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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-03
(45)【発行日】2023-08-14
(54)【発明の名称】照明装置及び投写型映像表示装置
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20230804BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20230804BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20230804BHJP
F21V 5/02 20060101ALI20230804BHJP
F21V 13/02 20060101ALI20230804BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20230804BHJP
F21Y 113/13 20160101ALN20230804BHJP
【ＦＩ】
G03B21/14 A
G03B21/00 D
F21S2/00 330
F21S2/00 350
F21V5/02 300
F21V13/02 400
F21Y115:30
F21Y113:13
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2022184806
(22)【出願日】2022-11-18
(62)【分割の表示】P 2018014647の分割
【原出願日】2018-01-31
(65)【公開番号】P2023022126
(43)【公開日】2023-02-14
【審査請求日】2022-11-18
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100135703
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 英隆
(72)【発明者】
【氏名】山本 紀和
【審査官】川俣 郁子
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０７４３６５２６（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開平１１－１１９１５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２２６０２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１２８２１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０４４９２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０２４４４８９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／０５６３８１（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２１Ｋ９／００－９／９０
Ｆ２１Ｓ２／００－４５／７０
Ｇ０３Ｂ２１／００－２１／１０
２１／１２－２１／１３
２１／１３４－２１／３０
３３／００－３３／１６
Ｈ０４Ｎ５／６６－５／７４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
青色光を出力する第１照明装置と、赤色光を出力する第２照明装置と、緑色光を出力する第３照明装置と、を備える投写型映像表示装置であって、前記第２照明装置及び前記第３照明装置は、それぞれ
２次元方向で配置された複数の半導体レーザー素子を含む光源ユニットと、
前記光源ユニットの前面に配置されかつ前記各半導体レーザーからの出射光の光束の進行方向を略平行光に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズの前面に配置され、前記略平行光の進行方向を所定の１軸方向のみ変化させる少なくとも１つの光学素子と、を有し、
前記光学素子は光透過性を有し、かつ、前記略平行光に対して垂直な第１の面と、前記第１の面に対して傾斜した第２の面とを有し、
前記光学素子は、前記略平行光が前記第１の面に入射したときに、前記第２の面にて屈折させることで、前記略平行光の進行方向を前記１軸方向のみ変更して、前記略平行光に対して傾斜された傾斜光束を出射し、これにより、前記傾斜光束の進行方向の所定位置の断面において、前記光源ユニットから出力される複数のスポット光で構成される画面のアスペクト比から所定のアスペクト比に変更されるように構成し、
前記少なくとも１つの光学素子は複数の三角柱プリズムで構成され、
前記各三角柱プリズムは、前記コリメートレンズからの前記略平行光の進行方向に対して、前記光源ユニットの少なくとも１つの半導体レーザー素子ごとにシフトさせて配置されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項2】
前記少なくとも１つの光学素子は三角柱プリズムで構成されることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項3】
前記光学素子を透過した光束を集光し、集光された光束の縦横方向の光線角度を変更する縮小光学系をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の投写型映像表示装置。
【請求項4】
前記傾斜光束の進行方向の所定の位置に設けられ、前記傾斜光束の進行方向をさらに変更する三角柱プリズムをさらに備えることを特徴とする請求項１～３のうちのいずれか１つに記載の投写型映像表示装置。
【請求項5】
前記第１照明装置、前記第２照明装置及び前記第３照明装置が有する光源ユニットから出力される複数のスポット光で構成される画面のアスペクト比は、それぞれ異なる、請求項１～４のうちのいずれか１つに記載の投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の半導体レーザーを照明光源として用いた照明装置及び、それを用いた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、照明装置及び投写型映像装置用の照明光源に、水銀を用いた従来の放電ランプに代わり半導体レーザーを用いた技術の開発が進められている。
【0003】
半導体レーザー光は前面に配置したコリメートレンズにより、略平行な光に整形することが可能なため、従来の放電ランプよりも光を効率よく集光することが可能であるが、現状では半導体レーザーの個々の光出力は十分高いとは言えないため、照明装置及び投写型映像表示装置の光出力を高めるには、半導体レーザー及びコリメートレンズを複数個配列させた光源ユニットとして光出力を高めるように構成される。
【0004】
光源ユニット後段には縮小光学系が配置され、光源ユニットから発せられる略平行光の光線束を縮小しスポット光とすることで、例えば蛍光体励起及びインテグレーター光学系のロッド端面への集光が可能となる。
【0005】
光源ユニットは一般的に個々の半導体レーザーが複数個規則的に並べられた構成であり、半導体レーザーのパッケージ、及び前面に配置したコリメートレンズの物理的な寸法制約のため、密接した配置が困難であり、結果として光源ユニットの光線束は隙間の空いたような光線束となっている。
【0006】
加えて、機器薄型化、及び光量バランスなど光源ユニット配置の製品的な制約のため、光源ユニット部の配列の縦横比（複数のスポット光による画面のアスペクト比に対応する）が望ましいサイズにならない場合がある。その際、後段の縮小光学系のレンズ系が当該アスペクト比の大きな寸法に制約され大型化し、結果機器の大型化に繋がってしまう。
【0007】
加えて、投写型映像表示装置に使用した際には、上記アスペクト比が大きい状態で後段の縮小光学系で光線束が縮小された場合、インテグレーター光学系への集光時に光線の最縁部の光線角度はレンズに入射する像高で決定されるため、照明装置から出射される光線の縦横比が色ごとに異なると、インテグレーター光学系に入射し又は出射する光線の縦横の角度、すなわち光線のＦ値が異なることとなる。その結果、投写光として全ての光を使用する場合は、光学系の大型化につながってしまう。
【0008】
逆に、小型化のため縦横の光線角度、すなわちＦ値の異なる光線を制限するように光学系のＦ値を小さく設定した場合、光学系の途中で光線が遮断されることから、投写光の割合が低下し、スクリーンに到達する光出力が低下するばかりか、色ごとの縦横Ｆ値が異なることから、例えば投写レンズをズームした場合、投写レンズのズーム時のＦ値変動により、スクリーンに投写される色も変化してしまい、安定した光出力を得ることが困難となってしまう。
【0009】
これを改善するため、インテグレーター光学系でのロッドのテーパー化及びシリンドリカルレンズによる縦横光線角度の補正等、光学システム全体での補正をする構成が必要となる。
【0010】
特許文献１は、光源ユニット前面に、方向の異なる反射面を有する複数の光学素子が配置され、光源ユニットより発せられた光線束の一部を反射させ、光源ユニット内の同一軸方向の半導体レーザーの配列ピッチ間に再度反射させることで、光源ユニットの光線束を一方向に縮小するよう構成した光源装置が考案されている。
【0011】
さらに、特許文献２は、中心軸以外の全ての光軸列に方向の異なる反射面を有する複数の光学素子を配置し、加えて、光学素子の長さは列ごとに変化させることで半導体レーザーの配列間隔によらずに光源ユニットの光線束を一方向に縮小するよう構成した光源装置が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【文献】特開２０１６－１８６５８５号公報
【文献】特開２０１６－１８６９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、複数の光学素子を用いて光源ユニット内の半導体レーザーの配列ピッチ間に反射させる構成である。そのため縮小の間隔は半導体レーザーの配列間隔で制限されてしまい、最適なアスペクト比での配置を行うには別途光学補正が必要となってしまう課題があった。
【0014】
また、特許文献２に記載の技術では、特許文献１の課題を克服するため、長さの異なる複数の光学素子を用いて光源ユニット内の半導体レーザーの配列ピッチを半導体レーザーの配列間隔に制限されないよう構成しているが、列ごとに異なるサイズの光学素子が必要となり、光学部材点数の増加に加え、保持機構の複雑化を招くといった課題があった。
【0015】
加えて、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、前記光学素子２つの反射面は前記光学素子に入射した光線と出射する光線は同一方向になるように構成されているため、結果、光源ユニット面に垂直な光線となるように配置が制限されてしまうという課題があった。
【0016】
本発明の目的は以上の課題を解決し、光学部材点数及び保持機構の複雑化を招くことなく、半導体レーザーの配列間隔に制限されずに自由にアスペクト比を変形することのできる照明装置及び投写型映像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明に係る照明装置は、
２次元方向で配置された複数の半導体レーザー素子を含む光源ユニットと、
前記光源ユニットの前面に配置されかつ前記各半導体レーザーからの出射光の光束の進行方向を略平行光に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズの前面に配置され、前記略平行光の進行方向を所定の１軸方向のみ変化させる少なくとも１つの光学素子と、
を備える照明装置であって、
前記光学素子は光透過性を有し、かつ、前記略平行光に対して垂直な第１の面と、前記第１の面に対して傾斜した第２の面とを有し、
前記光学素子は、前記略平行光が前記第１の面に入射したときに、前記第２の面にて屈折させることで、前記略平行光の進行方向を前記１軸方向のみ変更して、前記略平行光に対して傾斜された傾斜光束を出射し、これにより、前記傾斜光束の進行方向の所定位置の断面において、前記光源ユニットによる複数のスポット光による画面のアスペクト比から所定のアスペクト比に変更されるように構成したことを特徴とする。
２次元方向で配置された複数の半導体レーザー素子を含む光源ユニットと、
前記光源ユニットの前面に配置されかつ前記各半導体レーザーからの出射光の光束の進行方向を略平行光に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズの前面に配置され、前記略平行光の進行方向を所定の１軸方向のみ変化させる少なくとも１つの光学素子と、
を備える照明装置であって、
前記光学素子は光透過性を有し、かつ、前記略平行光に対して垂直な第１の面と、前記第１の面に対して傾斜した第２の面とを有し、
前記光学素子は、前記略平行光が前記第１の面に入射したときに、前記第２の面にて屈折させることで、前記略平行光の進行方向を前記１軸方向のみ変更して、前記略平行光に対して傾斜された傾斜光束を出射し、これにより、前記傾斜光束の進行方向の所定位置の断面において、前記光源ユニットによる複数のスポット光による画面のアスペクト比から所定のアスペクト比に変更されるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
従って、本発明に係る照明装置によれば、光学部材点数の増大及び保持機構の複雑化を招くことなく、半導体レーザーの配列間隔に制限されずに自由にアスペクト比を変形することのできる照明装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態について詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【0021】
なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【0022】
（実施形態１）
以下、図１～図５を用いて実施形態１について説明する。以下では本開示に係る投写型映像表示装置の具体的な実施形態として、光偏向制御を行うデジタルマイクロミラーデバイス（以下、「ＤＭＤ」という。）を有する投写型映像表示装置について説明する。
以下、図１～図５を用いて実施形態１について説明する。以下では本開示に係る投写型映像表示装置の具体的な実施形態として、光偏向制御を行うデジタルマイクロミラーデバイス（以下、「ＤＭＤ」という。）を有する投写型映像表示装置について説明する。
【0023】
[１－１．構成]
図１は実施形態１に係る投写型映像表示装置１の構成例を示す概略平面図である。
図１は実施形態１に係る投写型映像表示装置１の構成例を示す概略平面図である。
【0024】
図１において、投写型映像表示装置１は、照明装置１０１、アフォーカル光学系１１０、反射ミラー１０２、拡散板ホイール１０３、集光光学系１０４、ロッドインテグレーター１０５、リレー光学系１２０、内部全反射プリズム（以下、「ＴＩＲプリズム」という。）１３０、光偏向制御部１０６、及び投写光学系１４０を備えて構成される。ここで、アフォーカル光学系１１０は、例えば片凸レンズ１１１と、両凹レンズ１１２とを備えて構成される。リレー光学系１２０は、例えば片凸レンズ１２１，１２３と、両凸レンズ１２２とを備えて構成される。ＴＩＲプリズム１３０は、例えばプリズム１３１，１３２を備えて構成される。
【0025】
照明装置１０１から出力された平行光であるレーザー光の光束はアフォーカル光学系１１０を介して、反射ミラー１０２にて反射された後、拡散板ホイール１０３を通過する。通過するレーザー光は拡散板ホイール１０３によりそのコヒーレント性が低下された後、集光光学系１０４で集光される。集光されたレーザー光は縮小光学系であるロッドインテグレーター１０５に入射し均一な光量分布に変換された後、リレー光学系１２０及びＴＩＲプリズム１３０を介して光偏向制御部１０６に導かれる。光偏向制御部１０６のＤＭＤにて光変調信号に応じて光を偏向させることにより映像光を生成する。生成した映像光は投写光学系１４０を介してスクリーン４００に投写され、映像光に対応する映像が表示される。
【0026】
【0027】
図２において、照明装置１０１は、３色の光源部２０１Ｂ,２０１Ｇ,２０１Ｒと、色合成ミラー２１０，２１１とを備えて構成される。
【0028】
赤色の光源部２０１Ｒは、複数の赤色光源を有する赤色の光源ユニット２０２Ｒと、各赤色光源に対応して設けられる複数のコリメートレンズ２０３Ｒと、例えば各赤色光源に対応して設けられる複数の光学素子２０４Ｒと、三角柱プリズム２０５とを備えて構成される。緑色の光源部２０１Ｇは、複数の緑色光源を有する緑色の光源ユニット２０２Ｇと、各緑色光源に対応して設けられる複数のコリメートレンズ２０３Ｇと、例えば各緑色光源に対応して設けられる複数の光学素子２０４Ｇとを備えて構成される。青色の光源部２０１Ｂは、複数の青色光源を有する青色の光源ユニット２０２Ｂと、各青色光源に対応して設けられる複数のコリメートレンズ２０３Ｂを備えて構成される。なお、各色の光学素子２０４Ｇ，２０４Ｒは例えば三角柱プリズムで構成される。
【0029】
光源ユニット２０２Ｂ,２０２Ｇ，２０２Ｒはそれぞれ、青色、緑色及び赤色の光源であって、発光色が異なる半導体レーザーを縦横の２次元方向の４×２配列でまとめられた光源ブロックＢＢ，ＢＧ，ＢＲを２個ないし５個用いて構成する。発光色ごとに光源ユニットの数が異なるのは、各色の光出力や視感度のバランスを図るためである。図２の構成例では、青色光源ユニット２０２Ｂは２個の光源ブロックＢＢで構成され、緑色光源ユニット２０２Ｇは３個の光源ブロックＢＧで構成され、赤色光源ユニット２０２Ｒは５個の光源ブロックＢＲで構成されている。その結果、各色の光源ユニット２０２Ｂ,２０２Ｇ，２０２Ｒの縦横比（光源からの複数のスポット光による画面のアスペクト比に対応し、以下「アスペクト比」という。）は以下のように、互いに異なる。
（１）青色光源ユニット２０２Ｂは４×４配列の光源ブロックＢＢで構成され、そのアスペクト比は１：１となる。
（２）緑色光源ユニット２０２Ｇは４×６配列の光源ブロックＢＧで構成され、そのアスペクト比は２：３となる。
（３）赤色光源ユニット２０２Ｒは４×１０配列の光源ブロックＢＲで構成され、そのアスペクト比は２：５となる。
（１）青色光源ユニット２０２Ｂは４×４配列の光源ブロックＢＢで構成され、そのアスペクト比は１：１となる。
（２）緑色光源ユニット２０２Ｇは４×６配列の光源ブロックＢＧで構成され、そのアスペクト比は２：３となる。
（３）赤色光源ユニット２０２Ｒは４×１０配列の光源ブロックＢＲで構成され、そのアスペクト比は２：５となる。
【0030】
図３Ａは図２の緑色光源部２０１Ｇの構成例及び光路を示す概略平面図であり、図３Ｂは図２の緑色光源部２０１Ｇの構成例及び光路を示す概略側面図である。図３Ｃは図３Ａ及び図３Ｂの断面Ｌ２５０における複数のスポット光により構成される画面を示す正面図であり、図３Ｄは図３Ａ及び図３Ｂの断面Ｌ２５１における複数のスポット光により構成される画面を示す正面図である。なお、図３Ａにおいて、レーザー光の出射方向をＸ軸方向とし、当該図３Ａの平面において前記Ｘ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ軸方向とする。
【0031】
図３Ａ及び図３Ｂにおいて、緑色光源ユニット２０２Ｇの各光源より出力された光はコリメートレンズ２０３Ｇにて、Ｘ軸方向に対して略平行な略平行光に整形された後、複数の光学素子２０４Ｇに入射する。ここで、各光学素子２０４Ｇは、前記略平行光に対して垂直な入射平面２０４Ｐと、前記入射平面２０４Ｐに対して所定の傾斜角度θで傾斜された（すなわち、入射する略平面光に対して角度θで傾斜された）出射平面２０４Ｑで構成される光透過性を有する光学素子であり、出射平面２０４Ｑの傾斜角度θは光学素子２０４Ｇ内で入射光が全反射しない角度となるように設定されている。例えば、本構成例で用いられている光学素子２０４Ｇの材質はホウケイ酸塩ガラス（ＢＫ７）であり、傾斜角度θは３７度であり、入射する略平面光の屈折角度θｄは約２９度である。
【0032】
コリメートレンズ２０３Ｇより出射された光は光学素子２０４Ｇの入射平面２０４Ｐを介して入射後、傾斜された出射平面２０４Ｑにより角度θｄだけ屈折し、緑色光源ユニット２０２Ｇの光の進行方向が例えばＸＹ平面上で１軸方向のみ変更され、光学素子２０４Ｇを介してコリメートレンズ２０３Ｇより出射された光線（Ｘ軸方向）に対して例えば約２９度傾いて光学素子２０４Ｇの出射平面２０４Ｑより出射される。複数の光学素子２０４Ｇの個々の配置を、図３Ａに示すように、コリメートレンズ２０３Ｇからの略平行光の進行方向（Ｘ軸方向）に対して距離をずらして配置することで、光学素子２０４Ｇより出射される光束の圧縮率を変化することが可能である。図３Ａの構成例では、青色光源部２０１Ｂからの複数のスポット光による画面のアスペクト比が断面Ｌ２５１において１：１となり、かつ、各コリメートレンズ２０３Ｇより出射された複数の光の位相が断面Ｌ２５１において互いに同相となるように、複数の光学素子２０４Ｇの位置をＸ軸方向で調整して配置している。図３Ａの構成例を用いた実施例では、光源部２０１Ｇの複数の光源の間隔が１１ｍｍのため、隣り合う光学素子２０４ＧをＸ軸方向で約４．７ｍｍだけシフトさせて配置している。
【0033】
その結果、図３Ｃに示すように、各コリメートレンズ２０３Ｇから出射後の断面Ｌ２５０において、緑色光源ユニット２０２Ｇからの複数のスポット光で構成される画面のアスペクト比は２：３となっている。これに対して、複数の光学素子２０４Ｇを通過後の断面Ｌ２５１においては、図３Ｄに示すように、青色光源ユニット２０２Ｂのアスペクト比と同様に、アスペクト比が１：１になるように、複数のスポット光で構成される画面が整形される。上記アスペクト比は各光学素子２０４Ｇの傾斜角度θ（Ｘ軸方向に対する角度）及び／又は間隔を変化することで任意のアスペクト比に変化させることが可能である。なお、各コリメートレンズ２０３Ｇから出射されたスポット光は実際は楕円光であるが、整形時の形状変化状態が分かりやすいように円光として図示している。
【0034】
上記の緑色光源ユニット２０２Ｇと同様に、赤色光源ユニット２０２Ｒも複数の光学素子２０４Ｒを用いてアスペクト変換を行う。これについて以下に説明する。
【0035】
図４Ａは図２の赤色光源部２０１Ｒの構成例及び光路を示す概略平面図であり、図４Ｂは図２の赤色光源部２０１Ｒの構成例及び光路を示す概略側面図である。また、図４Ｃは図４Ａ及び図４Ｂの断面Ｌ２６０における複数のスポット光により構成される画面を示す正面図であり、図４Ｄは図４Ａ及び図４Ｂの断面Ｌ２６１における複数のスポット光により構成される画面を示す正面図であり、図４Ｅは図４Ａ及び図４Ｂの断面Ｌ２６２における複数のスポット光により構成される画面を示す正面図である。
【0036】
図４Ａ及び図４Ｂにおいて、赤色光源ユニット２０２Ｒより出力された光はコリメートレンズ２０３Ｒにて略平行光に整形された後、複数の光学素子２０４Ｒの入射平面２０４Ｐを介して入射する。ここで、各光学素子２０４Ｒは、前記略平行光に対して垂直な入射平面２０４Ｐと、前記入射平面２０４Ｐに対して傾斜された出射平面２０４Ｑで構成される光透過性を有する光学素子であり、傾斜された出射平面２０４Ｑの傾斜角度θは光学素子２０４Ｒ内で入射光が全反射しない角度となるように設定されている。複数の光学素子２０４Ｒに入射した光は、光学素子２０４Ｒの傾斜した出射平面２０４Ｑで屈折し、赤色光源ユニット２０２Ｒの光の進行方向が例えばＸＹ平面上で１軸方向のみ変更され、光学素子２０４Ｒの出射平面２０４Ｑから出射される。図４Ａの構成例では、光学素子２０４Ｒの材質は、光学素子２０４Ｇと同様にホウケイ酸塩ガラス（ＢＫ７）であり、傾斜角度θは３７度であり、光の屈折角度θｄは約２９度である。また、光源部２０１Ｒの光源の間隔も光源部２０１Ｇと同様に１１ｍｍであり、隣り合う光学素子２０４Ｒは約２．０ｍｍだけシフトして配置している。
【0037】
赤色光源ユニット２０２Ｒから出力される複数のスポット光で構成される画面のアスペクト比は２：５であり、青色光源部２０１Ｂのアスペクト比（１：１）に対して非常に大きいため、光学素子２０４Ｒより出射した光束のみでアスペクト比１：１まで圧縮するのは困難である。光学素子２０４Ｒより出射した光は、その後に配置した三角柱プリズム２０５に再度入射した後、屈折されることで、光線の進行方向をコリメートレンズ２０３Ｒからの略平行光と平行に補正し、かつ光束をアスペクト比１：１まで圧縮して赤色光源部２０１Ｒより出射することができる。本構成例では、三角柱プリズム２０５に関しても光学素子２０４Ｒと同様にホウケイ酸塩ガラス（ＢＫ７）であり、傾斜角度θは３７度であり、光の屈折角度θｄは約２９度である。
【0038】
その結果、図４Ｃに示すように、コリメートレンズ２０３Ｒから出射後の断面Ｌ２６０では、赤色光源ユニット２０２Ｒのアスペクト比は２：５となっている。これに対して、光学素子２０４Ｒを通過した後の断面Ｌ２６１上では、図４Ｄに示すように、青色光源ユニット２０２Ｂと同様のアスペクト比は約２：３．５に変更される。その後、三角柱プリズム２０５を通過後の断面Ｌ２６２上では、図４Ｅに示すように、青色光源ユニット２０２Ｂと緑色光源ユニット２０２Ｇと同様のアスペクト比１：１に変更される。
【0039】
光源部２０１Ｂ,２０１Ｇ,２０１Ｒより出射した光束は、図２に示すように、波長ごとに透過及び反射特性の異なる色合成ミラー２１０，２１１により合成され、各色の画面のアスペクト比が等しい状態で、照明装置１０１より出射される。具体的には、色合成ミラー２１０には赤色波長帯域を透過し、緑色波長帯域を反射するダイクロイック膜が形成されており、色合成ミラー２１１には赤及び緑色波長帯域を透過し、青色波長帯域を反射するダイクロイック膜が形成されている。
【0040】
［１－１－２．投影表示部の構成］
図１に示すように、照明装置１０１で出力された平行光の光束はアフォーカル光学系１１０に入射し収束した平行光に整形される。アフォーカル光学系１１０において、片凸レンズ１１１は、照明装置１０１からの平行光を集光するコンデンサレンズであり、両凹レンズ１１２は、レンズ１１１からの光を平行光化するレンズである。アフォーカル光学系１１０より出射された光束は、反射ミラー１０２にて反射されたのち、拡散板ホイール１０３を通過する。拡散板ホイール１０３は、円盤状の回転体に拡散板が貼り付けされており、駆動モーターにてホイールが回転することで、拡散板の発熱を抑制しつつ、照明装置１０１の光源の持つコヒーレント性及び偏光特性状態を乱すことが可能となり、スクリーン４００に投写される映像のスペックルを抑制する。拡散板ホイール１０３を出射した光は集光光学系１０４で集光された後、ロッドインテグレーター１０５の端面に入射する。
図１に示すように、照明装置１０１で出力された平行光の光束はアフォーカル光学系１１０に入射し収束した平行光に整形される。アフォーカル光学系１１０において、片凸レンズ１１１は、照明装置１０１からの平行光を集光するコンデンサレンズであり、両凹レンズ１１２は、レンズ１１１からの光を平行光化するレンズである。アフォーカル光学系１１０より出射された光束は、反射ミラー１０２にて反射されたのち、拡散板ホイール１０３を通過する。拡散板ホイール１０３は、円盤状の回転体に拡散板が貼り付けされており、駆動モーターにてホイールが回転することで、拡散板の発熱を抑制しつつ、照明装置１０１の光源の持つコヒーレント性及び偏光特性状態を乱すことが可能となり、スクリーン４００に投写される映像のスペックルを抑制する。拡散板ホイール１０３を出射した光は集光光学系１０４で集光された後、ロッドインテグレーター１０５の端面に入射する。
【0041】
ロッドインテグレーター１０５に入射した光はロッドインテグレーター１０５内で内部全反射を繰り返し、反対側の端面より、輝度分布が均整化された面発光として光出力される。ロッドインテグレーター１０５は、ガラスなどの透明部材によって構成される中実のロッドである。ロッドインテグレーター１０５は、入射する光を内部で複数回反射させることにより、光強度分布を均一化した光を生成する。なお、ロッドインテグレーター１０５は、内壁がミラー面によって構成される中空のロッドであってもよい。照明装置１０１より出射される光束は、アスペクト比が１：１になるよう変更されており、集光光学系１０４で集光される際、光束の縦横の最縁部の光線角度、すなわちＦ値は等しくなる。
【0042】
ロッドインテグレーター１０５から出射された光束は、リレー光学系１２０に入射し、リレーレンズである片凸レンズ１２１、両凸レンズ１２２及び片凸レンズ１２３を経て所望の近軸倍率及び角倍率（Ｆ値）になるよう再度整形された後に、ＴＩＲプリズム１３０に入射する。ＴＩＲプリズム１３０は２つのプリズム１３１，１３２から構成され、互いのプリズム１３１，１３２の近接面には薄い空気層（図示せず）が形成されている。空気層は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。レンズリレーレンズ光学系１２０からＴＩＲプリズム１３０に入射した光は、この空気層で全反射され、光偏向制御部１０６に略結像する。
【0043】
光偏向制御部１０６はＤＭＤを有し、映像信号等の各種制御信号に基づき、ＤＭＤを変調動作させ、光強度の異なる映像光を時分割で生成する。具体的にはＤＭＤは、複数の可動式の微小ミラーを有する。各微小ミラーは、基本的に１画素に相当する。ＤＭＤは、光偏向制御部からの変調信号に基づいて各微小ミラーの角度を変更することにより、反射光を投写光学系１４０に向けるか否かを切り替える。ＤＭＤで反射された光はＴＩＲプリズム１３０のプリズム１３２、１３１の双方を透過した後、映像として投影する光（ＤＭＤ－ＯＮ光）は投写光学系１４０に入射した後にスクリーン４００に出射される一方、それ以外の光（ＤＭＤ－ＯＦＦ光）は投写光学系１４０には入射せず、映像として表示されないよう構成している。
【0044】
ここで、光偏向制御部１０６に入射する光線は、照明装置１０１を出射時にアスペクト比を変更された作用で、縦方向及び横方向ともに所望のＦ値に変更されており、ＤＭＤ－ＯＮ光は投写光学系１４０内の絞りを効率よく通過し、スクリーン４００に投写することが可能となる。
【0045】
また、投写光学系１４０にズーム機能が付加されている場合などは、ズーム動作時に投写光学系のＦ値が変化する場合がある。その際、各色のＦ値が揃っていない場合は、投写光学系１４０内の絞りを通過する割合が変わってしまい、スクリーン４００上で色度変化として知覚される場合があるが、本技術を用いた場合は、この色度変化の発生も抑えることが可能となる。
【0046】
照明装置１０１内の光源部２０１Ｂ，２０１Ｇ，２０１Ｒの動作を時分割し、光偏向制御部１０６で光強度の異なる赤域、緑域、青域の色光で各々投影された映像は、スクリーン４００に到達しフルカラー映像として知覚される。この際、時分割の周期が長いと、人間の眼に色のちらつきが知覚される場合が生じるため、映像情報が６０フレーム／秒（６０ｆｐｓ）の場合、例えば赤域～黄域までの１周期を映像情報の３倍速（１８０ｆｐｓ）で駆動することで、色のちらつきを抑制することができる。
【0047】
[１－２．効果等]
以上のように、本実施形態に係る照明装置１０１を含む投写型映像表示装置１は、半導体レーザー素子が２次元方向に複数個配置された光源部２０１Ｂ，２０１Ｇ，２０１Ｒと、前記光源部２０１Ｂ，２０１Ｇ，２０１Ｒ前面に配置され半導体レーザー出射光の光束の進行方向を略平行光に変換するコリメートレンズ２０３と、前記コリメートレンズ２０３に前面に配置されかつ前記略平行光に対して傾斜した出射平面２０４Ｑで構成される光透過性を有する光学素子２０４を１つ以上備える。投写型映像表示装置１はさらに、前記略平行光が前記光学素子２０４の前記平面に入射後、前記光学素子２０４の傾斜した出射平面２０４Ｑで屈折し、２次元方向に配置された光源ユニット２０２Ｂ，２０２Ｇ，２０２Ｒからの略平行光の進行方向が１軸方向のみ変更され、当該進行方向が斜めに変更された状態で略平行光の傾斜光束が出射され、前記傾斜光束の進行方向に光源ユニット２０２Ｂ，２０２Ｇ，２０２Ｒの縦横アスペクト比が整った変換光束が出射されるよう構成される。従って、発光効率を高めることが可能であり、投写光学系のＦ値が変化した場合でも色度変化をなくすことが可能となる。
以上のように、本実施形態に係る照明装置１０１を含む投写型映像表示装置１は、半導体レーザー素子が２次元方向に複数個配置された光源部２０１Ｂ，２０１Ｇ，２０１Ｒと、前記光源部２０１Ｂ，２０１Ｇ，２０１Ｒ前面に配置され半導体レーザー出射光の光束の進行方向を略平行光に変換するコリメートレンズ２０３と、前記コリメートレンズ２０３に前面に配置されかつ前記略平行光に対して傾斜した出射平面２０４Ｑで構成される光透過性を有する光学素子２０４を１つ以上備える。投写型映像表示装置１はさらに、前記略平行光が前記光学素子２０４の前記平面に入射後、前記光学素子２０４の傾斜した出射平面２０４Ｑで屈折し、２次元方向に配置された光源ユニット２０２Ｂ，２０２Ｇ，２０２Ｒからの略平行光の進行方向が１軸方向のみ変更され、当該進行方向が斜めに変更された状態で略平行光の傾斜光束が出射され、前記傾斜光束の進行方向に光源ユニット２０２Ｂ，２０２Ｇ，２０２Ｒの縦横アスペクト比が整った変換光束が出射されるよう構成される。従って、発光効率を高めることが可能であり、投写光学系のＦ値が変化した場合でも色度変化をなくすことが可能となる。
【0048】
また、光学素子２０４Ｂ、２０４Ｇ，２０４Ｒの傾斜角度θ並びにその配置方法により、縦横アスペクト比が自由に設定できることで、半導体レーザーの配列自由度が高まり、照明装置１０１及び投写型映像表示装置１の薄型化設計などに際して、光学部材点数の増大、及び保持機構の複雑化を抑制することが可能となる。
【0049】
本実施形態において、光学素子２０４Ｇ，２０４Ｒは列ごとに異なる三角柱プリズムで構成したが、本発明はこれに限らず、例えば、大型の三角柱プリズムを用いて、複数列にまたがって構成してもよい。
【0050】
図５Ａは図２の光学素子２０４Ｒの配置応用例１を示す概略平面図であり、図５Ｂは図２の光学素子２０４Ｒの配置応用例２を示す概略平面図である。また、図５Ｃは図２の光学素子２０４Ｒの配置応用例３を示す概略平面図であり、図５Ｄは図２の光学素子２０４Ｒの配置応用例４を示す概略平面図である。
【0051】
図５Ａにおいて、複数の光学素子２０４Ｒの傾斜した各出射平面２０４Ｑが直線上に位置するように配置した。また、このような構成の場合において、図５Ｂに示すように、複数の光学素子２０４ＲＡのような複数列にまたがる三角柱プリズムを配置してもよい。この場合において、部品点数の減少、組立の簡易化を図ることができる。なお、図５Ａに示すように光学素子２０４Ｒの出射平面２０４Ｑが直線上に位置するように配置した場合は、隣り合う各１対の光学素子２０４Ｒのシフト量Δｄは、後述する図５Ｃ及び図５Ｄに比較して広くなり、光学素子２０４Ｒを通過後の光束幅Ｗは狭くなる。
【0052】
図５Ｃに示すように、シフト量Δｄをゼロとすると、光束幅Ｗは図５Ａ及び図５Ｂに比較して広がる。さらに、図５Ｄに示すように、シフト量Δｄをマイナスにして、図５Ｃとは逆に－Ｘ軸方向でシフトさせることで、光束幅Ｗをさらに広げることが可能となる。このように、三角柱プリズムである複数の光学素子２０４Ｒシフト量Δｄ、もしくは傾斜角度θを変化させることで、アスペクト比を任意に変化させることが可能である。
【0053】
本実施形態によれば、光源ユニット２０２Ｂ，２０２Ｇ，２０２Ｒで構成された照明装置及びそれを用いた投写型映像表示装置であって、光学部材点数及び保持機構の複雑化を招くことなく、半導体レーザーの配列間隔に制限されずに自由にアスペクト比を変形することができる。
【0054】
また、本実施形態によれば、アスペクト比を変更した光束を縮小光学系に導くことで、縮小光学系の出射部にて縦横比の光線角度を自由に変化することで、投写光学系のＦ値が変化した場合でも色度変化のない投写型映像表示装置等を提供できる。
【0055】
さらに、本実施形態によれば、光源ユニット２０２Ｂ，２０２Ｇ，２０２Ｒから発せられる光線の一部分のみを選択的に方向変化させ、異なる光学系に光束を導くことで、装置の小型化及び冷却機構の簡略化を行うことができる。
【0056】
以上説明したように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
【0057】
（実施形態２）
実施形態１では、照明装置１０１内には色ごとに光源部２０１Ｂ,２０１Ｇ,２０１Ｒと独立して構成したが、光源部の光源ユニットを異なる色と共通化してもよい。このように構成した実施形態に係る投写型映像表示装置２について以下に説明する。
実施形態１では、照明装置１０１内には色ごとに光源部２０１Ｂ,２０１Ｇ,２０１Ｒと独立して構成したが、光源部の光源ユニットを異なる色と共通化してもよい。このように構成した実施形態に係る投写型映像表示装置２について以下に説明する。
【0058】
図６は実施形態２に係る投写型映像表示装置２の構成例を示す概略平面図である。
【0059】
図６において、実施形態２に係る投写型映像表示装置２は、実施形態１に係る投写型映像表示装置１に比較して以下の点が主として異なる。
（１）光偏向制御部１０６にて駆動されかつ赤域、緑域及び青域の三原色それぞれに用いるＤＭＤ１０６Ｒ、１０６Ｇ，１０６Ｂを備える。
（２）実施形態１では光源部２０１Ｂ,２０１Ｇ,２０１Ｒと異なる発光色の光源を用いていた。これに対して、本実施形態２では、照明装置３０１は青色のみの３個の光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣを備え、緑色及び赤色は蛍光体を青色光源で励起することで得られる黄色蛍光発光を利用する。
（１）光偏向制御部１０６にて駆動されかつ赤域、緑域及び青域の三原色それぞれに用いるＤＭＤ１０６Ｒ、１０６Ｇ，１０６Ｂを備える。
（２）実施形態１では光源部２０１Ｂ,２０１Ｇ,２０１Ｒと異なる発光色の光源を用いていた。これに対して、本実施形態２では、照明装置３０１は青色のみの３個の光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣを備え、緑色及び赤色は蛍光体を青色光源で励起することで得られる黄色蛍光発光を利用する。
【0060】
[１－１．構成]
図６において、投写型映像表示装置２は、照明装置３０１、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０、青色用アフォーカル光学系３２０、反射ミラー３０２，３０３，３０４、拡散板ホイール１０３、ダイクロイックミラー３０６、蛍光体集光レンズ３３０、蛍光体ホイール３０５、集光光学系１０４、ロッドインテグレーター１０５、リレー光学系１２０、ＴＩＲプリズム１３０、カラープリズム３４０、光偏向制御部１０６、及び投写光学系１４０を備えて構成される。ここで、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０は例えば、片凸レンズ３１１と、両凹レンズ３１２とを含む。青色用アフォーカル光学系３２０は例えば、片凸レンズ３２１と、両凹レンズ３２２とを含む。蛍光体集光レンズ３３０は例えば、片凸レンズ３３１，３３２を含む。リレー光学系１２０は例えば、片凸レンズ１２１と、両凸レンズ１２２と、片凸レンズ１２３とを含む。
図６において、投写型映像表示装置２は、照明装置３０１、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０、青色用アフォーカル光学系３２０、反射ミラー３０２，３０３，３０４、拡散板ホイール１０３、ダイクロイックミラー３０６、蛍光体集光レンズ３３０、蛍光体ホイール３０５、集光光学系１０４、ロッドインテグレーター１０５、リレー光学系１２０、ＴＩＲプリズム１３０、カラープリズム３４０、光偏向制御部１０６、及び投写光学系１４０を備えて構成される。ここで、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０は例えば、片凸レンズ３１１と、両凹レンズ３１２とを含む。青色用アフォーカル光学系３２０は例えば、片凸レンズ３２１と、両凹レンズ３２２とを含む。蛍光体集光レンズ３３０は例えば、片凸レンズ３３１，３３２を含む。リレー光学系１２０は例えば、片凸レンズ１２１と、両凸レンズ１２２と、片凸レンズ１２３とを含む。
【0061】
図６において、照明装置３０１は２つの青色の平行光の光束を出力する。照明装置３０１から出力された青色の平行光の一方の光束は、青色用アフォーカル光学系３２０に入射後、反射ミラー３０２，３０３にて反射された後、拡散板ホイール１０３を通過する。ここで、拡散板ホイール１０３によりレーザー光のコヒーレント性が低下された後、レーザー光はダイクロイックミラー３０６を透過し、集光光学系１０４で集光され、ロッドインテグレーター１０５に入射する。ダイクロイックミラー３０６は青色域光を透過し、黄色域光（緑色域光及び赤色域光）を反射するよう構成される。
【0062】
照明装置３０１から出力された青色の平行光の他方の光束は、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０に入射した後、ダイクロイックミラー３０６を透過し、蛍光体集光レンズ３３０を通過して蛍光体ホイール３０５近傍に集光スポットを形成する。ここで、蛍光体集光レンズ３３０は例えばコンデンサレンズである片凸レンズ３３１，３３２から構成され、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０からの平行光を効率良く蛍光体ホイール３０５近傍に集光するのに加え、蛍光体ホイールから発せられる高いＮＡの蛍光発光も平行光に補正するように構成される。
【0063】
【0064】
図７Ａ及び図７Ｂにおいて、蛍光体ホイール３０５は、アルミニウム基板３６１と、その中央部に駆動モーター３６０とを備え、中心軸３６０Ｘに対して回転制御可能な円形基板を構成する。アルミニウム基板３６１の表面には、反射膜（図示せず）と、その表面の上にさらに蛍光体層３６２が形成されている。反射膜は可視光を反射する金属層もしくは誘電体膜である。蛍光体層３６２には、青色光により励起され、緑色及び赤色の波長成分を含んだ黄色光を発光するＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体を形成している。この蛍光体の結晶母体の代表的な化学組織はＹ３Ａｌ５Ｏ１２である。蛍光体層３６２は円環状に形成されている。
【0065】
スポット光で励起された蛍光体層３６２は緑域成分及び赤域成分の色光を含む黄色域光を発光する。蛍光体ホイール３０５はアルミニウム基板３６１で構成され、かつ中心軸３６０Ｘに対して回転させることにより、青色励起光による蛍光体層３６２の温度上昇を抑制し、蛍光変換効率を安定に維持することができる。蛍光体層３６２に入射した光は、緑域成分及び赤域成分の色光を蛍光発光し、蛍光体ホイール３０５から出射する。また、反射膜側に発光する光は反射膜で反射し、蛍光体ホイール３０５から出射する。蛍光体層３６２にて出射した緑域成分及び赤域成分の色光は、偏光状態がランダムな自然光として出射され、再びコンデンサレンズである片凸レンズ３３２、３３１で集光され、略平行光に変換された後、ダイクロイックミラー３０６に入射する。ダイクロイックミラー３０６は黄色域光を反射するよう構成されており、黄色域光は反射されて集光光学系１０４の方向に進行する。
【0066】
蛍光体層３６２で励起されなかった青色光は、反射膜にて反射され、再びコンデンサレンズである片凸レンズ３３２，３３１で略平行光に変換された後、ダイクロイックミラー３０６に入射する。ダイクロイックミラー３０６は青色域光を透過するため、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０の方向に戻り、集光光学系１０４の方向には進行しない。
【0067】
このようにして、蛍光体層３６２から発光した緑域及び赤域の色光と、青色用アフォーカル光学系３２０を通過した青域の色光とが、ダイクロイックミラー３０６より集光光学系１０４側に出射される。これらの色光は色合成され、白色光として視認される。ダイクロイックミラー３０６を透過した光は、集光光学系１０４に入射してロッドインテグレーター１０５に集光する。
【0068】
ロッドインテグレーター１０５は、ガラスなどの透明部材によって構成される中実のロッドである。ロッドインテグレーター１０５は、入射する光を内部で複数回反射させることにより、光強度分布を均一化した光を生成する。なお、ロッドインテグレーター１０５は、内壁がミラー面によって構成される中空のロッドであってもよい。
【0069】
リレーレンズ１２１，１２２，１２３は、ロッドインテグレーター１０５からの出射光をＤＭＤ１０６に略結像する。ロッドインテグレーター１０５を出射した光はリレーレンズ１２１、１２２を透過し、反射ミラー３０４で方向を曲げられた後にリレーレンズ１２３を透過し、ＴＩＲプリズム１３０に入射する。ＴＩＲプリズム１３０は２つのプリズム１３１、１３２から構成され、互いのプリズム１３１，１３２の近接面には薄い空気層（図示せず）を形成している。空気層は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。リレーレンズ１２３からＴＩＲプリズム１３２に入射した光は、この空気層で全反射され、カラープリズム３４０に入射する。
【0070】
カラープリズム３４０は３つのプリズム３４０Ｇ，３４０Ｂ，３４０Ｒから構成され、それぞれの近接面には青反射のダイクロイックミラー（図示せず）と赤反射のダイクロイックミラー（図示せず）が形成されている。各々のダイクロイックミラーにより、カラープリズム３４０Ｂには青域の色域の光線のみが、カラープリズム３４０Ｒには赤域の色域の光線のみが、カラープリズム３４０Ｇには緑域の色域の光線のみが分光され、それぞれの色に対応した光偏向制御部１０６のＤＭＤ１０６Ｂ，１０６Ｒ，１０６Ｇに略結像する。
【0071】
光偏向制御部１０６は３個のＤＭＤ１０６Ｂ，１０６Ｒ，１０６Ｇを備え、映像信号等の各種制御信号に従って、ＤＭＤ１０６Ｂ，１０６Ｒ，１０６Ｇを変調動作させ、光強度の異なる映像光を生成する。具体的には、各ＤＭＤ１０６Ｂ，１０６Ｒ，１０６Ｇは、複数の可動式の微小ミラーを有する。各微小ミラーは、基本的に１画素に相当する。ＤＭＤ１０６Ｂ，１０６Ｒ，１０６Ｇは変調信号に基づいて各微小ミラーの傾斜角度を変更することにより、反射光を投写光学系１４０に向けるか否かを切り替える。ＤＭＤ１０６Ｂ，１０６Ｒ，１０６Ｇで反射された光はカラープリズム３４０、ＴＩＲプリズム１３０の双方を透過する。当該透過光のうち、映像として投影する光（ＤＭＤ－ＯＮ光）は投写光学系１４０に入射した後にスクリーン４００に映像として投写され、映像を表示される。それ以外の光（ＤＭＤ－ＯＦＦ光）は投写光学系１４０には入射せず、スクリーン４００に表示されないように構成されている。
【0072】
【0073】
図８において、照明装置３０１は、青色専用光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣ、複数のコリメートレンズ２０３Ｂ、複数の光学素子２０４Ｂ、及び部分反射ミラー５０１，５０２とを備えて構成される。ここで、青色専用光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣはそれぞれ、青色の半導体レーザーを縦横方向の２次元で４×２配列でまとめられた３個の光源ブロックＢＢを備えて構成される。その結果、各光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣの各合計の光源は４×６配列で構成され、アスペクト比は２：３となる。
【0074】
青色専用光源ユニット２０２ＢＡから出力されたスポット光Ｂ１のうち、複数の光学素子２０４Ｂを介したスポット光Ｂ１は片凸レンズ３２１に入射する一方、複数の光学素子２０４Ｂを介さないスポット光Ｂ１は部分反射ミラー５０２で反射された後、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０片凸レンズ３１１に入射する。また、青色専用光源ユニット２０２ＢＢから出力されたスポット光Ｂ２は部分反射ミラー５０１で反射された後、部分反射ミラー５０２を通過し、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０の片凸レンズ３１１に入射する。さらに、青色専用光源ユニット２０２ＢＣから出力されたスポット光Ｂ３は部分反射ミラー５０１，５０２を通過した後、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０の片凸レンズ３１１に入射する。以上の動作を実現するための構成例について以下に説明する。
【0075】
【0076】
図９Ａ及び図９Ｂにおいて、部分反射ミラー５０１，５０２は、ガラス板の表面上に誘電体反射膜（図示せず）を形成することで構成される。部分反射ミラー５０１において、図９Ａに示すように、所定のスポット光Ｂ３のみを通過させる、縦方向の長手方向を有する矩形形状の複数のスリット５０１ｓ（厚さ方向に貫通する）が半導体素子の配置間隔で形成される。また、部分反射ミラー５０２において、図９Ｂに示すように、所定のスポット光Ｂ２，Ｂ３のみを通過させる、横方向の長手方向を有する矩形形状の複数のスリット５０１ｓ（厚さ方向に貫通する）が半導体素子の配置間隔で形成される。
【0077】
図８において、青色専用光源ユニット２０２ＢＢ，２０２ＢＣはそれぞれ光線の進む位置が半導体素子の間隔の半分の距離で横方向にシフトされて配置されている。従って、光源ユニット２０２ＢＣから出射したスポット光Ｂ３は、部分反射ミラー５０１の複数のスリット５０１ｓを通過し、部分反射ミラー５０２に進む。一方、光源ユニット２０２ＢＢから出射したスポット光Ｂ２は部分反射ミラー５０１の誘電体反射膜で反射し、部分反射ミラー５０２に進む。
【0078】
青色専用光源ユニット２０２ＢＡは、青色専用光源ユニット２０２ＢＢ，２０２ＢＣからの光線が進む位置が半導体素子の間隔の半分の距離で縦方向にシフトされて配置されている。従って、部分反射ミラー５０１を通過したスポット光Ｂ３は部分反射ミラー５０２の複数のスリット５０２ｓを通過し、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０の片凸レンズ３１１に進む。また、青色専用光源ユニット２０２ＢＡから出力されたスポット光Ｂ１のうち、コリメートレンズ２０３Ｂを通過した後、前面に光学素子２０４Ｂが取り付けられていない部分のスポット光Ｂ１は進行方向を変えずに進み、部分反射ミラー５０２に到達後、部分反射ミラー５０２内の誘電体反射膜で反射し、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０の片凸レンズ３１１に進む。一方、青色専用光源ユニット２０２ＢＡの前面に光学素子２０４が取り付けられている部分のスポット光Ｂ１は、光学素子２０４内で屈折し、部分反射ミラー５０２に到達せず、青色用アフォーカル光学系３２０の片凸レンズ３２１に進む。
【0079】
図１０Ａは図６の照明装置３０１から出射して蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０に進む各スポット光Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の配置例を示す模式正面図であり、図１０Ｂは図６の照明装置３０１から出射して青色用アフォーカル光学系３２０に進むスポット光Ｂ１を示す模式正面図である。
【0080】
図１０Ａに示すように、部分反射ミラー５０１，５０２で通過し又は反射したスポット光Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が半導体素子の間隔の半分の間隔で整列している。この光源配置のアスペクト比は図８の青色専用光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣのアスペクト比と同様に２：３のアスペクト比となる。この光束は蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０に入射後、ダイクロイックミラー３０６を透過し、蛍光体集光レンズ３３０を通過して蛍光体ホイール３０５近傍に集光されたスポット光を形成する。この集光されたスポット光により蛍光体層３６２は励起され、緑域成分及び赤域成分の色光を含む黄色域光を発光する。蛍光体スポット光は直径２ｍｍ程度の非常に小さいスポット光であり、かつ、蛍光体発光時にもスポット光の広がりが発生するため、蛍光体励起用アフォーカル光学系３１０に入射する光線のアスペクト比が２：３であっても、蛍光体層３６２により反射されるスポット光による画面のアスペクト比がほぼ１：１と補正されるため、効率に大きな影響は発生しない。
【0081】
一方、図１０Ｂにおいて、３個の光学素子２０４を通過し部分反射ミラー５０２に到達せず青色用アフォーカル光学系３２０に進むスポット光Ｂ１の配置を示す。３個の光学素子２０４は青色専用光源ユニット２０２ＢＡの３個の光源ブロックＢＢの片側の光源に取り付けているため、青色専用光源ユニット２０２ＢＡから３個の光学素子２０４に進むスポット光Ｂ１による画面のアスペクト比は２：３となっているが、実施形態１で示したとおり複数の光学素子２０４で屈折された際に横方向が圧縮されて画面４０１から画面４０２に変形され、青色用アフォーカル光学系３２０にはアスペクト比が１：１に変更された出力光が入射する。
【0082】
青色用アフォーカル光学系３２０に入射した光束は、途中反射ミラー３０２，３０３にて反射された後、拡散板ホイール１０３を通過する。当該通過光は、拡散板ホイール１０３によりそのレーザー光のコヒーレント性を低下させた後、ダイクロイックミラー３０６を透過し、集光光学系１０４で集光され、ロッドインテグレーター１０５に入射する。このように、青色域光はロッドインテグレーター１０５に直接入射するため、アスペクト比を１：１にすることで、蛍光体層３６２からの反射光のアスペクト比１：１と揃えることが可能となり、投写光学系１４０での効率低下が発生しない。また、青色域光、緑色域光、赤色域光の全てが揃っているため、投写レンズのＦ値が変化してもホワイトバランスが崩れることなく、良好な映像を投写することが可能となる。
【0083】
［１－２．効果等］
以上説明したように、本実施形態に係る照明装置３０１及び投写型映像表示装置２によれば、複数の光学素子２０４を用いて、青色専用光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣから出力される光束を分離しかつアスペクト比を変更することで、光学系を簡略化し、投写型映像表示装置２を小型化することが可能となる。加えて、青色専用光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣは一体的な構造とすることが可能なことから、光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣの冷却機構の合理化による低コスト化を図ることが可能となる。
以上説明したように、本実施形態に係る照明装置３０１及び投写型映像表示装置２によれば、複数の光学素子２０４を用いて、青色専用光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣから出力される光束を分離しかつアスペクト比を変更することで、光学系を簡略化し、投写型映像表示装置２を小型化することが可能となる。加えて、青色専用光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣは一体的な構造とすることが可能なことから、光源ユニット２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣの冷却機構の合理化による低コスト化を図ることが可能となる。
【0084】
以上説明したように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。従って、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面及び詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【0085】
また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【0086】
本開示は、照明装置及び投写型映像表示装置において、光学部材点数の増大及び保持機構の複雑化を招くことなく、光源ユニットの配列間隔に制限されずに自由に光束アスペクト比を変化することのできる照明装置及び投写型映像表示装置を実現できるものである。
【符号の説明】
【0087】
１，２…投写型映像表示装置、
１０１…照明装置、
１０２…反射ミラー、
１０３…拡散板ホイール、
１０４…集光光学系、
１０５…ロッドインテグレーター、
１０６…光偏向制御部、
１０６Ｒ…赤色光偏向制御部、
１０６Ｇ…緑色光偏向制御部、
１０６Ｂ…青色光偏向制御部、
１１０…アフォーカル光学系、
１１１…片凸レンズ、
１１２…両凹レンズ、
１２０…リレー光学系、
１２１…片凸レンズ、
１２２…両凸レンズ、
１２３…片凸レンズ、
１３０…内部全反射プリズム（ＴＩＲプリズム）、
１３１，１３２…プリズム、
１４０…投写光学系、
２０１Ｂ，２０１Ｇ，２０１Ｒ…光源部、
２０２Ｂ，２０２Ｇ，２０２Ｒ…光源ユニット、
２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣ…青色専用光源ユニット、
２０３Ｂ，２０２Ｇ，２０２Ｒ…コリメートレンズ、
２０４Ｇ，２０４Ｒ…光学素子、
２０４Ｐ…入射平面、
２０４Ｑ…出射平面、
２０５…三角柱プリズム、
２１０，２１１…色合成ミラー、
３０１…照明装置、
３０２，３０３，３０４…反射ミラー、
３０５…蛍光体ホイール、
３０６…ダイクロイックミラー、
３１０…蛍光体励起用アフォーカル光学系、
３１１…片凸レンズ、
３１２…両凹レンズ、
３２０…青色用アフォーカル光学系、
３２１…片凸レンズ、
３２２…両凹レンズ、
３３０…蛍光体集光レンズ、
３３１，３３２…片凸レンズ、
３４０…カラープリズム、
３４０Ｂ，３４０Ｇ，３４０Ｒ…プリズム、
３６０…駆動モーター、
３６０Ｘ…中心軸、
３６１…アルミニウム基板、
３６２…蛍光体層、
４００…スクリーン、
５０１，５０２…部分反射ミラー、
５０１ｓ，５０２ｓ…スリット、
Ｌ２５０，Ｌ２５１，Ｌ２６０，Ｌ２６１，Ｌ２６２…断面、
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…スポット光、
ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ…光源ブロック。
１０１…照明装置、
１０２…反射ミラー、
１０３…拡散板ホイール、
１０４…集光光学系、
１０５…ロッドインテグレーター、
１０６…光偏向制御部、
１０６Ｒ…赤色光偏向制御部、
１０６Ｇ…緑色光偏向制御部、
１０６Ｂ…青色光偏向制御部、
１１０…アフォーカル光学系、
１１１…片凸レンズ、
１１２…両凹レンズ、
１２０…リレー光学系、
１２１…片凸レンズ、
１２２…両凸レンズ、
１２３…片凸レンズ、
１３０…内部全反射プリズム（ＴＩＲプリズム）、
１３１，１３２…プリズム、
１４０…投写光学系、
２０１Ｂ，２０１Ｇ，２０１Ｒ…光源部、
２０２Ｂ，２０２Ｇ，２０２Ｒ…光源ユニット、
２０２ＢＡ，２０２ＢＢ，２０２ＢＣ…青色専用光源ユニット、
２０３Ｂ，２０２Ｇ，２０２Ｒ…コリメートレンズ、
２０４Ｇ，２０４Ｒ…光学素子、
２０４Ｐ…入射平面、
２０４Ｑ…出射平面、
２０５…三角柱プリズム、
２１０，２１１…色合成ミラー、
３０１…照明装置、
３０２，３０３，３０４…反射ミラー、
３０５…蛍光体ホイール、
３０６…ダイクロイックミラー、
３１０…蛍光体励起用アフォーカル光学系、
３１１…片凸レンズ、
３１２…両凹レンズ、
３２０…青色用アフォーカル光学系、
３２１…片凸レンズ、
３２２…両凹レンズ、
３３０…蛍光体集光レンズ、
３３１，３３２…片凸レンズ、
３４０…カラープリズム、
３４０Ｂ，３４０Ｇ，３４０Ｒ…プリズム、
３６０…駆動モーター、
３６０Ｘ…中心軸、
３６１…アルミニウム基板、
３６２…蛍光体層、
４００…スクリーン、
５０１，５０２…部分反射ミラー、
５０１ｓ，５０２ｓ…スリット、
Ｌ２５０，Ｌ２５１，Ｌ２６０，Ｌ２６１，Ｌ２６２…断面、
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…スポット光、
ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ…光源ブロック。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】