の場合、被照射物の大きさにまで回折光（一次回折光）の照射領域を拡大する。照射領域が拡大された回折光は、素子の位置調整のために用いるには不向きである。光検出器を用いる場合、光検出器で反射した光が迷光となって画像の品質へ悪影響を及ぼすこともあり得る。このため、プロジェクタの照明装置に対して従来の技術をそのまま適用することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡易かつ高精度なアライメントにより照射領域へ正確に回折光を入射させることを可能とする照明装置の製造方法、その製造方法により製造された照明装置、及びその照明装置を用いたプロジェクタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る照明装置の製造方法は、光を射出する光源部と、光源部から射出した光を回折させることにより回折光を射出する回折光学素子と、を有し、回折光を用いて被照射物を照明する照明装置の製造方法であって、光源部から射出した光を回折光学素子へ入射させ、照射領域の方向以外の方向へ進行するゼロ次光を射出するゼロ次光射出工程と、被照射物の照射領域に対して位置決めされた目標位置にゼロ次光のスポットを一致させるように光源部の位置を調整する光源部位置調整工程と、を含むことを特徴とする。

目標位置及びゼロ次光のスポットは、目視或いはモニタにより容易に認識することができる。照射領域に対して位置決めされた目標位置を用いることで、照射領域を基準とした光源部の高精度な位置調整ができる。これにより、簡易かつ高精度なアライメントにより照射領域へ正確に回折光を入射させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、目標位置を設定する目標位置設定工程を含むことが望ましい。被照射物に予め目標位置が設定されていない場合、目標位置設定工程にて目標位置を設定することで、光源部の位置調整が可能となる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部位置調整工程において、目標位置である第１目標位置にゼロ次光のスポットを一致させ、第２目標位置が設定された調整用構造体を光源部及び被照射物の間の光路中に設置する調整用構造体設置工程と、第１目標位置に対するゼロ次光のスポットの位置、及び第２目標位置に対する光源部からの光のスポットの位置を一致させるように光源部の傾きを調整する光源部傾き調整工程と、を含むことが望ましい。第１目標位置及び第２目標位置を使用することで、光源部からの光線に略平行な面内における光源部の傾きを正確に調整できる。これにより、光源部の高精度な傾き調整ができる。

また、本発明の好ましい態様としては、調整用構造体を除去する調整用構造体除去工程を含むことが望ましい。これにより、第２目標位置に対する光源部からの光のスポットの位置を確認した後、第１目標位置に対するゼロ次光のスポットの位置を確認できる。

また、本発明の好ましい態様としては、調整用構造体は、透明部材を用いて構成されることが望ましい。これにより、調整用構造体を除去せずに、第２目標位置に対する光源部からの光のスポット位置と、第１目標位置に対するゼロ次光のスポットの位置とを同時に確認できる。

また、本発明の好ましい態様としては、ゼロ次光の光線に略平行な軸を中心とする回折光学素子の回転角を調整する回折光学素子回転角調整工程を含むことが望ましい。これにより、照射領域へさらに正確に回折光を入射させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、回折光学素子は、調整用構造体として機能することが望ましい。これにより、アライメントのための構造体の設置及び取り外しを不要にできる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部傾き調整工程において、回折光学素子のうち光源部からの光が入射する領域以外の領域に設けられたマークを用いて、光源部の傾きを調整することが望ましい。これにより、回折光学素子のうち光源部からの光が入射する領域内の第２目標位置を認識することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、複数の光を射出し、ゼロ次光射出工程において、複数のゼロ次光を射出することが望ましい。これにより、ゼロ次光の複数のスポットを用いて調整ができる。

また、本発明の好ましい態様としては、ゼロ次光射出工程において、特定方向へ並列させた複数のゼロ次光を射出し、光源部位置調整工程において、目標位置に関して略対称に設定された補助マークの間に複数のゼロ次光が入射するように光源部の位置を調整することが望ましい。これにより、スポット群の中心位置を容易に目標位置に一致させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、ゼロ次光の光線に略平行な軸を中心とする光源部の回転角を調整する光源部回転角調整工程を含むことが望ましい。複数の光を射出する光源部を用いる場合は、これにより、アレイの傾きを調整できる。また、特定の振動方向の偏光光を射出する光源部を用いる場合は、これにより、光源部からの光の偏光方向を調整できる。

さらに、本発明に係る照明装置は、上記の照明装置の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。これにより、照射領域へ正確に回折光を入射させることが可能な照明装置を得られる。照射領域への方向以外の方向へ進行するゼロ次光は照明に使用しないものであるから、照明光を損失させず効率良い照明ができる。

さらに、本発明に係る照明装置は、光を射出する光源部と、光源部から射出した光を回折させることにより回折光を射出する回折光学素子と、を有し、回折光を用いて被照射物を照明し、回折光学素子は、被照射物の照射領域の方向以外の方向へ進行するゼロ次光を射出し、照射領域に対して位置決めされた目標位置へゼロ次光が入射することを特徴とする。これにより、迷光の発生を低減させることができる。

さらに、本発明に係るプロジェクタは、上記の照明装置と、照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とする。上記の照明装置を用いることにより、空間光変調装置の照射領域へ正確に回折光を入射させることができる。これにより、明るく高品質な画像を表示可能なプロジェクタを得られる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る照明装置の製造方法を用いて製造された照明装置１０の概略構成を示す。照明装置１０は、Ｚ軸方向へ並列された光源部１１及びホログラム素子１２を有する。光源部１１は、Ｚ軸方向へレーザ光を射出する。Ｘ軸は、Ｚ軸に略直交する軸である。Ｙ軸は、Ｚ軸及びＸ軸に略直交する軸である。光源部１１は、例えば半導体レーザを備える。光源部１１は、半導体レーザに代えて、半導体レーザ励起固体（Diode Pumped Solid State；ＤＰＳＳ）レーザや、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザを備える構成としても良い。

ホログラム素子１２は、光源部１１から射出したレーザ光を回折させることにより回折光を射出する回折光学素子である。ホログラム素子１２としては、例えば、計算機合成ホログラム（Computer Generated Hologram；ＣＧＨ）を用いることができる。光源部１１から射出した光をホログラム素子１２へ入射させることにより、ホログラム素子１２は、一次回折光Ｌ１とゼロ次光Ｌ０を射出する。ホログラム素子１２は、被照射物Ｉの照射領域ＡＲへ一次回折光Ｌ１を進行させる。また、ホログラム素子１２は、被照射物Ｉのうち照射領域ＡＲ以外の位置へゼロ次光Ｌ０を進行させる。ゼロ次光Ｌ０は、ホログラム素子１２で回折せずホログラム素子１２をそのまま透過した光である。ゼロ次光Ｌ０は、Ｚ軸に略平行な方向へ進行する。

図２は、被照射物Ｉの平面構成を示す。被照射物Ｉは、例えば、プロジェクタの空間光変調装置である。照射領域ＡＲは、被照射物Ｉのうちホログラム素子１２が設けられた側の面の一部に設けられている。照射領域ＡＲは、空間光変調装置の画素領域に相当する領域である。ホログラム素子１２が設けられた側の面のうち照射領域ＡＲ以外の領域には、第１アライメントマークＭ１が形成されている。第１アライメントマークＭ１は、互いに略直交する２つの線分からなる十字形状をなしている。第１アライメントマークＭ１は、Ｘ軸に略平行な線分と、Ｙ軸に略平行な線分とから構成されている。

照射領域ＡＲ及び第１アライメントマークＭ１は、Ｙ軸方向へ並列させて設けられている。第１アライメントマークＭ１の交点の位置は、Ｘ軸方向における照射領域ＡＲの中心点に合わせて設定されている。第１アライメントマークＭ１の交点は、照射領域ＡＲに対して位置決めされた第１目標位置である。第１アライメントマークＭ１は、例えば、空間光変調装置のうち画素領域の周辺に設けられている。この他、第１アライメントマークＭ１は、空間光変調装置の周辺に設けられた構成、例えば、空間光変調装置を固定する固定部材上に設けることとしても良い。

照明装置１０は、ホログラム素子１２からの一次回折光Ｌ１を用いて被照射物Ｉを照明する。照明装置１０は、光源部１１から射出したレーザ光を進行させるＺ軸方向以外の方向へ照明光を供給するオフアクシス光学系を採用している。これにより、照射領域ＡＲのうち一次回折光Ｌ１とゼロ次光Ｌ０とが重なり合う部分のみが明るくなることを防ぎ、均一な光量分布が得られる。なお、ホログラム素子１２は、光源部１１からのレーザ光を回折させるものであれば良く、ＣＧＨである場合に限られない。また、ホログラム素子１２は、光を透過させることにより光を回折させるものに限られず、光を反射することにより光を回折させるものであっても良い。

図３は、照明装置１０の製造工程のうち、照射領域ＡＲへ正確に一次回折光Ｌ１を入射させるための調整について説明するものである。目標位置設定工程において被照射物Ｉの第１アライメントマークＭ１を形成することにより、第１目標位置が設定される。被照射物Ｉにおけるゼロ次光Ｌ０の入射位置と、一次回折光Ｌ１の入射位置との関係は、ホログラム素子１２の構成により予め決定される。第１アライメントマークＭ１の位置は、ホログラム素子１２の構成、及び照射領域ＡＲの位置に基づいて設定できる。このように、第１アライメントマークＭ１は、照射領域ＡＲに対して位置決めされている。被照射物Ｉに予め第１アライメントマークＭ１が形成されていない場合、目標位置設定工程において第１目標位置を設定することで、照明装置１０の製造工程における光源部１１の位置調整が可能となる。なお、本発明に係る製造方法は、目標位置設定工程を含む場合に限られない。照明装置１０の製造工程以外の工程、例えば被照射物Ｉの製造工程において第１アライメントマークＭ１を形成することで、第１目標位置を予め設定することとしても良い。調整用構造体１３は、調整用構造体設置工程において、光源部１１及びホログラム素子１２の間の光路中に設置される。

図４は、調整用構造体１３の平面構成を示す。調整用構造体１３は、例えば、透明部材を用いて構成されている。調整用構造体１３のうち光源部１１からの光が入射する面には、第２アライメントマークＭ２が形成されている。第２アライメントマークＭ２は、第１アライメントマークＭ１と同様、互いに略直交する２つの線分からなる十字形状をなしている。第２アライメントマークＭ２の交点は、第２目標位置である。

図５は、第１アライメントマークＭ１及び第２アライメントマークＭ２を用いた調整の手順を説明するものである。光源部１１は、ＸＹ方向における位置、ＹＺ面内における傾き、ＸＺ面内における傾きが調整可能な状態で配置されている。ホログラム素子１２は、通常の機械的手段を用いて、被照射物Ｉに対する位置決めがなされている。ホログラム素子１２は、Ｚ軸を中心とする回転角が調整可能な状態で配置されている。

光源部１１から射出した光は、調整用構造体１３を透過した後、ホログラム素子１２へ入射する。調整用構造体１３上には、光源部１１からの光の第２スポットＳＰ２が形成されている。ホログラム素子１２は、照射領域ＡＲの方向へ進行する一次回折光Ｌ１を射出すると同時に、照射領域ＡＲの方向以外の方向へ進行するゼロ次光Ｌ０を射出する（ゼロ次光射出工程）。ゼロ次光Ｌ０は、Ｚ軸に略平行な方向へ進行する。被照射物Ｉのうち照射領域ＡＲ以外の領域には、ゼロ次光Ｌ０の第１スポットＳＰ１が形成されている。

例えば、第１アライメントマークＭ１の交点に対する第１スポットＳＰ１の位置と、第２アライメントマークＭ２の交点に対する第２スポットＳＰ２の位置とが、Ｙ軸方向について異なるとする。図示するように、第１スポットＳＰ１は、第１アライメントマークＭ１の交点から下側にずれた位置にある。第２スポットＳＰ２は、第２アライメントマークＭ２の交点から上側にずれた位置にある。これに対しては、図６に示すように、ＹＺ面内において光源部１１の傾きを変化させる。ＹＺ面内における光源部１１の傾きを調整することで、Ｙ軸方向について、第１アライメントマークＭ１に対する第１スポットＳＰ１の位置と、第２アライメントマークＭ２に対する第２スポットＳＰ２の位置とを一致させる。

このように、第１アライメントマークＭ１に対する第１スポットＳＰ１の位置、及び第２アライメントマークＭ２に対する第２スポットＳＰ２の位置を一致させるように、光源部傾き調整工程において光源部１１の傾きを調整する。透明部材を用いて構成された調整用構造体１３を用いることで、調整用構造体１３を除去せずに、第２アライメントマークＭ２に対する第２スポットＳＰ２の位置と、第１アライメントマークＭ１に対する第１スポットＳＰ１の位置とを同時に確認できる。

次に、Ｙ軸方向について光源部１１を移動させる。光源部１１の移動により、第１スポットＳＰ１を第１アライメントマークＭ１の交点に一致させる。光源部位置調整工程では、第１アライメントマークＭ１の交点に第１スポットＳＰ１を一致させるように光源部１１の位置を調整する。光源部１１の移動により、第２スポットＳＰ２は、第２アライメントマークＭ２の交点に一致する。光源部位置調整工程では、調整用構造体１３を取り外すこととしても良い。光源部１１の傾き調整及び位置調整は、目視或いはモニタにより第１アライメントマークＭ１及び第１スポットＳＰ１、第２アライメントマークＭ２及び第２スポットＳＰ２を見ながら行う。モニタを使用することにより、高出力なレーザ光によって眼に不快感を与える不具合を回避できる。

次に、回折光学素子回転角調整工程により、Ｚ軸を中心とするホログラム素子１２の回転角を調整する。一次回折光Ｌ１を被照射物Ｉの照射領域ＡＲに一致させることで、ホログラム素子１２の回転角が調整される。以上により、光源部１１及びホログラム素子１２の位置調整が完了する。さらに、調整用構造体１３の除去を経て、図１に示す照明装置１０の製造が完了する。照明装置１０の駆動中、ホログラム素子１２からのゼロ次光Ｌ０は、被照射物Ｉの目標位置に入射する。なお、ゼロ次光Ｌ０を吸収させる吸収部材を被照射物Ｉに設けることで、迷光の発生を低減させることもできる。また、Ｚ軸を中心とするホログラム素子１２の回転角を固定部材等により予め固定することで、回折光学素子回転角調整工程を省略しても良い。

また、例えば図７に示すように、第１アライメントマークＭ１の交点に対する第１スポットＳＰ１の位置と、第２アライメントマークＭ２の交点に対する第２スポットＳＰ２の位置とが、Ｘ軸方向について異なるとする。図示するように、第１スポットＳＰ１は、第１アライメントマークＭ１の交点から右側にずれた位置にある。第２スポットＳＰ２は、第２アライメントマークＭ２の交点から左側にずれた位置にある。これに対しては、図８に示すように、ＸＺ面内において光源部１１の傾きを変化させる。

光源部１１のＸＺ面内における傾きを調整することで、Ｘ軸方向について、第１アライメントマークＭ１に対する第１スポットＳＰ１の位置と、第２アライメントマークＭ２に対する第２スポットＳＰ２の位置とを一致させる。次に、Ｘ軸方向について光源部１１を移動させる。光源部１１の移動により、第１スポットＳＰ１を第１アライメントマークＭ１の交点に一致させる。第２スポットＳＰ２は、第２アライメントマークＭ２の交点に一致する。このようにして、光源部１１の傾き調整及び位置調整ができる。本実施例により製造された照明装置１０は、照射領域に対して位置決めされた目標位置へゼロ次光が入射する。

空間光変調装置における画素領域は目視により明確に識別することが難しく、また空間光変調装置へ入射する一次回折光Ｌ１は拡大されていることから、画素領域と一次回折光Ｌ１との目視による高精度な調整は困難であることが多い。第１アライメントマークＭ１、第２アライメントマークＭ２、第１スポットＳＰ１、第２スポットＳＰ２は、目視或いはモニタにより容易に認識することができる。照射領域ＡＲに対して位置決めされた目標位置を用いることで、照射領域ＡＲを基準とした光源部１１の高精度な位置調整、傾き調整ができる。これにより、簡易かつ高精度なアライメントにより照射領域ＡＲへ正確に回折光を入射させることができるという効果を奏する。

調整用構造体１３は、透明部材以外の部材を用いて構成しても良い。透明部材以外の部材により構成された調整用構造体１３を用いることで、第２スポットＳＰ２をさらに見易くできる。この場合、第２アライメントマークＭ２に対する第２スポットＳＰ２の位置を調整用構造体除去工程により調整用構造体１３を除去することで、第１アライメントマークＭ１に対する第１スポットＳＰ１の位置を確認することができる。本実施例で説明する調整手順は、照明装置１０の製造工程に含まれる場合に限られない。例えば、照明装置１０のメンテナンスにおける調整や、照明装置１０の駆動中における調整に含めることとしても良い。調整にはゼロ次光を使用するため、照明装置１０の駆動中であっても照明光を損失させずにアライメントができる。

図９は、本発明の実施例２に係る照明装置の製造方法について説明するものである。本実施例は、調整用構造体として機能するホログラム素子２１を用いることを特徴とする。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。照明装置２０は、Ｚ軸方向へ並列された光源部１１及びホログラム素子２１を有する。ホログラム素子２１は、光源部１１から射出したレーザ光を回折させることにより回折光を射出する回折光学素子である。ホログラム素子２１は、被照射物Ｉに対する位置決めがなされている他、Ｚ軸を中心とする回転角についても予め調整されている。

図１０は、ホログラム素子２１の平面構成を示す。ホログラム素子２１には、４つのマークＭ３が形成されている。４つのマークＭ３は、いずれも、ホログラム素子２１のうち光源部１１からの光が入射する領域２２の周囲の領域に設けられている。マークＭ３は、いずれも三角形形状をなしている。マークＭ３は、例えば、ホログラム素子２１のうち光を回折させるためのパターンと同時に形成することができる。

互いに頂点を対向させたマークＭ３の頂点同士を繋いだ線分は、上記の第２アライメントマークＭ２（図４参照）に相当する。第２目標位置は、各マークＭ３の頂点に対向する一点である。４つのマークＭ３を用いることで、ホログラム素子２１のうち光源部１１からの光が入射する領域２２内の第２目標位置を認識することができる。なお、マークＭ３は、三角形形状である場合に限られず、第２目標位置を認識可能であればいずれの形状であっても良い。

図１１は、マークＭ３等を用いた調整の手順を説明するものである。調整の仕方は、図７を用いて説明するものと同様である。ここでは、４つのマークＭ３に併せて、モニタのスケーラＳＣ１を使用する。スケーラＳＣ１は、上記の第２アライメントマークＭ２と同様の形状をなしている。モニタは、スケーラＳＣ１がマークＭ３の位置に合うように調整される。スケーラＳＣ１を併用することで、容易に第２目標位置を認識することができる。

本実施例の場合、アライメントのための構造体の設置及び取り外しを不要にできる。マークＭ３は、ホログラム素子２１のうち光源部１１からの光が入射する領域以外の領域に設けられていれば良く、本実施例で説明する位置に設けられる場合に限られない。光源部１１からの光が入射する領域以外の領域にマークＭ３を設けることで、マークＭ３によって妨げられることなく光源部１１からの光を回折させることができる。

図１２は、本実施例の変形例に係る照明装置の製造方法を用いて製造された照明装置３０の概略構成を示す。照明装置３０は、Ｘ軸方向へ並列させた複数の光を射出する光源部３１を備える。ホログラム素子３２は、被照射物Ｉの照射領域ＡＲへ５つの一次回折光Ｌ１を進行させる。また、ホログラム素子３２は、被照射物Ｉのうち照射領域ＡＲ以外の位置へ５つのゼロ次光Ｌ０を進行させる。各ゼロ次光Ｌ０は、いずれもＺ軸方向へ進行する。

図１３は、被照射物Ｉの平面構成を示す。ホログラム素子３２が設けられた側の面のうち照射領域ＡＲ以外の領域には、第１アライメントマークＭ１、第１補助マークＭＡ、及び第２補助マークＭＢが形成されている。第１補助マークＭＡ、第２補助マークＭＢは、いずれも、Ｙ軸に略平行な線分から構成された補助マークである。第１補助マークＭＡ及び第２補助マークＭＢは、第１アライメントマークＭ１のうちＹ軸に略平行な線分に関して略対称に設定されている。第１補助マークＭＡは、ホログラム素子３２からの５つのゼロ次光Ｌ０の左端位置を示す。第２補助マークＭＢは、５つのゼロ次光Ｌ０の右端位置を示す。

図１４は、ホログラム素子３２の平面構成を示す。ホログラム素子３２には、４つのマークＭ３の他、さらに２つの第１補助マークＭ４Ａ、２つの第２補助マークＭ４Ｂが形成されている。４つのマークＭ３、２つの第１補助マークＭ４Ａ、２つの第２補助マークＭ４Ｂのいずれも、ホログラム素子３２のうち光源部３１からの光が入射する領域２２の周囲の領域に設けられている。第１補助マークＭ４Ａ、第２補助マークＭ４Ｂは、いずれも三角形形状をなす補助マークである。第１補助マークＭ４Ａの頂点同士を繋いだ線分は、光源部３１からの５つの光の左端位置を示す。第１補助マークＭ４Ａの頂点の位置は、上記の第１補助マークＭＡ（図１３参照）の位置に相当する。

第２補助マークＭ４Ｂの頂点同士を繋いだ線分は、光源部３１からの５つの光の右端位置を示す。第２補助マークＭ４Ｂの頂点の位置は、上記の第２補助マークＭＢ（図１３参照）の位置に相当する。なお、図中第１補助マークＭ４Ａ、第２補助マークＭ４Ｂは、マークＭ３より小さい三角形形状としているが、マークＭ３と同じ大きさとしても良い。第１補助マークＭ４Ａ及び第２補助マークＭ４Ｂは、三角形形状である場合に限られず、いずれの形状であっても良い。

図１５は、第１補助マークＭＡ及び第２補助マークＭＢ等を用いた調整の手順を説明するものである。ホログラム素子３２は、照射領域ＡＲの方向へ進行する５つの一次回折光Ｌ１を射出すると同時に、照射領域ＡＲの方向以外の方向へ進行する５つのゼロ次光Ｌ０を射出する（ゼロ次光射出工程）。５つのゼロ次光Ｌ０は、特定方向へ並列している。ホログラム素子３２上には、特定方向へ並列する５つの第２スポットＳＰ２が形成されている。スケーラＳＣ２は、上記の第１アライメントマークＭ１、第１補助マークＭＡ、及び第２補助マークＭＢを合わせた形状と同様の形状をなしている。スケーラＳＣ２を用いることで、第２目標位置、及び複数のゼロ次光Ｌ０の両端位置を容易に認識することができる。

例えば、図示するように、５つの第２スポットＳＰ２がＸ軸に対して斜めの方向へ並列しているとする。この場合、ゼロ次光Ｌ０の光線に略平行なＺ軸を中心とする光源部３１の回転角を変化させ、Ｘ軸方向へ第２スポットＳＰ２を並列させる。例えば、５つの第２スポットＳＰ２のうち右端のスポットＳＰ２が左端のスポットＳＰ２より上にあるように、第２スポットＳＰ２の列が傾いているとする。これに対しては、右端のスポットＳＰ２を下へ、左端のスポットＳＰ２を上へそれぞれ移動させるように光源部３１を回転させる。このように、Ｘ軸方向へ第２スポットＳＰ２が並列するように、光源部回転角調整工程により、光源部３１の回転角を調整する。これにより、アレイの傾きを調整できる。

次に、第１スポットＳＰ１群が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について、第２スポットＳＰ２群とは異なる位置にあるとする。両スポット群ＳＰ１、ＳＰ２のＸ軸方向のずれに対しては、ＸＺ面内において光源部３１の傾きを調整する。両スポット群ＳＰ１、ＳＰ２のＹ軸方向のずれに対しては、ＹＺ面内において光源部３１の傾きを調整する。このように、第１目標位置に対する第１スポットＳＰ１群の位置、及び第２目標位置に対する第２スポットＳＰ２群の位置を一致させるように、光源部傾き調整工程において光源部３１の傾きを調整する。

次に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について光源部３１を移動させる。光源部３１の移動により、第１スポットＳＰ１群の左端を第１補助マークＭＡに、右端を第２補助マークＭＢにそれぞれ一致させる。このように、光源部位置調整工程において、第１補助マークＭＡ及び第２補助マークＭＢの間に５つのゼロ次光Ｌ０が入射するように光源部３１の位置を調整する。第１スポットＳＰ１群の両端を第１補助マークＭＡ、第２補助マークＭＢに一致させることで、第１スポットＳＰ１群の中心位置を第１目標位置に一致させることができる。

また、光源部３１の移動により、第２スポットＳＰ２群の左端は、第１補助マークＭ４Ａにより示された位置に合わせられる。第２スポットＳＰ２群の右端は、第２補助マークＭ４Ｂにより示された位置に合わせられる。第２スポットＳＰ２群の両端が第１補助マークＭ４Ａにより示された位置、及び第２補助マークＭ４Ｂに示された位置に合わせられることで、第２スポットＳＰ２群の中心位置は、第２目標位置に一致する。なお、光源部回転角調整工程は、光源部傾き調整工程及び光源部位置調整工程の少なくとも一方の後であっても良い。

以上により、複数の光を射出する光源部３１を用いる照明装置３０についても、照射領域ＡＲへ正確に回折光を入射させるための高精度な調整ができる。また、第１補助マークＭＡ、Ｍ４Ａ、第２補助マークＭＢ、Ｍ４Ｂを用いることで、スポット群の中心位置を容易かつ正確に目標位置に一致させることができる。第１補助マークＭＡ、Ｍ４Ａ、第２補助マークＭＢ、Ｍ４Ｂは、例えば、光源部により偶数本の光を射出する場合や、光源部により多数の光を射出する場合のように、スポット群の中心位置を識別することが困難である場合に有用である。

光源部３１は、５つの光を射出する場合に限られず、複数の光を射出するものであれば良い。また、光源部３１は、一方向へ並列させた複数の光を射出する他、互いに直交する二方向へ並列させた複数の光を射出するものであっても良い。二方向へ並列させた複数の光を射出する構成に対しては、Ｘ軸方向におけるスポット群の両端を示す補助マークの他、Ｙ軸方向におけるスポット群の両端を示す補助マークを併用することとしても良い。本変形例の手順による調整は、ホログラム素子３２を調整用構造体として機能させる場合の他、上記実施例１のようにホログラム素子とは別に調整用構造体を用いる場合に適用しても良い。

例えば、被照射物Ｉである液晶表示装置に対しては、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給することが望まれる。特定の振動方向の偏光光を射出する光源部３１を用いる場合、光源部３１の回転角を調整することで、液晶表示装置で効率良く光を変調することが可能となる。例えば、偏光板等を透過する光の光量が最大若しくは最小となるように光源部３１の回転角を調整する場合、光源部３１の最適な回転角を絞り込むには長時間を要することとなる。これに対して、本実施例の光源部回転角調整工程により、光源部３１からの偏光光の偏光方向を容易に調整できる。なお、複数の光を射出する光源部３１に限られず、１つの光を射出する光源部であっても、光源部回転角調整工程により回転角を調整することとしても良い。

図１６は、本発明の実施例３に係るプロジェクタの概略構成を示す。プロジェクタ４０は、スクリーン４９に光を供給し、スクリーン４９で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ４０は、赤色（Ｒ）光用照明装置４１Ｒ、緑色（Ｇ）光用照明装置４１Ｇ、青色（Ｂ）光用照明装置４１Ｂを有する。各色光用照明装置４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、いずれも上記実施例１に係る製造方法を用いて製造されたものである。各色光用照明装置４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、いずれも上記実施例１で説明する照明装置１０（図１参照）と同様の構成を有する。

各色光用照明装置４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、光を射出する光源部と、光源部から射出した光を回折させることにより回折光を射出する回折光学素子と、を有し、回折光を用いて被照射物を照明する。回折光学素子は、被照射物の照射領域の方向以外の方向へ進行するゼロ次光を射出する。ゼロ次光は、射出領域に対して位置決めされた目標位置へ入射する。

Ｒ光用照明装置４１Ｒは、Ｒ光用光源部４２Ｒを有する照明装置である。Ｒ光用光源部４２Ｒは、Ｒ光を射出する光源部である。Ｒ光用ホログラム素子４３Ｒは、Ｒ光用光源部４２Ｒから射出したＲ光を回折させる回折光学素子である。Ｒ光用ホログラム素子４３Ｒは、Ｒ光用空間光変調装置４４Ｒの照射領域へ一次回折光を進行させる。Ｒ光用空間光変調装置４４Ｒは、Ｒ光用照明装置４１Ｒの被照射物である。Ｒ光用空間光変調装置４４Ｒは、Ｒ光用照明装置４１ＲからのＲ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置４４Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム４５へ入射する。

Ｇ光用照明装置４１Ｇは、Ｇ光用光源部４２Ｇを有する照明装置である。Ｇ光用光源部４２Ｇは、Ｇ光を射出する光源部である。Ｇ光用ホログラム素子４３Ｇは、Ｇ光用光源部４２Ｇから射出したＧ光を回折させる回折光学素子である。Ｇ光用ホログラム素子４３Ｇは、Ｇ光用空間光変調装置４４Ｇの照射領域へ一次回折光を進行させる。Ｇ光用空間光変調装置４４Ｇは、Ｇ光用照明装置４１Ｇの被照射物である。Ｇ光用空間光変調装置４４Ｇは、Ｇ光用照明装置４１ＧからのＧ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置４４Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム４５のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。

Ｂ光用照明装置４１Ｂは、Ｂ光用光源部４２Ｂを有する照明装置である。Ｂ光用光源部４２Ｂは、Ｂ光を射出する光源部である。Ｂ光用ホログラム素子４３Ｂは、Ｂ光用光源部４２Ｂから射出したＢ光を回折させる回折光学素子である。Ｂ光用ホログラム素子４３Ｂは、Ｂ光用空間光変調装置４４Ｂの照射領域へ一次回折光を進行させる。Ｂ光用空間光変調装置４４Ｂは、Ｂ光用照明装置４１Ｂの被照射物である。Ｂ光用空間光変調装置４４Ｂは、Ｂ光用照明装置４１ＢからのＢ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置４４Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム４５のうちＲ光が入射する面、及びＧ光が入射する面とは異なる面へ入射する。透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル（High Temperature Polysilicon；ＨＴＰＳ）を用いることができる。

クロスダイクロイックプリズム４５は、互いに略直交させて配置された２つのダイクロイック膜４６、４７を有する。第１ダイクロイック膜４６は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜４７は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム４５は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ４８の方向へ射出する。投写レンズ４８は、クロスダイクロイックプリズム４５で合成された光をスクリーン４９に向けて投写する。

上記実施例１の照明装置の製造方法により製造された各色光用照明装置４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを用いることにより、各色光用空間光変調装置４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂの照射領域へ正確に回折光を入射させることができる。これにより、明るく高品質な画像を表示できるという効果を奏する。各色光用照明装置４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、上記各実施例のいずれの製造方法を用いて製造されたものであっても良い。

プロジェクタは、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。プロジェクタは、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクタは、一の空間光変調装置により２つ又は３つ以上の色光を変調する構成としても良い。プロジェクタは、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクタであっても良い。プロジェクタは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。

以上のように、本発明に係る照明装置の製造方法は、回折光を用いて被照射物を照明する照明装置を製造する場合に適している。

本発明の実施例１により製造された照明装置の概略構成を示す図。 被照射物の平面構成を示す図。 照射領域へ正確に一次回折光を入射させるための調整について説明する図。 調整用構造体の平面構成を示す図。 第１アライメントマーク等を用いた調整の手順を説明する図。 ＹＺ面内における光源部の傾きの調整について説明する図。 第１アライメントマーク等を用いた調整の手順を説明する図。 ＸＺ面内における光源部の傾きの調整について説明する図。 本発明の実施例２に係る照明装置の製造方法について説明する図。 ホログラム素子の平面構成を示す図。 マーク等を用いた調整の手順を説明する図。 実施例２の変形例により製造された照明装置の概略構成を示す図。 被照射物の平面構成を示す図。 ホログラム素子の平面構成を示す図。 第１補助マーク、第２補助マーク等を用いた調整の手順を説明する図。 本発明の実施例３に係るプロジェクタの概略構成を示す図。

符号の説明

１０ 照明装置、１１ 光源部、１２ ホログラム素子、ＡＲ 照射領域、Ｉ 被照射物、Ｍ１ 第１アライメントマーク、１３ 調整用構造体、Ｍ２ 第２アライメントマーク、２０ 照明装置、２１ ホログラム素子、２２ 領域、Ｍ３ マーク、３０ 照明装置、３１ 光源部、３２ ホログラム素子、ＭＡ 第１補助マーク、ＭＢ 第２補助マーク、Ｍ４Ａ 第１補助マーク、Ｍ４Ｂ 第２補助マーク、４０ プロジェクタ、４１Ｒ Ｒ光用照明装置、４１Ｇ Ｇ光用照明装置、４１Ｂ Ｂ光用照明装置、４２Ｒ Ｒ光用光源部、４２Ｇ Ｇ光用光源部、４２Ｂ Ｂ光用光源部、４３Ｒ Ｒ光用ホログラム素子、４３Ｇ Ｇ光用ホログラム素子、４３Ｂ Ｂ光用ホログラム素子、４４Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、４４Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、４４Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、４５ クロスダイクロイックプリズム、４６ 第１ダイクロイック膜、４７ 第２ダイクロイック膜、４８ 投写レンズ、４９ スクリーン

Claims (14)

1. 光を射出する光源部と、前記光源部から射出した光を回折させることにより回折光を射出する回折光学素子と、を有し、前記回折光を用いて被照射物を照明する照明装置の製造方法であって、
   前記光源部から射出した光を前記回折光学素子へ入射させ、前記照射領域の方向以外の方向へ進行するゼロ次光を射出するゼロ次光射出工程と、
   前記被照射物の照射領域に対して位置決めされた目標位置に前記ゼロ次光のスポットを一致させるように前記光源部の位置を調整する光源部位置調整工程と、を含むことを特徴とする照明装置の製造方法。
2. 前記目標位置を設定する目標位置設定工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置の製造方法。
3. 前記光源部位置調整工程において、前記目標位置である第１目標位置に前記ゼロ次光のスポットを一致させ、
   第２目標位置が設定された調整用構造体を前記光源部及び前記被照射物の間の光路中に設置する調整用構造体設置工程と、
   前記第１目標位置に対する前記ゼロ次光のスポットの位置、及び前記第２目標位置に対する前記光源部からの光のスポットの位置を一致させるように前記光源部の傾きを調整する光源部傾き調整工程と、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置の製造方法。
4. 前記調整用構造体を除去する調整用構造体除去工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の照明装置の製造方法。
5. 前記調整用構造体は、透明部材を用いて構成されることを特徴とする請求項３又は４に記載の照明装置の製造方法。
6. 前記ゼロ次光の光線に略平行な軸を中心とする前記回折光学素子の回転角を調整する回折光学素子回転角調整工程を含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の照明装置の製造方法。
7. 前記回折光学素子は、前記調整用構造体として機能することを特徴とする請求項３に記載の照明装置の製造方法。
8. 前記光源部傾き調整工程において、前記回折光学素子のうち前記光源部からの光が入射する領域以外の領域に設けられたマークを用いて、前記光源部の傾きを調整することを特徴とする請求項７に記載の照明装置の製造方法。
9. 前記光源部は、複数の光を射出し、
   前記ゼロ次光射出工程において、複数のゼロ次光を射出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置の製造方法。
10. 前記ゼロ次光射出工程において、特定方向へ並列させた複数の前記ゼロ次光を射出し、
    前記光源部位置調整工程において、前記目標位置に関して略対称に設定された補助マークの間に複数の前記ゼロ次光が入射するように前記光源部の位置を調整することを特徴とする請求項９に記載の照明装置の製造方法。
11. 前記ゼロ次光の光線に略平行な軸を中心とする前記光源部の回転角を調整する光源部回転角調整工程を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の照明装置の製造方法。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の照明装置の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする照明装置。
13. 光を射出する光源部と、
    前記光源部から射出した光を回折させることにより回折光を射出する回折光学素子と、を有し、前記回折光を用いて被照射物を照明し、
    前記回折光学素子は、前記被照射物の照射領域の方向以外の方向へ進行するゼロ次光を射出し、
    前記照射領域に対して位置決めされた目標位置へ前記ゼロ次光が入射することを特徴とする照明装置。
14. 請求項１２又は１３に記載の照明装置と、
    前記照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクタ。

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