JP2010102049A - 照明装置用光学部品、照明装置および投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明光の光束サイズを円滑かつ効果的に縮小できる照明装置用光学部品、照明装置およびこれらを搭載した投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、第１の方向（Ｘ軸方向）に並べて配置された３つの光源モジュール１１、１２、１３と、第２の方向（Ｙ軸方向）に並べて配置された３つの光源モジュール１４、１５、１６と、これら光源モジュール１１〜１６からのレーザ光を合成するための光合成部材３１とを備えている。光合成部材３１には、透過領域３０５、３０６、３０７と反射膜３０２、３０３、３０４とが交互に配されている。光源モジュール１１、１２、１３からの光は、透過領域３０５、３０６、３０７を透過し、光源モジュール１４、１５、１６からの光は、反射膜３０２、３０３、３０４で反射されて光源モジュール１１、１２、１３からの光と同一方向に進む。
【選択図】図４

Description

本発明は、照明装置用光学部品、照明装置および投写型映像表示装置に関し、特に、複数の光源を用いて高輝度化を図る際に用いて好適なものである。

近年、半導体レーザ等の固体レーザ光源を用いた投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」という）の開発が進められている。レーザ光源は、広い色空間を高輝度かつ高精細に表現する能力に優れており、次世代プロジェクタの光源として注目されている。

その一方、レーザ光源は、ランプに比べて熱の総発生量が大きく、また、温度変化に対する出力変動が起こり易い。このため、レーザ光源を用いる場合には、冷却効率の向上と厳格な温度管理が要求される。これまでに、レーザ光源を冷却するための方法が種々提案されている（特許文献１）。これらの手法では、ヒートシンク、ペルチェ素子または液冷システムを用いてレーザ光源の冷却が行われている。

また、近年の大画面化に伴い、プロジェクタに搭載される照明装置では、高光量化が求められている。これに対し、以下の特許文献２では、レーザ光源を２次元状もしくは３次元状に配置することにより、照明装置の高光量化が図られている。
特開平１１−１０３１３２号公報 ＷＯ９９／４９３５８号公報（再公表公報）

レーザ光源を冷却する場合、液冷ジャケット等の熱交換部がレーザ光源に装備される（以下、熱交換部が装備されたレーザ光源を「光源モジュール」という）。このため、光源モジュールの外形はかなり大きくなる。

複数の光源モジュールを用いて照明装置を構成する場合に、光源モジュールを単純に一面に並べるだけでは、熱交換部の機械的制約から、各光源モジュールから出射されたレーザ光の間隔が広くなってしまう。このため、生成された照明光の光束サイズはかなり大きくなり、後段側の光学系に入射する際のEtendue値が大きくなってしまう。その結果、照明光を光変調素子（液晶パネル等）に円滑に取り込み難くなり、光の利用効率が低下するとの問題が起こり得る。

本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、照明光の光束サイズを円滑かつ効果的に縮小できる照明装置用光学部品、照明装置およびこれらを搭載した投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、照明装置用光学部品に関するものである。本態様に係る光学部品は、所定平面に平行な第１の方向に所定の間隔で配置され前記平面に平行な同一方向にそれぞれ光を出射する第１の光源と、前記平面に平行な第２の方向に所定間隔で配置され前記第１の光源からの光と交差する同一方向にそれぞれ光を出射する第２の光源とを具備する照明装置に用いられるものである。本態様に係る光学部品は、前記第１の光源からの光を通過させる通過部と前記第２の光源からの光を反射する反射部とが交互に配されていることを特徴とする。

本態様に係る光学部品が上記照明装置に組み込まれる場合、当該光学部品は、前記第１の光源群からの光が前記通過部に入射するとともに前記第２の光源群からの光が反射部に入射し、且つ、前記通過部を通過した光と前記反射部によって反射された光が同一方向に向かうよう配置される。こうして、第１の光源からの光と第２の光源からの光が当該光学部品によって合成され、照明光として照明装置から出射される。

本態様に係る光学部品を用いると、第１の光源からのレーザ光間の隙間を第２の光源からのレーザ光が埋めるようにしてレーザ光が合成されるため、合成後の照明光の光束サイズを抑制することができる。したがって、後段側の光学系に入射する際の照明光のEtendue値を抑制することができ、照明光の高光量化と利用効率の向上を実現することができる。

なお、本態様に係る光学部品を用いる場合、第１の光源と第２の光源は、それぞれ、通過部と反射部に対応して配置される。このとき、通過部は反射部を挟んで配されているため、第１の光源間の間隔は広くなり、同様に、第２の光源間の間隔も反射部が通過部を挟んで配されているため広くなる。よって、各光源に熱交換部が装備されても各光源を円滑に配置することができる。

本態様に係る光学部品は、光透過性の基板と、前記基板表面の前記反射部に対応する領域に形成された反射膜とを備える構成とすることができる。

また、本態様に係る光学部品は、基板と、前記基板表面の前記反射部に対応する領域に配された反射面と、前記基板の前記通過部に対応する領域に形成された開口とを備える構成とすることができる。なお、この構成における「反射面」とは、基板表面に別途反射膜を形成して反射面が構成される場合に限らず、たとえば、基板自体を反射性材料で形成し、別途反射膜を形成せずとも基板表面の反射部に対応する領域が反射面となる場合をも含むものである。

本発明の第２の態様は、照明装置に関するものである。本態様に係る照明装置は、所定平面に平行な第１の方向に所定間隔で配置され前記平面に平行な同一方向にそれぞれ光を出射する第１の光源と、前記平面に平行な第２の方向に所定間隔で配置され前記第１の光源からの光と交差する同一方向にそれぞれ光を出射する第２の光源と、前記第１の光源からの光を通過させる通過部と前記第２の光源からの光を反射する反射部とが交互に配された光学部品とを備える。また、前記光学部品は、前記第１の光源からの光が前記通過部に入射するとともに前記第２の光源からの光が反射部に入射し、且つ、前記通過部を通過した前記第１の光源からの光と前記反射部によって反射された前記第２の光源からの光が同一方向に向かうよう配置される。

この態様に係る照明装置の構成によれば、上記第１の態様と同様、各光源に熱交換部が装備されても各光源を円滑に配置することができる。また、照明光の光束サイズを抑制できるため、照明光の利用効率を高めることができる。

なお、第２の態様に係る照明装置において、前記光学部品が、光透過性の基板と、前記基板表面の前記反射部に対応する領域に形成された反射膜とを備える構成とされる場合には、さらに、前記通過部により反射された光を受光する第１の光センサと、前記反射部を透過した光を受光する第２の光センサとを備える構成とすることができる。

こうすると、第１の光センサと第２の光センサからの信号をもとに、第１の光源と第２の光源の状態、たとえば、これら光源の劣化状態や発光効率を判定することが可能となる。よって、その判定結果に応じた種々の制御が可能となる。

本発明の第３の態様に係る投写型映像表示装置は、上記第２の態様に係る照明装置を具備することを特徴とする。この態様に係る投写型映像表示の構成によれば、照明光の高光量化を図ることができるので、投写光量を向上させることができ、高品位な画像の表示を行うことが可能となる。

以上のとおり本発明によれば、照明光の光束サイズを円滑かつ効果的に縮小できる照明装置用光学部品、照明装置およびこれらを搭載した投写型映像表示装置を提供することができる。

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。

＜照明装置用光学部品および照明装置の実施形態＞
以下、本発明の実施の形態に係る照明装置につき図面を参照して説明する。

まず、照明装置を構成する各構成部材の構成について、図１〜図３を参照して説明する。

図１は光源モジュール１１の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、ぞれぞれ、光源モジュール１１の上面図、正面図、背面図、左側面図、右側面図である。

光源モジュール１１は、６つのレーザ光源１０１と、左枠部１０２と、右枠部１０３とが一体化された構造を有している。即ち、６つのレーザ光源１０１が、電気的に絶縁された状態で左右方向に並んで配置されており、さらに、左右両端のレーザ光源１０１に、それぞれ左枠部１０２および右枠部が連結されている。

レーザ光源１０１は、赤色波長帯域のレーザ光を出射するものであり、エッジエミッタ方式の半導体レーザ部１０１ａと、下部電極板１０１ｂと、上部電極板１０１ｃが、ネジ１０１ｄにて一体化されることにより構成されている。

半導体レーザ部１０１ａには、左右方向に複数の発光部（エミッタ）が配されている。下部電極板１０１ｂおよび上部電極板１０１は銅板等の導電性材料で形成されており、半導体レーザ部１０１ａの陽極および陰極が、それぞれ、下部電極板１０１ｂおよび上部電極板１０１ｃに電気的に接続されている。

上部電極板１０１ｃは、導電性の接続端子１０４によって隣のレーザ光源１０１の下部電極板１０１ｂに電気的に接続されている。接続端子１０４は、ネジ１０５およびネジ１０６によって、それぞれ上部電極板１０１ｃおよび下部電極板１０１ｂに固定されている。このように、６つのレーザ光源１０１は、電気的に直列接続された状態となっており、一番左端のレーザ光源１０１の下部電極板１０１ｂと一番右端のレーザ光源の上部電極板１０１ｃに電力供給線（図示せず）が接続される。

こうして、駆動回路（図示せず）から電力供給線を介して電圧が印加されると、各レーザ光源１０１の半導体レーザ部１０１ａからレーザ光が出射される。なお、同図（ｂ）を参照して、各レーザ光源１０１から出射されるレーザ光の上下方向の広がり角（半値全幅（ＦＷＨＭ））は８０°程度となり、左右方向の広がり角は１０°程度となる。

各々の下部電極板１０１ｂには、いずれも、左右両端に繋がる流路（図示せず）が電極板本体とは電気的に絶縁された状態で形成されおり、各レーザ光源１０１が連結されて端面同士が接合されると流路が一つに繋がるような構成とされている。一方、左枠部１０２の側面には流入口１０２ａが形成されており、流入口１０２ａからの流路（図示せず）が一番左端のレーザ光源１０１の流路に繋がっている。また、右枠部１０３の側面には流出口１０３ａが形成されており、流出口１０３ａからの流路が一番右端のレーザ光源１０１の流路に繋がっている。

こうして、レーザ光源１０１への通電時には、流入口１０２ａから冷却液が導入され、各レーザ光源１０１（下部電極板１０１ｂ）の流路を通って流出口１０３ａから排出される。半導体レーザ部１０１ａで発生した熱は、流路を流れる冷却液との間の熱交換によって放出される。

図２は、レンズ部材２１の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、レンズ部材２１の正面図、上面図、側面図である。レンズ部材２１は、光源モジュール１１から出射されたレーザ光を、図１（ｂ）の上下方向において収束させて平行光化するためのものである。

図２（ａ）および（ｂ）を参照して、レンズ部材２１は、左右方向に一定の間隔（略等しい間隔）で並ぶ３つのシリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３と、これらを保持する板部２０４によって構成されている。シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３と板部２０４は、シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３を形成する材料（ガラス、合成樹脂等）によって一体形成されている。各シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３は、入射された光を同図（ａ）の左右方向に収束させる。

後述の如く、シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３には、それぞれ、一つの光源モジュール１１からのレーザ光が入射する。このため、各シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３は、光源モジュール１１に配された上記６つのレーザ光源１０１からの全てのレーザ光が入射可能なように、同図（ａ）に示す如く縦長の形状を有している。

なお、シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３間のピッチは、光源モジュール１１の配置ピッチにあうよう調整されている。本実施の形態では、後述の如く、光源モジュール１１が一定ピッチで配されるため、シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３間のピッチも一定となっている。

図３は、光合成部材３１の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、光合成部材３１の正面図、上面図、側面図である。光合成部材３１は、上記レンズ部材２１を透過した後の各光源モジュール１１からのレーザ光を照明光として合成するためのものである。なお、光合成部材３１は、本発明の照明装置用光学部品に相当する。

光合成部材３１は、光透過性を有するよう、ガラス材料で形成された基板３０１を備えている。基板３０１の前面には、３か所に反射膜３０２、３０３、３０４が形成されている。これら反射膜３０２、３０３、３０４は、レーザ光源１０１から出射される波長領域のレーザ光に対して反射率が高くなる誘電体多層膜からなり、たとえば、蒸着加工によって基板３０１前面に形成される。

基板３０１において、反射膜３０２と反射膜３０３の間の領域、反射膜３０３と反射膜３０４の間の領域、および反射膜３０４より左側の領域は、それぞれ、透過領域３０５、３０６、３０７となる。これら透過領域３０５、３０６、３０７における基板３０１の両面には、レーザ光源１０１から出射される波長領域のレーザ光に対して反射率が低くなるよう反射防止膜が形成されている。

このように、光合成部材３１では、反射膜３０２、３０３、３０４と透過領域３０５、３０６、３０７が、同図（ａ）、（ｂ）の左右方向に交互に配されている。

なお、反射膜３０２、３０３、３０４間のピッチと透過領域３０５、３０６、３０７間のピッチは、光源モジュール１１の配置ピッチにあうよう調整されている。本実施の形態では、後述の如く、光源モジュール１１が一定ピッチで配されるため、反射膜３０２、３０３、３０４間のピッチと透過領域３０５、３０６、３０７間のピッチは一定となっている。また、反射膜３０２、３０３、３０４の幅と透過領域３０５、３０６、３０７の幅は、レンズ部材２０１、２０２、２０３を透過した後のレーザ光の光束幅に略等しくなるよう調整されている。これについては、追って図５を参照して説明する。

次に、照明装置の構成について説明する。図４は、照明装置の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、照明装置の上面図および背面図（同図（ａ）を矢印Ｐ方向から見た図）である。

同図に示すように、照明装置は、６つの光源モジュール１１、１２、１３、１４、１５、１６と、２つのレンズ部材２１、２２と、１つの光合成部材３１と、６つの光センサ４１、４２、４３、４４、４５、４６によって構成されている。

なお、光源モジュール１２〜１６の構成は、上述の光源モジュール１１の構成と同様であり、レンズ部材２２の構成も、上述のレンズ部材２１の構成と同様である。

光源モジュール１１、１２、１３は、互いに近接する状態でＸ軸方向に配列されている。各光源モジュール１１、１２、１３は、一定の間隔（略等しい間隔）を有している。一方、光源モジュール１４、１５、１６は、互いに近接する状態でＹ軸方向、即ち、光源モジュール１１、１２、１３の配列方向とほぼ直交する方向に配列されている。各光源モジュール１４、１５、１６は、一定の間隔（略等しい間隔）を有している。

光源モジュール１１、１２、１３、１４、１５、１６は、図１を参照して説明した如く、６つのレーザ光源１０１が上下方向（Ｚ軸方向）に並ぶように配置されており、各光源モジュールからは、６つのレーザ光が上下方向（Ｚ軸方向）に並ぶ状態で出射される。

光源モジュール１１、１２、１３、１４、１５、１６には、導入ホース５１および導出ホース５２が接続されており（同図（ｂ）参照）、導入ホース５１を通じて冷却液が導入され、導出ホース５２を通じて冷却液が導出される。なお、導入ホース５１および導出ホース５２は、ラジエータ等の冷却装置（図示せず）に接続されている。

光源モジュール１１、１２、１３の前方には、レンズ部材２１が配されている。レンズ部材２１の各シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３は、それぞれ、光源モジュール１１、１２、１３に対向している。光源モジュール１１、１２、１３の各レーザ光源１０１から出たレーザ光は、Ｘ軸方向に大きく拡がるが、これらレーザ光は、各シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３によってＸ軸方向に収束され略平行光となる。

また、光源モジュール１４、１５、１６の前方には、レンズ部材２２が配されている。レンズ部材２２の各シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３は、それぞれ、光源モジュール１４、１５、１６に対向している。光源モジュール１４、１５、１６の各レーザ光源１０１から出たレーザ光は、Ｙ軸方向に大きく拡がるが、これらレーザ光は、各シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３によってＹ軸方向に収束され、略平行光となる。

レンズ部材２１を透過した光源モジュール１１、１２、１３からのレーザ光と、レンズ部材２２を透過した光源モジュール１４、１５、１６からのレーザ光とが略交わる位置には、光合成部材３１が配されている。光合成部材３１は、光源モジュール１１、１２、１３からのレーザ光の光路中に、それぞれ透過領域３０５、３０６、３０７が位置し、光源モジュール１４、１５、１６からのレーザ光の光路中に、それぞれ反射膜３０７、３０６、３０５が位置するように、かつ、Ｘ軸およびＹ軸に対して略４５°の傾きとなるように配されている。

こうして、光源モジュール１１、１２、１３からのレーザ光は、その大半が透過領域３０５、３０６、３０７を通過して、そのままＹ軸方向に進む。一方、光源モジュール１４、１５、１６からのレーザ光は、その大半が反射膜３０５、３０６、３０７によって反射され、略９０度向きを変えて光源モジュール１１、１２、１３からのレーザ光と同じＹ軸方向に進む。

このようにして、６つの光源モジュール１１、１２、１３、１４、１５，１６からのレーザ光が合成された合成光（照明光）が照明装置から出射される。

なお、図４に示すＸ−Ｙ平面が本発明の「所定平面」に相当し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が、それぞれ、本発明の「第１の方向」および「第２の方向」に相当する。また、光源モジュール１１、１２、１３をそれぞれ構成するレーザ光源１０１のうちＸ−Ｙ平面に平行な同一平面上に並ぶ３つのレーザ光源１０１が、本発明の「第１の光源」に相当し、光源モジュール１４、１５、１６をそれぞれ構成するレーザ光源１０１のうちＸ−Ｙ平面に平行な同一平面上に並ぶ３つのレーザ光源１０１が、本発明の「第２の光源」に相当する。本実施の形態では、第１の光源と第２の光源の組が、Ｙ−Ｙ平面に直交する方向（Ｚ軸方向）に複数段（６段）配置された構成が例示されている。

図５（ａ）は、光合成部材３１とレーザ光の関係を示す一部拡大図である。同図には、便宜上、反射膜３０３および透過領域３０６の部分が拡大して図示されているが、反射膜３０２、３０４および透過領域３０５、３０７と対応するレーザ光との関係も同図と同様である。なお、Ｌａ、Ｌｂは、それぞれ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向におけるレーザ光の光束幅である。また、Ｗａ、Ｗｂは、それぞれ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における透過領域３０６および反射膜３０３の幅である。

同図（ａ）に示すように、本実施の形態では、透過領域３０６の幅Ｗａとレンズ部材２１を透過した光源モジュール１２からのレーザ光の光束幅Ｌａとが略等しくなるように、光源モジュール１２とレンズ部材２１のシリンドリカルレンズ部２０２の配置が調整されている。また、反射膜３０３の幅Ｗｂとレンズ部材２２を透過した光源モジュール１５からのレーザ光の光束幅Ｌｂとが略等しくなるよう、光源モジュール１５とレンズ部材２２のシリンドリカルレンズ部２０２の配置が調整されている。

こうすると、光源モジュール１２、１５からのレーザ光をレンズ部材２１、２２によってそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に平行光としつつ、これら２つのレーザ光をほぼ隙間なく合成することが可能となる。光源モジュール１１、１３および１４、１６からのレーザ光も、図５（ａ）と同様の関係にて、対応する透過領域３０５、３７および反射膜３０４、３０２に入射することにより、光合成部材３１によって、ほぼ隙間なく合成される。

なお、照明装置前方に照射面を設定したとき、光源モジュール１１、１２、１３から照射面までの光路長と光源モジュール１４、１５、１６から照射面までの光路長とが略等しくなるよう、光源モジュール１１、１２、１３のＹ軸方向の位置や光源モジュール１４、１５、１６のＸ軸方向の位置を調整することが望ましい。こうすると、照射面における各レーザ光の光束サイズおよび形状を略均一にすることができ、これら光束を束ねてなる照明光の強度分布を一様な状態に近づけることができる。

さらに、合成後の照明光のサイズができる限り小さくなるよう、光源モジュール１１、１２、１３、１４、１５、１６の間隔、シリンドリカルレンズ部２０１、２０２、２０３の間隔、反射膜３０２、３０３、３０４の幅および透過領域３０５、３０６、３０７の幅を調整することが望ましい。

図４に戻り、光合成部材３１を挟んで、光源モジュール１４、１５、１６と反対側の位置には、６つの光センサ４１、４２、４３、４４、４５、４６が配されている。光センサ４１、４３、４５は、それぞれ、反射膜３０２、３０３、３０４によって反射せずに僅かに透過した光源モジュール１６、１５、１４からのレーザ光を受光してその光量を検出する。また、光センサ４２、４４、４６は、それぞれ、透過領域３０５、３０６、３０７を透過せずに僅かに反射した光源モジュール１１、１２、１３からのレーザ光を受光してその光量を検出する。

なお、これら光センサ４１〜４６は、光源モジュール１１〜１６の各々に配された上記６つのレーザ光源１０１（図２参照）のうち、何れか一つから出射されたレーザ光を受光する位置に配置されている。

本実施の形態に係る照明装置が、後述のプロジェクタに組み込まれた場合、これら光センサ４１〜４６からの検出信号が、プロジェクタの制御回路（図示せず）に入力される。他方、制御回路による制御の下、光源モジュール１１〜１６には、駆動回路から一定の電圧が印加される。

光源モジュール１１〜１６の各々に配された６つのレーザ光源１０１は、上記図２を参照して説明したように接続端子１０４によって直列接続されているため、そのうち何れか一つが劣化しても全てのレーザ光源１０１の出力が低下する。この場合、劣化した光源モジュール１１〜１６に対応する光センサ４１〜４６の検出光量が低下する。制御回路は、光センサ４１〜４６の検出光量が、劣化を検出するための閾値以下となったと判定すると、対象となる光源モジュール１１〜１６の交換が必要である旨の報知を、たとえば投写画面を通じて行う。

また、制御回路は、各光センサ４１〜４６からの検出光量を比較することによって、各光源モジュール１１〜１６の発光効率の良否を判定する。そして、制御回路は、プロジェクタが照明装置の出力を低下させる低消費電力モード（エコモード）に設定された場合には、発光効率の低い光源モジュールを優先的に停止させる。

なお、上記のように光源モジュール１１〜１６毎ではなく、レーザ光源１０１毎に劣化や発光効率を検出する場合には、各レーザ光源１０１を電気的に並列接続とするとともに、レーザ光源１０１の数だけ受光部を有するラインセンサを、各光源モジュール１１〜１６に対応させて配すれば良い。

以上、本実施の形態によれば、光源モジュール１１〜１３からのレーザ光間の隙間を光源モジュール１４〜１６からのレーザ光が埋めるようにして、各光源モジュールからのレーザ光が合成されるため、照明光の光束サイズを抑制することができる。したがって、後段側の光学系に入射する際の照明光のEtendue値を抑制することができ、照明光の高光量化と利用効率の向上を実現することができる。

また、本実施の形態によれば、光源モジュール１１〜１３は、それぞれ、透過領域３０５〜３０７に対応して配置すれば良く、また、光源モジュール１４〜１６は、それぞれ、反射膜３０４、３０３、３０２に配置すれば良いため、図４（ａ）に示す如く、Ｘ軸方向における光源モジュール１１〜１３の配置間隔を広げることができ、また、Ｙ軸方向における光源モジュール１４〜１６の配置間隔を広げることができる。
よって、熱交換部が装備されて各光源モジュールが大型化しても、各光源モジュールを円滑に配置することができる。

さらに、本実施の構成によれば、透過領域３０５、３０６、３０７により反射されたレーザ光と反射膜部３０２、３０３、３０４を透過したレーザ光を検出することにより、光源モジュール１１〜１６の劣化状態や発光効率を把握することが可能となるので、これら状態に応じた種々の制御が可能となる。

＜変更例＞
図６は、変更例に係る光合成部材３２の構成を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、光合成部材３２の正面図、上面図、側面図である。

上記実施の形態においては、光合成部材３１に替えて、図６に示す光合成部材３２が用いられている。

光合成部材３２は、光透過性を有する基板３１１と、基板３１１の前面３か所に形成された反射膜３１２、３１３、３１４とを備えている。これら基板３１１および反射膜３１２、３１３、３１４の構成は、光合成部材３１と同様である。

さらに、反射膜３１２と反射膜３１３の間の領域、反射膜３１３と反射膜３１４の間の領域、および反射膜３１４より左側の領域には、それぞれ、開口３１５、３１６、３１７が形成されている。

このように、本変更例に係る光合成部材３２では、反射膜３１２、３１３、３１４と開口３１５、３１６、３１７が左右方向に交互に配されている。したがって、この光合成部材３２が照明装置内に配された場合、光源モジュール１１、１２、１３からのレーザ光は、レンズ部材２１を出た後、開口３１５、３１６、３１７を通過して、そのままＹ軸方向へ進むこととなる。

このように、本変更例に係る光合成部材３２を用いた場合には、光源モジュール１１、１２、１３からのレーザ光は、全てが開口３１５、３１６、３１７を通過する。よって、上記実施の形態に比べ、光源モジュール１１、１２、１３から出射されるレーザ光の利用効率を高めることができる。

ただし、本変更例のような構成とした場合には、図５（ｂ）に示すように、開口３１６に対してレーザ光が斜めに入射することとなる。この場合、開口３１６のエッジ部分を通るレーザ光は屈折によってＹ軸方向とは異なる方向に進んで開口３１６を進む光の光路から反れるため、結果として、透過領域３１６を透過したレーザ光と反射膜３１３で反射されたレーザ光との間に隙間が生じる惧れがある。この点、上記実施の形態の構成とすれば、かかる隙間を解消でき、各光源からのレーザ光を隙間なく合成することができる。

また、本変更例のような構成とした場合には、上記実施の形態のように、光源モジュール１１、１２、１３からのレーザ光が透明領域３０５〜３０６によって反射された反射光を利用することができないため、少なくとも、上記実施の形態における３つの光センサ４２、４４、４６は省略される。よって、この変更例を用いる場合には、少なくとも、これら３つの光センサ４２、４４、４６からの検出信号に基づく光源モジュール１１〜１３の劣化検出を行うことができなくなる。

なお、本変更例では、基板３１１の前面に反射面となる反射膜３１２、３１３、３１４を形成する構成としているが、基板３１１自体を反射性の材料で形成し、反射膜３１２、３１３、３１４に対応する領域に鏡面加工を施すことで反射面を形成するようにすることもできる。

＜投写型映像表示装置の実施形態＞
図７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。

照明装置５０１は、上記実施の形態で説明した構成を有する。照明装置５０１からは、赤色波長帯のレーザ光（以下、「Ｒ光」という）からなる照明光が出射される。

照明装置５０１から出射された照明光（Ｒ光）は、コリメータレンズ５０２によって平行光化され、フライアイインテグレータ５０３によって均一化された後、コンデンサレンズ５０４、ミラー５０５、コンデンサレンズ５０６を介してダイクロイックミラー５０７に入射される。

一方、照明装置５０８からは、緑色波長帯のレーザ光（以下、「Ｇ光」という）と青色波長帯のレーザ光（以下、「Ｂ光」という）からなる照明光が出射される。照明装置５０８は、たとえば、複数のレーザ光源から出射されたＧ光およびＢ光を、光ファイバを用いて集積するような構成を有する。照明装置５０８から出射された照明光（Ｇ光、Ｂ光）は、ロットインテグレータ５０９によって均一化された後、ダイクロイックミラー５０７に入射される。

照明装置５０１からの照明光（Ｒ光）は、ダイクロイックミラー５０７を透過し、一方、照明装置５０８からの照明光（Ｇ光、Ｂ光）は、ダイクロイックミラー５０７によって反射される。これにより、Ｒ光、Ｇ光およびＢが合成される。

合成により白色光となった照明光は、リレーレンズ５１０、５１１、ミラー５１２、リレーレンズ５１３を介して、３ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）用色分離合成プリズム５１４のＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム５１４ａに入射される。なお、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム５１４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。

３ＤＭＤ用色分離合成プリズム５１４に入射された照明光は、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム５１４を構成するダイクロイック膜５１４ｂ、５１４ｃよって分離され、ＤＭＤからなる反射型のＲ光用光変調素子５１５、Ｇ光用光変調素子５１６およびＢ光用光変調素子５１７に入射される。これら光変調素子５１５、５１６、５１７によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム５１４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５１４ａから投写レンズ５１８に入射される。

なお、図７には、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム５１４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、他の光学系にも適宜適用可能である。たとえば、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キューブによって合成するタイプの光学系等にも、本実施の形態に係る照明装置を適用することができる。

上記のとおり本実施の形態に係る照明装置によれば、照明光の利用効率を高めることができるため、このように本実施の形態に係る照明装置がプロジェクタに適用されることにより、投写光量を高めることができ、高品位な画像を表示することが可能となる。

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、光源モジュール１１〜１６を、赤色波長帯のレーザ光が出射される構成としているが、これに限らず、緑色波長帯あるいは青色波長帯のレーザ光が出射される構成としても良い。また、全ての光源モジュール１１〜１６のレーザ光の色を同じにするのではなく、光源モジュール毎に異なる色（赤、緑、青）のレーザ光が出射されるようにしても良い。

また、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。

実施の形態に係る光源モジュールの構成を示す図 実施の形態に係るレンズ部材の構成を示す図 実施の形態に係る光合成部材の構成を示す図 実施の形態に係る照明装置の構成を示す図 実施の形態に係る照明装置の効果を説明するための図 変更例に係る光合成部材の構成を示す図 実施の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

符号の説明

１１、１２、１３ … 光源モジュール（第１の光源）
１４、１５、１６ … 光モジュール（第２の光源）
３１ … 光合成部材（光学部品）
３０１ … 基板
３０２、３０３、３０４ … 反射膜（反射部）
３０５、３０６、３０７ … 透過領域（通過部）
３２ … 光合成部材（光学部品）
３１１ … 基板
３１２、３１３、３１４ … 反射膜（反射部）
３１５、３１６、３１７ … 開口（通過部）
４１、４３、４５ … 光センサ（第２の光センサ）
４２、４４、４６ … 光センサ（第１の光センサ）

Claims (7)

1. 所定平面に平行な第１の方向に所定間隔で配置され前記平面に平行な同一方向にそれぞれ光を出射する第１の光源と、前記平面に平行な第２の方向に所定間隔で配置され前記第１の光源からの光と交差する同一方向にそれぞれ光を出射する第２の光源とを具備する照明装置に用いられる光合成用の光学部品であって、
   前記第１の光源からの光を通過させる通過部と前記第２の光源からの光を反射する反射部とが交互に配されている、
   ことを特徴とする照明装置用光学部品。
2. 請求項１に記載の光学部品において、
   光透過性の基板と、
   前記基板表面の前記反射部に対応する領域に形成された反射膜と、を備える、
   ことを特徴とする照明装置用光学部品。
3. 請求項１に記載の光学部品において、
   基板と、
   前記基板表面の前記反射部に対応する領域に配された反射面と、
   前記基板の前記通過部に対応する領域に形成された開口と、を備える、
   ことを特徴とする照明装置用光学部品。
4. 所定平面に平行な第１の方向に所定間隔で配置され前記平面に平行な同一方向にそれぞれ光を出射する第１の光源と、
   前記平面に平行な第２の方向に所定間隔で配置され前記第１の光源からの光と交差する同一方向にそれぞれ光を出射する第２の光源と、
   前記第１の光源からの光を通過させる通過部と前記第２の光源からの光を反射する反射部とが交互に配された光学部品と、を備え、
   前記光学部品は、前記第１の光源からの光が前記通過部に入射するとともに前記第２の光源からの光が反射部に入射し、且つ、前記通過部を通過した前記第１の光源からの光と前記反射部によって反射された前記第２の光源からの光が同一方向に向かうよう配置されている、
   ことを特徴とする照明装置。
5. 請求項４に記載の照明装置において、
   前記光学部品は、
   光透過性の基板と、
   前記基板表面の前記反射部に対応する領域に形成された反射膜と、を備える、
   ことを特徴とする照明装置。
6. 請求項５に記載の照明装置において、
   前記基板の前記通過部に対応する領域によって反射された光を受光する第１の光センサと、
   前記基板の前記反射部に対応する領域を透過した光を受光する第２の光センサと、
   を備えたことを特徴とする照明装置。
7. 請求項４ないし６の何れか一項に記載の照明装置を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。

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