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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】P2024037334
(43)【公開日】2024-03-19
(54)【発明の名称】照明装置およびプロジェクター
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20240312BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20240312BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20240312BHJP
F21V 7/04 20060101ALI20240312BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20240312BHJP
F21Y 113/13 20160101ALN20240312BHJP
【ＦＩ】
G03B21/14 A
G03B21/00 D
F21S2/00 340
F21V7/04 100
F21Y115:30
F21Y113:13
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022142111
(22)【出願日】2022-09-07
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(74)【代理人】
【識別番号】100196058
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 彰雄
(72)【発明者】
【氏名】秋山 光一
【テーマコード（参考）】
2K203
【Ｆターム（参考）】
2K203FA03
2K203FA23
2K203FA34
2K203FA44
2K203FA45
2K203FA54
2K203FA62
2K203GA34
2K203GA35
2K203GA36
2K203GA40
2K203HA30
2K203HA67
2K203HA92
2K203HB23
2K203MA32
(57)【要約】
【課題】均等な照度分布を有する光が得られる照明装置を提供する。
【解決手段】本発明の照明装置は、第１波長帯の第１光を射出する第１光源と、第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、第１光と第２光とを合成して合成光を射出する光合成部材と、光合成部材から射出される合成光を拡散する光拡散装置と、光合成部材と光拡散装置との間に設けられ、合成光を光拡散装置に向けて集光する集光素子と、光拡散装置から射出される合成光を平行化する平行化素子と、を備える。光拡散装置は、合成光を反射して拡散する拡散面を有する拡散板と、拡散板を拡散面と交差する回転軸を中心として回転させる駆動装置と、を有する。拡散面は、集光素子の光軸に対して傾斜している。集光素子に対する合成光の主光線の入射位置は、集光素子の光軸に対して平行化素子が配置されている側にずれている。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の照明装置は、第１波長帯の第１光を射出する第１光源と、第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、第１光と第２光とを合成して合成光を射出する光合成部材と、光合成部材から射出される合成光を拡散する光拡散装置と、光合成部材と光拡散装置との間に設けられ、合成光を光拡散装置に向けて集光する集光素子と、光拡散装置から射出される合成光を平行化する平行化素子と、を備える。光拡散装置は、合成光を反射して拡散する拡散面を有する拡散板と、拡散板を拡散面と交差する回転軸を中心として回転させる駆動装置と、を有する。拡散面は、集光素子の光軸に対して傾斜している。集光素子に対する合成光の主光線の入射位置は、集光素子の光軸に対して平行化素子が配置されている側にずれている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１波長帯の第１光を射出する第１光源と、
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、
前記第１光と前記第２光とを合成して合成光を射出する光合成部材と、
前記光合成部材から射出される前記合成光を拡散する光拡散装置と、
前記光合成部材と前記光拡散装置との間に設けられ、前記合成光を前記光拡散装置に向けて集光する集光素子と、
前記光拡散装置から射出される前記合成光を平行化する平行化素子と、
を備え、
前記光拡散装置は、
前記合成光を反射して拡散する拡散面を有する拡散板と、
前記拡散板を前記拡散面と交差する回転軸を中心として回転させる駆動装置と、
を有し、
前記拡散面は、前記集光素子の光軸に対して傾斜しており、
前記集光素子に対する前記合成光の主光線の入射位置は、前記集光素子の前記光軸に対して前記平行化素子が配置されている側にずれている、照明装置。
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、
前記第１光と前記第２光とを合成して合成光を射出する光合成部材と、
前記光合成部材から射出される前記合成光を拡散する光拡散装置と、
前記光合成部材と前記光拡散装置との間に設けられ、前記合成光を前記光拡散装置に向けて集光する集光素子と、
前記光拡散装置から射出される前記合成光を平行化する平行化素子と、
を備え、
前記光拡散装置は、
前記合成光を反射して拡散する拡散面を有する拡散板と、
前記拡散板を前記拡散面と交差する回転軸を中心として回転させる駆動装置と、
を有し、
前記拡散面は、前記集光素子の光軸に対して傾斜しており、
前記集光素子に対する前記合成光の主光線の入射位置は、前記集光素子の前記光軸に対して前記平行化素子が配置されている側にずれている、照明装置。
【請求項2】
前記光軸に対する前記主光線の前記入射位置のずれ量は、前記合成光の光束径の１／２の長さ以上である、請求項１に記載の照明装置。
【請求項3】
前記光軸に対する前記拡散面の傾斜角度は、４５度である、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項4】
前記拡散面は、複数の凹部と複数の凸部とを含む凹凸構造を有し、
前記拡散面上の第１方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの前記凹部と１つの前記凸部とを合わせた前記第１方向に沿う長さは、互いに隣り合う他の１つの前記凹部と他の１つの前記凸部とを合わせた前記第１方向に沿う長さとは異なる、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
前記拡散面上の第１方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの前記凹部と１つの前記凸部とを合わせた前記第１方向に沿う長さは、互いに隣り合う他の１つの前記凹部と他の１つの前記凸部とを合わせた前記第１方向に沿う長さとは異なる、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項5】
前記拡散面は、複数の凹部と複数の凸部とを含む凹凸構造を有し、
前記拡散面上の第１方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの前記凹部と１つの前記凸部とを合わせた形状は、互いに隣り合う他の１つの前記凹部と他の１つの前記凸部とを合わせた形状とは異なる、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
前記拡散面上の第１方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの前記凹部と１つの前記凸部とを合わせた形状は、互いに隣り合う他の１つの前記凹部と他の１つの前記凸部とを合わせた形状とは異なる、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項6】
前記第１光および前記第２光のそれぞれは、直線偏光であり、
前記光合成部材から射出される前記合成光において、前記第１光の偏光方向と前記第２光の偏光方向とは、互いに一致している、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
前記光合成部材から射出される前記合成光において、前記第１光の偏光方向と前記第２光の偏光方向とは、互いに一致している、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項7】
前記拡散面は、複数の凹部と複数の凸部とを含む凹凸構造を有し、
前記凹凸構造は、前記光合成部材から射出される前記合成光を１回反射して前記平行化素子に向けて射出する、請求項６に記載の照明装置。
前記凹凸構造は、前記光合成部材から射出される前記合成光を１回反射して前記平行化素子に向けて射出する、請求項６に記載の照明装置。
【請求項8】
請求項１または請求項２に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出される前記合成光を含む光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、
を備える、プロジェクター。
前記照明装置から射出される前記合成光を含む光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、
を備える、プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、照明装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【0002】
プロジェクターの高性能化を目的として、広色域かつ高効率な光源であるレーザー光源を用いた照明装置を備えるプロジェクターが提案されている。下記の特許文献１に、青色光源アレイと、赤色光源アレイと、緑色光源アレイと、色合成光学系と、集光レンズと、拡散板と、を備える照明装置が開示されている。青色光源アレイ、赤色光源アレイ、および緑色光源アレイのそれぞれは、複数の半導体レーザーを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－７８９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の照明装置は、一方の面から入射する光を拡散して他方の面から射出させる透過型の拡散板を備えている。透過型の拡散板は、大きな拡散角を得ることが難しく、大きな拡散角を得ようとすると後方散乱が大きくなり、光の利用効率が低下する、という課題を有する。これらの課題を解消するためには、反射型の拡散板を用いることが考えられるが、反射型の拡散板を用いた場合、拡散板から射出される光の照度分布の広がりが後段の光学系の光軸に対して均等にならず、拡散板から射出された光を取り込む後段の光学系のサイズを大きくする必要があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の照明装置は、第１波長帯の第１光を射出する第１光源と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、前記第１光と前記第２光とを合成して合成光を射出する光合成部材と、前記光合成部材から射出される前記合成光を拡散する光拡散装置と、前記光合成部材と前記光拡散装置との間に設けられ、前記合成光を前記光拡散装置に向けて集光する集光素子と、前記光拡散装置から射出される前記合成光を平行化する平行化素子と、を備える。前記光拡散装置は、前記合成光を反射して拡散する拡散面を有する拡散板と、前記拡散板を前記拡散面と交差する回転軸を中心として回転させる駆動装置と、を有する。前記拡散面は、前記集光素子の光軸に対して傾斜している。前記集光素子に対する前記合成光の主光線の入射位置は、前記集光素子の前記光軸に対して前記平行化素子が配置されている側にずれている。
【0006】
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の照明装置と、前記照明装置から射出される前記合成光を含む光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図2】拡散板の正面図である。
【図4】比較例の照明装置の概略構成図である。
【図5】比較例の照明装置において、拡散板から射出される赤色光の照度分布を示す図である。
【図6】比較例の照明装置において、拡散板から射出される緑色光の照度分布を示す図である。
【図7】比較例の照明装置において、拡散板から射出される青色光の照度分布を示す図である。
【図8】第１実施形態の照明装置において、拡散板から射出される赤色光の照度分布を示す図である。
【図9】第１実施形態の照明装置において、拡散板から射出される緑色光の照度分布を示す図である。
【図10】第１実施形態の照明装置において、拡散板から射出される青色光の照度分布を示す図である。
【図11】第２実施形態の照明装置において、拡散板から射出される赤色光の照度分布を示す図である。
【図12】第２実施形態の照明装置において、拡散板から射出される緑色光の照度分布を示す図である。
【図13】第２実施形態の照明装置において、拡散板から射出される青色光の照度分布を示す図である。
【図14】第２実施形態の照明装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１～図３を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーを用いた照明装置を備えた液晶プロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下、本発明の第１実施形態について、図１～図３を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーを用いた照明装置を備えた液晶プロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【0009】
本実施形態のプロジェクター１０は、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー画像を表示する投射型の画像表示装置である。プロジェクター１０は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を備える。プロジェクター１０は、光源装置の発光素子として、高輝度かつ高出力な光が得られる半導体レーザーを備える。
【0010】
図１は、本実施形態のプロジェクター１０の概略構成図である。
図１に示すように、プロジェクター１０は、照明装置７００と、色分離導光光学系２００と、赤色光用光変調装置（光変調装置）４００Ｒと、緑色光用光変調装置（光変調装置）４００Ｇと、青色光用光変調装置（光変調装置）４００Ｂと、合成光学系５００と、投射光学装置６００と、を備える。赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂは、照明装置７００から射出される合成光ＬＷを含む光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する。投射光学装置６００は、画像光を投射する。
図１に示すように、プロジェクター１０は、照明装置７００と、色分離導光光学系２００と、赤色光用光変調装置（光変調装置）４００Ｒと、緑色光用光変調装置（光変調装置）４００Ｇと、青色光用光変調装置（光変調装置）４００Ｂと、合成光学系５００と、投射光学装置６００と、を備える。赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂは、照明装置７００から射出される合成光ＬＷを含む光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する。投射光学装置６００は、画像光を投射する。
【0011】
照明装置７００は、光源装置７１０と、集光素子７２０と、光拡散装置７４０と、平行化素子７３０と、インテグレーター光学系７８０と、を備える。照明装置７００において、光拡散装置７４０、平行化素子７３０およびインテグレーター光学系７８０は、照明装置７００から射出される合成光ＬＷの主光線に一致する光軸ＡＸ０上に設けられている。光源装置７１０、集光素子７２０および光拡散装置７４０は、光軸ＡＸ０と直交する光軸ＡＸ１上に設けられている。
【0012】
以下、光源装置７１０から合成光ＬＷが射出される方向をＸ方向とし、照明装置７００から合成光ＬＷが射出される方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向と垂直な方向をＺ方向として説明する。光軸ＡＸ１はＸ軸と平行であり、光軸ＡＸ０はＹ軸と平行である。
【0013】
光源装置７１０は、赤色光源部７１Ｒと、緑色光源部７１Ｇと、青色光源部７１Ｂと、光合成部材７２と、を備える。赤色光源部７１Ｒは、赤色半導体レーザー７３Ｒと、コリメーターレンズ７４Ｒと、を有する。緑色光源部７１Ｇは、緑色半導体レーザー７３Ｇと、コリメーターレンズ７４Ｇと、を有する。青色光源部７１Ｂは、青色半導体レーザー７３Ｂと、コリメーターレンズ７４Ｂと、を有する。
本実施形態の赤色半導体レーザー７３Ｒは、特許請求の範囲の第１光源に対応する。本実施形態の緑色半導体レーザー７３Ｇは、特許請求の範囲の第２光源に対応する。
本実施形態の赤色半導体レーザー７３Ｒは、特許請求の範囲の第１光源に対応する。本実施形態の緑色半導体レーザー７３Ｇは、特許請求の範囲の第２光源に対応する。
【0014】
赤色半導体レーザー７３Ｒは、第１波長帯の赤色光ＬＲを－Ｙ方向に射出する。第１波長帯は、例えば６３５ｎｍ±２０ｎｍである。緑色半導体レーザー７３Ｇは、第２波長帯の緑色光ＬＧを＋Ｘ方向に射出する。第２波長帯は、例えば５５０ｎｍ±３０ｎｍである。青色半導体レーザー７３Ｂは、第３波長帯の青色光ＬＢを＋Ｙ方向に射出する。第３波長帯は、例えば４５５ｎｍ±２０ｎｍである。
本実施形態の赤色光ＬＲは、特許請求の範囲の第１光に対応する。本実施形態の緑色光ＬＧは、特許請求の範囲の第２光に対応する。
本実施形態の赤色光ＬＲは、特許請求の範囲の第１光に対応する。本実施形態の緑色光ＬＧは、特許請求の範囲の第２光に対応する。
【0015】
コリメーターレンズ７４Ｒは、赤色半導体レーザー７３Ｒから射出される赤色光ＬＲを平行化する。コリメーターレンズ７４Ｇは、緑色半導体レーザー７３Ｇから射出される緑色光ＬＧを平行化する。コリメーターレンズ７４Ｂは、青色半導体レーザー７３Ｂから射出される青色光ＬＢを平行化する。図１では、各光源部７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂとして、１個の半導体レーザーと１個のコリメーターレンズとを示しているが、半導体レーザーおよびコリメーターレンズの個数および配置は限定されない。また、各光源部７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂは、半導体レーザーとコリメーターレンズとを保持するパッケージ等、他の部材を有していてもよい。
【0016】
光合成部材７２は、クロスダイクロイックプリズムから構成されている。クロスダイクロイックプリズムは、第１ダイクロイックミラー７２１と、第２ダイクロイックミラー７２２と、を有する。第１ダイクロイックミラー７２１および第２ダイクロイックミラー７２２は、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれに対して４５°で交差する方向に配置されている。第１ダイクロイックミラー７２１は、赤色光ＬＲを反射し、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを透過する。第２ダイクロイックミラー７２２は、青色光ＬＢを反射し、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを透過する。
【0017】
赤色光源部７１Ｒは、光合成部材７２の第１面７２ａに対向して配置され、第１面７２ａに向けて赤色光ＬＲを射出する。緑色光源部７１Ｇは、光合成部材７２の第２面７２ｂに対向して配置され、第２面７２ｂに向けて緑色光ＬＧを射出する。青色光源部７１Ｂは、光合成部材７２の第３面７２ｃに対向して配置され、第３面７２ｃに向けて青色光ＬＢを射出する。赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとが合成された白色の合成光ＬＷは、光合成部材７２の第４面７２ｄから射出される。
【0018】
赤色光源部７１Ｒは、第１ダイクロイックミラー７２１と第２ダイクロイックミラー７２２との交点を通り、第１面７２ａに垂直に延びる仮想線に対して－Ｘ側にずれて配置されている。すなわち、赤色光源部７１Ｒは、上記交点を通り第１面７２ａに垂直に延びる仮想線に対して、光拡散装置７４０が配置される側とは反対側にずれて配置されている。緑色光源部７１Ｇは、第１ダイクロイックミラー７２１と第２ダイクロイックミラー７２２との交点を通り、第２面７２ｂに垂直に延びる仮想線（光軸ＡＸ１）に対して＋Ｙ側にずれて配置されている。すなわち、緑色光源部７１Ｇは、上記交点を通り第２面７２ｂに垂直に延びる仮想線に対して、平行化素子７３０が配置される側にずれて配置されている。青色光源部７１Ｂは、第１ダイクロイックミラー７２１と第２ダイクロイックミラー７２２との交点を通り、第３面７２ｃに垂直に延びる仮想線に対して＋Ｘ側にずれて配置されている。すなわち、青色光源部７１Ｂは、上記交点を通り第３面７２ｃに垂直に延びる仮想線に対して、光拡散装置７４０が配置される側にずれて配置されている。これらの光源部７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂの配置によって、合成光ＬＷは、第１ダイクロイックミラー７２１と第２ダイクロイックミラー７２２との交点を通り、第４面７２ｄに垂直に延びる仮想線（光軸ＡＸ１）に対して＋Ｙ側にずれた位置から射出される。すなわち、光源装置７１０から射出される合成光ＬＷの主光線ＬＷ０は、光軸ＡＸ１に対して＋Ｙ側にずれる。
【0019】
以上の構成により、光源装置７１０は、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを含む白色の合成光ＬＷを射出する。赤色半導体レーザー７３Ｒから射出される赤色光ＬＲ、緑色半導体レーザー７３Ｇから射出される緑色光ＬＧ、および青色半導体レーザー７３Ｂから射出される青色光ＬＢのそれぞれは、直線偏光である。合成光ＬＷを構成する青色光ＬＢの偏光方向、緑色光ＬＧの偏光方向、および赤色光ＬＲの偏光方向は、光合成部材７２から射出される時点で互いに一致している。
【0020】
集光素子７２０は、光合成部材７２と光拡散装置７４０との間に設けられている。集光素子７２０は、光源装置７１０から射出される合成光ＬＷを光拡散装置７４０に向けて集光する。具体的には、集光素子７２０は、合成光ＬＷを光拡散装置７４０の拡散板３０５上に集光する。集光素子７２０は、一つの凸レンズから構成されている。なお、集光素子７２０は、複数のレンズから構成されていてもよい。集光素子７２０の光軸は光軸ＡＸ１に一致するため、以下、集光素子７２０の光軸を光軸ＡＸ１と記すことにする。
【0021】
集光素子７２０に対する合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の入射位置は、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対して平行化素子７３０が配置されている側（＋Ｙ側）にずれている。換言すると、集光素子７２０に対する合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の入射位置は、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対して光拡散装置７４０から射出される合成光ＬＷの進行方向（＋Ｙ側）にずれている。集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対する主光線ＬＷ０の入射位置のずれ量Ｆ１は、集光素子７２０に入射する前の合成光ＬＷの光束径Ｄ１の１／２の長さ以上であることが望ましい。
【0022】
なお、合成光ＬＷの光束径Ｄ１は、赤色光源部７１Ｒからの赤色光ＬＲの射出方向および青色光源部７１Ｂからの青色光ＬＢの射出方向と、赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢの各射出方向と直交する緑色光源部７１Ｇからの緑色光ＬＧの射出方向と、の双方に直交する方向から合成光ＬＷを見たときの合成光ＬＷの外径である。すなわち、青色光源部７１Ｂからの青色光ＬＢの射出方向と、緑色光ＬＧの射出方向と、の双方に直交する方向は、図１の紙面に直交する方向である。また、主光線ＬＷ０の入射位置のずれ量Ｆ１は、集光素子７２０の入射面において主光線ＬＷ０が入射する点と光軸ＡＸ１との間の距離である。
【0023】
図２は、拡散板３０５の正面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う拡散板３０５の断面図である。
図２および図３に示すように、光拡散装置７４０は、円板状の拡散板３０５と、駆動装置３０３と、を有する。拡散板３０５は、集光素子７２０から射出される合成光ＬＷを反射して拡散する拡散面３０１ａを有する。すなわち、本実施形態の拡散板３０５は、透過型の拡散板ではなく、反射型の拡散板である。拡散板３０５は、集光素子７２０の所定の集光位置に配置されている。駆動装置３０３は、モーターから構成され、拡散板３０５を拡散面３０１ａと交差する回転軸３０２を中心として回転させる。なお、本明細書における拡散面３０１ａは、後述する微細な凹凸構造の形状からなる湾曲面を意味するのではなく、複数の凹部および複数の凸部が概ね並ぶ一つの平面を意味する。
図２および図３に示すように、光拡散装置７４０は、円板状の拡散板３０５と、駆動装置３０３と、を有する。拡散板３０５は、集光素子７２０から射出される合成光ＬＷを反射して拡散する拡散面３０１ａを有する。すなわち、本実施形態の拡散板３０５は、透過型の拡散板ではなく、反射型の拡散板である。拡散板３０５は、集光素子７２０の所定の集光位置に配置されている。駆動装置３０３は、モーターから構成され、拡散板３０５を拡散面３０１ａと交差する回転軸３０２を中心として回転させる。なお、本明細書における拡散面３０１ａは、後述する微細な凹凸構造の形状からなる湾曲面を意味するのではなく、複数の凹部および複数の凸部が概ね並ぶ一つの平面を意味する。
【0024】
図１に示すように、拡散板３０５は、拡散面３０１ａが光軸ＡＸ０および光軸ＡＸ１のそれぞれに対して４５°の角度をなすように配置されている。すなわち、拡散面３０１ａは、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対して４５°傾斜している。ここで、４５°傾斜するとは、４５°のみに限らず、４５°に対して±５°のずれを許容することを意味する。
この構成によれば、拡散面３０１ａに入射する合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の進行方向と、拡散面３０１ａから射出される合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の進行方向と、を略直交させることができる。これにより、反射型の拡散板３０５を備える照明装置７００の構成を簡略化することができる。
この構成によれば、拡散面３０１ａに入射する合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の進行方向と、拡散面３０１ａから射出される合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の進行方向と、を略直交させることができる。これにより、反射型の拡散板３０５を備える照明装置７００の構成を簡略化することができる。
【0025】
図３に示すように、拡散板３０５は、基材３０１と、反射膜３０７と、誘電体多層膜３０８と、を有する。
【0026】
基材３０１は、アルミニウム合金で構成されている。アルミニウム合金として、例えばアルミニウム（Ａｌ）にマグネシウム（Ｍｇ）とシリコン（Ｓｉ）とが添加されたＡｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金が用いられる。その他、アルミニウム合金には、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）等の元素が含有されていてもよい。
【0027】
基材３０１の２つの面のうち、合成光が入射する拡散面３０１ａに、複数の凹部と複数の凸部とからなる凹凸構造３０４が設けられている。凹凸構造３０４は、ランダムに配置された複数の曲面を含む。すなわち、基材３０１は、複数の凹部と複数の凸部とを含む凹凸構造３０４を有する。個々の凹部は、略球面状に形成されている。凹部の深さは、例えば球面の径の１／４程度である。凹凸構造３０４は、基材３０１をエッチング処理などで削ったり、ブラスト処理などで塑性変形させたりすることによって形成できる。
【0028】
拡散面３０１ａ上の径方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの凹部と１つの凸部とを合わせた径方向に沿う長さは、互いに隣り合う他の１つの凹部と他の１つの凸部とを合わせた径方向に沿う長さとは異なる。ここで、互いに隣り合う１つの凹部と１つの凸部とを合わせた径方向に沿う長さを凹凸のピッチと定義する。換言すると、拡散面３０１ａ上の径方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの凹部と１つの凸部とからなる凹凸のピッチは、互いに隣り合う他の１つの凹部と他の１つの凸部とからなる凹凸のピッチとは異なる。すなわち、拡散面３０１ａ上の径方向に沿う断面において、凹凸構造のピッチはランダムである。本実施形態の径方向は、特許請求の範囲の第１方向に対応する。
【0029】
また、拡散面３０１ａ上の径方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの凹部と１つの凸部とを合わせた形状は、互いに隣り合う他の１つの凹部と他の１つの凸部とを合わせた形状とは異なる。すなわち、拡散面３０１ａ上の径方向に沿う断面において、凹凸形状はランダムである。
【0030】
このように、凹凸構造３０４のピッチおよび形状がランダムな拡散面３０１ａを形成することにより、合成光の可干渉性を低減することができる。これにより、プロジェクター１０が形成する画像のスペックルノイズを効果的に抑制することができる。
【0031】
アルミニウム合金として、例えばＪＩＳ合金呼称のＡ１０５０、Ａ１０７０、Ａ１０８５などの１０００系アルミニウム合金展伸材が用いられてもよい。この種の合金材は、加工性に優れるため、プレスや切断などによる外形や塑性変形による表面形状の形成を容易に行うことができる。また、ＪＩＳ合金呼称のＡ６０６１、Ａ６０６３などの６０００系アルミニウム合金展伸材が用いられてもよい。この種の合金材は、強度に優れ、表面切削や塑性変形加工を施しても、反射膜３０７の断裂などの原因となる微小亀裂などがあまり発生しない。性能や加工方法によって、その他のアルミニウム合金展伸材、ダイキャスト用や鋳造用のアルミニウム合金を適宜選択することができる。
【0032】
反射膜３０７は、基材３０１の凹凸構造３０４に沿って設けられている。反射膜３０７は、アルミニウムを含有する材料から構成されている。具体的には、反射膜３０７は、アルミニウム含有率が９９．９９ｗｔ％以上の高純度アルミニウムから構成されている。好ましくは、反射膜３０７は、含有率９９．９９９ｗｔ％以上の超高純度アルミニウムを選択することができる。
【0033】
反射膜３０７は、基材３０１の拡散面３０１ａに、スパッタ法、蒸着法等の成膜法を用いて所定の膜厚で表面が滑らかな純アルミニウム膜を形成することにより得られる。成膜工程において、アルミニウムの含有率が例えば９９．９９９ｗｔ％のスパッタリングターゲットを用いた場合、アルミニウムの含有率が９９．９９９ｗｔ％の超高純度アルミニウムからなる反射膜３０７が得られる。
【0034】
誘電体多層膜３０８は、反射膜３０７の基材３０１とは反対側の面に設けられている。図３では図示を省略するが、誘電体多層膜３０８は、屈折率が互いに異なる２種類の誘電体膜が交互に複数積層された構成を有する。
【0035】
本実施形態の拡散板３０５において、凹凸構造３０４は、光合成部材７２から射出される合成光ＬＷを１回反射して平行化素子７３０に向けて射出する。したがって、光合成部材７２から射出される合成光ＬＷは、拡散面３０１ａにおいて多重反射することなく、拡散板３０５から平行化素子７３０に向けて射出される。この構成によれば、光合成部材７２から射出される合成光ＬＷが拡散面３０１ａで多重反射しないため、合成光ＬＷの偏光方向の乱れを抑制することができる。なお、拡散板３０５は、マイクロレンズアレイを備えたマイクロレンズアレイ型の拡散板であってもよい。
【0036】
図１に示すように、平行化素子７３０は、コリメーターレンズから構成されている。平行化素子７３０は、光拡散装置７４０から射出された合成光ＬＷを平行化し、インテグレーター光学系７８０に向けて射出する。本実施形態の場合、平行化素子７３０は、一つの凸レンズから構成されている。なお、平行化素子７３０は、複数のレンズから構成されていてもよい。
【0037】
インテグレーター光学系７８０は、マルチレンズアレイ７８１と、重畳レンズ７８３と、を有する。インテグレーター光学系７８０は、平行化素子７３０から射出された合成光ＬＷの照度分布を赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域において均一化する。
【0038】
本実施形態の場合、マルチレンズアレイ７８１は、第１マルチレンズ面７８１ａと第２マルチレンズ面７８１ｂとが一体化された両面マルチレンズアレイから構成されている。第１マルチレンズ面７８１ａは、平行化素子７３０から射出された合成光ＬＷを複数の部分光線束に分割するための複数のレンズを有する。複数のレンズは、光軸ＡＸ０と直交する面内にマトリクス状に配列されている。なお、第１マルチレンズ面７８１ａと第２マルチレンズ面７８１ｂとが２枚のマルチレンズアレイに分かれて設けられていてもよい。
【0039】
第２マルチレンズ面７８１ｂは、第１マルチレンズ面７８１ａの複数のレンズに対応する複数のレンズを有する。第２マルチレンズ面７８１ｂは、後段の重畳レンズ７８３とともに、第１マルチレンズ面７８１ａの各レンズの像を赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域もしくはその近傍に結像させる。複数のレンズは、光軸ＡＸ０に直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【0040】
重畳レンズ７８３は、マルチレンズアレイ７８１から射出される複数の部分光線束のそれぞれを集光して赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域もしくはその近傍で互いに重畳させる。
【0041】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２４０と、ダイクロイックミラー２２０と、反射ミラー２１０と、反射ミラー２３０と、反射ミラー２５０と、を備える。色分離導光光学系２００は、照明装置７００から射出された白色の合成光ＬＷを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢに分離し、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢをそれぞれ対応する赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂに導く。
【0042】
色分離導光光学系２００と赤色光用光変調装置４００Ｒとの間には、フィールドレンズ３００Ｒが配置されている。色分離導光光学系２００と緑色光用光変調装置４００Ｇとの間には、フィールドレンズ３００Ｇが配置されている。色分離導光光学系２００と青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｂが配置されている。
【0043】
ダイクロイックミラー２４０は、青色光ＬＢを反射させ、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを透過させる。ダイクロイックミラー２２０は、緑色光ＬＧを反射させ、青色光ＬＢを透過させる。反射ミラー２１０および反射ミラー２３０のそれぞれは、赤色光ＬＲを反射させる。反射ミラー２５０は、青色光ＬＢを反射させる。
【0044】
赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂのそれぞれは、入射した色光を画像情報に応じて変調して画像を形成する液晶パネルから構成されている。
【0045】
図示を省略したが、フィールドレンズ３００Ｒと赤色光用光変調装置４００Ｒとの間、フィールドレンズ３００Ｇと緑色光用光変調装置４００Ｇとの間、フィールドレンズ３００Ｂと青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、入射側偏光板がそれぞれ配置されている。赤色光用光変調装置４００Ｒと合成光学系５００との間、緑色光用光変調装置４００Ｇと合成光学系５００との間、青色光用光変調装置４００Ｂと合成光学系５００との間には、射出側偏光板がそれぞれ配置されている。
【0046】
合成光学系５００は、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂから射出された各画像光を合成する。合成光学系５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなすクロスダイクロイックプリズムから構成されている。クロスダイクロイックプリズムにおいて、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面に誘電体多層膜が設けられている。
【0047】
合成光学系５００から射出された画像光は、投射光学装置６００によってスクリーンＳＣＲ上に拡大投射される。投射光学装置６００は、複数のレンズから構成されている。
【0048】
【0049】
図４に示すように、比較例の照明装置８００は、光源装置８１０と、集光素子７２０と、光拡散装置７４０と、平行化素子７３０と、マルチレンズアレイ７８１と、を備える。光源装置８１０は、赤色光源部７１Ｒと、緑色光源部７１Ｇと、青色光源部７１Ｂと、光合成部材７２と、を備える。
【0050】
赤色光源部７１Ｒは、第１ダイクロイックミラー７２１と第２ダイクロイックミラー７２２との交点を通り、第１面７２ａに垂直に延びる仮想線上に配置されている。緑色光源部７１Ｇは、第１ダイクロイックミラー７２１と第２ダイクロイックミラー７２２との交点を通り、第２面７２ｂに垂直に延びる仮想線（光軸ＡＸ１）上に配置されている。青色光源部７１Ｂは、第１ダイクロイックミラー７２１と第２ダイクロイックミラー７２２との交点を通り、第３面７２ｃに垂直に延びる仮想線上に配置されている。これらの光源部７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂの配置によって、合成光ＬＷは、第１ダイクロイックミラー７２１と第２ダイクロイックミラー７２２との交点を通り、第４面７２ｄに垂直に延びる仮想線（光軸ＡＸ１）に沿って射出される。すなわち、光源装置８１０から射出される合成光ＬＷの主光線ＬＷ０は、光軸ＡＸ１に一致する。
【0051】
この場合、集光素子７２０から射出される合成光ＬＷの角度分布は、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対して対称となる。ところが、合成光ＬＷが拡散板３０５に対して４５°の角度で入射する際、拡散板３０５が指向性を有しているため、拡散板３０５から射出される合成光ＬＷの角度分布は、光軸ＡＸ０に対して対称とはならない。具体的には、拡散板３０５から射出される合成光ＬＷは、拡散面３０１ａの法線に対して反射角が大きい側に偏って拡散する。すなわち、拡散板３０５から射出される合成光ＬＷは、光軸ＡＸ０に対して－Ｘ側よりも＋Ｘ側に広い角度で拡散する。
【0052】
本発明者は、比較例の照明装置８００において、拡散板３０５から射出される合成光ＬＷを構成する各色光の照度分布のシミュレーションを行った。
図５～図７は、シミュレーション結果を示す図である。図５は、拡散板３０５から射出される赤色光の照度分布を示す図である。図６は、拡散板３０５から射出される緑色光の照度分布を示す図である。図７は、拡散板３０５から射出される青色光の照度分布を示す図である。各図において、横軸は、Ｘ座標であり、光軸ＡＸ０上を基準として示している。すなわち、当該基準のＸ座標の値は０である。縦軸は、照度である。なお、Ｘ座標および照度は相対値である。
図５～図７は、シミュレーション結果を示す図である。図５は、拡散板３０５から射出される赤色光の照度分布を示す図である。図６は、拡散板３０５から射出される緑色光の照度分布を示す図である。図７は、拡散板３０５から射出される青色光の照度分布を示す図である。各図において、横軸は、Ｘ座標であり、光軸ＡＸ０上を基準として示している。すなわち、当該基準のＸ座標の値は０である。縦軸は、照度である。なお、Ｘ座標および照度は相対値である。
【0053】
図５～図７に示すように、赤色光、緑色光、および青色光のいずれにおいても、照度分布のピークは、ほぼ光軸ＡＸ０上に位置している。ところが、照度分布の裾野に着目すると、照度分布の裾野は、いずれも－Ｘ側よりも＋Ｘ側に長く延びている。
【0054】
したがって、比較例の照明装置８００においては、平行化素子７３０のサイズが小さい場合、拡散板３０５から射出される合成光ＬＷのうち、＋Ｘ側に向けて反射する合成光ＬＷの一部が平行化素子７３０に入射されないおそれがある。これにより、合成光ＬＷの利用効率が低下する、という問題が生じる。また、合成光ＬＷの利用効率を低下させないために平行化素子７３０のサイズを大きくした場合、平行化素子７３０と拡散板３０５とが干渉し、各光学部材の配置が難しくなる、という問題が生じる。
【0055】
［第１実施例］
本発明者は、本実施形態の照明装置７００について、上記の比較例と同様、拡散板３０５から射出される合成光ＬＷを構成する各色光の照度分布のシミュレーションを行った。
図８～図１０は、第１実施例の照明装置のシミュレーション結果を示す図である。図８は、拡散板３０５から射出される赤色光の照度分布を示す図である。図９は、拡散板３０５から射出される緑色光の照度分布を示す図である。図１０は、拡散板３０５から射出される青色光の照度分布を示す図である。各図において、横軸は、Ｘ座標であり、光軸ＡＸ０を基準として示している。すなわち、当該基準のＸ座標の値は０である。縦軸は、照度である。なお、Ｘ座標および照度は相対値である。
本発明者は、本実施形態の照明装置７００について、上記の比較例と同様、拡散板３０５から射出される合成光ＬＷを構成する各色光の照度分布のシミュレーションを行った。
図８～図１０は、第１実施例の照明装置のシミュレーション結果を示す図である。図８は、拡散板３０５から射出される赤色光の照度分布を示す図である。図９は、拡散板３０５から射出される緑色光の照度分布を示す図である。図１０は、拡散板３０５から射出される青色光の照度分布を示す図である。各図において、横軸は、Ｘ座標であり、光軸ＡＸ０を基準として示している。すなわち、当該基準のＸ座標の値は０である。縦軸は、照度である。なお、Ｘ座標および照度は相対値である。
【0056】
第１実施例のシミュレーション条件として、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対する主光線ＬＷ０の入射位置のずれ量Ｆ１を、集光素子７２０に入射する前の合成光ＬＷの光束径Ｄ１の１／２に設定した。
【0057】
図８～図１０に示すように、赤色光、緑色光、および青色光のいずれにおいても、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対する主光線ＬＷ０の入射位置を＋Ｙ側にずらしたことによって、照度分布のピークは、光軸ＡＸ０上から－Ｘ側に移動した。ところが、照度分布の裾野に着目すると、比較例とは異なり、光軸ＡＸ０上から照度分布の裾野の端部までの距離は、－Ｘ側と＋Ｘ側とで略同等となった。
【0058】
［第２実施例］
図１１～図１３は、第２実施例の照明装置のシミュレーション結果を示す図である。図１１は、拡散板３０５から射出される赤色光の照度分布を示す図である。図１２は、拡散板３０５から射出される緑色光の照度分布を示す図である。図１３は、拡散板３０５から射出される青色光の照度分布を示す図である。各図において、横軸は、Ｘ座標であり、光軸ＡＸ０を基準として示している。すなわち、当該基準のＸ座標の値は０である。縦軸は、照度である。なお、Ｘ座標および照度は相対値である。
図１１～図１３は、第２実施例の照明装置のシミュレーション結果を示す図である。図１１は、拡散板３０５から射出される赤色光の照度分布を示す図である。図１２は、拡散板３０５から射出される緑色光の照度分布を示す図である。図１３は、拡散板３０５から射出される青色光の照度分布を示す図である。各図において、横軸は、Ｘ座標であり、光軸ＡＸ０を基準として示している。すなわち、当該基準のＸ座標の値は０である。縦軸は、照度である。なお、Ｘ座標および照度は相対値である。
【0059】
第２実施例のシミュレーション条件として、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対する合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の入射位置のずれ量Ｆ１を、第１実施例よりも大きくし、集光素子７２０に入射する前の合成光ＬＷの光束径Ｄ１の２／３に設定した。
【0060】
図１１～図１３に示すように、赤色光、緑色光、および青色光のいずれにおいても、照度分布のピークは、光軸ＡＸ０上から－Ｘ側に移動した。ここで、照度分布の裾野に着目すると、光軸ＡＸ０上から照度分布の裾野の端部までの距離は、比較例に比べて、－Ｘ側と＋Ｘ側との差が小さい。一方、第１実施例に比べると、光軸ＡＸ０上から照度分布の裾野の端部までの距離はいずれも＋Ｘ側よりも－Ｘ側に長く延びていることも確認できた。つまり、光軸ＡＸ０上から照度分布の裾野の端部までの距離が－Ｘ側と＋Ｘ側とで再びバランスが崩れ始めたことが確認できる。
【0061】
第１実施例および第２実施例の結果から、集光素子７２０に対する合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の入射位置を光軸ＡＸ１に対して平行化素子７３０が配置されている側にずらすことにより、拡散板３０５から射出される合成光ＬＷが特定の方向に不均等に拡散する現象を改善でき、上記比較例の問題点を解決できることがわかった。
【0062】
また、本発明者の検討によれば、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対する主光線ＬＷ０の入射位置のずれ量Ｆ１を合成光ＬＷの光束径Ｄ１の２／３よりも大きくすると、－Ｘ側の領域の照度分布と＋Ｘ側の領域の照度分布との差が大きくなり過ぎてしまう。この場合、最終的に光変調装置に入射する光の入射角のバランスが大きく崩れ、画像品質を低下させるおそれがある。そのため、第１実施例および第２実施例のシミュレーション結果から、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対する主光線ＬＷ０の入射位置のずれ量Ｆ１は、合成光ＬＷの光束径Ｄ１の１／２の長さ以上、かつ、２／３の長さ以下とすることが望ましい。
【0063】
［第１実施形態の効果］
本実施形態の照明装置７００は、第１波長帯の赤色光ＬＲを射出する赤色光源部７１Ｒと、第１波長帯とは異なる第２波長帯の緑色光ＬＧを射出する緑色光源部７１Ｇと、第１波長帯および第２波長帯とは異なる第３波長帯の青色光ＬＢを射出する青色光源部７１Ｂと、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを合成して合成光ＬＷを射出する光合成部材７２と、光合成部材７２から射出される合成光ＬＷを拡散する光拡散装置７４０と、光合成部材７２と光拡散装置７４０との間に設けられ、合成光ＬＷを光拡散装置７４０に向けて集光する集光素子７２０と、光拡散装置７４０から射出される合成光ＬＷを平行化する平行化素子７３０と、を備える。光拡散装置７４０は、合成光ＬＷを反射して拡散する拡散面３０１ａを有する拡散板３０５と、拡散板３０５を拡散面３０１ａと交差する回転軸３０２を中心として回転させる駆動装置３０３と、を有する。拡散面３０１ａは、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対して傾斜している。集光素子７２０に対する合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の入射位置は、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対して平行化素子７３０が配置されている側にずれている。
本実施形態の照明装置７００は、第１波長帯の赤色光ＬＲを射出する赤色光源部７１Ｒと、第１波長帯とは異なる第２波長帯の緑色光ＬＧを射出する緑色光源部７１Ｇと、第１波長帯および第２波長帯とは異なる第３波長帯の青色光ＬＢを射出する青色光源部７１Ｂと、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを合成して合成光ＬＷを射出する光合成部材７２と、光合成部材７２から射出される合成光ＬＷを拡散する光拡散装置７４０と、光合成部材７２と光拡散装置７４０との間に設けられ、合成光ＬＷを光拡散装置７４０に向けて集光する集光素子７２０と、光拡散装置７４０から射出される合成光ＬＷを平行化する平行化素子７３０と、を備える。光拡散装置７４０は、合成光ＬＷを反射して拡散する拡散面３０１ａを有する拡散板３０５と、拡散板３０５を拡散面３０１ａと交差する回転軸３０２を中心として回転させる駆動装置３０３と、を有する。拡散面３０１ａは、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対して傾斜している。集光素子７２０に対する合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の入射位置は、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対して平行化素子７３０が配置されている側にずれている。
【0064】
本実施形態の照明装置７００によれば、光拡散装置７４０から射出される合成光ＬＷが平行化素子７３０に向かう際に特定の方向に不均等に拡散する現象を改善することができる。これにより、平行化素子７３０のサイズをむやみに大きくすることなく、合成光ＬＷの利用効率を十分に確保することができる。
【0065】
本実施形態のプロジェクター１０は、本実施形態の照明装置７００と、照明装置７００から射出される合成光ＬＷを含む光を変調する光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにより変調された光を投射する投射光学装置６００と、を備える。
【0066】
本実施形態のプロジェクター１０によれば、光利用効率に優れるプロジェクター１０が実現できる。
【0067】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１４を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、照明装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの基本構成の説明は省略する。
以下、本発明の第２実施形態について、図１４を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、照明装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの基本構成の説明は省略する。
【0068】
【0069】
図１４に示すように、本実施形態の照明装置９００は、光源装置９１０と、集光素子７２０と、光拡散装置７４０と、平行化素子７３０と、マルチレンズアレイ７８１と、を備える。光源装置９１０は、赤色光源部７１Ｒと、緑色光源部７１Ｇと、青色光源部７１Ｂと、光合成部材９２と、を備える。
【0070】
光合成部材９２は、第１ダイクロイックミラー９２１と、第２ダイクロイックミラー９２２と、を有する。第１ダイクロイックミラー９２１および第２ダイクロイックミラー９２２は、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれに対して４５°で交差する方向に配置されている。第１ダイクロイックミラー９２１は、赤色光ＬＲを反射し、緑色光ＬＧを透過する。第２ダイクロイックミラー９２２は、青色光ＬＢを反射し、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを透過する。第１ダイクロイックミラー９２１および第２ダイクロイックミラー９２２は、光軸ＡＸ１に沿って配置されている。
【0071】
本実施形態の光源装置９１０においても、第１実施形態と同様、合成光ＬＷは、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対して＋Ｙ側にずれた位置から射出される。すなわち、光源装置９１０から射出される合成光ＬＷの主光線ＬＷ０は、光軸ＡＸ１に対して＋Ｙ側にずれる。これにより、集光素子７２０に対する合成光ＬＷの主光線ＬＷ０の入射位置は、集光素子７２０の光軸ＡＸ１に対して平行化素子７３０が配置されている側（＋Ｙ側）にずれている。照明装置９００のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【0072】
［第２実施形態の効果］
本実施形態の照明装置９００においても、平行化素子７３０のサイズを大きくすることなく、合成光ＬＷの利用効率を十分に確保できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
本実施形態の照明装置９００においても、平行化素子７３０のサイズを大きくすることなく、合成光ＬＷの利用効率を十分に確保できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0073】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。また、本発明の一つの態様は、上記の各実施形態の特徴部分を適宜組み合わせた構成とすることができる。
【0074】
例えば、図１に示す第１実施形態の構成に代えて、各色の光源部と光合成部材との位置関係を図４のように比較例と同様の配置とした上で、各色の光源部と光合成部材との全体を集光素子の光軸に対して平行化素子が配置されている側、すなわち＋Ｙ側にずらしてもよい。この構成によっても、集光素子の光軸に対する合成光の主光線の入射位置を平行化素子が配置されている側、すなわち＋Ｙ側にずらすことができる。
【0075】
その他、照明装置およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。また、上記実施形態では、本発明による照明装置を、液晶パネルを用いたプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置を、光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターに適用してもよい。また、プロジェクターは、複数の光変調装置を有していなくてもよく、１つの光変調装置のみを有する単板式のプロジェクターであってもよい。
【0076】
上記実施形態では、本発明の照明装置をプロジェクターに適用した例を示したが、これに限られない。本発明の照明装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
【0077】
［本開示のまとめ］
以下、本開示のまとめを付記する。
以下、本開示のまとめを付記する。
【0078】
（付記１）
第１波長帯の第１光を射出する第１光源と、
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、
前記第１光と前記第２光とを合成して合成光を射出する光合成部材と、
前記光合成部材から射出される前記合成光を拡散する光拡散装置と、
前記光合成部材と前記光拡散装置との間に設けられ、前記合成光を前記光拡散装置に向けて集光する集光素子と、
前記光拡散装置から射出される前記合成光を平行化する平行化素子と、
を備え、
前記光拡散装置は、
前記合成光を反射して拡散する拡散面を有する拡散板と、
前記拡散板を前記拡散面と交差する回転軸を中心として回転させる駆動装置と、
を有し、
前記拡散面は、前記集光素子の光軸に対して傾斜しており、
前記集光素子に対する前記合成光の主光線の入射位置は、前記集光素子の前記光軸に対して前記平行化素子が配置されている側にずれている、照明装置。
第１波長帯の第１光を射出する第１光源と、
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、
前記第１光と前記第２光とを合成して合成光を射出する光合成部材と、
前記光合成部材から射出される前記合成光を拡散する光拡散装置と、
前記光合成部材と前記光拡散装置との間に設けられ、前記合成光を前記光拡散装置に向けて集光する集光素子と、
前記光拡散装置から射出される前記合成光を平行化する平行化素子と、
を備え、
前記光拡散装置は、
前記合成光を反射して拡散する拡散面を有する拡散板と、
前記拡散板を前記拡散面と交差する回転軸を中心として回転させる駆動装置と、
を有し、
前記拡散面は、前記集光素子の光軸に対して傾斜しており、
前記集光素子に対する前記合成光の主光線の入射位置は、前記集光素子の前記光軸に対して前記平行化素子が配置されている側にずれている、照明装置。
【0079】
この構成によれば、光拡散装置から射出される合成光が平行化素子に向かう際に特定の方向に不均等に拡散する現象を改善することができる。そのため、平行化素子のサイズをむやみに大きくすることなく、合成光の利用効率を十分に確保することができる。
【0080】
（付記２）
前記光軸に対する前記主光線の前記入射位置のずれ量は、前記合成光の光束径の１／２の長さ以上である、付記１に記載の照明装置。
前記光軸に対する前記主光線の前記入射位置のずれ量は、前記合成光の光束径の１／２の長さ以上である、付記１に記載の照明装置。
【0081】
この構成によれば、光拡散装置から射出される合成光の一方向への広がりと他方向への広がりとを略均等にすることができる。
【0082】
（付記３）
前記光軸に対する前記拡散面の傾斜角度は、４５°である、付記１または付記２に記載の照明装置。
前記光軸に対する前記拡散面の傾斜角度は、４５°である、付記１または付記２に記載の照明装置。
【0083】
この構成によれば、拡散面に入射する合成光の主光線と拡散面から射出される合成光の主光線とを略直交させることができ、反射型の拡散板を備える照明装置の構成を簡略化することができる。
【0084】
（付記４）
前記拡散面は、複数の凹部と複数の凸部とを含む凹凸構造を有し、
前記拡散面上の第１方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの前記凹部と１つの前記凸部とを合わせた前記第１方向に沿う長さは、互いに隣り合う他の１つの前記凹部と他の１つの前記凸部とを合わせた前記第１方向に沿う長さとは異なる、付記１から付記３までのいずれか一つに記載の照明装置。
前記拡散面は、複数の凹部と複数の凸部とを含む凹凸構造を有し、
前記拡散面上の第１方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの前記凹部と１つの前記凸部とを合わせた前記第１方向に沿う長さは、互いに隣り合う他の１つの前記凹部と他の１つの前記凸部とを合わせた前記第１方向に沿う長さとは異なる、付記１から付記３までのいずれか一つに記載の照明装置。
【0085】
この構成によれば、凹凸構造のピッチがランダムな拡散面を構成でき、合成光の可干渉性を低減することができる。これにより、プロジェクターが形成する画像のスペックルノイズを効果的に抑制することができる。
【0086】
（付記５）
前記拡散面は、複数の凹部と複数の凸部とを含む凹凸構造を有し、
前記拡散面上の第１方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの前記凹部と１つの前記凸部とを合わせた形状は、互いに隣り合う他の１つの前記凹部と他の１つの前記凸部とを合わせた形状とは異なる、付記１から付記４までのいずれか一つに記載の照明装置。
前記拡散面は、複数の凹部と複数の凸部とを含む凹凸構造を有し、
前記拡散面上の第１方向に沿う断面において、互いに隣り合う１つの前記凹部と１つの前記凸部とを合わせた形状は、互いに隣り合う他の１つの前記凹部と他の１つの前記凸部とを合わせた形状とは異なる、付記１から付記４までのいずれか一つに記載の照明装置。
【0087】
この構成によれば、凹凸構造の形状がランダムな拡散面を構成でき、合成光の可干渉性を低減することができる。これにより、プロジェクターが形成する画像のスペックルノイズを効果的に抑制することができる。
【0088】
（付記６）
前記第１光および前記第２光のそれぞれは、直線偏光であり、
前記光合成部材から射出される前記合成光において、前記第１光の偏光方向と前記第２光の偏光方向とは、互いに一致している、付記１から付記５までのいずれか一つに記載の照明装置。
前記第１光および前記第２光のそれぞれは、直線偏光であり、
前記光合成部材から射出される前記合成光において、前記第１光の偏光方向と前記第２光の偏光方向とは、互いに一致している、付記１から付記５までのいずれか一つに記載の照明装置。
【0089】
この構成によれば、液晶パネル等の偏光を用いた光変調装置に最適な照明光を形成することができる。
【0090】
（付記７）
前記拡散面は、複数の凹部と複数の凸部とを含む凹凸構造を有し、
前記凹凸構造は、前記光合成部材から射出される前記合成光を１回反射して前記平行化素子に向けて射出する、付記６に記載の照明装置。
前記拡散面は、複数の凹部と複数の凸部とを含む凹凸構造を有し、
前記凹凸構造は、前記光合成部材から射出される前記合成光を１回反射して前記平行化素子に向けて射出する、付記６に記載の照明装置。
【0091】
この構成によれば、光合成部材から射出される合成光が拡散面で多重反射しないため、合成光の偏光の乱れを抑制することができる。
【0092】
（付記８）
付記１から付記７までのいずれか一つに記載の照明装置と、
前記照明装置から射出される前記合成光を含む光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、
を備える、プロジェクター。
付記１から付記７までのいずれか一つに記載の照明装置と、
前記照明装置から射出される前記合成光を含む光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、
を備える、プロジェクター。
【0093】
この構成によれば、光利用効率の高いプロジェクターを実現することができる。
【符号の説明】
【0094】
１０…プロジェクター、７２，９２…光合成部材、７３Ｒ…赤色半導体レーザー（第１光源）、７３Ｇ…緑色半導体レーザー（第２光源）、３０１ａ…拡散面、３０２…回転軸、３０３…駆動装置、３０４…凹凸構造、３０５…拡散板、４００Ｒ…赤色光用光変調装置（光変調装置）、４００Ｇ…緑色光用光変調装置（光変調装置）、４００Ｂ…青色光用光変調装置（光変調装置）、６００…投射光学装置、７２０…集光素子、７３０…平行化素子、７４０…光拡散装置、ＬＲ…赤色光（第１光）、ＬＧ…緑色光（第２光）、ＬＷ…合成光、ＬＷ０…主光線、ＡＸ１…光軸。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】