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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023119544
(43)【公開日】2023-08-28
(54)【発明の名称】照明装置及びプロジェクタ
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20230821BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20230821BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20230821BHJP
F21V 9/40 20180101ALI20230821BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20230821BHJP
【ＦＩ】
G03B21/14 A
G03B21/00 D
F21S2/00 311
F21S2/00 340
F21V9/40 200
F21Y115:30
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022100994
(22)【出願日】2022-06-23
(31)【優先権主張番号】P 2022022257
(32)【優先日】2022-02-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2022087937
(32)【優先日】2022-05-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100107515
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 浩一
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 崇
(72)【発明者】
【氏名】高野 洋平
(72)【発明者】
【氏名】藤田 和弘
(72)【発明者】
【氏名】中村 果澄
【テーマコード（参考）】
2K203
【Ｆターム（参考）】
2K203FA06
2K203FA24
2K203FA25
2K203FA32
2K203FA44
2K203FA45
2K203FA54
2K203GA12
2K203GA25
2K203GA32
2K203GA35
2K203GA36
2K203GA40
2K203HA08
2K203HA25
2K203HA28
2K203HA73
2K203HA82
2K203HA87
2K203HA92
2K203HB19
2K203HB22
2K203HB25
2K203MA04
2K203MA32
2K203MA35
(57)【要約】
【課題】プロジェクタ用の照明装置を小型化かつ高効率化する。
【解決手段】照明装置１において、合成用光学素子２は、二方向から入力される２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２からの光線Ｆ１、Ｆ２の一方を反射させ、他方は透過させて、同一方向に変換された反射光と透過光とを光均一化要素３に入射させる。合成用光学素子２は、４面を持つプリズムで構成され、４面のうち１つの面２Ａは反射光を生成する反射面であり、対向する２つの面２Ｂ、２Ｃは透過光を生成する透過面である。合成用光学素子２の反射面２Ａと透過面２Ｂ、２Ｃに入射する２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２からの光線Ｆ１、Ｆ２が、合成用光学素子２上で重ならないように構成される。合成用光学素子２は、光均一化要素３と別体で構成される。
【選択図】図１
【解決手段】照明装置１において、合成用光学素子２は、二方向から入力される２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２からの光線Ｆ１、Ｆ２の一方を反射させ、他方は透過させて、同一方向に変換された反射光と透過光とを光均一化要素３に入射させる。合成用光学素子２は、４面を持つプリズムで構成され、４面のうち１つの面２Ａは反射光を生成する反射面であり、対向する２つの面２Ｂ、２Ｃは透過光を生成する透過面である。合成用光学素子２の反射面２Ａと透過面２Ｂ、２Ｃに入射する２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２からの光線Ｆ１、Ｆ２が、合成用光学素子２上で重ならないように構成される。合成用光学素子２は、光均一化要素３と別体で構成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つの光源と、
前記２つの光源から出力された２つの光線を合成する合成用光学素子と、
光均一化要素と、
を備え、
前記合成用光学素子は、二方向から入力される前記２つの光線の一方を反射させ、他方は透過させて、同一方向に変換された反射光と透過光とを前記光均一化要素に入射させ合成し、
前記合成用光学素子は、４面以上の多面を持つプリズムで構成され、前記多面のうち１つの面は前記反射光を生成する反射面であり、対向する２つの面は前記透過光を生成する透過面であり、
前記合成用光学素子は、前記光均一化要素と別体で構成され、
前記合成用光学素子の前記反射面と前記透過面に入射する前記光線が、前記合成用光学素子上で重ならないよう構成される、
照明装置。
前記２つの光源から出力された２つの光線を合成する合成用光学素子と、
光均一化要素と、
を備え、
前記合成用光学素子は、二方向から入力される前記２つの光線の一方を反射させ、他方は透過させて、同一方向に変換された反射光と透過光とを前記光均一化要素に入射させ合成し、
前記合成用光学素子は、４面以上の多面を持つプリズムで構成され、前記多面のうち１つの面は前記反射光を生成する反射面であり、対向する２つの面は前記透過光を生成する透過面であり、
前記合成用光学素子は、前記光均一化要素と別体で構成され、
前記合成用光学素子の前記反射面と前記透過面に入射する前記光線が、前記合成用光学素子上で重ならないよう構成される、
照明装置。
【請求項2】
前記光均一化要素は、ロッドインテグレータによって構成される、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項3】
前記光均一化要素は、ライトトンネルによって構成される、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項4】
前記２つの光源の一方は、光軸が前記光均一化要素への入射方向に対して９０度となる位置に配置され、
前記２つの光源は、両者の光軸のなす角が９０度となるように配置される、
請求項１に記載の照明装置。
前記２つの光源は、両者の光軸のなす角が９０度となるように配置される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項5】
前記２つの光源のうち少なくとも一方の光源は、励起光源と波長変換素子を備えている、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項6】
前記２つの光源のうち少なくとも一方の光源は、複数の光学素子を備えている、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項7】
前記合成用光学素子により合成される前記２つの光線のスペクトルが異なる、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項8】
前記プリズムの入射面、出射面の少なくとも一方が拡散面である、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項9】
前記合成用光学素子と前記光均一化要素との間にカラーホイールが配置される、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項10】
前記２つの光源から出力された前記２つの光線の光軸方向である第１、第２方向と、前記光均一化要素を通過する前記光線の光軸方向である第３方向とが同一の平面上となるよう配置され、
前記第３方向と直交する直交面において、前記平面との交線に沿った水平軸と、前記水平軸と直交し、かつ、前記直交面に沿った垂直軸とを定め、前記水平軸と前記垂直軸とが前記直交面上における前記光均一化要素の断面形状の中心位置である第１中心で交差するよう定められるとき、
前記第１中心を座標中心とし、前記垂直軸と、前記第１中心から前記カラーホイールの中心位置Ｃ２を結ぶ直線とのなす角度をθ１とし、前記垂直軸と、前記第１中心から前記光均一化要素の前記直交面に沿った断面形状の長軸方向へ延びる直線とのなす角度をθ２とするとき、
前記光均一化要素と、前記カラーホイールとは、０≦θ２≦θ１が成立するように配置される、
請求項９に記載の照明装置。
前記第３方向と直交する直交面において、前記平面との交線に沿った水平軸と、前記水平軸と直交し、かつ、前記直交面に沿った垂直軸とを定め、前記水平軸と前記垂直軸とが前記直交面上における前記光均一化要素の断面形状の中心位置である第１中心で交差するよう定められるとき、
前記第１中心を座標中心とし、前記垂直軸と、前記第１中心から前記カラーホイールの中心位置Ｃ２を結ぶ直線とのなす角度をθ１とし、前記垂直軸と、前記第１中心から前記光均一化要素の前記直交面に沿った断面形状の長軸方向へ延びる直線とのなす角度をθ２とするとき、
前記光均一化要素と、前記カラーホイールとは、０≦θ２≦θ１が成立するように配置される、
請求項９に記載の照明装置。
【請求項11】
前記２つの光源のうち少なくとも一方の光源は、少なくとも１つの光プロファイル調整素子を備えている、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項12】
前記２つの光源は、発光素子と、波長変換素子とを備え、
前記２つの光源の一方において、前記発光素子から波長変換素子までの光軸の作る平面を「平面Ａ」とし、
前記２つの光源の他方において、前記発光素子から波長変換素子までの光軸の作る平面を「平面Ｂ」とするとき、
前記２つの光源は、前記平面Ａと前記平面Ｂとが交わらないように設置される、
請求項１に記載の照明装置。
前記２つの光源の一方において、前記発光素子から波長変換素子までの光軸の作る平面を「平面Ａ」とし、
前記２つの光源の他方において、前記発光素子から波長変換素子までの光軸の作る平面を「平面Ｂ」とするとき、
前記２つの光源は、前記平面Ａと前記平面Ｂとが交わらないように設置される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項13】
前記２つの光源は、前記光均一化要素の入り口での集光スポットのプロファイルに差があるように設置される、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項14】
前記光均一化要素の入り口の形状が略矩形状であり、
前記光均一化要素の前記形状の縦横方向に対して、前記２つの光源の前記光均一化要素の入り口での集光スポットのプロファイルの縦横方向が傾くように、かつ、
前記プロファイルの中心位置が、前記光均一化要素の入り口の範囲内で、前記反射面に入射する光線の方向と平行な方向にずらして配置されるように、前記２つの光源が設置される、
請求項１に記載の照明装置。
前記光均一化要素の前記形状の縦横方向に対して、前記２つの光源の前記光均一化要素の入り口での集光スポットのプロファイルの縦横方向が傾くように、かつ、
前記プロファイルの中心位置が、前記光均一化要素の入り口の範囲内で、前記反射面に入射する光線の方向と平行な方向にずらして配置されるように、前記２つの光源が設置される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項15】
２つの光源と、
前記２つの光源から出力された２つの光線を合成する合成用光学素子と、
光均一化要素と、
を備え、
前記合成用光学素子は、二方向から入力される前記２つの光線の一方を反射させ、他方は前記合成用光学素子を介さずに通過させて、同一方向に変換された反射光とともに、前記光均一化要素に入射させ合成し、
前記合成用光学素子は、前記光均一化要素と別体で構成される、
照明装置。
前記２つの光源から出力された２つの光線を合成する合成用光学素子と、
光均一化要素と、
を備え、
前記合成用光学素子は、二方向から入力される前記２つの光線の一方を反射させ、他方は前記合成用光学素子を介さずに通過させて、同一方向に変換された反射光とともに、前記光均一化要素に入射させ合成し、
前記合成用光学素子は、前記光均一化要素と別体で構成される、
照明装置。
【請求項16】
請求項１～１５のいずれか一項に記載の照明装置と、
投射レンズと、
を備えるプロジェクタ。
投射レンズと、
を備えるプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【0002】
プロジェクタ用の照明装置として、２つの光源からの出力を合成することで、小型高輝度な照明装置を実現する技術が既に知られている。
【0003】
特許文献１には、小型高輝度な光源を実現する目的で、ロッドインテグレータの端面を特殊な形状にして２光源の光を合成する構成が開示されている。
特許文献２には、２つの光源を、ロッドインテグレータを中心として、ロッドインテグレータへの入射方向に対して直交する方向の両側に対向配置する構成が開示されている。
特許文献２には、２つの光源を、ロッドインテグレータを中心として、ロッドインテグレータへの入射方向に対して直交する方向の両側に対向配置する構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１などの従来手法では、ロッドインテグレータに直接入射面を設ける方式のため、安価なライトトンネルを使用できずにコストが上がってしまうという問題がある。また、この方式では全反射を利用しているため、光線の入射角度に制約があり、光源の配置が制限される。また光源からの光線の広がり角度があるため、現実的な光源の配置では全反射できない光線が損失となり、効率が下がるという問題もある。
【0005】
また、特許文献２などの従来手法では、光源の配置が左右対称になってしまうことで大型化・配置上の弊害が生じ、発熱部である投射レンズ鏡筒と光源位置が近くなってしまうという問題がある。
【0006】
本発明は、プロジェクタ用の照明装置を小型化かつ高効率化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決するために、本発明の一観点に係る照明装置は、２つの光源と、前記２つの光源から出力された２つの光線を合成する合成用光学素子と、光均一化要素と、を備え、前記合成用光学素子は、二方向から入力される前記２つの光線の一方を反射させ、他方は透過させて、同一方向に変換された反射光と透過光とを前記光均一化要素に入射させ合成し、前記合成用光学素子は、４面以上の多面を持つプリズムで構成され、前記多面のうち１つの面は前記反射光を生成する反射面であり、対向する２つの面は前記透過光を生成する透過面であり、前記合成用光学素子は、前記光均一化要素と別体で構成され、前記合成用光学素子の前記反射面と前記透過面に入射する前記光線が、前記合成用光学素子上で重ならないよう構成される。
【発明の効果】
【0008】
プロジェクタ用の照明装置を小型化かつ高効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態に係る照明装置の一例を示す模式図
【図2】別構造の２つの光源を有する構成の照明装置の第１の例を示す図
【図3】別構造の２つの光源を有する構成の照明装置の第２の例を示す図
【図4】実施形態に係る照明装置が適用されるプロジェクタの概略構成を示す模式図
【図5】プロジェクタの配置の変形例を示す模式図
【図6】照明装置の第１変形例を示す図
【図8】照明装置の第２変形例を示す図
【図9】照明装置の第３変形例を示す図
【図10】照明装置の第３変形例を示す図
【図11】第３変形例における光均一化要素の入り口の集光スポットの一例
【図12】第３変形例における合成用光学素子及び光均一化要素と、２つの光源の平面との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【0011】
なお、以下の説明において、Ｘ方向及びＹ方向は互いに垂直な方向である。Ｘ方向及びＹ方向は、典型的には水平方向である。Ｘ方向は、光均一化要素３への光線の入射方向及び光均一化要素３からの光線Ｌの出射方向である。Ｙ方向は、光源ＬＳ１から出力される光線Ｆ１の光軸方向である。
【0012】
図１は、実施形態に係る照明装置１の一例を示す模式図である。照明装置１は、プロジェクタ５０（図４参照）に内蔵され、プロジェクタ５０の光源として利用される要素である。なお、本実施形態に係る「プロジェクタ」とは、ディスプレイ装置の一種であり、画像や映像を大型スクリーンなどに投影することにより表示する装置であり、ＤＬＰや液晶を使い、画像を拡大して投影する装置のことを指す。「プロジェクタ」は投影装置などの他の名称で呼ばれる場合がある。
【0013】
照明装置１は、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２と、合成用光学素子２と、光均一化要素３と、を備える。
【0014】
２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２は、光線（蛍光Ｆ１、Ｆ２）を出力する。２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２は、出力する光線Ｆ１、Ｆ２の光軸方向が異なる。図１の例ではそれぞれの光軸が直交するように各光源ＬＳ１、ＬＳ２が配置される。また、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２は、それぞれが出力する光線Ｆ１、Ｆ２が、共通の合成用光学素子２に入力されるよう配置される。
【0015】
光源ＬＳ１は、発光素子１１と、光学素子１２、１３、１４、１６、１８と、反射型光学素子１５と、波長変換素子１７とを有する。
【0016】
発光素子１１は、ＬＤ(Laser Diode)やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの青色の光を発生させる光源である。発光素子１１は、図１では３個が併設される構成が例示されているが、単体でもよく、また１次元もしくは２次元のアレイを構成していてもよい。
【0017】
光学素子１２は、発光素子１１が発生した光をコリメートするものであり、発光素子１１と一体または別体で形成される。反射型光学素子１５は単なるミラーで、ダイクロイックミラーのような波長特性を持つものでも、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）のような回折光学素子でもよい。
【0018】
光学素子１２、光学素子１３、光学素子１４、反射型光学素子１５は、発光素子１１が出力する光の光軸方向（図１の例ではX正方向）に沿ってこの順番で直列配置される。光学素子１６は、反射型光学素子１５の反射方向側（図１の例ではY負方向側）に配置される。波長変換素子１７は、光学素子１６のさらにY負方向側に配置される。
【0019】
光学素子１３、１４、反射型光学素子１５，光学素子１６は、集光光学系を構成しており、波長変換素子１７上に光スポットを形成する。
【0020】
波長変換素子１７は、蛍光体を用いて、光スポットに集光された青色光を、黄色もしくは黄緑色の蛍光に変換し、Ｙ正方向側に放出する。したがって、発光素子１１は、波長変換素子１７に入力する励起光を出力するための励起光源である。また、光源ＬＳ１は、波長変換素子１７により波長が変換された蛍光Ｆ１を出力する。
【0021】
光学素子１８は、光学素子１６のＹ正方向側に配置され、これにより、波長変換素子１７、光学素子１６、光学素子１８は、波長変換素子１７が放出する蛍光の光軸方向（図１の例ではＹ正方向）に沿ってこの順番で直列配置される。この構成により、波長変換素子１７から放出された蛍光Ｆ１は、光学素子１６と光学素子１８で構成されるリレーレンズ系によって、合成用光学素子２に導かれる。
【0022】
なお、図１の例では、光源ＬＳ２の構造は光源ＬＳ１と同一であるので説明を省略する。光源ＬＳ２も、発光素子１１から発生する青色の光を波長変換素子１７によって黄色もしくは黄緑色の蛍光Ｆ２に変換して、合成用光学素子２に向けて出力する。
【0023】
このように、図１に示す２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２は、励起光源（発光素子１１）と波長変換素子１７とを備えている。これにより、高輝度な照明装置１を実現できる。
【0024】
合成用光学素子２は、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２の光Ｆ１、Ｆ２を合成する要素である。本実施形態では、合成用光学素子２は４面以上の多面を持つプリズムである。プリズムの多面のうち１面は反射面２Ａであり、対向する２つの面は透過面２Ｂ、２Ｃとなっている。
【0025】
合成用光学素子２は、光源ＬＳ１からの光Ｆ１を反射で、光源ＬＳ２からの光Ｆ２を透過で合成し、光均一化要素３へ導くことで、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２の光Ｆ１、Ｆ２を合成した照明装置を実現する。
【0026】
またプリズム２の透過面２Ｂ、２Ｃの少なくとも一方は拡散面でもよく、別途拡散板がプリズム２の前後に設置されてもよい。この構成により、光源ＬＳ２からの出力光Ｆ２による色、輝度のムラを解消することができる。
【0027】
光均一化要素３は、合成用光学素子２により合成された光Ｆ１、Ｆ２が入力されると、これらの光Ｆ１、Ｆ２の照度や強度分布を均質化した光Ｌを出力する。本実施形態では、光均一化要素３は、ミラーを４面貼り合わせたライトトンネルである。光均一化要素３に比較的安価なライトトンネルを適用することにより、照明装置１の低コスト化を図れる。 なお、光均一化要素３には、棒状のガラスであるロッドインテグレータを適用してもよい。これにより、高効率、高出力な照明装置を実現できる。また、光均一化要素３には、複数枚のフライアイレンズなど、他の要素を適用してもよい。
【0028】
なお、光均一化要素３にロッドインテグレータを適用する場合、ライトトンネルと比較して高効率かつ高出力な光Ｌを出力することが可能である。しかしながら、ロッドインテグレータでは内部で光の全反射を利用して均一化を施す仕組みのため、光均一化要素３への入射角度には、光均一化要素３に入射された光が全反射を起こすことができる範囲にする必要あるという制約がある。このため、光均一化要素３に対する光源ＬＳ１、ＬＳ２の配置も、この条件を満たすように制限を受ける。
【0029】
一方、光均一化要素３にライトトンネルを適用する場合、ロッドインテグレータのように全反射を利用する必要がなく、プリズム２の反射面２Ａと透過面２Ｂ、２Ｃとで光線Ｆ１、Ｆ２を合成することができるため、特許文献１，２に記載の従来手法で問題であった全反射角度の制約を受けることが無く、光均一化要素３に対する２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２の配置の自由度を向上でき、照明装置１の小型化を図ることができる。
【0030】
本実施形態では、合成用光学素子（プリズム）２は、光均一化要素３と別体で構成される。特許文献１、２などの従来手法では、光均一化要素３として比較的高価なロッドインテグレータが適用され、合成用光学素子２に対応する要素はロッドインテグレータと一体的に形成されているので、光均一化要素に比較的安価なライトトンネルなどの他の要素を適用するのが難しい。これに対して、本実施形態では、合成用光学素子２は、光均一化要素３と別体であるので、光均一化要素３にロッドインテグレータ以外の比較的低価格な要素を容易に適用できるなど、装置設計の自由度を向上でき、また、低コスト化を図ることもできる。
【0031】
また、本実施形態では、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２からの光線の一方Ｆ１を反射光で、他方Ｆ２を透過光で光均一化要素３に入力させる。このため、２つの光線Ｆ１、Ｆ２の光軸のなす角度は少なくとも１８０度より小さくする必要があり、好ましくは９０度である。これにより、特許文献２のように２つの光源を一直線上に対向配置して両方の光線の反射光を光均一化要素に入力する構成と比較して、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２の距離を接近させることができ、これにより照明装置１のスペースを縮小することが可能となるので、装置の小型化を図れる。
【0032】
また、本実施形態では、合成用光学素子２は、４面を持つプリズムで構成され、４面のうち１つの面２Ａは反射光を生成する反射面であり、対向する２つの面２Ｂ、２Ｃは透過光を生成する透過面であり、合成用光学素子２の反射面２Ａと透過面２Ｂ、２Ｃに入射する２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２からの光線Ｆ１、Ｆ２が、合成用光学素子２上で重ならないように構成される。これにより、２つの光線Ｆ１、Ｆ２を共に損失なく合成して光均一化要素３に入力できるので、出力光Ｌを高効率化できる。したがって、本実施形態では、プロジェクタ用の照明装置１を小型化かつ高効率化することができる。
【0033】
また、本実施形態では、２つの光源のうち一方の光源ＬＳ１は、光線Ｆ１の光軸が光均一化要素３への入射方向（及び図１に示す光均一化要素３からの光Ｌの出射方向）に対して９０度となる位置に配置される。また、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２は、両者が出力する光線Ｆ１、Ｆ２の光軸のなす角が９０度となるように配置される。
【0034】
この構成により、図１に示すように、一方の光源ＬＳ２を光均一化要素３への入射方向側（Ｘ負方向側）に配置し、他方の光源ＬＳ１を入射方向に対して直角方向側（Ｙ負方向側）に配置できる。これにより、例えば特許文献２のように２つの光源を一直線上に対向配置して両方の光線の反射光を光均一化要素に入力する構成と比較して、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２の距離を確実に接近させることができる。この結果、照明装置１の設置スペースを縮小することが可能となるので、照明装置１をより一層小型化できる。
【0035】
なお、ここで用いる「９０度」とは、角度９０度を含む所定範囲（例えば９０度から数度程度増減する範囲）を意味する。角度９０度の場合、光の広がり角度を保存する特性がある。本実施形態の「９０度」とは、９０度の場合と同等の特性を実現できる角度の範囲まで含む。
【0036】
なお、本実施形態は、一方の光源ＬＳ１から出力される光Ｆ１が合成用光学素子２により反射光として光均一化要素３に入力され、他方の光源ＬＳ２から出力される光Ｆ２が合成用光学素子２により透過光として光均一化要素３に入力される構成であればよく、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２のなす角度は９０度以外でもよい。同様に、反射光として光均一化要素３に入力される光源ＬＳ１と光均一化要素３への入射方向とのなす角度も９０度以外でもよい。ただし、図１に示すようにそれぞれのなす角度を９０度とすると、合成用光学素子２のプリズムの形状の設計や、各光源ＬＳ１、ＬＳ２の配置を容易にできる。
【0037】
【0038】
図２の例では、光源ＬＳ１の構造は図１の光源ＬＳ１と同一である。一方、光源ＬＳ２は、発光素子２１と、光学素子２２と、光学素子２３とを有する。発光素子２１及び光学素子２２は、光源ＬＳ１の発光素子１１及び光学素子１２と同様の構成である。ただし、発光素子２１は、ＬＤやＬＥＤなどの光を発生させる光源であるが、出力光の波長は、光源ＬＳ１に用いられる励起光源の発光素子１１の波長よりも長いものとする。
【0039】
発光素子２１は、合成用光学素子２の透過面２Ｂ、２Ｃと対向配置され、出力する光の光軸方向とＸ正方向となるよう配置される。また、発光素子２１、光学素子２２、光学素子２３は、発光素子２１が出力する光の光軸方向（図２の例ではX正方向）に沿ってこの順番で直列配置される。
【0040】
光学素子２３は、発光素子２１からの光線を合成用光学素子２へ導く集光光学系として機能する。
【0041】
このように、図２に示す照明装置１Ａでは、光源ＬＳ２に波長変換素子１７が設けられていない。このため、光源ＬＳ１から出力される光Ｆ１が、発光素子１１から出力された青色光を、波長変換素子１７により黄色もしくは黄緑色の蛍光に変換されたものであるのに対して、光源ＬＳ２から出力される光Ｆ２は、波長変換が施されず、発光素子２１から出力された光のままとなる。
【0042】
すなわち、図２に示す照明装置１Ａでは、合成する２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２のスペクトルを異ならせることができる。スペクトルとは、光源の発光特性を波長に対する光の強度で表したものであり、各光源ＬＳ１、ＬＳ２から出力される光Ｆ１、Ｆ２のスペクトルが異なるということは、出力光Ｆ１、Ｆ２の波長（または色）が異なることを意味する。このように、合成用光学素子２により合成される２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２からの出力光Ｆ１、Ｆ２のスペクトルが異なることにより、高演色な照明装置を実現できる。
【0043】
なお、図２に示す照明装置１Ａは、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２の構造を入れ替えてもよい。すなわち、図２に示す構成とは逆に、光源ＬＳ１が励起光源２１を備え、波長変換素子１７を備えず、光源ＬＳ２が励起光源１１と波長変換素子１７とを備える構成としてもよい。
【0044】
図３は、別構造の２つの光源を有する構成の照明装置の第２の例１Ｂを示す図である。図３の例では、光源ＬＳ１の構造は図１、図２の光源ＬＳ１と同一であり、単一の励起光源ＬＤ１（発光素子１１、光学素子１２）を有する。一方、光源ＬＳ２は、内部に２つの固体光源ＬＤ２、ＬＤ３を有する。
【0045】
固体光源ＬＤ２は、発光素子３１と光学素子３２とを有する。光源ＬＳ２は、光学素子３３と反射型光学素子３４とを有する。発光素子３１、光学素子３２、光学素子３３は、図２の発光素子２１と、光学素子２２と、光学素子２３と同様の構成であり、同様に配置される。反射型光学素子３４は、例えばダイクロイックミラーであり、固体光源ＬＤ２から出力される光を透過して、固体光源ＬＤ３から出力される光を反射する。
【0046】
発光素子３１、光学素子３２、反射型光学素子３４、光学素子３３は、発光素子３１が出力する光の光軸方向（図２の例ではX正方向）に沿ってこの順番で直列配置される。
【0047】
固体光源ＬＤ３は、発光素子４１と光学素子４２とを有する。発光素子４１は、反射型光学素子３４のうち光学素子３３側の面と対向配置され、出力する光の光軸方向とＹ負方向となるよう配置される。
【0048】
光源ＬＳ２は、固体光源ＬＤ２から出力された光が反射型光学素子３４を透過して、また、固体光源ＬＤ３から出力された光が反射型光学素子３４で合成用光学素子２に向かう方向に反射して、共に合成用光学素子２の透過面２Ｂに入射するよう構成される。
【0049】
このように、図３に示す照明装置１Ｂでは、光源ＬＳ２に波長変換素子１７が設けられていない。このため、光源ＬＳ１から出力される光Ｆ１が、発光素子１１から出力された青色光を、波長変換素子１７により黄色もしくは黄緑色の蛍光に変換されたものであるのに対して、光源ＬＳ２から出力される光Ｆ２は、波長変換が施されず、発光素子３１、４１から出力された２種類の光のままとなる。
【0050】
【0051】
さらに、図３の照明装置１Ｂでは、２つの光源のうち一方の光源ＬＳ２が複数（図３の例では２つ）の発光素子３１、４１を備える。これにより、これらの２つの発光素子３１、４１から出力される光のスペクトルも異ならせることができる。つまり、図３に示す照明装置１Ｂは、スペクトルの異なる３種類の光源ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３からの光を合成することができる。これにより、図１や図２の構成よりも合成する光の種類を増やすことができ、照明装置の高演色性をさらに向上できる。
【0052】
なお、図３に示す照明装置１Ｂは、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２の構造を入れ替えてもよい。すなわち、図３に示す構成とは逆に、光源ＬＳ１が２つの固体光源ＬＤ２、ＬＤ３を備え、波長変換素子１７を備えず、光源ＬＳ２が励起光源ＬＤ１と波長変換素子１７とを備える構成としてもよい。
【0053】
また、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２の両方が、複数の固体光源ＬＤ２、ＬＤ３（発光素子３１，４１）を備える構成としてもよい。
【0054】
図２、図３に示すように、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２のうちの一方のみ（図２，図３の例では光源ＬＳ１）が、励起光源ＬＤ１（発光素子１１）と波長変換素子１７とを備える構成でも、図１の例と同様に高輝度な照明装置１を実現できる。
【0055】
図３の照明装置１Ｂでは、高演色性を実現するための構成として、励起光源ＬＤ１に青、固体光源ＬＤ２に赤、固体光源ＬＤ３に緑を設定することができる。なお、固体光源ＬＤ２とＬＤ３の色は逆でもよい。この場合、光源ＬＳ１は黄色もしくは黄緑色の蛍光と青色の光を放出し、光源ＬＳ２は赤色と緑色の光を放出し、合成用光学素子２に入射後、光均一化要素３に導かれ、高演色な照明装置を実現する。
【0056】
また、安価で高輝度な光源を実現したい場合、図２の照明装置１Ａの構成を用いて、光源ＬＳ１の発光素子１１に青、光源ＬＳ２の発光素子２１に発光素子１１とは異なる青を設定すればよい。例えば、光源ＬＳ１の発光素子１１は蛍光体の励起光源として効率の良い４５５ｎｍ付近の光源を使用し、光源ＬＳ２の発光素子２１には青として鮮やかな４６５ｎｍ付近の光源を使用することができる。なお、光源ＬＳ１の発光素子１１と光源ＬＳ２の発光素子２１の構成は逆でもよい。
【0057】
また、安価でかつ色再現性の高い光源を実現したい場合、図２の照明装置１Ａの構成を用いて、光源ＬＳ１の発光素子１１に青、光源ＬＳ２の発光素子２１に赤を設定すればよい。例えば、光源ＬＳ１の発光素子１１は蛍光体の励起光源として効率の良い４５５ｎｍ付近の光源を使用し、光源ＬＳ２の発光素子２１には赤色として６４０ｎｍ付近の光源を使用することができる。なお、光源ＬＳ１の発光素子１１と光源ＬＳ２の発光素子２１の構成は逆でもよい。
【0058】
同様に、安価でかつ色再現性の高い光源を実現したい場合、図３の照明装置１Ｂの構成を用いて、励起光源ＬＤ１に青、固体光源ＬＤ２に励起光源ＬＤ１とは異なる青、固体光源ＬＤ３に赤を設定すればよい。励起光源ＬＤ１は蛍光体の励起光源として効率の良い４５５ｎｍ付近の光源を使用し、固体光源ＬＤ２には青として鮮やかな４６５ｎｍ付近の光源を使用し、固体光源ＬＤ３には６４０ｎｍ付近の赤色光源を使用することができる。など、光源ＬＳ１と光源ＬＳ２の構成は逆でもよい。
【0059】
【0060】
照明光学系５１には、照明装置１の光均一化要素３（ライトトンネル）から光線Ｌが入射されて、投射レンズ５２に出力する。照明光学系５１は内部にカラーホイール５３や光変調器５４などの各種要素を有する。カラーホイール５３は、赤、青、緑、のフィルターを一体にした円盤であり、回転させながら照明装置１からの入射光Ｌを通すことで、入射光Ｌを赤・緑・青に時分割された光に変換する。光変調器５４は、液晶やＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などによって構成され、カラーホイール５３を介した光線を空間的に変調する。
【0061】
なお、図４（及び後述の図５）では、照明光学系５１の内部にカラーホイール５３と光変調器５４が図示されているが、あくまでこれらの要素が照明光学系５１に内蔵されていることを示すものであり、これらの要素の配置は図４、図５の例に限定されない。
【0062】
投射レンズ５２は、照明光学系５１の光変調器５４によって変調された光線を投射像Ｐとして出力する。図４では、照明装置１から出力される光Ｌの光軸方向（Ｘ方向）に対して、投射レンズ５２から投射像Ｐを出力する方向（Ｙ方向）が直交する構成である。言い換えると、照明光学系５１と投射レンズ５２の配列方向（Ｙ方向）に対して、照明装置１の出力光Ｌの光軸方向が直交するように照明装置１が配置される。この場合、照明装置１の出力光Ｌは直接照明光学系５１に入力される。
【0063】
本実施形態では、図１～図３を参照して説明したように、照明装置１において、２つの光源のうち一方の光源ＬＳ１は、光線Ｆ１の光軸が光均一化要素３への入射方向（及び図４に示す光均一化要素３からの光Ｌの出射方向）に対して９０度となる位置に配置される。また、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２は、両者が出力する光線Ｆ１、Ｆ２の光軸のなす角が９０度となるように配置される。
【0064】
この構成により、照明装置１を図４に示す配置でプロジェクタ５０に適用した場合、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２を含む第１の発熱部と、投射レンズ５２や光変調器５４などを含む第２の発熱部とを物理的に離して配置することが可能となる。これにより、プロジェクタ５０内で熱源の集中を防ぐことが可能となり、熱設計的に有利となる。
【0065】
一方、特許文献２に示す従来手法のように２つの光源が１８０度離れている構成を比較例として考える。図４に示す配置と同様に比較例の照明装置をプロジェクタに適用すると、一方の光源ＬＳ２が投射レンズ５２と接近する配置になってしまう。このため、プロジェクタ５０内で熱源の集中が生じ得る。
【0066】
【0067】
図５は、プロジェクタの配置の変形例５０Ａを示す模式図である。図５に示すように、照明装置１から出力される光Ｌの光軸方向（Ｘ方向）に対して、投射レンズ５２から投射像Ｐを出力する方向を同一方向とする構成でもよい。言い換えると、照明光学系５１と投射レンズ５２の配列方向（Ｘ方向）に対して、照明装置１の出力光Ｌの光軸方向が同一方向となるように照明装置１が配置される。この場合、照明装置１の出力光Ｌは、例えばミラーなどの反射型光学素子５５などを用いて方向が変換された後に照明光学系５１に入力される。
【0068】
照明装置１を図５に示す配置でプロジェクタ５０に適用した場合には、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２を含む第１の発熱部と、投射レンズ５２や光変調器５４などを含む第２の発熱部とを、図４に例示した配置よりも物理的にさらに離して配置することが可能となる。これにより、プロジェクタ５０内で熱源の集中をより一層防ぐことが可能となり、熱設計的にさらに有利となる。
【0069】
【0070】
【0071】
図６は、照明装置の第１変形例１Ｃを示す図である。図６の概略は図１と同様である。また、図６以降では、Ｘ軸及びＹ軸の両方と直交する方向、すなわち図６の紙面奥行方向にＺ軸を設け、Ｚ軸に沿った方向をＺ方向とする。
【0072】
図６に示すように、照明装置１Ｃ内にカラーホイール５３を配置する構成でもよい。図６の例では、カラーホイール５３は、合成用光学素子２と光均一化要素３との間に配置され、合成用光学素子２から出射された光が、回転するカラーホイール５３を通過した後に、光均一化要素３に入射される。
【0073】
本実施形態では、合成用光学素子２と光均一化要素３とが一体的に構成される特許文献１，２と異なり、合成用光学素子２と光均一化要素３とが別体であるので、図６に示す第１変形例の照明装置１Ｃのように、合成用光学素子２と光均一化要素３との間にカラーホイール５３を配置することも可能である。これにより、光均一化要素３に入力されるより前の段階でカラーホイール５３による光の処理を行うことができるので、カラーホイール５３によって発生するムラも光均一化要素３で均一化することが可能となる。この結果、プロジェクタ５０の投射像Ｐのムラをより一層低減できる。
【0074】
【0075】
図７は、図６に示す照明装置１Ｃにおける光均一化要素３とカラーホイール５３との配置の一例を示す模式図である。図７は、照明装置１ＣをＸ負方向側から視た図である。また、図７では、光均一化要素３としてライトトンネルを例示する。また、この例では、Ｙ方向を水平方向とし、Ｙ方向と平行な水平軸Ｈを定めている。同様に、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向（紙面上下方向）を垂直方向とし、この垂直方向と平行な垂直軸Ｖを定めている。
【0076】
図７に示すように、ライトトンネル３は、Ｘ方向視において略長方形状の外形を有する。上述の水平軸Ｈ及び垂直軸Ｖは、ライトトンネル３のこの長方形状の中心Ｃ１で交差するよう設定されている。ライトトンネル３の水平軸Ｈは、入射する２基の光源ＬＳ１、ＬＳ２の光軸が成す平面（ＸＹ平面）に対して平行な面であり、ライトトンネル３の垂直軸Ｖは、その水平軸Ｈに対して垂直に交わる面である。また、カラーホイール５３は、Ｘ方向と平行な回転軸まわりに回転可能に設置され、図７ではこの回転軸の位置を中心位置Ｃ２として示す。
【0077】
上記の水平軸Ｈ及び垂直軸Ｖの定義は、次のように表現することもできる。２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２から出力された２つの光線Ｆ１、Ｆ２の光軸方向である第１、第２方向と、ライトトンネル３を通過する光線Ｌの光軸方向である第３方向とが同一の平面上となるよう配置される。図６、図７の例では、この平面はＸＹ平面であり、第１方向はＹ方向であり、第２、第３方向はＸ方向である。そして、第３方向と直交する直交面（すなわち図７の紙面と同一平面）において、ＸＹ平面との交線に沿った水平軸Ｈと、この水平軸Ｈと直交し、かつ、直交面に沿った垂直軸Ｖとを定める。水平軸Ｈと垂直軸Ｖとは、直交面上におけるライトトンネル３の断面形状の中心位置Ｃ１（第１中心）で交差するよう定められる。
【0078】
ここで、ライトトンネル３の中心Ｃ１を座標中心とし、垂直軸Ｖと、中心Ｃ１からカラーホイール５３の中心位置Ｃ２を結ぶ直線Ｌ１とのなす角度をθ１とする。また、ライトトンネル３の中心Ｃ１を座標中心とし、垂直軸Ｖと、ライトトンネル３の中心Ｃ１から長軸方向へ延びる直線Ｌ２とのなす角度をθ２とする。このとき、ライトトンネル３とカラーホイール５３とを、０≦θ２≦θ１が成立するように配置することで、カラーホイール５３による光利用効率の向上を図ることができる。
【0079】
図８は、照明装置の第２変形例１Ｄを示す図である。図８の概略は図６と同様である。図８に示すように、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２が、少なくとも１つの光プロファイル調整素子１９を備える構成としてもよい。図８の例では、各光源ＬＳ１、ＬＳ２において、光学素子１４と、反射型光学素子１５との間に光プロファイル調整素子１９が配置されている。この構成により、高効率な照明装置を実現できる。
【0080】
なお、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２のうち一方に光プロファイル調整素子１９を備える構成としてもよい。また、光プロファイル調整素子１９の位置は図８の例に限られず、各光源ＬＳ１、ＬＳ２内の光路上の他の位置に配置する構成としてもよい。また、光プロファイル調整素子１９は、各光源ＬＳ１、ＬＳ２内に複数設けてもよい。また、図４の例と同様に、照明装置１Ｄは、カラーホイール５３を照明光学系５１の内部に設ける構成でもよい。
【0081】
図９、図１０は、照明装置の第３変形例１Ｅを示す図である。図９は、照明装置１ＥをＺ正方向側から視たＸＹ平面視の構成を示す。図１０は、図９に示す照明装置１ＥをＸ負方向側から視た図である。図９に示す照明装置１ＥのＸＹ平面視の構成は、図８に示した照明装置１Ｄと同様である。
【0082】
図１０に示すように、光源ＬＳ１において、発光素子１１から波長変換素子１７までの光軸の作る平面を「平面Ａ」とする。ここで、平面Ａは、図９、図１０に示すように、光学素子１３の略中心軸（光軸Ａ１）と、光軸Ａ１が反射型光学素子１５で折り曲げられた光軸Ａ２とを両方含む平面に相当する。また、上述の光源ＬＳ１から光均一化要素３に入力される光線Ｆ１も、平面Ａに沿って配置される。また、図１０に示すように、平面ＡはＸＹ平面と平行である。
【0083】
同様に、図１０に示すように、光源ＬＳ２において、発光素子１１から波長変換素子１７までの光軸の作る平面を「平面Ｂ」とする。ここで、平面Ｂは、図９、図１０に示すように、光学素子１３の略中心軸（光軸Ｂ１）と、光軸Ｂ１が反射型光学素子１５で折り曲げられた光軸Ｂ２とを両方含む平面に相当する。上述の光源ＬＳ２から光均一化要素３に入力される光線Ｆ２も、平面Ｂに沿って配置される。また、図１０に示すように、平面ＢはＸＹ平面と平行である。
【0084】
そして、図１０に示すように、第３変形例の照明装置１Ｅでは、これらの平面Ａと平面Ｂとが交わらないことを特徴とする。言い換えると、平面Ａと平面ＢとがＺ方向に等距離を取るように平行配置されるように、光源ＬＳ１と光源ＬＳ２とが設置される。これにより、光均一化要素３の長軸方向に対して高効率にカップリングさせることができる。
【0085】
図１１は、第３変形例における光均一化要素３の入り口の集光スポットの一例である。図１１には、光均一化要素３の入り口における、２つの光源モジュールＬＳ１、ＬＳ２の集光スポットのプロファイルＰ１、Ｐ２の一例が図示されている。合成用光学素子２にて反射されて反射光を光均一化要素３に入力する反射側の光源ＬＳ１では、集光位置が合成用光学素子２に相対的に近い。一方、合成用光学素子２にて反射せずに光を光均一化要素３に入力する直進側の光源ＬＳ２では、集光位置が光均一化要素３の入り口に相対的に近い。このため、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２では、光均一化要素３の入り口での集光スポットのプロファイルＰ１、Ｐ２に差があることを特徴とする。言い換えると、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２は、光均一化要素３の入り口での集光スポットのプロファイルＰ１、Ｐ２に差があるように設置される。図１１に示すように、合成用光学素子２の反射面２Ａで反射される光源ＬＳ１の集光スポットのプロファイルＰ１のほうが相対的に大きく、合成用光学素子２の反射面２Ａを介さない光源ＬＳ２の集光スポットのプロファイルＰ２のほうが相対的に小さい。これによって合成時の損失を最小限に抑えることができる。
【0086】
また、光均一化要素３の縦方向（図１１の例では入り口の長方形状の長辺方向）（あるいは横方向（図１１の例では短辺方向））に対して、２つの光源モジュールＬＳ１、ＬＳ２の集光スポットのプロファイルＰ１、Ｐ２の縦横方向を傾けることが特徴である。図１１の例では、光均一化要素３は、その入り口の形状が、図７に示した例と同様にＸ方向視において略長方形状であり、長軸方向及び短軸方向がＹ方向に対して傾斜するよう配置されている。また、図１０を参照して説明したように第３変形例の照明装置１Ｅでは、光源ＬＳ１の光軸Ａ１、Ａ２を含む平面Ａと、光源ＬＳ２の光軸Ｂ１、Ｂ２を含む平面Ｂは、ＸＹ平面と平行である。このため、図１１の例では、２つの光源モジュールＬＳ１、ＬＳ２の集光スポットのプロファイルＰ１、Ｐ２の縦横方向を光均一化要素３の縦方向及び横方向に対して傾けることができている。
【0087】
さらに、図１１に示すように、２つの光源モジュールＬＳ１、ＬＳ２のそれぞれの集光スポットのプロファイルＰ１、Ｐ２の中心位置が、光均一化要素３の入り口の範囲内で、水平方向（図１１の例ではＹ方向）にずらして配置されている。なお、この水平方向とは、反射面２Ａに入射する光線Ｆ１の方向と平行な方向、とも表現できる。このような構成にすることにより、光均一化要素３内での内部反射が多少なりとも増えるため均一化に寄与し、投射画面（投射像Ｐ）内での照明均一化をより高めることができる。
【0088】
図１２は、第３変形例における合成用光学素子２及び光均一化要素３と、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２の平面Ａ、Ｂとの関係を示す図である。図１２では、第３変形例の照明装置１Ｅのうち関連要素のみがＹ負方向側から視て図示されている。
【0089】
合成用光学素子２は、反射面２Ａを１面以上持つ光学素子であり、図１２では三角柱の形状で構成されている。図１２では、照明装置１Ｅのうち、２つの光源モジュールＬＳ１、ＬＳ２からの照明光を合成して一つの照明光とする光合成部の様子を示す。光合成部には、合成用光学素子２が図１２に示すように光均一化要素３の中心軸Ｃ１（図７も参照）を定めた時に、その中心軸Ｃ１を挟んで図１０で定義した平面Ａと平面Ｂが位置する。
【0090】
このような合成用光学素子２の配置にしたときに、合成用光学素子２は、二方向から入力される２つの光線の一方Ｆ１を反射させる。一方、２つの光線の他方Ｆ２については、合成用光学素子２のＺ正方向側の側面２ＤよりＺ正方向側の位置にて、合成用光学素子２を介さずに通過させ、反射光Ｆ１とともに、光均一化要素３に入射させ合成させている。ここで、合成用光学素子２は、光均一化要素３と別体で構成されている。この構成により、直進方向の合成光の損失を低減させることができる。
【0091】
また、図１２などに示した第３変形例の構成では、２つの光源ＬＳ１、ＬＳ２に対して合成用光学素子２の入射面の数は、少なくとも反射面２Ａの一面であればよく、光源数に対して少なくでき、合成用光学素子２の形状を簡素化できる。また、合成用光学素子２は、光均一化要素３と別体で構成されているので、合成用光学素子２と光均一化要素３との間にカラーホイール５３を入れることが可能となり、光量ムラを低減することができる。
【0092】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【0093】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ ２つの光源と、
前記２つの光源から出力された２つの光線を合成する合成用光学素子と、
光均一化要素と、
を備え、
前記合成用光学素子は、二方向から入力される前記２つの光線の一方を反射させ、他方は透過させて、同一方向に変換された反射光と透過光とを前記光均一化要素に入射させ合成し、
前記合成用光学素子は、４面以上の多面を持つプリズムで構成され、前記多面のうち１つの面は前記反射光を生成する反射面であり、対向する２つの面は前記透過光を生成する透過面であり、
前記合成用光学素子は、前記光均一化要素と別体で構成され、
前記合成用光学素子の前記反射面と前記透過面に入射する前記光線が、前記合成用光学素子上で重ならないよう構成される、
照明装置。
＜２＞ 前記光均一化要素は、ロッドインテグレータによって構成される、
前記＜１＞記載の照明装置。
＜３＞ 前記光均一化要素は、ライトトンネルによって構成される、
前記＜１＞に記載の照明装置。
＜４＞ 前記２つの光源の一方は、光軸が前記光均一化要素への入射方向に対して９０度となる位置に配置され、
前記２つの光源は、両者の光軸のなす角が９０度となるように配置される、
前記＜１＞～＜３＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜５＞ 前記２つの光源のうち少なくとも一方の光源は、励起光源と波長変換素子を備えている、
前記＜１＞～＜４＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜６＞ 前記２つの光源のうち少なくとも一方の光源は、複数の光学素子を備えている、
前記＜１＞～＜５＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜７＞ 前記合成用光学素子により合成される前記２つの光線のスペクトルが異なる、
前記＜１＞～＜６＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜８＞ 前記プリズムの入射面、出射面の少なくとも一方が拡散面である、
前記＜１＞～＜７＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜９＞ 前記合成用光学素子と前記光均一化要素との間にカラーホイールが配置される、
前記＜１＞～＜８＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜１０＞ 前記２つの光源から出力された２つの光線の光軸方向である第１、第２方向と、前記光均一化要素を通過する光線の光軸方向である第３方向とが同一の平面上となるよう配置され、
前記第３方向と直交する直交面において、前記平面との交線に沿った水平軸と、前記水平軸と直交し、かつ、前記直交面に沿った垂直軸とを定め、前記水平軸と前記垂直軸とが前記直交面上における前記光均一化要素の断面形状の中心位置である第１中心で交差するよう定められるとき、
前記第１中心を座標中心とし、前記垂直軸と、前記第１中心から前記カラーホイールの中心位置Ｃ２を結ぶ直線とのなす角度をθ１とし、前記垂直軸と、前記第１中心から前記光均一化要素の前記直交面に沿った断面形状の長軸方向へ延びる直線とのなす角度をθ２とするとき、
前記光均一化要素と、前記カラーホイールとは、０≦θ２≦θ１が成立するように配置される、
前記＜９＞に記載の照明装置。
＜１１＞ 前記２つの光源のうち少なくとも一方の光源は、少なくとも１つの光プロファイル調整素子を備えている、
前記＜１＞～＜１０＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜１２＞ 前記２つの光源は、光学素子と、波長変換素子とを備え、
前記２つの光源の一方において、前記発光素子から波長変換素子までの光軸の作る平面を「平面Ａ」とし、
前記２つの光源の他方において、前記発光素子から波長変換素子までの光軸の作る平面を「平面Ｂ」とするとき、
前記２つの光源は、前記平面Ａと前記平面Ｂとが交わらないように設置される、
前記＜１＞～＜１１＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜１３＞ 前記２つの光源は、前記光均一化要素の入り口での集光スポットのプロファイルに差があるように設置される、
前記＜１＞～＜１２＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜１４＞ 前記光均一化要素の入り口の形状が略矩形状であり、
前記光均一化要素の前記形状の縦横方向に対して、前記２つの光源の前記光均一化要素の入り口での集光スポットのプロファイルの縦横方向が傾くように、かつ、
前記プロファイルの中心位置が、前記光均一化要素の入り口の範囲内で、前記反射面に入射する光線の方向と平行な方向にずらして配置されるように、前記２つの光源が設置される、
前記＜１＞～＜１３＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜１５＞ ２つの光源と、
前記２つの光源から出力された２つの光線を合成する合成用光学素子と、
光均一化要素と、
を備え、
前記合成用光学素子は、二方向から入力される前記２つの光線の一方を反射させ、他方は前記合成用光学素子を介さずに通過させて、同一方向に変換された反射光とともに、前記光均一化要素に入射させ合成し、
前記合成用光学素子は、前記光均一化要素と別体で構成される、
照明装置。
＜１６＞
前記＜１＞～＜１５＞のいずれか一項に記載の照明装置と、
投射レンズと、
を備えるプロジェクタ。
＜１＞ ２つの光源と、
前記２つの光源から出力された２つの光線を合成する合成用光学素子と、
光均一化要素と、
を備え、
前記合成用光学素子は、二方向から入力される前記２つの光線の一方を反射させ、他方は透過させて、同一方向に変換された反射光と透過光とを前記光均一化要素に入射させ合成し、
前記合成用光学素子は、４面以上の多面を持つプリズムで構成され、前記多面のうち１つの面は前記反射光を生成する反射面であり、対向する２つの面は前記透過光を生成する透過面であり、
前記合成用光学素子は、前記光均一化要素と別体で構成され、
前記合成用光学素子の前記反射面と前記透過面に入射する前記光線が、前記合成用光学素子上で重ならないよう構成される、
照明装置。
＜２＞ 前記光均一化要素は、ロッドインテグレータによって構成される、
前記＜１＞記載の照明装置。
＜３＞ 前記光均一化要素は、ライトトンネルによって構成される、
前記＜１＞に記載の照明装置。
＜４＞ 前記２つの光源の一方は、光軸が前記光均一化要素への入射方向に対して９０度となる位置に配置され、
前記２つの光源は、両者の光軸のなす角が９０度となるように配置される、
前記＜１＞～＜３＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜５＞ 前記２つの光源のうち少なくとも一方の光源は、励起光源と波長変換素子を備えている、
前記＜１＞～＜４＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜６＞ 前記２つの光源のうち少なくとも一方の光源は、複数の光学素子を備えている、
前記＜１＞～＜５＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜７＞ 前記合成用光学素子により合成される前記２つの光線のスペクトルが異なる、
前記＜１＞～＜６＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜８＞ 前記プリズムの入射面、出射面の少なくとも一方が拡散面である、
前記＜１＞～＜７＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜９＞ 前記合成用光学素子と前記光均一化要素との間にカラーホイールが配置される、
前記＜１＞～＜８＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜１０＞ 前記２つの光源から出力された２つの光線の光軸方向である第１、第２方向と、前記光均一化要素を通過する光線の光軸方向である第３方向とが同一の平面上となるよう配置され、
前記第３方向と直交する直交面において、前記平面との交線に沿った水平軸と、前記水平軸と直交し、かつ、前記直交面に沿った垂直軸とを定め、前記水平軸と前記垂直軸とが前記直交面上における前記光均一化要素の断面形状の中心位置である第１中心で交差するよう定められるとき、
前記第１中心を座標中心とし、前記垂直軸と、前記第１中心から前記カラーホイールの中心位置Ｃ２を結ぶ直線とのなす角度をθ１とし、前記垂直軸と、前記第１中心から前記光均一化要素の前記直交面に沿った断面形状の長軸方向へ延びる直線とのなす角度をθ２とするとき、
前記光均一化要素と、前記カラーホイールとは、０≦θ２≦θ１が成立するように配置される、
前記＜９＞に記載の照明装置。
＜１１＞ 前記２つの光源のうち少なくとも一方の光源は、少なくとも１つの光プロファイル調整素子を備えている、
前記＜１＞～＜１０＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜１２＞ 前記２つの光源は、光学素子と、波長変換素子とを備え、
前記２つの光源の一方において、前記発光素子から波長変換素子までの光軸の作る平面を「平面Ａ」とし、
前記２つの光源の他方において、前記発光素子から波長変換素子までの光軸の作る平面を「平面Ｂ」とするとき、
前記２つの光源は、前記平面Ａと前記平面Ｂとが交わらないように設置される、
前記＜１＞～＜１１＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜１３＞ 前記２つの光源は、前記光均一化要素の入り口での集光スポットのプロファイルに差があるように設置される、
前記＜１＞～＜１２＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜１４＞ 前記光均一化要素の入り口の形状が略矩形状であり、
前記光均一化要素の前記形状の縦横方向に対して、前記２つの光源の前記光均一化要素の入り口での集光スポットのプロファイルの縦横方向が傾くように、かつ、
前記プロファイルの中心位置が、前記光均一化要素の入り口の範囲内で、前記反射面に入射する光線の方向と平行な方向にずらして配置されるように、前記２つの光源が設置される、
前記＜１＞～＜１３＞のいずれか一項に記載の照明装置。
＜１５＞ ２つの光源と、
前記２つの光源から出力された２つの光線を合成する合成用光学素子と、
光均一化要素と、
を備え、
前記合成用光学素子は、二方向から入力される前記２つの光線の一方を反射させ、他方は前記合成用光学素子を介さずに通過させて、同一方向に変換された反射光とともに、前記光均一化要素に入射させ合成し、
前記合成用光学素子は、前記光均一化要素と別体で構成される、
照明装置。
＜１６＞
前記＜１＞～＜１５＞のいずれか一項に記載の照明装置と、
投射レンズと、
を備えるプロジェクタ。
【符号の説明】
【0094】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 照明装置
２ 合成用光学素子
２Ａ 反射面
２Ｂ、２Ｃ 透過面
３ 光均一化要素
１１ 発光素子（励起光源）
１７ 波長変換素子
１９ 光プロファイル調整素子
５０ プロジェクタ
５２ 投射レンズ
５３ カラーホイール
ＬＳ１、ＬＳ２ 光源
ＬＤ１ 励起光源
Ｆ１、Ｆ２ 光線
Ｈ 水平軸
Ｖ 垂直軸
Ｃ１ 光均一化要素の中心位置
Ｃ２ カラーホイールの中心位置
Ｌ１ 垂直軸と、光均一化要素の中心位置からカラーホイールの中心位置を結ぶ直線
Ｌ２ 垂直軸と、光均一化要素の中心位置から光均一化要素の直交面に沿った断面形状の長軸方向へ延びる直線
θ１ 垂直軸Ｖと直線Ｌ１とのなす角度
θ２ 垂直軸Ｖと直線Ｌ２とのなす角度
Ａ、Ｂ 平面
Ｐ１、Ｐ２ 光均一化要素の入り口における、２つの光源モジュールＬＳ１、ＬＳ２の集光スポットのプロファイル
２ 合成用光学素子
２Ａ 反射面
２Ｂ、２Ｃ 透過面
３ 光均一化要素
１１ 発光素子（励起光源）
１７ 波長変換素子
１９ 光プロファイル調整素子
５０ プロジェクタ
５２ 投射レンズ
５３ カラーホイール
ＬＳ１、ＬＳ２ 光源
ＬＤ１ 励起光源
Ｆ１、Ｆ２ 光線
Ｈ 水平軸
Ｖ 垂直軸
Ｃ１ 光均一化要素の中心位置
Ｃ２ カラーホイールの中心位置
Ｌ１ 垂直軸と、光均一化要素の中心位置からカラーホイールの中心位置を結ぶ直線
Ｌ２ 垂直軸と、光均一化要素の中心位置から光均一化要素の直交面に沿った断面形状の長軸方向へ延びる直線
θ１ 垂直軸Ｖと直線Ｌ１とのなす角度
θ２ 垂直軸Ｖと直線Ｌ２とのなす角度
Ａ、Ｂ 平面
Ｐ１、Ｐ２ 光均一化要素の入り口における、２つの光源モジュールＬＳ１、ＬＳ２の集光スポットのプロファイル
【先行技術文献】
【特許文献】
【0095】
【特許文献1】特開２０００－０７５４０７号公報
【特許文献2】特許６２８３９３２号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】