JP2015194413A - 光検出装置及び光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 測定対象である光の偏光方向に関わらず、当該光の光量を安定して測定することができる光検出装置及び光源装置を提供する。【解決手段】 光源装置２は、光検出装置３を備え、光検出装置３は、光が入射される入射面４１と光を出射する出射面４２を有する透光性の光学素子４と、入射面４１及び出射面４２で散乱される光を検出する光検出部６とを備えている。光検出装置３は、複数の光検出部６で検出される光量の和を演算する演算部７ａを備えたり、光学素子４の側面４３の一部に接合される反射部５を備えたりする。【選択図】 図３

Description

本発明は、光を検出する光検出部を備える光検出装置に関し、また、該光検出装置を備える光源装置に関する。

従来、光検出装置として、レンズに斜めに入射された光のうち、入射面で反射された光を検出する光検出部を備える光検出装置が、知られている（例えば、特許文献１）。斯かる光検出装置によれば、光検出部が検出した光量に基づいて、レンズを透過した光量を演算して測定することができる。

レーザ光が用いられる場合には、光が部分的に偏光していることがある。その偏光状態は、例えば半導体レーザではレーザの温度によって変化することがある。また、光ファイバを用いている場合には光ファイバ配置方法によっても変化することがある。

ところで、光がレンズの入射面に入射する際には、一部の光が入射面で反射するだけでなく、一部の光が入射面で散乱する。そして、測定する光の偏光状態が異なっている場合、散乱光の散乱する方向ごとの光の光量は、異なっている。例えば、レーリー散乱の場合においては、偏光状態と同じ方向に散乱される光の光量は、偏光状態と異なる方向に散乱される光の光量よりも小さくなる。

これにより、レンズに入射される光量が一定であっても、光検出部で検出される反射光や散乱光の光量が変わってしまう。したがって、測定対象である光量（即ち、レンズに入射される光量、又はレンズを透過する光量）の測定精度が安定しない。

特開２０１１−１６５６０７号公報

よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、測定対象である光の偏光状態に関わらず、当該光の光量を安定して測定することができる光検出装置及び光源装置を提供することを課題とする。

本発明に係る光検出装置は、光が入射される入射面と光を出射する出射面とを有する透光性の光学素子と、前記入射面及び前記出射面で散乱される光の少なくとも一部を検出する複数の光検出部と、前記複数の光検出部で検出される光量の和を演算する演算部と、を備える。

本発明に係る光検出装置によれば、複数の光検出部は、透光性の光学素子における入射面及び出射面で散乱される散乱光を検出し、演算部は、複数の光検出部で検出された光量の和を演算している。これにより、さまざまな方向に散乱した散乱光のうち、所定の範囲に散乱した散乱光の光量を検出できる。したがって、光学素子に入射される光の偏光状態に関わらず、当該光（又は光学素子を透過した光）の光量を安定して測定することができる。

また、本発明に係る光検出装置においては、光を反射する反射部を備え、前記光学素子の表面は、前記入射面と、前記出射面と、側面と、から構成され、前記反射部は、前記側面の一部に接合され、前記光検出部は、前記側面の他部から出射する光を検出する、という構成でもよい。

斯かる構成によれば、入射面と出射面と側面とから構成される光学素子の表面に対して、光を反射する反射部は、側面の一部に接合されている。そして、光検出部は、入射面及び出射面で散乱されて側面の他部から出射する光を検出している。これにより、さまざまな方向に散乱した散乱光のうち、所定の範囲に散乱した散乱光の光量を検出できる。したがって、光学素子に入射される光の偏光状態に関わらず、当該光（又は光学素子を透過した光）の光量をさらに安定して測定することができる。

また、本発明に係る光検出装置においては、前記入射面と前記出射面とは、それぞれ平面状に形成されると共に、平行に配置され、前記光学素子は、入射される光の光軸に対して前記入射面が直交するように配置される、という構成でもよい。

斯かる構成によれば、光は、透光性の光学素子の入射面に入射される際に、入射面を透過する光と、入射面で反射する光と、入射面で散乱する光とに分かれる。また、入射面を透過した光は、出射面から出射する際に、出射面を透過する光と、出射面で反射する光と、出射面で散乱する光とに分かれる。

ところで、光の光軸に対して入射面（出射面）が大きく傾斜して交差するように配置されている場合、光学素子の入射面（出射面）における透過光、反射光、及び散乱光の光量の割合は、測定する光の偏光状態が変化することに伴って、大きく変化する。即ち、測定する光の偏光状態が変化することに伴って、入射面（出射面）における反射率等が変化する。

そこで、斯かる構成においては、入射される光の光軸に対して入射面が直交（完全に直交、及び、少し傾斜して交差する略直交）するように配置されている。これにより、入射面における透過光、反射光、及び散乱光の光量の割合は、入射される光の偏光状態に関わらず、略一定である。

さらに、斯かる構成においては、出射面は、入射面と平行に配置されているため、入射面を透過した光の光軸に対して直交（完全に直交、及び、少し傾斜して交差する略直交）するように配置されている。これにより、出射面における透過光、反射光、及び散乱光の光量の割合は、入射面を透過した光の偏光状態、即ち、光学素子に入射される光の偏光状態に関わらず、略一定である。

このように、入射面及び出射面における散乱光においては、光学素子に入射される光の偏光状態が異なっていても、散乱光の全体の光量を略一定にすることができる。したがって、光学素子に入射される光の偏光状態に関わらず、当該光（又は光学素子を透過した光）の光量を安定して測定することが図れる。

また、本発明に係る光検出装置においては、前記光学素子は、平板状に形成される、という構成でもよい。

斯かる構成によれば、光学素子が平板状に形成されているため、光学素子の大きさを小さくすることができる。これにより、光学素子を設置するスペースを小さくすることができるため、装置を小型化することができる。

また、本発明に係る光検出装置は、光が入射される入射面と光を出射する出射面とを有する透光性の光学素子と、前記入射面及び前記出射面で散乱される光の少なくとも一部を検出する光検出部と、光を反射する反射部と、を備え、前記光学素子の表面は、前記入射面と、前記出射面と、側面と、から構成され、前記反射部は、前記側面の一部に接合され、前記光検出部は、前記側面の他部から出射する光を検出する。

本発明に係る光検出装置によれば、入射面と出射面と側面とから構成される透光性の光学素子の表面に対して、光を反射する反射部は、側面の一部に接合されている。そして、光検出部は、光学素子の入射面及び出射面で散乱されて側面の他部から出射する光を検出している。これにより、さまざまな方向に散乱した散乱光のうち、所定の範囲に散乱した散乱光の光量を検出できる。したがって、光学素子に入射される光の偏光状態に関わらず、当該光（又は光学素子を透過する光）の光量を安定して測定することができる。

また、本発明に係る光源装置は、光を出射する光源部と、前記の光検出装置と、を備える。

以上の如く、本発明は、測定対象である光の偏光状態に関わらず、当該光の光量を安定して測定することができるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る光源装置を有する画像投影装置の全体概略図である。 同実施形態に係る光源装置の全体概略図である。 同実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 同実施形態に係る光検出装置の光検出方法を説明する図である。 本発明の他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光検出装置の要部斜視図である。 比較例に係る光検出装置の要部斜視図である。 本発明の実施例と比較例とにおける、光検出装置の偏光方向に対する検出光量比の関係を示す図である。 本発明の実施例と比較例とにおける、光検出装置の偏光方向に対する検出光量比の関係を示す図である。 本発明の実施例における、光検出装置の偏光方向に対する検出光量比の関係を示す図である。 本発明の実施例における、光検出装置の偏光方向に対する検出光量比の関係を示す図である。

以下、本発明に係る光源装置及び光検出装置における一実施形態について、図１〜図４を参酌して説明する。なお、各図（図５〜図１４も同様）において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致していない。

図１に示すように、画像投影装置１は、それぞれ異なる色の光を出射する複数（本実施形態においては３つ）の光源装置２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）を備えている。また、画像投影装置１は、光源装置２から出射されたレーザ光を入射して光画像を生成する画像光学系６０と、画像光学系６０から出射された光画像を入射してスクリーン８０に投影する投影光学系（例えば、投影レンズ）７０とを備えている。

第１の光源装置２Ｒは、第１の色（例えば、赤色）の光を出射し、第２の光源装置２Ｇは、第２の色（例えば、緑色）の光を出射し、第３の光源装置２Ｂは、第３の色（例えば、青色）の光を出射する。即ち、複数の光源装置２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、それぞれ異なる波長の光を出射している。

画像光学系６０は、光源装置２から出射された光のうち所定の偏光成分のみを透過する偏光ビームスプリッタ６０ａと、偏光ビームスプリッタ６０ａから出射された光を変調することで光画像にする空間変調素子６０ｂとを備えている。また、画像光学系６０は、各空間変調素子６０ｂで透過された光を合成するダイクロイックプリズム６０ｃと、第１及び第３の光源装置２Ｒ，２Ｂから出射されたレーザ光を反射する反射ミラー６０ｄとを備えている。

本実施形態においては、各空間変調素子６０ｂは、透過型液晶素子としている。なお、画像光学系６０は、反射型液晶素子又はデジタルマイクロミラーデバイスである空間変調素子６０ｂを備える、という構成でもよい。

図２に示すように、本実施形態に係る光源装置２は、光を出射する複数の光源部２１を備えている。該光源部２１は、レーザ光を出射する半導体レーザ２１ａと、半導体レーザ２１ａから出射された光が入射され、該光を平行な光にして出射するコリメータレンズ２１ｂとを備えている。

光源装置２は、複数の光源部２１から出射された光が入射されて該光を収束させて出射する収束レンズ２２と、収束レンズ２２から出射された光が入射される光ファイバ２３と、光ファイバ２３から出射された光が入射されて該光を平行な光にして出射するコリメータレンズ２４とを備えている。また、光源装置２は、コリメータレンズ２４から出射された光を検出する光検出装置３を備えている。

光検出装置３は、図２及び図３に示すように、コリメータレンズ２４から出射された光が入射される光学素子４と、光を反射する反射部５とを備えている。また、光検出装置３は、光を検出する複数の光検出部６と、光検出部６で検出した光量の情報を処理する処理部７とを備えている。

光学素子４は、透光性を有すると共に、空気と異なる屈折率を有している。本実施形態においては、光学素子４は、光学ガラスから形成されている。そして、光学素子４の表面は、コリメータレンズ２４から出射された光が入射される入射面４１と、光学素子４を透過して画像光学系６０に向けて出射する出射面４２と、その他の側面４３とから構成されている。

入射面４１と出射面４２とは、それぞれ平面状に形成されており、平行に配置されている。そして、入射面４１は、光学素子４に入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して直交するように、配置されている。

側面４３は、平面状に形成される平面４３ａ〜４３ｄを複数備えている。第１の平面４３ａと第２の平面４３ｂとは、平行に配置され、第３の平面４３ｃと第４の平面４３ｄとは、平行に配置されている。そして、第１及び第２の平面４３ａ，４３ｂは、第３及び第４の平面４３ｃ，４３ｄと、互いに直交するように配置されている。

本実施形態においては、光学素子４は、平板状に形成されている。具体的には、光学素子４は、入射面４１及び出射面４２が正方形状で且つ側面４３が４つの平面４３ａ〜４３ｄからなる平板形状である。

反射部５は、光学素子４の側面４３の一部に接合されている。具体的には、反射部５は、光学素子４の側面４３に対して、第１及び第３の平面４３ａ，４３ｃの一部と、第２及び第４の平面４３ｂ，４３ｄの全部とに接合されている。即ち、反射部５は、光検出部６と対面する位置、即ち、第１及び第３の平面４３ａ，４３ｃの他部に配置されていない。そして、反射部５は、光学素子４の側面４３に膜状に形成されている。本実施形態においては、反射部５は、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ等の金属膜で形成されている。

光検出部６は、受光した光量を測定する光センサを備えている。そして、光検出部６は、光学素子４の側面４３の第１及び第３の平面４３ａ，４３ｃに対面して配置されている。本実施形態においては、光検出部６は、６つ備えられており、第１及び第３の平面４３ａ，４３ｃにそれぞれ３つずつ対面するように配置されている。なお、光検出部６は、必要に応じて、光学素子４の側面４３から出射された光を光センサに効率良く入射させるためのレンズ及びミラー等の光学系を備えていてもよい。

処理部７は、複数の光検出部６で検出される光量の和を演算する演算部７ａと、光源装置２を制御する制御部７ｂとを備えている。演算部７ａは、複数の光検出部６で同じ時間に検出された光量の和を演算し、例えば、光学素子４に入射された光の光量、又は光学素子４を透過して出射した光の光量を演算する。また、制御部７ｂは、演算部７ａで演算した光量に基づいて、光源部２１に供給する電力（電流、電圧）等により、光源部２１の出力を制御する。

本実施形態に係る光源装置２及び光検出装置３の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る光検出装置３の光検出方法について、図４を参酌して説明する。

光学素子４が空気と異なる屈折率を有しているため、図４に示すように、光Ｌ１は、光学素子４の入射面４１に入射する際に、入射面４１を透過する透過光Ｌ２１と、入射面４１で反射する反射光Ｌ２２と、入射面４１で散乱する散乱光Ｌ２３ａ〜Ｌ２３ｆとに分かれる。このとき、入射面４１が入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して直交するように配置されているため、入射面４１における透過光Ｌ２１、反射光Ｌ２２、及び散乱光Ｌ２３の光量の割合は、入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定である。

なお、光が第１の屈折率ｎ１の媒質から第２の屈折率ｎ２の媒質の境界面に入射角θ１で入射するとき、「透過光」（図４では２点鎖線で示す）は、屈折角θ２（＝θ１×ｎ１／ｎ２）で透過する光をいい、「反射光」（図４では１点鎖線で示す）は、反射角θ１で反射する光をいい、「散乱光」は、それ以外の光をいう。即ち、「散乱光」（図４では破線で示す）は、反射角θ１以外で反射する光と、屈折率θ２以外で透過する光とを含んでいる。本実施形態においては、反射角θ１及び屈折角θ２は、それぞれ０°である。

また、入射面４１を透過した透過光Ｌ２１は、出射面４２から出射する際に、出射面４２を透過する透過光Ｌ３１と、出射面４２で反射する反射光Ｌ３２と、出射面４２で散乱する散乱光Ｌ３３ａ〜Ｌ３３ｄとに分かれる。このとき、出射面４２が透過光Ｌ２１の光軸ＬＡ２１に対して直交するように配置されているため、出射面４２における透過光Ｌ３１、反射光Ｌ３２、及び散乱光Ｌ３３の光量の割合は、透過光Ｌ２１、即ち、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定である。

散乱光Ｌ２３，Ｌ３３のうち、入射面４１を透過した散乱光Ｌ２３ａ〜Ｌ２３ｄと出射面４２で反射された散乱光Ｌ３３ａ，Ｌ３３ｂとは、光学素子４の内部を進行する。そして、当該散乱光のうち、側面４３に直接入射した光Ｌ２３ａと、臨界角より大きい入射角θ３で出射面４２（または入射面４１）に入射した光Ｌ２３ｂとは、側面４３から出射する。なお、当該散乱光のうち、臨界角より小さい入射角θ４で出射面４２（または入射面４１）に入射した光Ｌ２３ａにおいては、大部分が出射面４２（または入射面４１）から出射し、出射面４２（または入射面４１）で反射される極一部が側面４３から出射する。

そして、側面４３は、入射面４１及び出射面４２とそれぞれ直交して配置されている。これにより、光学素子４の内部を進行する散乱光のうち、臨界角より大きい入射角θ３で出射面４２（または入射面４１）に入射した光Ｌ２３ｂは、大部分が臨界角より小さい入射角で側面４３に入射するため、側面４３から出射される。

また、光学素子４が平板状に形成されているため、入射面４１と出射面４２との距離が小さい。これにより、光学素子４の内部を進行する散乱光のうち、側面４３に直接入射する光Ｌ２３ａの側面４３に対する入射角は、小さくなる。したがって、当該光Ｌ２３ａの側面４３に対する入射角が臨界角よりも大きくなることを抑制又は防止している。

そして、光学素子４の入射面４１又は出射面４２で散乱されて側面４３から出射された光は、光検出部６で検出される。上記したように、入射面４１及び出射面４２における、透過光、反射光、散乱光の光量の割合が略一定であるため、演算部７ａは、光検出部６で検出した光量に基づいて、光学素子４に入射した光Ｌ１の光量、又は光学素子４を出射して画像光学系６０に向かう光Ｌ３１の光量を演算する。

以上より、本実施形態に係る光検出装置３によれば、複数の光検出部６は、光学素子４の入射面４１及び出射面４２で散乱される散乱光Ｌ２３，Ｌ３３を検出し、演算部７ａは、複数の光検出部６で検出された光量の和を演算している。これにより、さまざまな方向に散乱した散乱光Ｌ２３，Ｌ３３のうち、所定の範囲に散乱した散乱光の光量を検出できる。したがって、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、当該光Ｌ１（又は光学素子４を透過した光Ｌ３１）の光量を安定して測定することができる

また、本実施形態に係る光検出装置３によれば、入射面４１と出射面４２と側面４３とから構成される光学素子４の表面に対して、光を反射する反射部５は、側面４３の一部に接合されている。そして、光検出部６は、入射面４１及び出射面４２で散乱されて側面４３の他部から出射する光を検出している。

これにより、さまざまな方向に散乱した散乱光Ｌ２３，Ｌ３３のうち、所定の範囲に散乱した散乱光の光量を検出できる。したがって、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、当該光Ｌ１（又は光学素子４を透過した光Ｌ３１）の光量をさらに安定して測定することができる。

また、本実施形態に係る光検出装置３によれば、光Ｌ１は、透光性の光学素子４の入射面４１に入射される際に、入射面４１を透過する透過光Ｌ２１と、入射面４１で反射する反射光Ｌ２２と、入射面４１で散乱する散乱光Ｌ２３とに分かれる。また、入射面４１を透過した光Ｌ２１は、出射面４２から出射する際に、出射面４２を透過する透過光Ｌ３１と、出射面４２で反射する反射光Ｌ３２と、出射面４２で散乱する散乱光Ｌ３３とに分かれる。

ところで、光Ｌ１（Ｌ２１）の光軸ＬＡ１（ＬＡ２１）に対して入射面４１（出射面４２）が大きく傾斜して交差するように配置されている場合、光学素子４の入射面４１（出射面４２）における透過光Ｌ２１（Ｌ３１）、反射光Ｌ２２（Ｌ３２）、及び散乱光Ｌ２３（Ｌ３３）の光量の割合は、測定する光の偏光状態が変化することに伴って、大きく変化する。即ち、測定する光の偏光状態が変化することに伴って、入射面４１（出射面４２）における反射率等が変化する。

そこで、本実施形態に係る光検出装置３においては、入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して入射面４１が直交するように配置されている。これにより、入射面４１における透過光Ｌ２１、反射光Ｌ２２、及び散乱光Ｌ２３の光量の割合は、入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定である。

さらに、本実施形態に係る光検出装置３においては、出射面４２は、入射面４１と平行に配置されているため、入射面４１を透過した光Ｌ２１の光軸ＬＡ２１に対して直交するように配置されている。これにより、出射面４２における透過光Ｌ３１、反射光Ｌ３２、及び散乱光Ｌ３３の光量の割合は、入射面４１を透過した光Ｌ２１の偏光状態、即ち、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定である。

このように、入射面４１及び出射面４２における散乱光Ｌ２３，Ｌ３３においては、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態が異なっていても、散乱光Ｌ２３，Ｌ３３の全体の光量を略一定にすることができる。したがって、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、当該光Ｌ１（又は光学素子４を透過した光Ｌ３１）の光量を安定して測定することが図れる。

また、本実施形態に係る光検出装置３によれば、光学素子４が平板状に形成されているため、光学素子４の大きさを小さくすることができる。これにより、光学素子４を設置するスペースを小さくすることができるため、装置を小型化することができる。

なお、本発明は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

上記実施形態に係る光検出装置３は、反射部５を備える、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置は、図５に示すように、反射部５を備えていない、という構成でもよい。要するに、本発明に係る光検出装置においては、光検出部６が複数備えられている場合には、反射部５は、必須の構成ではない。

また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光検出部６は、６つ備えられる、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、図６に示すように、光検出部６は、１つ備えられる、という構成でもよい。要するに、本発明に係る光検出装置においては、反射部５が備えられている場合には、光検出部６は、１つ以上備えられていればよく、反射部５が備えられていない場合には、光検出部６は、２つ以上備えられていればよい。

また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光学素子４は、正方形状の平板状に形成される、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、図７及び図８に示すように、光学素子４は、正多角形状（図７及び図８では正五角形状）の平板状に形成される、という構成でもよく、また、図９に示すように、光学素子４は、異なる長さの辺からなる多角形状（図９では四角形状）の平板状に形成される、という構成でもよい。

図７〜図９に係る光学素子４においては、光学素子４の側面４３は、複数の平面４３ａ〜４３ｅ（４３ａ〜４３ｄ）を備えている。ところで、所定の一対の平面が平行に配置されている場合（例えば、上記実施形態に係る光学素子４の第１及び第２の平面４３ａ，４３ｂ）、当該平面に接合されている反射部５により、光が当該一対の平面間を何度も反射し続ける場合がある。そのような光は、反射率が１００％でない（例えば、反射率が９８％である膜状の）反射部５で反射するたびにパワーが少しずつ低下するため、光検出部６ではわずかしか検出できない。

そこで、図７〜図９に係る光学素子４においては、複数の平面４３ａ〜４３ｅ（４３ａ〜４３ｄ）が互いに交差するように配置されているため、光が一対の平面間を何度も反射し続けることを抑制できる。したがって、光学素子４に入射される光Ｌ１（又は光学素子４を透過した光Ｌ３１）の光量をさらに安定して測定することができる。

また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、反射部５は、光学素子４の側面４３に接合されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、反射部５は、図１０に示すように、入射及び出射される光の形状に対応して、入射面４１（出射面４２）の一部にも接合されている、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、反射部５は、膜状に形成されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、反射部５は、棒状又は板状の部材で形成されている、という構成でもよく、また、図１１に示すように、光学素子４と接合して保持する保持体１０が、備えられており、反射部５は、該保持体１０の光学素子４との接合部である、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光学素子４は、平板状に形成されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、光学素子４は、ロッド状（四角柱状、円柱状）に形成されている、という構成でもよく、図１２に示すように、球状に形成されている、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光検出部６は、光学素子４の側面４３から出射された散乱光Ｌ２３ａ，Ｌ２３ｂを検出する、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、光検出部６は、入射面４１（出射面４２）から出射した散乱光Ｌ２３ｃ、入射面４１で反射された散乱光Ｌ２３ｅ，Ｌ２３ｆ、又は出射面４２を透過した散乱光Ｌ３３ｃ，Ｌ３３ｄを検出する、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光学素子４は、コリメータレンズ２４と画像光学系６０との間に配置されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、光学素子４は、光ファイバ２３とコリメータレンズ２４との間に配置されている、という構成でもよく、投影光学系７０の下流側、即ち、投影光学系７０とスクリーン８０との間に配置されている、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して入射面４１が直交するように配置されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して入射面４１が傾斜して交差するように配置されている、という構成でもよい。

なお、入射面４１は、入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して、直交（完全に直交、及び、少し傾斜して交差する略直交）するように配置される構成が好ましい。これにより、入射面４１における透過光Ｌ２１、反射光Ｌ２２、及び散乱光Ｌ２３の光量の割合が、入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定となる。具体的には、入射される光Ｌ１の光軸ＬＡ１に対して入射面４１が交差する角度は、０°〜１０°であることが好ましく、０°〜５°であることがより好ましい。

同様に、出射面４２は、入射面４１を透過した光Ｌ２１の光軸ＬＡ２１に対して、略直交（完全に直交、及び、少し傾斜して交差）するように配置される構成が好ましい。これにより、出射面４２における透過光Ｌ３１、反射光Ｌ３２、及び散乱光Ｌ３３の光量の割合が、入射面４１を透過した光Ｌ２１の偏光状態、即ち、光学素子４に入射される光Ｌ１の偏光状態に関わらず、略一定となる。具体的には、入射面４１を透過した光Ｌ２１の光軸ＬＡ２１に対して出射面４２が交差する角度は、０°〜１０°であることが好ましく、０°〜５°であることがより好ましい。

また、上記実施形態に係る光検出装置３においては、光学素子４の入射面４１及び出射面４２は、それぞれ平面状に形成されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光検出装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光検出装置においては、光学素子４の入射面４１及び出射面４２の少なくとも一方は、曲面状（例えば湾曲状）に形成されている、という構成でもよい。

本発明の構成と効果を具体的に示すため、本発明に係る光検出装置の実施例とその比較例とについて、以下に説明する。

＜実施例１＞
実施例１は、図５に示すように、以下のような仕様である。
・光学素子４の形状及び材質：正方形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
・反射部５の有無：なし
・光検出部６の数：６つ（１つの辺に対して３つずつ配置）

＜実施例２＞
実施例２は、図１３に示すように、以下のような仕様である。
・光学素子４の形状及び材質：正方形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
・反射部５の有無：なし
・光検出部６の数：２つ（１つの辺に対して１つずつ配置）

＜実施例３＞
実施例３は、図６に示すように、以下のような仕様である。
・光学素子４の形状及び材質：正方形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
・反射部５の有無：あり（反射率：９８％）
・光検出部６の数：１つ

＜実施例４＞
実施例４は、図３に示すように、以下のような仕様である。
・光学素子４の形状及び材質：正方形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
・反射部５の有無：あり（反射率：９８％）
・光検出部６の数：６つ（１つの辺に対して３つずつ配置）

＜実施例５＞
実施例５は、図７に示すように、以下のような仕様である。
・光学素子４の形状及び材質：正五角形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ３０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
・反射部５の有無：あり（反射率：９８％）
・光検出部６の数：１つ

＜比較例＞
比較例は、図１４に示すように、以下のような仕様である。
・光学素子４の形状及び材質：正方形状で平板状の光学ガラス（１辺の長さ５０ｍｍ、厚み４ｍｍ）
・反射部５の有無：なし
・光検出部６の数：１つ

＜検証方法＞
光学素子４の入射面４１に対して直交するようにして、直線偏光の光を入射させる。そして、図１４に示すように、基準方向Ｄ１と偏光方向Ｄ２との交差角度θ５を変化させて、光検出部６で検出した光量の和を演算する。交差角度θ５が９０°である演算値を１として、他の交差角度における演算値の相対値を算出した。

＜検証結果＞
反射部５を備えていない構成においては、図１５に示すように、光検出部６が１つである比較例（図１４参照）に対して、光検出部６が６つである実施例１（図５参照）と光検出部６が２つである実施例２（図１３参照）とは、偏光方向に関わらず、検出光量が安定している。したがって、光検出部６が複数備えられ、演算部７ａが複数の光検出部６で検出された光量の和を演算することで、光学素子４に入射される光の偏光方向に関わらず、当該光の光量を安定して測定することができる。

また、光検出部６が１つ備えられている構成においては、図１６に示すように、反射部５を備えていない比較例（図１４参照）に対して、反射部５を備えている実施例３（図６参照）は、偏光方向に関わらず、検出光量が安定している。したがって、反射部５が備えられることで、光学素子４に入射される光の偏光方向に関わらず、当該光の光量を安定して測定することができる。

また、光検出部６が複数備えられている構成においては、図１７に示すように、反射部５を備えていない実施例１（図５参照）に対して、反射部５を備えている実施例４（図３参照）は、偏光方向に関わらず、検出光量がさらに安定している。したがって、本発明においては、光検出部６が複数備えられている構成でも、反射部５が備えられている構成が好ましい。

また、光検出部６が１つ備えられ且つ反射部５が備えられている構成においては、図１８に示すように、正方形状の平板状である実施例３（図６参照）に対して、正五角形状の平板状である実施例５（図７参照）は、偏光方向に関わらず、検出光量がさらに安定している。したがって、本発明においては、反射部５が備えられている構成では、光学素子４の側面４３における複数の平面４３ａ〜４３ｅは、互いに交差するように配置される構成が好ましい。

１…画像投影装置、２…光源装置、２Ｒ…第１の光源装置、２Ｇ…第２の光源装置、２Ｂ…第３の光源装置、３…光検出装置、４…光学素子、５…反射部、６…光検出部、７…処理部、７ａ…演算部、７ｂ…制御部、１０…保持体、２１…光源部、２１ａ…半導体レーザ、２１ｂ…コリメータレンズ、２２…収束レンズ、２３…光ファイバ、２４…コリメータレンズ、４１…入射面、４２…出射面、４３…側面、４３ａ〜４３ｅ…平面、６０…画像光学系、６０ａ…偏光ビームスプリッタ、６０ｂ…空間変調素子、６０ｃ…ダイクロイックプリズム、６０ｄ…反射ミラー、７０…投影光学系、８０…スクリーン

Claims (6)

1. 光が入射される入射面と光を出射する出射面とを有する透光性の光学素子と、
   前記入射面及び前記出射面で散乱される光の少なくとも一部を検出する複数の光検出部と、
   前記複数の光検出部で検出される光量の和を演算する演算部と、を備える光検出装置。
2. 光を反射する反射部を備え、
   前記光学素子の表面は、前記入射面と、前記出射面と、側面と、から構成され、
   前記反射部は、前記側面の一部に接合され、
   前記光検出部は、前記側面の他部から出射する光を検出する請求項１に記載の光検出装置。
3. 前記入射面と前記出射面とは、それぞれ平面状に形成されると共に、平行に配置され、
   前記光学素子は、入射される光の光軸に対して前記入射面が直交するように配置される請求項１又は２に記載の光検出装置。
4. 前記光学素子は、平板状に形成される請求項３に記載の光検出装置。
5. 光が入射される入射面と光を出射する出射面とを有する透光性の光学素子と、
   前記入射面及び前記出射面で散乱される光の少なくとも一部を検出する光検出部と、
   光を反射する反射部と、を備え、
   前記光学素子の表面は、前記入射面と、前記出射面と、側面と、から構成され、
   前記反射部は、前記側面の一部に接合され、
   前記光検出部は、前記側面の他部から出射する光を検出する光検出装置。
6. 光を出射する光源部と、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の光検出装置と、を備える光源装置。
   

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