JP2007280793A - 照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ実用に適した構成により効果的なシンチレーションの低減を行うことが
可能な照明装置等を提供すること。
【解決手段】光を供給する光源部と、光源部からの光を導く導光部２４と、導光部２４の
入射側端面に設けられた入射側反射部４２と、入射側反射部４２に形成され、導光部２４
へ入射する光を通過させる入射側開口部４４と、導光部２４の出射側端面に設けられた出
射側反射部４３と、出射側反射部４３に形成され、導光部２４から出射する光を通過させ
る出射側開口部４５と、を有し、導光部２４は、入射側開口部４４からの光を導光部２４
の内面、出射側反射部４３及び入射側反射部４２で反射させながら出射側開口部４５へ導
く。
【選択図】図５

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクタ、特に、プロジェクタに用いられる照明装置の技
術に関する。

画像信号に応じて変調された光により画像を表示する際、光の干渉により明点及び暗点
がランダムに分布するシンチレーションが発生する場合がある。シンチレーションは、ぎ
らぎらとするちらつき感を観察者へ与え、画像観賞へ悪影響を及ぼす原因となる。レーザ
光はコヒーレンスが高いことから、光源としてレーザを用いる場合、シンチレーションは
特に発生し易くなる。シンチレーションを低減するには、空間光変調装置より出射側の要
素、特にスクリーンにおいて干渉縞を平均化させる技術や、空間光変調装置より入射側の
照明光学系において光の干渉性を低下させる技術が提案されている。

スクリーンにおいて干渉縞を平均化させるには、例えば、スクリーンの一部又は全体を
振動させることで光の拡散状態を変化させる構成や、スクリーンを振動させずスクリーン
での光の拡散性を最適化する構成が提案されている。このうち、スクリーンの一部又は全
体を振動させる構成は、振動や雑音、耐久性、消費電力等の問題や像のぼけを生じること
から、実用化が困難な場合がある。スクリーンにおける光の拡散性を最適化させる場合は
、各点から拡散する光についてコヒーレント長より長い光路差とすることが非常に困難で
あるため、特にレーザ光については干渉性を低下させることが難しい。そこで、照明光学
系において光の干渉性を低下させる技術を用いることが考えられる。従来、照明光学系に
おいて光の干渉性を低下させる技術は、例えば、特許文献１に提案されている。

特表２０００−７０６６０号公報

特許文献１には、ループ状の遅延光学系を通過させる回数に応じて異なる光路長を経た
光を出射させる技術が提案されている。ループ状の光路を１回通過するのに要する光路長
が光のコヒーレント長より長くなるような遅延光学系を用いることにより、光の干渉性を
低減することが可能となる。しかし、長いコヒーレント長の光、例えばレーザ光に対して
は非常に大型な遅延光学系を用いることが必要となる。大型な遅延光学系が必要になる場
合、照明光学系は大型かつ高コストとなる。このように、従来の技術によると、小型かつ
実用に適した構成により効果的なシンチレーションの低減を行うことが困難であるという
問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、小型かつ実用に適し
た構成により効果的なシンチレーションの低減を行うことが可能な照明装置、及びその照
明装置を用いるプロジェクタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光を供給する光源部
と、光源部からの光を導く導光部と、導光部の入射側端面に設けられた入射側反射部と、
入射側反射部に形成され、導光部へ入射する光を通過させる入射側開口部と、導光部の出
射側端面に設けられた出射側反射部と、出射側反射部に形成され、導光部から出射する光
を通過させる出射側開口部と、を有し、導光部は、入射側開口部からの光を導光部の内面
、出射側反射部及び入射側反射部で反射させながら出射側開口部へ導くことを特徴とする
照明装置を提供することができる。

導光部内を出射側端面の方向へ進行した光のうち出射側開口部へ入射した光は、出射側
開口部を通過し、導光部の外部へ出射する。導光部内を出射側端面の方向へ進行した光の
うち出射側反射部へ入射した光は、出射側反射部で反射し、入射側端面の方向へ進行する
。導光部内を入射側端面の方向へ進行した光のうち入射側反射部へ入射した光は、入射側
反射部で反射し、再び出射側端面の方向へ進行する。導光部は、内面での反射により導光
部内で光を拡散させながら、出射側開口部から次々に光を出射させる。

導光部は、出射側反射部及び入射側反射部間で光を往復させるうちに互いに異なる長さ
の光路を経た光を出射させる。互いに異なる長さの光路を経ることで、導光部からの光の
位相分布をランダムに変化させることができる。位相分布をランダムに変化させた光を重
畳させることにより、照明装置からの出射光同士の干渉を低減し、シンチレーションを低
減することができる。互いにコヒーレント長より長い光路差を経た光を出射可能とするこ
とにより、殆ど光の干渉を生じさせず効果的にシンチレーションの低減を図れる。本発明
は、スクリーン等を振動させる従来の構成と比較して優れた静粛性、耐久性、省電力性を
備えるため、実用に適した構成とすることも容易である。また、本発明は、大掛かりな機
構や特殊なデバイスが不要であるため、低コストで簡易かつ小型な構成とすることができ
る。これにより、小型かつ実用に適した構成により効果的なシンチレーションの低減を行
うことが可能な照明装置を得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、導光部は、光を透過させる透明部材を有するこ
とが望ましい。これにより、導光部内で光を導くことができる。また、透明部材の界面に
おける全反射により光を導く構成とすることが可能となる。

また、本発明の好ましい態様としては、導光部は、透明部材の界面における全反射によ
り光を導くことが望ましい。これにより、導光部の内面での反射による光の損失を低減し
、効率良く光を供給することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、導光部の内面に設けられた導光用反射部を有す
ることが望ましい。これにより、導光部の内面へ入射するさまざまな角度の光を反射させ
ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、導光部は、内面が入射側端面及び出射側端面の
いずれにも略垂直、かつ互いに対向する内面同士が略平行であることが望ましい。これに
より、導光部へ入射した光の角度を保存したまま光を拡散させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、導光部は、導光部の表面に形成された凸部を有
し、導光部の内面のうち凸部が形成された部分へ入射した光を反射させて光を導くことが
望ましい。凸部を設けることにより、導光部の内面における光の反射回数を増大させるこ
とが可能となる。光の反射回数を増大させることで導光部内での光の拡散度合いを大きく
し、照明装置からの出射光同士の干渉を低減できる。これにより、さらにシンチレーショ
ンを低減できる。

また、本発明の好ましい態様としては、導光部は、光を透過させる透明部材を有し、透
明部材に、光を拡散させる拡散材を分散させることが望ましい。透明部材に拡散材を分散
させることにより、導光部内での光の拡散度合いを大きくすることができる。これにより
、照明装置からの出射光同士の干渉を低減し、さらにシンチレーションを低減できる。

また、本発明の好ましい態様としては、導光部は、光を拡散させる拡散面を有すること
が望ましい。拡散面を用いることにより、導光部内での光の拡散度合いを大きくすること
ができる。これにより、照明装置からの出射光同士の干渉を低減し、さらにシンチレーシ
ョンを低減できる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部からの光を集光して入射側開口部へ入射
させる集光光学系を有することが望ましい。これにより、光源部からの光を効率良く導光
部へ入射させ、明るい照明光を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、複数の光源部と、光源部からの光を集光して入
射側開口部へ入射させる集光光学系とを、入射側開口部に対向させて配置することが望ま
しい。小型な光源部を複数集積させる場合、光源部を入射側開口部に対向させて配置する
ことが可能となる。この場合、各色光を合成するための色合成光学系を不要とすることで
照明装置の部品点数を少なくし、低コストにすることができる。また、集光光学系は、光
を集光及び広角化させる。集光光学系を用いることで、光を広角化させる角度に応じて光
の光路長を変化させることが可能となる。

また、本発明の好ましい態様としては、複数の光源部と、光源部からの光を広角化して
入射側開口部へ入射させる広角化光学系とを、入射側開口部に対向させて配置することが
望ましい。小型な光源部を複数集積させる場合、光源部を入射側開口部に対向させて配置
することが可能となる。広角化光学系としては、例えば、凹レンズやディフューザ（拡散
手段）を用いることができる。光源部からのビーム光の断面が入射側開口部より小さい場
合、広角化光学系で光を広角化させても、導光部へ効率良く光を入射させることが可能で
ある。この場合、各色光を合成するための色合成光学系を不要とすることで照明装置の部
品点数を少なくし、低コストにすることができる。広角化光学系を用いることで、光を広
角化させる角度に応じて光の光路長を変化させることが可能となる。

また、本発明の好ましい態様としては、導光部から出射した光を平行化させる平行化光
学系を有することが望ましい。これにより、平行光を出射させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、出射側開口部を通過した光のうち第１の振動方
向の偏光光を透過させ、第１の振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光を反射する
反射型偏光板を有することが望ましい。これにより、特定の振動方向の偏光光を出射させ
ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、レーザ光を供給するレーザ光源を備
えることが望ましい。レーザ光は、単一波長であるため色純度が高い、コヒーレンスが高
く整形が容易である等の特徴を有する。レーザ光源は、小型である、瞬時点灯が可能であ
る等の利点を有する。これにより、小型な構成により高品質な画像を表示するための照明
装置を得られる。本発明によると、コヒーレント光であるレーザ光による干渉を低減し、
シンチレーションを低減することができる。

さらに、本発明によれば、上記の照明装置からの光を用いて画像を表示することを特徴
とするプロジェクタを提供することができる。上記の照明装置を用いることにより、小型
かつ実用に適した構成により効果的なシンチレーションの低減を行うことができる。これ
により、十分にシンチレーションを低減可能なプロジェクタを得られる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係るリアプロジェクタ１０の概略構成を示す。リアプロジェ
クタ１０は、スクリーン１４の一方の面に光を投写し、スクリーン１４の他方の面から出
射する光を観察することにより画像を鑑賞するものである。光学エンジン部１１は、画像
信号に応じて変調された光を供給する。

図２は、光学エンジン部１１の概略構成を示す。光学エンジン部１１は、赤色（Ｒ）光
用照明装置２０Ｒ、緑色（Ｇ）光用照明装置２０Ｇ、青色（Ｂ）光用照明装置２０Ｂを有
する。Ｒ光用照明装置２０Ｒは、Ｒ光用光源部２１Ｒを有する。Ｒ光用光源部２１Ｒは、
レーザ光を供給する４つのレーザ光源２２Ｒを備える。レーザ光源２２Ｒとしては、例え
ば半導体レーザを用いることができる。４つのレーザ光源２２Ｒは、いずれも略平行なレ
ーザ光を供給する。Ｒ光用光源部２１Ｒからの光は、集光レンズ２３を透過した後導光部
２４へ入射する。導光部２４を経た光は、コリメータレンズ２５を透過した後Ｒ光用空間
光変調装置２６Ｒへ入射する。

Ｒ光用空間光変調装置２６Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装
置である。Ｒ光用空間光変調装置２６Ｒに設けられた不図示の液晶パネルは、２つの透明
基板の間に、画像表示のための液晶層を封入する。液晶パネルに入射したｓ偏光光は、画
像信号に応じた変調によりｐ偏光光に変換される。Ｒ光用空間光変調装置２６Ｒは、変調
によりｐ偏光光に変換されたＲ光を出射する。Ｒ光用空間光変調装置２６Ｒで変調された
Ｒ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム２７へ入射する。

Ｇ光用照明装置２０Ｇは、Ｇ光用光源部２１Ｇを有する。Ｇ光用光源部２１Ｇは、レー
ザ光を供給する４つのレーザ光源２２Ｇを備える。Ｇ光用光源部２１ＧからのＧ光は、Ｒ
光の場合と同様に集光レンズ２３からコリメータレンズ２５までの各光学素子を経た後、
Ｇ光用空間光変調装置２６Ｇへ入射する。Ｇ光用空間光変調装置２６Ｇは、Ｇ光を画像信
号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置２６Ｇに入射し
たｓ偏光光は、液晶パネルでの変調によりｐ偏光光に変換される。Ｇ光用空間光変調装置
２６Ｇは、変調によりｐ偏光光に変換されたＧ光を出射する。Ｇ光用空間光変調装置２６
Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム２７へ入射する。

Ｂ光用照明装置２０Ｂは、Ｂ光用光源部２１Ｂを有する。Ｂ光用光源部２１Ｂは、レー
ザ光を供給する４つのレーザ光源２２Ｂを備える。Ｂ光用光源部２１ＢからのＢ光は、Ｒ
光の場合と同様に集光レンズ２３からコリメータレンズ２５までの各光学素子を経た後、
Ｂ光用空間光変調装置２６Ｂへ入射する。Ｂ光用空間光変調装置２６Ｂは、Ｂ光を画像信
号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置２６Ｂに入射し
たｓ偏光光は、液晶パネルでの変調によりｐ偏光光に変換される。Ｂ光用空間光変調装置
２６Ｂは、変調によりｐ偏光光に変換されたＢ光を出射する。Ｂ光用空間光変調装置２６
Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム２７へ入射する。

クロスダイクロイックプリズム２７は、互いに略直交するように配置された２つのダイ
クロイック膜２７ａ、２７ｂを有する。第１ダイクロイック膜２７ａは、Ｒ光を反射し、
Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜２７ｂは、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ
光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム２７は、それぞれ異なる方向から入射し
たＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ１２の方向へ出射させる。

光源部は、４つのレーザ光源を備える構成に限られず、１つ又は複数のレーザ光源を備
える構成であれば良い。また、複数のレーザ光源を備える構成に代えて、複数の発光部を
有するレーザ光源を備える構成としても良い。光源部は、半導体レーザからのレーザ光の
波長を変換する波長変換素子、例えば、第二高調波発生（Second-Harmonic Generation;S
HG）素子を用いる構成としても良い。レーザ光源としては、半導体レーザに代えて、半導
体レーザ励起固体（Diode Pumped Solid State;DPSS）レーザや、固体レーザ、液体レー
ザ、ガスレーザ等を用いても良い。

図１に戻って、投写レンズ１２は、光学エンジン部１１からの光をミラー１３の方向へ
投写する投写光学系である。ミラー１３は、筐体１５の背面部に設けられている。ミラー
１３は、反射により投写レンズ１２からの光をスクリーン１４の方向へ折り曲げる。ミラ
ー１３は、略平坦な平面形状を有する。ミラー１３は、平行平板上に反射膜を形成するこ
とにより構成できる。反射膜としては、高反射性の部材の層、例えばアルミニウム等の金
属部材の層や誘電体多層膜等を用いることができる。スクリーン１４は、筐体１５のうち
観察者側の面である正面に形成されている。スクリーン１４は、画像信号に応じた光を透
過させる透過型スクリーンである。

図３は、スクリーン１４の要部断面構成を示す。フレネルレンズ３０は、ミラー１３か
らの光Ｌ１を略平行な光に角度変換する角度変換部である。フレネルレンズ３０は、略同
心円状に配置された複数のプリズム部３１を有する。各プリズム部３１は、凸レンズの凸
面を切り出した輪状の切片と同様の形状を有する。プリズム部３１は、例えば０．１１ｍ
ｍのピッチで配置されている。フレネルレンズ３０は、略同心円状に配置された各プリズ
ム部３１により、スクリーン１４へ入射する光Ｌ１を略平行な光に角度変換する。なお、
プリズム部３１は、略同心円状に配置する場合に限られず、例えば楕円状に配置すること
としても良い。マイクロレンズアレイ３２は、二次元方向にアレイ状に設けられた複数の
マイクロレンズ３３を有する。マイクロレンズ３３は、球面若しくは非球面形状を有する
。なお、マイクロレンズアレイ３２に代えて、複数のレンチキュラーレンズを一方向に並
列させたレンチキュラーレンズアレイを用いることとしても良い。

マイクロレンズアレイ３２の出射側には、ブラックマトリックス層３４が設けられてい
る。ブラックマトリックス層３４は、遮光部３５及び開口部３６を有する。開口部３６は
、マイクロレンズ３３に対応する位置に配置されている。開口部３６は、マイクロレンズ
３３により集光された光を通過させる。遮光部３５は、ブラックマトリックス層３４のう
ち開口部３６が設けられた領域以外の領域に設けられている。遮光部３５は、観察者側か
らスクリーン１４へ入射する外光Ｌ２を吸収し、遮光する。遮光部３５による外光Ｌ２の
遮光により、観察者の方向への外光Ｌ２の反射を低減する。外光Ｌ２の反射を低減するこ
とで、高コントラストな画像を得られる。なお、マイクロレンズアレイ３２に代えてレン
チキュラーレンズアレイを用いる場合、ブラックマトリックス層３４に代えて、遮光部３
５及び開口部３６を一方向について交互に並列させたブラックストライプ層を用いること
ができる。

拡散層３７は、開口部３６を透過した光を拡散させる。拡散層３７は、光を拡散させる
拡散材を透明部材に分散させて構成されている。拡散材を分散させる他、拡散層３７は、
微小な凹凸を施した拡散面により光を拡散させる構成としても良い。拡散層３７を設ける
ことで、良好な視野角特性を得られる。スクリーン１４の出射面には、スクリーン１４を
保護する保護層３８が設けられている。

図４は、導光部２４の斜視構成を示す。導光部２４は、光軸方向に長手方向を有する四
角柱形状の透明部材４１を有する。導光部２４は、透明部材４１の界面における全反射に
より、光源部からの光を導く。入射側反射部４２は、導光部２４の入射側端面Ｓ１に設け
られている。入射側反射部４２の中心部には、入射側開口部４４が形成されている。入射
側開口部４４は、導光部２４へ入射する光を通過させる。透明部材４１は、入射側開口部
４４からの光を透過させる。出射側反射部４３は、導光部２４の出射側端面Ｓ２に設けら
れている。出射側反射部４３の中心部には、出射側開口部４５が形成されている。出射側
開口部４５は、導光部２４から出射する光を通過させる。

出射側反射部４３は、導光部２４内において出射側端面Ｓ２の方向へ進行する光を入射
側端面Ｓ１の方向へ反射させる。入射側反射部４２は、導光部２４内において入射側端面
Ｓ１の方向へ進行する光を出射側端面Ｓ２の方向へ反射させる。入射側反射部４２及び出
射側反射部４３は、高反射性の部材、例えばアルミニウム等の金属部材や誘電体多層膜等
を用いて構成されている。なお、透明部材４１のうち入射側開口部４４が設けられた部分
には、光源部からの光の反射を防止する反射防止膜を設けることとしても良い。反射防止
膜を設けることにより、光源部からの光を効率良く導光部２４へ入射させることが可能と
なる。

図５は、集光レンズ２３から導光部２４へ入射した光の振舞いを説明するものである。
集光レンズ２３は、画像信号に応じた光を集光して入射側開口部４４へ入射させる集光光
学系である。集光レンズ２３を設けることで、画像信号に応じた光を効率良く導光部２４
へ入射させ、明るい画像を得ることができる。入射側開口部４４から導光部２４へ入射し
た光は、出射側端面Ｓ２の方向へ伝播する。導光部２４の内面である透明部材４１の界面
へ入射した光は、透明部材４１の界面で全反射しながら導光部２４内を伝播する。

導光部２４内を出射側端面Ｓ２の方向へ伝播した光のうち出射側開口部４５へ入射した
光は、出射側開口部４５を通過し、導光部２４の外部へ出射する。導光部２４内を出射側
端面Ｓ２の方向へ伝播した光のうち出射側反射部４３へ入射した光は、出射側反射部４３
で反射され、入射側端面Ｓ１の方向へ進行する。導光部２４内を入射側端面Ｓ１の方向へ
進行した光のうち入射側反射部４２へ入射した光は、入射側反射部４２で反射され、再び
出射側端面Ｓ２の方向へ進行する。

導光部２４は、透明部材４１の界面での全反射により導光部２４内で光を拡散させなが
ら、光を出射側開口部４５から次々に出射させる。このように、導光部２４は、入射側開
口部４４からの光を透明部材４１の界面、出射側反射部４３及び入射側反射部４２で反射
させながら出射側開口部４５へ導く。コリメータレンズ２５は、導光部２４から出射した
光を平行化させる平行化光学系である。コリメータレンズ２５を設けることで、空間光変
調装置へ平行光を供給することができる。

光軸方向に長手方向を有する四角柱形状の透明部材４１を用いることで、導光部２４の
内面のうち、入射側端面Ｓ１及び出射側端面Ｓ２以外の４つの面は、いずれも入射側端面
Ｓ１、出射側端面Ｓ２に対して略垂直となる。また、入射側端面Ｓ１及び出射側端面Ｓ２
以外の４つの面のうち互いに対向する面同士は、略平行となる。かかる構成の導光部２４
の入射側端面Ｓ１に入射側反射部４２、出射側端面Ｓ２に出射側反射部４３を設けること
により、導光部２４へ入射した光の角度を保存したまま光を拡散させることが可能となる
。導光部２４へ入射した光の角度を保存可能とすることで、光源部から集光レンズ２３へ
入射するときと同様に平行度が高い光をコリメータレンズ２５から出射させることができ
る。

導光部２４は、出射側反射部４３及び入射側反射部４２間で光を往復させるうちに互い
に異なる長さの光路を経た光を出射させる。互いに異なる長さの光路を経ることで、導光
部２４からの光の位相分布をランダムに変化させることができる。位相分布をランダムに
変化させた光を重畳させることにより、照明装置からの出射光同士の干渉を低減し、シン
チレーションを低減することができる。互いにコヒーレント長より長い光路差を経た光を
出射可能とすることにより、殆ど光の干渉を生じさせず効果的にシンチレーションの低減
を図れる。

本発明は、スクリーン等を振動させる従来の構成と比較して優れた静粛性、耐久性、省
電力性を備えるため、実用に適した構成とすることが容易である。また、本発明は、大掛
かりな機構や特殊なデバイスが不要であるため、低コストで簡易かつ小型な構成とするこ
とができる。これにより、小型かつ実用に適した構成により効果的なシンチレーションの
低減を行うことができるという効果を奏する。

導光部２４は、導光部２４の内面で光を全反射させることにより、光束の強度分布を均
一化させる機能も有する。導光部２４を用いることにより、均一な光を空間光変調装置へ
供給し、良好な光量分布の画像を得ることができる。また、導光部２４の内面で光を全反
射させることにより、導光部２４の内面での反射による光の損失を低減することが可能と
なる。導光部２４内での光の損失を低減することにより、効率良く観察者側へ光を出射さ
せることができる。なお、集光光学系としては、集光レンズ２３を用いる構成に限られな
い。集光光学系は、光源部からの光を反射することで入射側開口部４４へ集光させるリフ
レクタを用いる構成としても良い。

照明装置は、入射側開口部４４、出射側開口部４５を小さくするほど、また導光部２４
を光軸方向へ長い形状とするほど、導光部２４内での光の反射回数を増大させることによ
りシンチレーションを低減することが可能となる。但し、照明装置は、導光部２４内での
光の反射回数を増大させるほど、光の拡散度合いが大きくなることによる光の損失が多く
なる。よって、導光部２４、入射側開口部４４、及び出射側開口部４５は、シンチレーシ
ョンの低減と光の効率的な利用とのバランスを考慮した構成とすることが望ましい。

図６〜図９は、導光部の変形例を説明するものである。図６に示す導光部５０は、導光
部５０の表面に形成された凸部５２を有することを特徴とする。透明部材５１は、図４に
示す透明部材４１と同様の四角柱形状における入射側端面Ｓ１及び出射側端面Ｓ２以外の
４つの面のうち互いに対向する２つの面に、それぞれ５つの凸部５２が設けられた形状を
なしている。凸部５２は、図７に示す断面構成において矩形形状を有する。透明部材５１
の対向する２面にそれぞれ形成された５つの凸部５２は、光軸方向に沿って並列されてい
る。

導光部５０のうち凸部５２が形成された部分の内面には、導光用反射部５３が設けられ
ている。導光用反射部５３は、導光部５０のうち凸部５２が形成された部分の内面へ入射
した光を反射する。導光用反射部５３は、入射側反射部４２及び出射側反射部４３と同様
に、高反射性の部材を用いて構成されている。導光用反射部５３を設けることにより、導
光部５０のうち凸部５２が形成された部分の内面へ入射する光を、光の入射角度に関わら
ず反射させることができる。導光部５０は、導光部５０の内面のうち凸部５２が形成され
た部分へ入射した光を反射させ、かつ凸部５２が形成された部分以外の部分へ入射した光
を全反射させて光を導く。なお、導光部５０の内面のうち凸部５２が形成された部分にお
いて効率良く光を全反射させることが可能であれば、凸部５２が形成された部分の導光用
反射部５３を省略しても良い。

図７に示すように、凸部５２へ斜めに入射した光は、導光用反射部５３で複数回反射し
ながら導光部５０内を伝播する。導光部５０は、凸部５２を設けることにより、導光部５
０の内面における光の反射回数を増大させることが可能となる。光の反射回数を増大させ
ることで導光部５０内での光の拡散度合いを大きくし、照明装置からの出射光の干渉を低
減できる。これにより、さらにシンチレーションを低減できる。なお、導光部５０に設け
る凸部５２は５つである場合に限られず１つ又は複数であれば良い。

凸部５２の形状は図示するものに限られず、導光部５０の内面における光の反射回数を
増大させることが可能であれば他の形状としても良い。矩形形状の断面構成を備える凸部
５２は、入射側端面Ｓ１及び出射側端面Ｓ２に略平行な面、及び入射側端面Ｓ１及び出射
側端面Ｓ２に略垂直な面のみによって構成されている。このため、導光部５０は、図４に
示す導光部２４の場合と同様に、導光部５０へ入射した光の角度を保存することができる
。透明部材５１は、四角柱形状の２つの面に凸部５２を設けた形状とする場合に限らず、
例えば、四角柱形状のうち入射側端面Ｓ１及び出射側端面Ｓ２以外の４つの面の全てに凸
部５２を設けた形状としても良い。

なお、導光用反射部５３は、図４に示す導光部２４に設けることとしても良い。導光用
反射部５３は、四角柱形状の透明部材４１を有する導光部２４のうち入射側端面Ｓ１及び
出射側端面Ｓ２以外の４つの面に設けることができる。この場合、導光部２４は、導光部
２４の内面に設けられた導光用反射部５３での反射により光を導く。導光部２４は、導光
用反射部５３を設けることで、導光部２４の内面へ入射するさまざまな角度の光を反射さ
せることができる。

また、図６に示す導光部５０において、導光部５０の内面のうち凸部５２が形成された
部分のみならず、凸部５２が形成された部分以外の部分にも導光用反射部５３を設けるこ
ととしても良い。照明装置は、導光用反射部５３での光の反射回数を増大させることによ
りシンチレーションを低減できるのに対して、反射による光の損失も生じる。よって、導
光部は、導光用反射部５３での光の損失を考慮した構成とすることが望ましい。

図８に示す導光部５５は、光を拡散させる拡散面５６を有することを特徴とする。拡散
面５６は、透明部材４１の入射側端面Ｓ１及び出射側端面Ｓ２以外の４つの面のうち、互
いに対向する２つの面に設けられている。拡散面５６は、光を拡散させる微小な凹凸を有
する。拡散面５６は、微小な凹凸が施されたフィルム部材を透明部材４１に貼着させる他
、透明部材４１の表面にサンドブラスト加工を施すことにより形成できる。

拡散面５６へ入射した光は、さまざまな方向へ拡散する。拡散面５６を用いることによ
り、導光部５５内での光の拡散度合いを大きくすることができる。これにより、照明装置
からの出射光同士の干渉を低減し、さらにシンチレーションを低減できる。また、観察者
側で光を十分に拡散させることも可能となる。光を十分に拡散させることで、良好な視野
角特性を得られる。なお、拡散面５６は、透明部材４１のうち入射側端面Ｓ１及び出射側
端面Ｓ２以外の４つの面の全てに設けることとしても良い。

図９に示す導光部６０は、透明部材に拡散材を分散させた拡散部６１を有する。拡散部
６１へ入射した光は、透明部材と拡散材との界面での反射や屈折を繰り返すことにより、
導光部６０の内部で拡散する。拡散部６１を用いる場合も、導光部６０内での光の拡散度
合いを大きくし、照明装置からの出射光同士の干渉を低減できる。これにより、さらにシ
ンチレーションを低減できる。

図８に示す拡散面５６、図９に示す拡散部６１による光の拡散度合いは、適宜決定する
ことができる。拡散面５６、拡散部６１による光の拡散度合いが大きいほど、シンチレー
ションを低減することが可能となる。但し、拡散面５６、拡散部６１による光の拡散度合
いが大きくなるほど、拡散による光の損失も大きくなる。拡散面５６、拡散部６１は、シ
ンチレーションの低減と光の効率的な利用とのバランスを考慮した拡散度合いの構成とす
ることが望ましい。

照明装置は、図１０に示すように、コリメータレンズ２５と空間光変調装置との間の光
路中に反射型偏光板６５を設ける構成としても良い。反射型偏光板６５は、出射側開口部
４５を通過しコリメータレンズ２５を経た光のうち第１の振動方向の偏光光を透過させ、
第２の振動方向の偏光光を反射させる。第１の振動方向の偏光光は、例えばｓ偏光光であ
る。第２の振動方向の偏光光は、第１の振動方向に略直交する振動方向の偏光光であって
、例えばｐ偏光光である。ここでは、代表例としてＲ光用照明装置２０Ｒの構成を用いて
説明を行う。Ｇ光用照明装置２０Ｇ、Ｂ光用照明装置２０Ｂも、Ｒ光用照明装置２０Ｒと
同様の構成とすることができる。

反射型偏光板６５としては、例えば、ワイヤグリッド型偏光板を用いることができる。
ワイヤグリッド型偏光板は、光学的に透明な硝子部材からなる基板の上に、金属、例えば
アルミニウムで構成されるワイヤを格子状に設けた構成を用いることができる。ワイヤグ
リッド型偏光板は、振動方向がワイヤに略垂直である偏光光を透過し、振動方向がワイヤ
に略平行である偏光光を反射する。特定の振動方向の偏光光の振動方向に対してワイヤが
略垂直となるようにワイヤグリッド型偏光板を配置することにより、特定の振動方向の偏
光光のみを透過させることができる。反射型偏光板としては、ワイヤグリッド型偏光板の
他、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタを用いることとしても良い。

照明装置の光源部は、ｐ偏光光及びｓ偏光光を含む光を供給する。コリメータレンズ２
５から反射型偏光板６５へ入射した光のうちｓ偏光光は、反射型偏光板６５を透過し、Ｒ
光用空間光変調装置２６Ｒへ入射する。反射型偏光板６５へ入射した光のうちｐ偏光光は
、反射型偏光板６５を反射した後、それまでとは逆方向へ進行する。反射型偏光板６５を
反射した光は、コリメータレンズ２５を透過することにより、出射側開口部４５を経て再
び導光部２４の内部へ入射する。

導光部２４へ戻された光は、導光部２４内を伝播する。導光部２４を伝播した光は、入
射側反射部４２で反射し、再び出射側端面Ｓ２の方向へ進行する。出射側端面Ｓ２の方向
へ進行した光のうち出射側開口部４５を通過した光は、コリメータレンズ２５を経て反射
型偏光板６５へ入射する。反射型偏光板６５へ入射した光のうちｓ偏光光は、反射型偏光
板６５を透過する。反射型偏光板６５へ入射した光のうちｐ偏光光は、反射型偏光板６５
を反射した後、導光部２４へ戻される。

照明装置は、反射型偏光板６５を設けることにより、特定の振動方向の偏光光であるｓ
偏光光を空間光変調装置へ入射させることができる。また、反射型偏光板６５で反射した
光を再利用することで、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給することが可能となる。
リアプロジェクタ１０は、特定の振動方向の偏光光を変調する空間光変調装置と併せて反
射型偏光板６５を備える照明装置を用いることにより、高い光利用効率で明るい画像を表
示することが可能となる。

また、照明装置は、コリメータレンズ２５と空間光変調装置との間の光路中に反射型偏
光板６５を設ける構成に代えて、図１１に示すように、出射側開口部４５の出射側に反射
型偏光板７１を設けた導光部７０を用いることとしても良い。反射型偏光板７１は、出射
側開口部４５を通過した光のうち第１の振動方向の偏光光を透過させ、第２の振動方向の
偏光光を反射させる。この場合も、照明装置は、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給
することができる。

なお、照明装置は、上記の反射型偏光板６５、７１に代えて、特定の振動方向の偏光光
を供給するための構成を導光部２４の入射側に設けることとしても良い。この場合、導光
部２４は、入射側端面Ｓ１及び出射側端面Ｓ２以外の４つの面が偏光光の振動方向に略平
行、又は略垂直となるように配置することが望ましい。これにより、導光部２４内での偏
光状態の乱れを低減し、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な構成とすることが
できる。

図１２は、本発明の実施例２の特徴的部分である光学エンジン部８０の概略構成を示す
。本実施例の光学エンジン部８０は、上記実施例１のリアプロジェクタ１０に適用するこ
とができる。本実施例の光学エンジン部８０は、空間光変調装置である微小ミラーアレイ
デバイス８１を有する。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明
を省略する。各照明装置２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂからの光は、クロスダイクロイックプリ
ズム２７で合成された後、微小ミラーアレイデバイス８１へ入射する。

微小ミラーアレイデバイス８１は、各色光が入射する面に形成された複数の可動ミラー
素子（不図示）を有する。可動ミラー素子は、第１の反射位置と、第２の反射位置とに選
択的に変位する。各光源部２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを順次点灯させることで、微小ミラー
アレイデバイス８１には各色光が順次供給される。微小ミラーアレイデバイス８１は、順
次供給される各色光を変調する。可動ミラー素子により投写レンズ１２の方向へ進行した
光は、投写レンズ１２により投写される。本実施例においても、上記実施例１の場合と同
様に、小型かつ実用に適した構成により効果的なシンチレーションの低減を行うことがで
きる。光学エンジン部８０は、微小ミラーアレイデバイス８１に代えて、反射型液晶表示
装置（ＬＣＯＳ）を用いる構成としても良い。

図１３は、本実施例の変形例について説明するものである。本変形例の光学エンジン部
９０は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成した各色光を導光部２４へ入射させる
照明装置９１を有することを特徴とする。各光源部２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、それぞれ
効率良くレーザ光をクロスダイクロイックプリズム２７へ入射可能であるとする。各光源
部２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの各色光は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成さ
れた後、集光レンズ２３へ入射する。集光レンズ２３を透過した光は、導光部２４及びコ
リメータレンズ２５を経て微小ミラーアレイデバイス８１へ入射する。

照明装置９１は、各色光を効率良くクロスダイクロイックプリズム２７へ入射可能であ
れば、本変形例のように、各光源部２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの光を直接クロスダイク
ロイックプリズム２７へ入射させることが可能である。本変形例によると、１つの導光部
２４を用いる構成にできるため、光学エンジン部９０の部品点数を少なくし、低コストに
することができる。

図１４に示す照明装置９４は、導光部２４と比較して光軸に直交する方向の幅が小さい
クロスダイクロイックプリズム２７及び集光レンズ２３を有する。Ｒ光用光源部９５Ｒは
、２つのレーザ光源２２Ｒを備える。Ｇ光用光源部９５Ｇは、２つのレーザ光源２２Ｇを
備える。Ｂ光用光源部９５Ｂは、２つのレーザ光源２２Ｂを備える。本変形例のように各
光源部９５Ｒ、９５Ｇ、９５Ｂがいずれも小型である場合、照明装置９４は、クロスダイ
クロイックプリズム２７及び集光レンズ２３を小型にすることが可能となる。また、クロ
スダイクロイックプリズム２７及び集光レンズ２３を小型にすることで、入射側開口部４
４に近い位置に各光源部、クロスダイクロイックプリズム２７、及び集光レンズ２３を配
置することが可能となる。これにより、照明装置９４を小型にすることができる。

図１５に示す照明装置９８は、複数の光源部である各レーザ光源２２Ｒ、２２Ｇ、２２
Ｂと集光光学系である集光レンズ２３とを、入射側開口部４４に対向させて配置する。レ
ーザ光源２２Ｒは、Ｒ光を供給する光源部である。レーザ光源２２Ｇは、Ｇ光を供給する
光源部である。レーザ光源２２Ｂは、Ｂ光を供給する光源部である。各レーザ光源２２Ｒ
、２２Ｇ、２２Ｂからのレーザ光は、それぞれ集光レンズ２３を透過した後導光部２４へ
入射する。各色光は、導光部２４内で合成される。

本変形例のように小型な光源部を複数集積させる場合、光源部を入射側開口部４４に対
向させて配置することが可能となる。各レーザ光源２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを集積させる
ことで、導光部２４への入射前に各色光を合成しなくても、色光ごとの光量分布を導光部
２４で十分均一化させることが可能となる。本変形例によると、色合成光学系であるクロ
スダイクロイックプリズムを不要とすることで、照明装置９８の部品点数を少なくし、さ
らに低コストにすることができる。

集光光学系である集光レンズ２３は、光を集光及び広角化させる。集光光学系を用いる
ことで、光を広角化させる角度に応じて光の光路長を変化させることが可能となる。本変
形例は、複数の光源部と広角化光学系とを入射側開口部４４に対向させて配置することと
しても良い。広角化光学系は、光源部からの光を広角化して入射側開口部４４へ入射させ
る。広角化光学系としては、例えば、凹レンズやディフューザ（拡散手段）を用いること
ができる。

光源部からのビーム光の断面が入射側開口部４４より小さい場合、広角化光学系で光を
広角化させても、導光部２４へ効率良く光を入射させることが可能である。広角化光学系
を用いることで、光を広角化させる角度に応じて光の光路長を変化させることが可能とな
る。また、この場合も、色合成光学系を不要とすることで照明装置９８の部品点数を少な
くし、低コストにすることができる。

リアプロジェクタは、空間光変調装置として、液晶表示装置や微小ミラーアレイデバイ
スを用いるものに限らず、例えば、光の回折効果を利用して光の向きや色等を制御する投
影デバイス（例えば、ＧＬＶ（Grating Light Valve））を用いるものとしても良い。ま
た、本発明のプロジェクタはリアプロジェクタに限らず、スクリーンに光を供給し、スク
リーンで反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタであ
っても良い。

以上のように、本発明に係る照明装置は、プロジェクタの照明装置として用いる場合に
適している。

本発明の実施例１に係るリアプロジェクタの概略構成を示す図。 光学エンジン部の概略構成を示す図。 スクリーンの要部断面構成を示す図。 導光部の斜視構成を示す図。 集光レンズから導光部へ入射した光の振舞いを説明する図。 凸部を有する導光部を示す図。 凸部を有する導光部へ入射した光の振舞いを説明する図。 拡散面を有する導光部を示す図。 透明部材に拡散材を分散させた拡散部を有する導光部を示す図。 反射型偏光板を設ける構成を示す図。 出射側開口部の出射側に反射型偏光板を設けた導光部を示す図。 本発明の実施例２の光学エンジン部の概略構成を示す図。 合成した各色光を導光部へ入射させる変形例を説明する図。 導光部より小さい幅のクロスダイクロイックプリズムを用いる構成の図。 導光部内で各色光を合成させる構成を示す図。

符号の説明

１０ リアプロジェクタ、１１ 光学エンジン部、１２ 投写レンズ、１３ ミラー、
１４ スクリーン、１５ 筐体、２０Ｒ Ｒ光用照明装置、２０Ｇ Ｇ光用照明装置、２
０Ｂ Ｂ光用照明装置、２１Ｒ Ｒ光用光源部、２１Ｇ Ｇ光用光源部、２１Ｂ Ｂ光用
光源部、２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ レーザ光源、２３ 集光レンズ、２４ 導光部、２５
コリメータレンズ、２６Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、２６Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、
２６Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、２７ クロスダイクロイックプリズム、２７ａ 第１ダ
イクロイック膜、２７ｂ 第２ダイクロイック膜、３０ フレネルレンズ、３１ プリズ
ム部、３２ マイクロレンズアレイ、３３ マイクロレンズ、３４ ブラックマトリック
ス層、３５ 遮光部、３６ 開口部、３７ 拡散層、３８ 保護層、４１ 透明部材、４
２ 入射側反射部、４３ 出射側反射部、４４ 入射側開口部、４５ 出射側開口部、Ｓ
１ 入射側端面、Ｓ２ 出射側端面、５０ 導光部、５１ 透明部材、５２ 凸部、５３
導光用反射部、５５ 導光部、５６ 拡散面、６０ 導光部、６１ 拡散部、６５ 反
射型偏光板、７０ 導光部、７１ 反射型偏光板、８０ 光学エンジン部、８１ 微小ミ
ラーアレイデバイス、９０ 光学エンジン部、９１ 照明装置、９４ 照明装置、９５Ｒ
Ｒ光用光源部、９５Ｇ Ｇ光用光源部、９５Ｂ Ｂ光用光源部、９８ 照明装置

Claims (15)

1. 光を供給する光源部と、
   前記光源部からの光を導く導光部と、
   前記導光部の入射側端面に設けられた入射側反射部と、
   前記入射側反射部に形成され、前記導光部へ入射する光を通過させる入射側開口部と、
   前記導光部の出射側端面に設けられた出射側反射部と、
   前記出射側反射部に形成され、前記導光部から出射する光を通過させる出射側開口部と
   、を有し、
   前記導光部は、前記入射側開口部からの光を前記導光部の内面、前記出射側反射部及び
   前記入射側反射部で反射させながら前記出射側開口部へ導くことを特徴とする照明装置。
2. 前記導光部は、光を透過させる透明部材を有することを特徴とする請求項１に記載の照
   明装置。
3. 前記導光部は、前記透明部材の界面における全反射により光を導くことを特徴とする請
   求項２に記載の照明装置。
4. 前記導光部の内面に設けられた導光用反射部を有することを特徴とする請求項１又は２
   に記載の照明装置。
5. 前記導光部は、前記内面が前記入射側端面及び前記出射側端面のいずれにも略垂直、か
   つ互いに対向する前記内面同士が略平行であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
   一項に記載の照明装置。
6. 前記導光部は、前記導光部の表面に形成された凸部を有し、前記導光部の内面のうち前
   記凸部が形成された部分へ入射した光を反射させて光を導くことを特徴とする請求項１〜
   ５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記導光部は、光を透過させる透明部材を有し、前記透明部材に、光を拡散させる拡散
   材を分散させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記導光部は、光を拡散させる拡散面を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   か一項に記載の照明装置。
9. 前記光源部からの光を集光して前記入射側開口部へ入射させる集光光学系を有すること
   を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 複数の前記光源部と、前記光源部からの光を集光して前記入射側開口部へ入射させる集
    光光学系とを、前記入射側開口部に対向させて配置することを特徴とする請求項１〜９の
    いずれか一項に記載の照明装置。
11. 複数の前記光源部と、前記光源部からの光を広角化して前記入射側開口部へ入射させる
    広角化光学系とを、前記入射側開口部に対向させて配置することを特徴とする請求項１〜
    ８のいずれか一項に記載の照明装置。
12. 前記導光部から出射した光を平行化させる平行化光学系を有することを特徴とする請求
    項１〜１１のいずれか一項に記載の照明装置。
13. 前記出射側開口部を通過した光のうち第１の振動方向の偏光光を透過させ、前記第１の
    振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光を反射させる反射型偏光板を有することを
    特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の照明装置。
14. 前記光源部は、レーザ光を供給するレーザ光源を備えることを特徴とする請求項１〜１
    ３のいずれか一項に記載の照明装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の照明装置からの光を用いて画像を表示すること
    を特徴とするプロジェクタ。

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