(57)【要約】      （修正有）【課題】光の利用効率を低下させることなく、小型にすることができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置は、光源から出射される照明光の光軸上に配置された、一枚、または、複数枚からなるレンズ部４００と、レンズ部を通過した照明光が光入射面に入射される全反射プリズム２３５と、全反射プリズムに入射された照明光が照射される表示素子２３６とを備え、全反射プリズムの光入射面に照明光を出射するよう光入射面の直前に配置されるレンズ部のレンズの主平面は、光入射面とは非平行で、光軸に対して傾斜して配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と
前記光源から出射される照明光の光軸上に配置された、一枚、または、複数枚のレンズからなるレンズ部と、
前記レンズ部を通過した前記照明光が光入射面に入射される全反射プリズムと、
前記全反射プリズムに入射された照明光が照射される表示素子と、を備え、
前記全反射プリズムの光入射面に照明光を出射するよう前記光入射面の直前に配置される前記レンズ部のレンズの主平面は、前記光入射面とは非平行で、前記光軸に対して傾斜して配置されている、照明装置。
【請求項２】
前記全反射プリズムの照明光の光入射面は、前記光軸に対し傾斜配置されている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光軸と前記光入射面の直前に配置される前記レンズ部のレンズの主平面とのなす角度をα１、前記光軸と前記全反射プリズムの光入射面とのなす角度をα２とすると、α１≠α２となる、請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置を備えた、投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば投写型映像表示装置に使用される照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、蛍光体ホイールに設けた蛍光体を励起光源によって励起して得られる光を照明光として用いるようにした投写型映像表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０３１４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、表示素子への照明光を伝搬させるプリズム素子を小型にし、光の利用効率を低下させることなく、装置を小型化にする照明装置及び投写型映像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における照明装置は、光源と、光源から出射される照明光の光軸上に配置された、一枚、または、複数枚のレンズからなるレンズ部と、レンズ部を通過した照明光が光入射面に入射される全反射プリズムと、全反射プリズムに入射された照明光が照射される表示素子と、を備え、全反射プリズムの光入射面に照明光を出射するよう光入射面の直前に配置されるレンズ部のレンズの主平面は、光入射面とは非平行で、光軸に対して傾斜して配置されている。
【発明の効果】
【０００６】
本開示は、プリズムへの照明光をプリズム面に対し斜めに照射した場合でも、照明装置の光の利用効率を低下させることなく、照明装置の小型化するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態における照明装置を搭載した投写型映像表示装置の構成を示す図
【図２】実施の形態における照明装置で使用される蛍光体ホイールの図
【図３】実施の形態における照明装置で使用される転写光学系の図
【図４】実施の形態における照明装置で使用されるプリズムの図
【図５】実施形態における照明装置の表示素子面のスポットダイアグラムを示す図
【図６】比較例にかかる表示素子面のスポットダイアグラムを示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。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。
【０００９】
なお、添付図面および以下の説明は、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。
（実施の形態）
以下、図１〜図５を用いて、実施の形態を説明する。
【００１０】
［１．全体の構成］
図１は、本開示の照明装置を搭載した投写型映像表示装置１の光学系の構成を説明するための図である。以下の説明の便宜上、図１〜図４では図中に示すＸＹＺ直交座標系をとるものする。
【００１１】
まず、投写型映像表示装置１の光源光学系２０について説明する。励起光源であるレーザ光源２０１は、青色半導体レーザであり、高輝度の照明装置を実現するために、複数の半導体レーザにより構成されている。図１では例示的に５個の青色半導体レーザが並置されて図示されているが、複数の青色半導体レーザがマトリックス状に平面上に配置される。レーザ光源２０１は、光源の一例である。それぞれのレーザ光源２０１から出射された励起光であるレーザ光は、それぞれ対応するコリメートレンズ２０２によってコリメートされる。コリメートレンズ２０２を出射した光は、略平行光になっている。この平行光はレンズ２０３によって、その全体光束が集光され、拡散板２０４を通過した後、レンズ２０５によって、再び略平行光化される。レンズ２０５で略平行光化されたレーザ光束は、その光軸に対して略４５度傾斜して配置されたダイクロイックミラー２０６に入射する。
【００１２】
拡散板２０４はガラス平板であり、片面には微細な凹凸が施された拡散面が形成されている。また、ダイクロイックミラー２０６は、青色半導体レーザの波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有している。
【００１３】
ダイクロイックミラー２０６に図中の−Ｘ方向へ入射したレーザ光は、ダイクロイックミラー２０６で反射し、図中−Ｚ方向へ出射する。その後、レーザ光はレンズ２０７、レンズ２０８によって集光され、蛍光体ホイール装置１０に形成された蛍光体を励起する。
【００１４】
蛍光体ホイール装置１０は、図２（ａ）の側面図に示すように、モータ１０１と、モータ１０１の回転軸を中心に回転駆動される円盤状の板体からなる回転基材１０２とで構成される。
【００１５】
回転基材１０２には、図２（ｂ）の正面図に示すように蛍光体ホイールの回転軸中心Ａから距離Ｒ１隔てられた円周上において、この円周の内外に所定の幅Ｗをもって赤色蛍光体部１０３と緑色蛍光体部１０４と開口部１０５が形成されている。
【００１６】
レーザ光源２０１からのレーザ光が蛍光体ホイール装置１０の赤色蛍光体部１０３に集光すると、赤色蛍光体部１０３は励起され、赤色光を発光する。また、レーザ光源２０１からのレーザ光が蛍光体ホイール装置１０の緑色蛍光体部１０４に集光すると、緑色蛍光体部１０４は励起され、緑色光を発光する。さらに、蛍光体ホイール装置１０の開口部１０５に集光するレーザ光源２０１からのレーザ光は、蛍光体ホイール装置１０の回転基材１０２を透過する。
【００１７】
図１に戻り、蛍光体ホイール装置１０で得られる赤色光及び緑色光は、蛍光体ホイール装置１０から＋Ｚ方向に出射される。赤色蛍光体部１０３と緑色蛍光体部１０４で−Ｚ方向に出射された蛍光光は回転基材１０２で反射して＋Ｚ方向に出射される。これら赤色光、緑色光はレンズ２０８、２０７によって平行化されダイクロイックミラー２０６を透過し、集光レンズ２１７で集光されてロッドインテグレータ２１８に入射する。
【００１８】
一方、開口部１０５を通過した青色半導体レーザの青色光は、レンズ２０９、レンズ２１０、ミラー２１１、レンズ２１２、ミラー２１３、レンズ２１４、ミラー２１５、レンズ２１６の経路で進み、ダイクロイックミラー２０６で反射し、集光レンズ２１７で集光されてロッドインテグレータ２１８に入射する。レンズ２１２、２１４、２１６はリレーレンズとして機能する。
【００１９】
ロッドインテグレータ２１８から出射された光は、照明光学系３０の、レンズ２３０、レンズ２３１、レンズ２３２を通して、第一のプリズム２３３と第二のプリズム２３４の一対のプリズムからなるＴＩＲ（内部全反射）プリズム２３５に入射し、光変調素子であるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）２３６で、映像信号によって入射光が変調され、映像光Ｐとして出射される。レンズ２３０、２３１、２３２はリレー光学系のレンズ群であり、ロッドインテグレータ２１８の出射面の光をＤＭＤ２３６に結像させる機能を有する。レンズ２３０、２３１、２３２からなるリレー光学系のレンズ群は、レンズ部の一例である。
【００２０】
ＤＭＤ２３６からの出射光は投写レンズ２３７に入射され、投写レンズ２３７からの出射光が映像光Ｐとしてスクリーンに拡大投写される。
【００２１】
［２．要部の構成］
照明光学系３０の要部の構成について、図３及び図４を用いて説明する。図３に示すように、ロッドインテグレータ２１８から出射される光源からの照明光は、その光軸上に配置された３枚のレンズ２３０、２３１、２３２からなるレンズ群４００によって転写され、第一のプリズム２３３の光入射面２３３ａに入射し、第一のプリズム２３３と第二のプリズム２３４の突合せ部２３５ａに形成された微小ギャップで全反射されてＤＭＤ２３６へ出射する。
【００２２】
第一のプリズム２３３の光入射面２３３ａの直前に配置されたレンズ２３２の主平面２３２ａ（破線で図示）は光軸Ｌに対し、光軸角α１の角度で傾斜して配置されている。また、第一のプリズム２３３の光入射面２３３ａは、光軸Ｌに対し光軸角α２の角度で傾斜配置される。
【００２３】
そして、光軸と光入射面の直前に配置されるレンズ部のレンズの主平面とのなす角度である光軸角α１と、光軸と全反射プリズムの光入射面とのなす角度である光軸角α２とは、α１≠α２の関係にあり、レンズ２３２の主平面２３２ａと第一のプリズムの光入射面は非平行に配置される。尚、レンズ２３２は平凸レンズであるので、レンズ２３２の主平面２３２ａとレンズ２３２の平面２３２ｂとは平行な関係にあるので、図３では光軸Ｌと平面２３２ｂがなす角度を光軸角α１として図示している。
【００２４】
図４は本実施の形態の比較例を説明するための図であって、第一のプリズム２３３の光入射面２３３ａが光軸に対し垂直に配置される場合のプリズム形状は図中破線で示すようにプリズム領域３００が追加された形になり、本実施の形態のプリズムよりも大型となる。
【００２５】
本実施の形態では、照明光学系は３枚のリレーレンズからなるレンズ部を備えるが、このレンズ部は１枚のレンズから構成されても良い。
【００２６】
［３．効果等］
本実施の形態の形態では、図４の比較例に比してプリズム領域３００が無いので第一のプリズム２３３は小型になる。
【００２７】
図５は、本実施の形態において、ＤＭＤ２３６の表示面上における、ロッドインテグレータ２１８の出射面の光が転写した時のスポットダイアグラムである。図６はレンズ２３２の主平面２３２ａが光軸に対して傾いておらず、垂直な関係にある場合における、ＤＭＤ２３６の表面上でのロッドインテグレータ２１８の出射面の光が転写した時のスポットダイアグラムである。
【００２８】
図５と図６を比較すると、図５のスポットダイアグラムの光の集光点の散布が小さく、効率良く光が伝搬されていることが分かる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態において、レンズ２３２を、その主平面が光軸に対し傾斜するように配置し、第一のプリズム２３３の光入射面２３３ａを光軸に対し斜めに配置して、レンズ２３２の主平面２３２ａと第一のプリズム２３３の光入射面２３３ａを非平行に配置することにより、光の利用効率を低下することなく、照明装置を小型化することができる。
本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本開示は、光源装置またはプロジェクタなどの投写型映像表示装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１    投写型映像表示装置
１０  蛍光体ホイール装置
２０  光源光学系
３０  照明光学系
１０１  モータ
１０２  回転基材
１０３  赤色蛍光体部
１０４  緑色蛍光体部
１０５  開口部
２０１  レーザ光源
２０２  コリメートレンズ
２０３、２０５、２０７、２０８、２０９、２１０、２１２、２１４、２１６  レンズ
２３２、２３０、２３１  レンズ
２３２ａ  主平面
２３２ｂ  平面
２０４  拡散板
２０６  ダイクロイックミラー
２１１、２１３、２１５  ミラー
２１８  ロッドインテグレータ
２３３  第一のプリズム
２３３ａ  光入射面
２３４  第二のプリズム
２３５  ＴＩＲプリズム
２３６  ＤＭＤ
２３７  投写レンズ
３００  プリズム領域
４００  レンズ群
α１、α２  光軸角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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