JP2010072494A - 照明装置および投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源部からの光を光ファイバでカップリングする照明装置において、輝度ムラを低減する。
【解決手段】照明装置は、光を出射する複数の光源部１００と、各光源部１００から出射された光がそれぞれ入射される複数の光ファイバ３００と、複数の光ファイバの出射端部を結束するバンドル４００とを備える。各光ファイバ３００が直線状となるように、各光源部１００が配置される。たとえば、液冷ジャケット２００が、バンドル４００までの距離Ｒを曲率半径とする円弧形状に形成され、複数の光源部１００が、この液冷ジャケット２００上に一列に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの光を光ファイバでカップリングする照明装置、および当該照明装置を備えた投写型映像表示装置に関する。

従来、光源からの光を映像信号に基づいて変調し、これにより生成した映像光を被投写面に投写する投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」という）が知られている。この種のプロジェクタでは、近年の大画面化に伴って映像光の高輝度化が求められており、このため、プロジェクタに搭載される照明装置では、照明光の高輝度化を図る必要が生じている。

これに対し、多数の光源を一次元あるいは二次元に配列してアレイ化することにより、光の集積化を図る構成が取られ得る（たとえば、特許文献１）。また、照明光の高輝度化を図るための他の構成として、複数の光源からの光を複数の光ファイバでカップリングし、これら光ファイバを結束して光ファイバから出射される光を合成する構成を用いることもできる。

図１２は、光ファイバを用いてカップリングする場合の構成例を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、バンドルが省略されている。また、同図（ｃ）は、光ファイバからの出射光に生じる明暗パターンを模式的に示す図である。

同図（ａ）、（ｂ）を参照して、照明装置は、複数の光源部１と、液冷ジャケット２と、複数の光ファイバ３と、バンドル４とで構成されている。

複数の光源部１が、同図（ａ）に示すＺ軸方向に、所定の間隔で一列に並ぶようにして液冷ジャケット２の正面側に配されている。各光源部１からはレーザ光が出射される。

液冷ジャケット２は、Ｚ軸方向に長尺な熱交換部２ａと、熱交換部２ａの両端にそれぞれ設けられた流入口２ｂおよび流出口２ｃとを備えている。熱交換部２ａの内部には所定のパターンにて流路が形成されている。流入口２ｂから流入した冷却液は、熱交換部２ａ内の流路を通って流出口２ｃから流出する。こうして、冷却液により熱交換部２ａが冷却され、熱交換部２ａ上に配された光源部１が冷却される。

光ファイバ３は、各光源部１に対応して配されている。各光源部１から出射されたレーザ光は、光ファイバ３の入射端部に入射され、ファイバ内を伝搬して出射端部から出射される。

図１３は、光源部１と光ファイバ３との接続部分を示す図であり、同図（ａ）は光源部１の上面図、同図（ｂ）はレーザモジュールの正面図である。

光源部１は、レーザモジュール１ａと、集光レンズ１ｂとを備えている。レーザモジュール１ａには、同図（ｂ）に示すように、複数個のエミッタ（発光点）１ｃが上下２段に配されている。

各エミッタ１ｃから出射されたレーザ光は、集光レンズ１ｂで集光され、光ファイバ３に入射される。即ち、レーザモジュール１ａから出射されたレーザ光は、所定の角度分布を持って光ファイバ３に入射される。光ファイバ３は、中央部のコア３ａとその周りのクラッド３ｂから成り、コア３ａの入射面から入射されたレーザ光は、コア３ａ内で全反射しながら伝搬する。

再び図１２を参照して、全ての光ファイバ３は、出射端部側にてバンドル４により一つに束ねられている。こうして、各光源部１からのレーザ光が光ファイバ３によって集められ高輝度となったレーザ光が、バンドル４の前端から前方に向けて出射される。

なお、ここでは、各光ファイバ３の長さは全て等しくされており、出射端部の端面をそろえるようにして、光ファイバ３がバンドル４に結束されている。また、バンドル４は、その中心が光源部１の配列中心とほぼ一致するよう配されている。このため、図１２（ａ）に示すように、配列中心から最も外側に位置する光ファイバ３は、直線状となるが、中心側の光ファイバ３は、たるんで曲がった状態となる。このとき、配列中心に近い光ファイバ３ほど、大きく曲がり易くなる。特に、照明装置をコンパクト化するために、光源部１とバンドル４との距離を短くすると、配列中心に近い光ファイバ３での曲がりが大きくなる。
ＷＯ９９／４９３５８号公報（再公表公報）

図１３に示すように、複数のエミッタ１ｃから出射されたレーザ光を集光して入射させた光ファイバ３を用いる場合、光ファイバ３の許容曲げ半径以下の曲げが生じると、図１２（ｃ）に示すように、各光ファイバ３の出射端部から出射されるレーザ光には、レーザ光の角度分布に基づく明暗パターンが生じる。ここで、光ファイバ３が途中で曲がった場合には、その曲がった部分でレーザ光の反射状態（コア周壁での反射角度）が変化するためにレーザ光の角度分布が変化し、この結果、明暗パターンが変化する。

このため、図１２（ａ）のように各光ファイバ３の曲がり具合が異なると、配列中心に近い光ファイバ３からのレーザ光と配列中心から離れた光ファイバ３からのレーザ光とに大きな明暗パターンの相違が生じる惧れがある。

たとえば、最も配列中心に近くて曲がりが大きい光ファイバ３では、同図（ｃ）に示すパターンＡのような明暗パターンが生じ、配列中心から最も外側にあり直線状となっている光ファイバ３では、同図（ｃ）に示すパターンＢのような、パターンＡより明暗の差が大きい明暗パターンが生じる。

そして、このように、各光ファイバ３から出射される光に明暗の差が大きな明暗パターンが生じたり、明暗パターンが各光ファイバ３によって大きく相違したりすると、これらに起因して、バンドル４の前端から出射される合成光（照明光）に明るさムラ（輝度ムラ）が生じる惧れがある。

また、このような照明装置をプロジェクタに搭載した場合には、プロジェクタの投写画像に明るさムラが生じる惧れがある。

本発明は、このような課題を解消すべくなされたものであり、光源部からの光を光ファイバでカップリングする照明装置および当該照明装置を備える投写型映像表示装置において、照明光の輝度ムラないし映像光の明るさムラを低減することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る照明装置は、光を出射する複数の光源部と、前記複数の光源部を支持する支持部材と、前記各光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバを結束する結束部とを備え、前記支持部材は、前記複数の光源部のうち第１の光源部と第２の光源部とが前記結束部を頂点とする二等辺三角形をなすように前記各光源部を支持することを特徴とする。

本発明の第２の態様に係る照明装置は、光を出射する複数の光源部と、前記各光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバを結束する結束部とを備え、前記光ファイバは、前記各光源部から前記結束部までの距離に応じて、異なる長さに調整されることを特徴とする。

第１および第２の態様に係る構成によれば、各光ファイバが直線状となるため、各光ファイバからの光の明暗パターンが大きく相違することがなくなる。よって、明暗パターンを抑制するための光学手段を配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

本発明の第３の態様に係る照明装置は、光を出射する複数の光源部と、前記各光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバを結束する結束部とを備え、前記複数の光源部のうち第１の光源部と前記結束部との距離と前記第１の光源部に対応する第１の光ファイバの長さ寸法との差が、第２の光源部と前記結束部との距離と前記第２の光源部に対応する第２の光ファイバの長さ寸法との差よりも大きいとき、前記第１の光ファイバの許容曲げ半径が前記第２の光ファイバの許容曲げ半径よりも小さくなっていることを特徴とする。

この構成によれば、第１の光ファイバは第２の光ファイバより曲がりやすい状態となるが、第１の光ファイバが第２の光ファイバより大きく曲がっても、第１の光ファイバの許容曲げ半径が第２の光ファイバの許容曲げ半径より小さいため、第１の光ファイバと第２の光ファイバを伝搬する光の角度分布が大きく相違することがない。よって、第１の光ファイバと第２の光ファイバから出射される光の明暗パターンも大きく相違せず、明暗パターンを抑制するための光学手段を配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

本発明の第４の態様に係る照明装置は、光を出射する複数の光源部と、前記各光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバを結束する結束部とを備え、前記光ファイバは、許容曲げ半径より小さい曲率半径を有するように配置されることを特徴とする。

この構成によれば、光ファイバが許容曲げ半径より小さな曲率半径で曲げられることによって角度分布が均一化され（なだらかになり）、この結果、光ファイバから出射される光の明暗の差が小さくなる。よって、照明光の輝度ムラを低減することができる。

本発明の第５の態様に係る照明装置は、光を出射する複数の光源部と、前記各光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバの出射端部を結束する結束部とを備え、前記結束部は、光ファイバの出射端部における明暗パターンが互いに異なる光ファイバを隣接させて結束することを特徴とする。

この構成によれば、類似の明暗パターンを有する光ファイバ（出射端部）が分散した状態で結束されるため、各光ファイバからの光の明暗パターンの影響が、これら光を合成した照明光に表れ難くなる。よって、照明光の輝度ムラを低減することができる。

第５の態様に係る照明装置においては、さらに、前記光源部は、第１色光を出射する複数の第１色光源部と、第２色光を出射する複数の第２色光源部と、第３色光を出射する複数の第３色光源部と、を有し、前記複数の光ファイバは、前記各第１色光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の第１光ファイバと、前記各第２色光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の第２光ファイバと、前記各第３色光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の第３光ファイバと、を有する構成とすることができる。この場合、前記結束部は、光ファイバの出射端部における色光が互いに異なる光ファイバを隣接させて結束する。

このような構成とすれば、第１色光、第２色光および第３色光による合成光の輝度ムラを低減することができる。

本発明の第６の態様に係る照明装置は、光を出射する光源部と、前記光源部から出射された光が入射される光ファイバと、前記光ファイバを振動させる振動部と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、光ファイバが振動することにより、曲がり度合いが短時間に変動し、これに伴って明暗パターンも短時間に変動する。これにより、ユーザの目には明暗パターンが平均化された光が捉えられるので、ユーザの目には、明るさのムラが感じられ難くなる。よって、この照明装置を投写型映像表示装置に用いると、投写画像に生じる明るさムラがユーザにおいて認識され難くなる。

なお、上記第１から第６の態様に係る照明装置おいて、前記光源部は、たとえば、複数の発光点を有する光源と、当該光源の各発光点から出射された光を光ファイバの入射端面に収束させる入射光学系とで構成することできる。

本発明の第７の態様は、投写型映像表示装置に関する。この投写型映像表示装置は、上記第１ないし第６の態様の何れか一つ係る照明装置を具備する。よって、上記第１から第６の態様と同様、照明光の輝度ムラを低減することができ、投写画像の精度を高めることができる。

以上のとおり本発明によれば、光源部からの光を光ファイバでカップリングする照明装置および当該照明装置を備える投写型映像表示装置において、照明光の輝度ムラないし映像光の明るさムラを低減することができる。

本発明の特徴は、以下に示す実施の形態により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の照明装置の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、バンドルが省略されている。また、同図（ｃ）は、バンドルおよびバンドル内に結束された光ファイバを正面から見た図である。

同図を参照して、照明装置は、複数の光源部１００と、液冷ジャケット２００と、複数の光ファイバ３００と、バンドル４００とで構成されている。

複数（たとえば７個）の光源部１００が、同図（ａ）のＺ軸方向に、所定の間隔で一列に並ぶようにして液冷ジャケット２００の装着面に装着されている。各光源部１００の構成は、図１３に示す構成と同様となっている。

液冷ジャケット２００は、Ｚ軸方向に長尺な熱交換部２０１と、熱交換部２０１の両端にそれぞれ設けられた流入口２０２および流出口２０３とを備えている。熱交換部２０１は、側方から見て、バンドル４００までの距離Ｒを曲率半径とする円弧状に形成されており、その内部には所定のパターンにて流路が形成されている。流入口２０２から流入した冷却液は、熱交換部２０１内の流路を通って流出口２０３から流出する。こうして、冷却液により熱交換部２０１が冷却され、熱交換部２０１上に配された光源部１００が冷却される。

各光ファイバ３００は、各光源部１００に対応して配されている。各光源部１００から出射されたレーザ光は、光ファイバ３００の入射端部に入射され、ファイバ内を伝搬して出射端部から出射される。各光ファイバ３００の長さは全て同じにされている。

全ての光ファイバ３は、出射端部側にてバンドル４００により一つに束ねられている。バンドル４００は、円筒形状を有しており、金属や樹脂等の材料で形成されている。光ファイバ３００は、図１（ｃ）に示すように、バンドル４００の穴形状に応じた形態で結束されている。こうして、各光源部１００からのレーザ光が光ファイバ３００によって集められ高輝度となったレーザ光（照明光）が、バンドル４００の前端から前方（Ｘ軸方向）に向けて出射される。

ここで、液冷ジャケット２００は、上述のようにバンドル４００までの距離Ｒを曲率半径とする円弧状に形成されているため、液冷ジャケット２００に装着された各光源部１００とバンドル４００との距離はほぼ等しくなっている。よって、図１（ａ）に示すように、全ての光ファイバ３００が直線状となり、液冷ジャケット２００は、各光源部１００のうち２つの光源部がバンドル４００を頂点とする二等辺三角形をなすように各光源部１００を支持している。

これにより、各光ファイバ３００から出射されるレーザ光には、大きな明暗パターンの相違が生じない。よって、バンドル４００前端から出射される照明光の明暗パターンが一定となるため、このような明暗パターンを抑制する光学手段を適宜配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

上記実施の形態では、複数の光源部１００が、液冷ジャケット２００に対して一次元に配列されているが、これら光源部１００を二次元あるいは三次元に配列することもできる。以下、光源部１００を二次元に配列した変更例１と、光源部１００を三次元に配列した変更例２から変更例５について説明する。

図２は、第１の実施形態の変更例１に係る照明装置の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、バンドルが省略されている。

変更例１の照明装置は、液冷ジャケット２１０を備えている。液冷ジャケット２１０は、同図（ｂ）に示すように、正面から見て円環状に形成された熱交換部２１１と、熱交換部２１１に設けられた冷却液の流入口２１２および流出口２１３とを備えている。熱交換部２１１の内部には所定のパターンにて流路が形成されている。

熱交換部２１１の装着面には、ほぼ均等な間隔をあけて複数（たとえば、８個）の光源部１００が装着されている。そして、各光源部１００に対応して光ファイバ３００が配されているとともに、これら光ファイバ３００の出射端部がバンドル４００により結束されている。光源部１００、光ファイバ３００、バンドル４００の構成は、上記実施の形態と同様である。

各光ファイバ３００の長さは全て等しくされている。また、各光ファイバ３００がバンドル４００で結束された状態にあるとき、バンドル４００の中心は液冷ジャケット２１０のほぼ中心に位置する。これにより、全ての光ファイバ３００が直線状となり、液冷ジャケット２１０は、各光源部１００のうち２つの光源部がバンドル４００を頂点とする二等辺三角形をなすように各光源部１００を支持している。

したがって、変更例１の構成においても、上記実施の形態と同様、各光ファイバ３００に大きな明暗パターンの相違が生じないので、このような明暗パターンを抑制する光学手段を適宜配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

図３は、第１の実施形態の変更例２および変更例３に係る照明装置を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例２に係る照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、バンドルが省略されている。

同図（ａ）、（ｂ）を参照して、変更例２の照明装置は、液冷ジャケット２２０を備えている。液冷ジャケット２２０は、第１熱交換部２２１と、第２熱交換部２２２と、第３熱交換部２２３と、流入口２２４と、流出口２２５とを備えている。

第１熱交換部２２１は円環状に形成されており、第２熱交換部２２２は第１熱交換部２２１より外径の小さな円環状に形成されている。また、第３熱交換部２２３は、第２熱交換部２２２より外径が小さな円形状に形成されている。そして、第１熱交換部２２１の背面に第２熱交換部２２２が位置し、第２熱交換部２２２の背面に第３熱交換部２２３が位置する状態で、これら３つの熱交換部２２１〜２２３が一体化され、これにより、一つの液冷ジャケット２２０が構成されている。

流入口２２４および流出口２２５は、第１熱交換部２２１に設けられている。液冷ジャケット２２０の内部に形成される流路は、流入ロ２２４、第１熱交換部２２１、第２熱交換部２２２、第３熱交換部２２３、第２熱交換部２２２、第１熱交換部２２１、流出ロ２２５の順で冷却液が流れるように、３つの熱交換部２２１、２２２、２２３の内部に所定のパターンにて形成されている。

第１熱交換部２２１の装着面２２１ａには、ほぼ均等な間隔をあけて複数（たとえば、８個）の光源部１００が装着されている。第２熱交換部２２２の装着面２２２ａは、第１熱交換部２２１の中央開口から正面に臨んでおり、この装着面２２２ａには、ほぼ均等な間隔をあけて複数（たとえば、４個）の光源部１００が装着されている。第３熱交換部２２３の装着面２２３ａは、第２熱交換部２２２の中央開口から正面に臨んでおり、この装着面２２３ａには、１個の光源部１００が装着されている。

各光ファイバ３００が各光源部１００に対応して配されているとともに、これら光ファイバ３００の出射端部がバンドル４００により結束されている。光源部１００、光ファイバ３００、バンドル４００の構成は、上記実施の形態と同様である。なお、各光ファイバの３００長さは全て等しくされている。また、各光ファイバ３００がバンドルで結束された状態にあるとき、バンドル４００の中心は液冷ジャケット２２０のほぼ中心に位置する。

第１熱交換部２２１、第２熱交換部２２２、第３熱交換部２２３の各々の装着面２２１ａ、２２２ａ、２２３ａのＸ軸方向における位置は、バンドル４００と各装着面の光源部１００との距離がほぼ等しくなるよう設定されている。これにより、全ての光ファイバ３００が直線状ととなり、液冷ジャケット２２０は、各光源部１００のうち２つの光源部がバンドル４００を頂点とする二等辺三角形をなすように各光源部１００を支持している。

したがって、変更例２の構成においても、上記実施の形態と同様、各光ファイバ３００に大きな明暗パターンの相違が生じないので、このような明暗パターンを抑制する光学手段を適宜配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

図３（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、変更例３に係る照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｄ）では、便宜上、バンドルが省略されている。

変更例３の照明装置は、変更例２の構成と異なり、液冷ジャケット２３０を構成する第１熱交換部２３１、第２熱交換部２３２、第３熱交換部２３３が一体化されておらず、個々に独立して設けられている。そのため、ジャケット内部の流路もそれぞれに独立して設けられており、また、各熱交換部２３１、２３２、２３３のそれぞれに流入口２３４ａ，２３４ｂ、２３４ｃおよび流出口２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃが設けられている。

さらに、第２熱交換部２３２の外径は、第１熱交換部２３１の中央開口より若干小さくされており、第３熱交換部２３３の外径は、第２熱交換部２３２の中央開口より若干小さくされている。その他の構成は、変更例２と同様である。

この変更例３の構成においても、全ての光ファイバ３００が直線状となり、液冷ジャケット２３０は、各光源部１００のうち２つの光源部がバンドル４００を頂点とする二等辺三角形をなすように各光源部１００を支持している。よって、上記実施の形態と同様、各光ファイバ３００に大きな明暗パターンの相違が生じないので、このような明暗パターンを抑制する光学手段を適宜配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

さらに、この変更例３の構成では、第１熱交換部２３１、第２熱交換部２３２、第３熱交換部２３３が個々に独立して設けられているので、各光ファイバ３００が直線状になるよう、必要に応じて、図３（ｃ）のＸ軸方向におけるそれぞれの熱交換部の位置を調整することができる。

図４は、第１の実施形態の変更例４に係る照明装置を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、バンドルが省略されている。

この変更例４の照明装置は、変更例２の構成と異なり、第１熱交換部２４１、第２熱交換部２４２が正方形の環状に形成され、第３熱交換部２４３が正方形に形成されている。また、第１熱交換部２４１、第２熱交換部２４２に装着した各光源部１００とバンドル４００との距離が等しくなるよう、これら熱交換部２４１、２４２の角部に各光源部１００が装着されている。その他の構成は、変更例２と同様である。

この変更例４の構成においても、全ての光ファイバ３００が直線状となり、液冷ジャケット２４０は、各光源部１００のうち２つの光源部がバンドル４００を頂点とする二等辺三角形をなすように各光源部１００を支持している。よって、上記実施の形態と同様、各光ファイバ３００に大きな明暗パターンの相違が生じないので、このような明暗パターンを抑制する光学手段を適宜配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

さらに、各ジャケット２４１、２４２、２４３が四角い形状であるため、各熱交換部２４１、２４２、２４３を円形形状とする場合に比べて液冷ジャケット２４０を容易に製造することができる。

なお、第１熱交換部２４１および第２熱交換部２４２において、各光源部１００を角部ではなく各辺の中央部に配置しても、各光源部１００とバンドル４００との距離を等しくすることができる。

図５は、第１の実施形態の変更例５に係る照明装置を示す図である。同図（ａ）は照明装置の斜視図であり、同図（ｂ）は液冷ジャケットの斜視図である。

変更例５の照明装置は、液冷ジャケット２５０を備えている。液冷ジャケット２５０は、椀形に形成された熱交換部２５１と、熱交換部２５１に設けられた冷却液の流入口２５２および流出口２５３とを備えている。熱交換部２５１の内面は球面形状となっており、バンドル４００までの距離Ｒが、内面形状の曲率半径となるようバンドル４００が配置される。熱交換部２５１の内部には、所定のパターンにて流路２５３が形成されている。

熱交換部２５１の内面（装着面）には、複数の光源部１００が放射状（同心円状）に配置されている。そして、各光源部１００に対応して光ファイバ３００が配されているとともに、これら光ファイバ３００の出射端部がバンドル４００により結束されている。なお、光源部１００、光ファイバ３００、バンドル４００の構成は、上記実施の形態と同様である。

各光ファイバ３００の長さは全て等しくされている。また、各光ファイバ３００がバンドル４００で結束された状態にあるとき、バンドル４００の中心は液冷ジャケット２１０のほぼ中心に位置する。

液冷ジャケット２５０の内面は、上述のように、バンドル４００までの距離Ｒを曲率半径とする球面状とされているため、液冷ジャケット２５０に装着された各光源部１００とバンドル４００との距離はほぼ等しくなっている。よって、図５（ａ）に示すように、全ての光ファイバ３００が直線状となり、液冷ジャケット２５０は、各光源部１００のうち２つの光源部がバンドル４００を頂点とする二等辺三角形をなすように各光源部１００を支持している。

したがって、変更例５の構成によれば、上記実施の形態と同様、各光ファイバ３００に大きな明暗パターンの相違が生じないので、このような明暗パターンを抑制する光学手段を適宜配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

なお、図５（ｂ）に示すように、熱交換部２５１の内面（装着面）には、各光源部１００の配置位置に放熱フィン２５４が設けられており、これによって、光源部１００の放熱効果が高められている。

＜第２の実施形態＞
図６は、第２の実施形態の照明装置の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、バンドルが省略されている。

同図を参照して、照明装置は、複数の光源部１００と、液冷ジャケット２５０と、複数の光ファイバ３１０ａ〜３１０ｄと、バンドル４００とで構成されている。

複数（たとえば、７個）の光源部１００が、同図（ａ）に示すＺ軸方向に、所定の間隔で一列に並ぶようにして液冷ジャケット２の装着面に装着されている。光源部１００の構成は、第１の実施形態と同様である。

液冷ジャケット２６０は、Ｚ軸方向に長尺で且つ装着面が平坦な熱交換部２６１と、熱交換部２６１の両端にそれぞれ設けられた流入口２６２および流出口２６３とを備えている。熱交換部２６０の内部には所定のパターンにて流路が形成されている。流入口２６２から流入した冷却液は、熱交換部２６１内の流路を通って流出口２６３から流出する。こうして、冷却液により熱交換部２６１が冷却され、熱交換部２６１上に配された光源部１００が冷却される。

光ファイバ３１０ａ〜３１０ｄは、各光源部１００に対応して配されている。各光源部１００から出射されたレーザ光は、光ファイバ３００の入射端部に入射され、ファイバ内を伝搬して出射端部から出射される。

各光ファイバ３１０ａ〜３１ｄが直線状となるよう、各光ファイバ３１０ａ〜３１ｄの長さが調整されている。たとえば、配列中心にある光ファイバ３１０ａのバンドル４００までの長さをＬとした場合、その他の光ファイバ３１０ｂ〜３１０ｄのバンドル４００までの長さＬ１は、光ファイバ３１０ａとのなす角度をθとすると、Ｌ１＝Ｌ／ＣＯＳθの式により求めることができる。

全ての光ファイバ３は、出射端部側にてバンドル４００により一つに束ねられている。バンドル４００の構成は、第１の実施形態と同様である。こうして、各光源部１００からのレーザ光が光ファイバ３１０ａ〜３１０ｄによって集められ高輝度となったレーザ光（照明光）が、バンドル４００の前端から前方（Ｘ軸方向）に向けて出射される。

以上、第２の実施形態によれば、全ての光ファイバ３１０ａ〜３１０ｄが直線状となるため、各光ファイバ３１０ａ〜３１０ｄから出射されるレーザ光には、大きな明暗パターンの相違が生じない。よって、このような明暗パターンを抑制する光学手段を適宜配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

＜第３の実施形態＞
図７は、第３の実施形態の照明装置の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第３の実施形態の第１の構成例に係る照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、バンドルが省略されている。

同図（ａ）、（ｂ）を参照して、第１の構成例に係る照明装置は、複数の光源部１００と、液冷ジャケット２６０と、複数の光ファイバ３２０ａ〜３２０ｃと、バンドル４００とで構成されている。

この照明装置の構成は、光ファイバ３２０ａ〜３２０ｃの構成を除いて、第２の実施形態と同様とされている。ただし、この構成例では、液冷ジャケット２６０に配されている光源部１００の個数が、たとえば６個とされており、厳密にいえばこの点も第２の実施形態と相違しているが、光源部１００の個数については適宜変更できる。

以下、主として第２の実施形態と相違する光ファイバ３２０ａ〜３２０ｃの構成について説明する。

第１の構成例では、各光ファイバ３１０ａ〜３１０ｃの長さは等しくされている。このため、配列の中心に近い光源部１００ほどバンドル４００との距離が短くなり、配列中心側の光ファイバ３２０ａ、その外側の光ファイバ３２０ｂ、最も外側の光ファイバ３２０ｃの順に、バンドル４００に至るまでの部分の曲がりが大きくなる。

そこで、この構成例では、配列中心側の光ファイバ３２０ａ、その外側の光ファイバ３２０ｂ、最も外側の光ファイバ３２０ｃの順に、それぞれ、許容曲げ半径ｒ１、ｒ２、ｒ３が小さくなるよう調整されている。

許容曲げ半径の小さい光ファイバは、許容曲げ半径が大きい光ファイバに比べて、角度分布が変化し難い。具体的には、コア径の小さい光ファイバなどは、許容曲げ半径が小さく、光ファイバが曲げられたときのコア周壁での反射状態が変化し難いため、角度分布が変化し難くなる。

このため、各光ファイバ３２０ａ〜３２０ｃの間に大きな曲りの差が生じていても、光ファイバ３２０ａ〜３２０ｃから出射される光には、明暗パターンに大きな相違が生じ難い。よって、この構成例によれば、明暗パターンを抑制するための光学手段を適宜配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

図７（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、第３の実施形態の第２の例に係る照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｄ）では、便宜上、バンドルが省略されている。

第３の実施形態においては、第２の構成例のごとく、配列中心の光ファイバ３３０ａを最も短くし、最も外側の光ファイバ３３０ｄを最も長くすることにより、最も外側の光ファイバ３３０ｄが最も曲がりやすくなる構成とすることもできる。この場合、最も外側の光ファイバ３３０ｄ、その内側の光ファイバ３３０ｃ、さらにその内側の光ファイバ３３０ｂ、配列中心の光ファイバ３３０ａの順に、それぞれ、許容曲げ半径ｒ４、ｒ３、ｒ２、ｒ１が小さくなる構成とすることができる。

このような構成としても、各光ファイバ３３０ａ〜３３０ｄから出射される光に大きな明暗パターンの相違が生じ難く、明暗パターンを抑制するための光学手段を適宜配することにより、照明光の輝度ムラを低減させ易くなる。

＜第４の実施形態＞
図８は、第４の実施形態の照明装置の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第１の構成例に係る照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、バンドルが省略されている。

同図（ａ）、（ｂ）を参照して、第１の構成例に係る照明装置は、複数の光源部１００と、液冷ジャケット２６０と、複数の光ファイバ３４０と、バンドル４００とで構成されている。

この照明装置の構成は、光ファイバ３４０の構成を除いて、第２の実施形態と同様とされている。ただし、この例では、液冷ジャケット２６０に配されている光源部１００の個数が、たとえば４個とされており、厳密にいえばこの点も第２の実施形態と相違しているが、光源部１００の個数については適宜変更できる。

以下、主として第２の実施形態と相違する光ファイバ３４０の構成について説明する。

各光ファイバ３４０には、バンドル４００に至るまでの部分に、許容曲げ半径より曲率半径が小さくなるように曲げられたループ部３４０ａが形成されている。

このような構成とすれば、ループ部３４０ａで光が反射を繰り返すうちに光の角度分布が均一化され（なだらかになり）、この結果、各光ファイバ３４０から出射されるレーザ光の明暗差が小さくなる。よって、照明光の輝度ムラを低減することができる。

なお、図８（ａ）、（ｂ）の構成例では、ループ部３４０ａが一つだけ形成されているが、これに限らず、ループ部を複数形成することもできる。

図８（ｃ）、（ｄ）は、各光ファイバに対してループ部を二つ形成する場合の構成例（第２の構成例）である。この構成例では、各光ファイバ３５０に、巻き方向が互いに異なる２つのループ部３５０ａ、３５０ｂが形成されている。こうすると、上記第１の構成例に比べてループ部３５０ａ、３５０ｂにおける光の反射頻度が増加するため、角度分布の均一化効果がさらに増長される。よって、照明光の輝度ムラをさらに低減することができる。

＜第５の実施形態＞
図９は、第５の実施形態の照明装置の構成を示す図である。同図（ａ）は、液冷ジャケットにおける光源部の配置状態を示す図である。また、同図（ｂ）は、バンドルにおける光ファイバの結束状態を示す図である。さらに、同図（ｃ）は、複数の照明装置を組み合わせて白色光の照明ユニットを構成したときの、ＲＧＢ各色の配置状態を示す図である。

同図（ａ）に示すように、液冷ジャケット２６０の装着面には、複数の光源部１００が２次元に配置されている。

液冷ジャケット２６０の装着面は平坦であり、各光源部１００からバンドル４００までの距離は、光源部１００の配置中心から離れるほど長くなっている。また、各光源部１００に対応する各光ファイバ３００の長さは全て等しくされている。このため、光ファイバ３００がバンドル４００により結束された状態で、中央領域Ｐにある光源部１００に対応する光ファイバ３００はたるんで曲がった状態となり、外周領域Ｑにある光源部１００に対応する光ファイバ３００は直線状となる（図１２参照）。

これにより、中央領域Ｐからの光ファイバ３００が出射するレーザ光の明暗パターンは類似したものとなり、外周領域Ｑからの光ファイバ３００が出射するレーザ光の明暗パターンは類似したものとなる。

一方、バンドル４００の内部では、中央領域Ｐからの光ファイバ３００が中央部分に固まることなく分散されるように配されている。たとえば、同図（ｂ）に示すように、中央領域Ｐからの光ファイバ３００と外周領域Ｑからの光ファイバ３００とがバンドル４００の径方向に交互に配置されている。したがって、バンドル４００は、光ファイバ３００の出射端部における明暗パターンが互いに異なる光ファイバ３００を隣接させて結束する。

このような構成とすれば、類似した明暗パターンのレーザ光が中央部に固まって出射されることがないので、照明装置から出射されるレーザ光に明暗パターンの影響が強く表れ難くなる。よって、照明光の輝度ムラを低減することができる。

なお、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）を出射する上記バンドル４００を組み合わせて白色光を生成する場合には、図９（ｃ）に示すように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を出射するバンドル４００の配置状態を異ならせた二つのＲＧＢユニット５００ａ、５００ｂが用意される。そして、これらユニット５００ａ、５００ｂをさらに結束するバンドル６００内において、これらＲＧＢユニット５００ａ、５００ｂが二列に並ぶように配置される。

このように構成すれば、バンドル６００内に一つのＲＧＢユニットを規則的に配置する場合に比べて、照明ユニットから輝度ムラの少ない白色光を出射することができる。

なお、この場合には、同図（ｃ）のように、バンドル６００内において、Ｂ光やＧ光に比べて光学部材に対する屈折率の影響が小さいＲ光のバンドル４００が、Ｂ光やＧ光の外側に配置されることが望ましい。

＜第６の実施形態＞
図１０は、第６の実施形態の照明装置の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、照明装置の側面図および正面図である。なお、同図（ｂ）では、便宜上、バンドルが省略されている。さらに、同図（ｃ）は、振動ユニットの構成を示す図である。

この照明装置は、光源部１００、液冷ジャケット２００、光ファイバ３００、バンドル４００に加えて、光ファイバ３００を振動させるための振動ユニット７００を備えている。

振動ユニット７００は、ファイバ保持部７０１と、２つの振動モータ７０２とで構成されている。ファイバ保持部７００は、各光ファイバ３００がはめ込まれる複数の溝部７０１ａを有する。振動モータ７０２は、ファイバ保持部７００の裏面に装着されている。

こうして、振動モータ７０２が振動すると、その振動がファイバ保持部７０１を介して光ファイバ３００に伝わり、光ファイバ３００が振動する。

光ファイバ３００が振動すると、光ファイバ３００の曲がり度合いが短時間に変動するために、明暗パターンも短時間に変動する。このとき、振動ユニット７００の振動数は、人の目で明暗パターンの変動が認識できない程度の値（６０Ｈｚ以上）に設定されており、このため、ユーザの目には明暗パターンが平均化された光が捉えられる。

したがって、このような構成とすれば、ユーザの目には、明るさのムラが感じられ難くなる。よって、この照明装置をプロジェクタに用いると、投写画像に生じる明るさムラがユーザにおいて認識され難くなる。

＜投写型映像表示装置の実施形態＞
図１１は、本実施の形態の照明装置が搭載されたプロジェクタの光学系の構成を示す図である。

照明ユニット２０は、たとえば、図９（ｃ）で説明した構成であり、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）の各照明装置１０が組み合わされてなる。なお、上記図９（ｃ）では、図９（ａ）、（ｂ）の構成の照明装置を用いるとして説明がなされているが、照明装置１０として、図１〜図８または図１０の構成を用いることもできる。

照明ユニット２０から出射された照明光は、ロッドインテグレータ３１によって均一化された後、コンデンサレンズ３２、ミラー３３、コンデンサレンズ３４を介してＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム（内部全反射プリズム）３５に入射される。なお、ＴＩＲプリズム３５の構成の詳細は、たとえば、特開２００６−７９０８０号公報に記載されている。

ＴＩＲプリズム３５に入射された光は、ＴＩＲプリズム３５を構成する赤色プリズム、緑色プリズムおよび青色プリズムによってＲ光、Ｇ光、Ｂ光に分離され、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）からなる反射型の光変調素子３６、３７、３８に入射される。これら光変調素子３６、３７、３８によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、赤色プリズム、緑色プリズムおよび青色プリズムによって光路が統合され、各色光が色合成された光がＴＩＲプリズム３５から投写レンズ４０に入射される。

なお、図１１には、ＴＩＲプリズム３５を用いる光学系を示したが、上記実施の形態に係る照明装置は、複数のダイクロイックミラーによって分離した色光を３方から３つの液晶パネルに入射させ、各液晶パネルによって変調された色光をダイクロイックプリズムによって合成するタイプの光学系等、他の光学系における照明装置にも適宜用いることができる。

＜その他＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記の他に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、照明装置をプロジェクタに搭載する例について説明したが、本発明の照明装置を、露光装置や加工用照明機など他の機器に搭載することもできる。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

第１の実施形態に係る照明装置の構成を示す図 第１の実施形態の変更例１に係る照明装置の構成を示す図 第１の実施形態の変更例２および変更例３に係る照明装置の構成を示す図 第１の実施形態の変更例４に係る照明装置の構成を示す図 第１の実施形態の変更例５に係る照明装置の構成を示す図 第２の実施形態に係る照明装置の構成を示す図 第３の実施形態に係る照明装置の構成を示す図 第４の実施形態に係る照明装置の構成を示す図 第５の実施形態に係る照明装置の構成を示す図 第６の実施形態に係る照明装置の構成を示す図 実施形態に係る照明装置を搭載したプロジェクタの光学系の構成を示す図 光ファイバを用いた照明装置の一構成例を示す図 光源部の一構成例を示す図

符号の説明

１００ … 光源部
２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０ … 液冷ジャケット（支持部材）
３００、３１０ａ〜３１０ｄ、３２０ａ〜３２０ｃ、３３０ａ〜３３０ｄ、３４０、３５０ … 光ファイバ
４００ … バンドル（結束部）
７００ … 振動ユニット（振動部）

Claims (8)

1. 光を出射する複数の光源部と、
   前記複数の光源部を支持する支持部材と、
   前記各光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の光ファイバと、
   前記複数の光ファイバを結束する結束部と、
   を備え、
   前記支持部材は、前記複数の光源部のうち第１の光源部と第２の光源部とが前記結束部を頂点とする二等辺三角形をなすように前記各光源部を支持する、
   ことを特徴とする照明装置。
2. 光を出射する複数の光源部と、
   前記各光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の光ファイバと、
   前記複数の光ファイバを結束する結束部と、
   を備え、
   前記光ファイバは、前記各光源部から前記結束部までの距離に応じて、異なる長さに調整される、
   ことを特徴とする照明装置。
3. 光を出射する複数の光源部と、
   前記各光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の光ファイバと、
   前記複数の光ファイバを結束する結束部と、
   を備え、
   前記複数の光源部のうち第１の光源部と前記結束部との距離と前記第１の光源部に対応する第１の光ファイバの長さ寸法との差が、第２の光源部と前記結束部との距離と前記第２の光源部に対応する第２の光ファイバの長さ寸法との差よりも大きいとき、前記第１の光ファイバの許容曲げ半径が前記第２の光ファイバの許容曲げ半径よりも小さくなっている、
   ことを特徴とする照明装置。
4. 光を出射する複数の光源部と、
   前記各光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の光ファイバと、
   前記複数の光ファイバを結束する結束部と、
   を備え、
   前記光ファイバは、許容曲げ半径より小さい曲率半径を有するように配置される、
   ことを特徴とする照明装置。
5. 光を出射する複数の光源部と、
   前記各光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の光ファイバと、
   前記複数の光ファイバの出射端部を結束する結束部と、
   を備え、
   前記結束部は、光ファイバの出射端部における明暗パターンが互いに異なる光ファイバを隣接させて結束する、
   ことを特徴とする照明装置。
6. 請求項５記載の照明装置において、
   前記光源部は、第１色光を出射する複数の第１色光源部と、第２色光を出射する複数の第２色光源部と、第３色光を出射する複数の第３色光源部と、を有し、
   前記複数の光ファイバは、前記各第１色光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の第１光ファイバと、前記各第２色光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の第２光ファイバと、前記各第３色光源部から出射された光を照明対象物へ導く複数の第３光ファイバと、を有し、
   前記結束部は、光ファイバの出射端部における色光が互いに異なる光ファイバを隣接させて結束することを特徴とする照明装置。
7. 光を出射する光源部と、
   前記光源部から出射された光が入射される光ファイバと、
   前記光ファイバを振動させる振動部と、
   を備えたことを特徴とする照明装置。
8. 請求項１ないし７の何れか一項に記載の照明装置を備える投写型映像表示装置。

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