(57)【要約】【課題】光の出射により発生する熱によってバンドルが劣化するのを抑制することが可能な照明装置および当該照明装置を搭載した投写型映像表示装置を提供する。【解決手段】照明装置は、レーザ光を出射する複数の光源１００と、各光源１００から出射されたレーザ光が入射される複数の光ファイバ２００と、複数の光ファイバの出射端部を結束するバンドル３００と、バンドル３００を冷却するスポットファン４００を備える。スポットファン４００は、バンドル３００の光出射端面に冷却風を流通させる。【選択図】図１
2010152323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する複数の光源と、
前記各光源から出射された光が入射される複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバの出射端部を結束する結束部と、
少なくとも前記結束部の光出射端面を冷却する冷却システムとを備える、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記冷却システムは、前記結束部の光出射端面に冷却風を流通させる構成を備える、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、
前記冷却システムは、帯電防止作用のあるイオンと共に前記冷却風を流通させる構成を備える、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の照明装置において、
前記冷却システムは、前記結束部の光出射端面から所定範囲を冷却する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置において、
前記冷却システムは、前記所定範囲に放熱効果を有するヒートシンクを備える、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の照明装置において、
前記光ファイバの出射端面に反射防止手段が配されている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の照明装置において、
前記結束部の光出射端面に対向配置された光学部材を備え、
前記光学部材の少なくとも光出射面と光入射面の何れか一方に光拡散手段若しくは反射防止手段が配されている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明装置において、
前記冷却システムは、前記光学部材の光入射面と光出射面を冷却する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の照明装置において、
前記結束部から出射された光が入射するロッドインテグレータをさらに備え、
前記ロッドインテグレータは、光入射面に光拡散手段が配されている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の照明装置において、
前記結束部と前記ロッドインテグレータの間に透光性部材が配され、
前記透光性部材の光出射面および／若しくは光入射面に反射防止手段が配されている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段により変調された光を拡大投写する投写レンズとを備える、
ことを特徴とする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、複数の光源からの光を光ファイバによって合成する照明装置、および当該照明装置を備えた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの光を映像信号に基づいて変調し、これにより生成した映像光を被投写面に投写する投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」という）が知られている。この種のプロジェクタでは、近年の大画面化に伴って映像光の高輝度化が求められており、このため、プロジェクタに搭載される照明装置では、照明光の高輝度化を図る必要が生じている。
【０００３】
以下の特許文献１には、複数のレーザ光源を用いた照明装置が記載されている。この照明装置では、赤色、青色および緑色のレーザ光を出射するレーザ光源が、それぞれ複数個配されている。各レーザ光源から出射されたレーザ光は、光ファイバを介して、色毎に、ロッドインテグレータに入射される。ロッドインテグレータから出射された各色のレーザ光は、それぞれ、導光光学系を介して、透過型のＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等からなる空間変調素子に入射され、映像信号に応じて変調される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１４７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにレーザ光を光ファイバで導光する構成では、光ファイバの出射端部を結束してレーザ光を合成する構成が取られ得る。この場合、光ファイバの結束部は、レーザ光が集まることによって高温となる。このため、光ファイバの出射端部が劣化する惧れがあり、また、光ファイバの出射端部を結束するのにエポキシ樹脂等が用いられている場合には、光ファイバからの熱転移等によってエポキシ樹脂が気化する等の不具合が生じる惧れがある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解消すべくなされたものであり、光の出射により発生する熱によって光ファイバの結束部が劣化するのを抑制することが可能な照明装置および当該照明装置を搭載した投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は照明装置に関する。この態様に係る照明装置は、光を出射する複数の光源と、前記各光源から出射された光が入射される複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバの出射端部を結束する結束部と、少なくとも前記結束部の光出射端面を冷却する冷却システムとを備える。
【０００８】
第１の態様に係る照明装置によれば、冷却システムによって結束部の光出射端面が冷却されるため、結束部の光出射端面が過度に温度上昇するのを抑制することができる。よって、光出射によって発生する熱により結束部に劣化が生じるのを抑制することができる。
【０００９】
第１の態様に係る照明装置において、前記冷却システムは、前記結束部の光出射端面に冷却風を流通させる構成を備え得る。こうすると、最も高温化し易い結束部の光出射端面を効率的に冷却することができる。また、冷却風を流通させることにより、結束部の光出射面に塵埃等が付着するのを抑制できる。
【００１０】
この場合、前記冷却システムは、帯電防止作用のあるイオンと共に前記冷却風を流通させる構成とされ得る。こうすると、冷却風を吹き付けるのみの場合に比べ、結束部の光出射面における塵埃等の付着を一層抑制することができる。
【００１１】
また、第１の態様に係る照明装置において、前記冷却システムは、前記結束部の光出射端面から所定範囲を冷却する構成とされ得る。こうすると、結束部の光出射端面に加えて、前記結束部の光出射端面近傍が冷却されるため、結束部の熱による劣化が、さらに抑制され得る。
【００１２】
この場合、前記冷却システムは、前記所定範囲に放熱効果を有するヒートシンクを備える構成とされ得る。こうすると、前記所定範囲における放熱が促進されるため、結束部の熱による劣化が一層抑制され得る。
【００１３】
また、第１の態様に係る照明装置においては、前記光ファイバの出射端面に反射防止手段を配することができる。こうすると、光ファイバの出射端面における反射を抑制することができ、光の利用効率を高めることができる。
【００１４】
また、第１の態様に係る照明装置においては、前記結束部の光出射端面に対向して光学部材が配置され得る。ここで、この光学部材には、少なくとも光出射面と光入射面の何れか一方に光拡散手段若しくは反射防止手段が配される。光拡散手段を配する場合には、光学部材に入射する前に比べて強度分布の不均一性を緩和することができ、また、光の広がり角を適正な状態に調整することができる。また、反射防止手段を配する場合には、光学部材によって反射される光束を減少させ得るため、光の利用効率を高めることができ、且つ、かかる反射光が再入射することによる結束部の温度上昇を抑制することができる。
【００１５】
この場合、前記冷却システムは、前記光学部材の光入射面と光出射面を冷却する構成とされ得る。こうすると、光学部材の熱による劣化が抑制され得る。
【００１６】
また、第１の態様に係る照明装置においては、前記結束部から出射された光が入射するロッドインテグレータをさらに備える構成とすることができる。ここで、ロッドインテグレータは、光入射面に光拡散手段が配されている。こうすると、ロッドインテグレータの前段に別途拡散板等を配さずとも、ロッドインテグレータに入射する際に、強度分布の不均一性が緩和され、また、光の広がり角を適正な角度となるよう制御することができる。
【００１７】
なお、この場合には、前記結束部と前記ロッドインテグレータの間に透光性部材を配するのが望ましく、さらに、前記透光性部材の光出射面および／若しくは光入射面に反射防止手段が配されているのが望ましい。こうすると、結束部から出射された光を透光性部材によってロッドインテグレータに効率よく取り込むことができ、また、反射防止手段によって透光性部材表面における反射が抑制されるため、光の利用効率を高めることができる。なお、反射防止手段が透光性材料の光入射面に配されている場合には、透光性部材の光入射面にて反射されて結束部に再入射する光束を減少させ得るため、結束部の温度上昇を抑制することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様は、投写型映像表示装置に関する。この態様に係る投写型映像表示装置は、上記第１の態様に係る照明装置と、前記照明装置からの光を変調する光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を拡大投写する投写レンズとを備える。第２の態様に係る投写型映像表示装置によれば、上記第１の態様に係る照明装置と同様の効果が奏され得る。
【発明の効果】
【００１９】
以上のとおり本発明によれば、光の出射により発生する熱によって結束部が劣化するのを抑制することが可能な照明装置および当該照明装置を搭載した投写型映像表示装置を実現することができる。
【００２０】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るスポットファン近傍の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る照明装置の要部を説明する図である。
【図４】第１の実施形態の変更例に係る照明装置の構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態の変更例に係る照明装置の構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態の変更例に係る照明装置の構成を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係るロッドインテグレータの構成を示す図である。
【図９】実施形態に係るバンドルの構成例を示す図である。
【図１０】実施形態に係るバンドルの他の構成例を示す図である。
【図１１】実施形態に係るスポットファンの配置例を示す図である。
【図１２】実施の形態に係るプロジェクタの光学系の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
図１（ａ）ないし（ｃ）は、第１の実施形態の照明装置の構成を示す図である。同図（ａ）は照明装置の上面図であり、同図（ｂ）および（ｃ）は、バンドルの出射端部をそれぞれＸ方向およびＹ方向から見た図である。
【００２４】
同図（ａ）を参照して、照明装置は、複数の光源部１００と、複数の光ファイバ２００と、バンドル３００と、スポットファン４００と、拡散板５００と、ストレートロッド６００で構成されている。
【００２５】
本実施の形態では、複数（たとえば９個）の光源部１００が、同図（ａ）のＺ軸方向に、所定の間隔で一列に並ぶよう配置され、各光源部１００に対応して光ファイバ２００が配されている。各光源部１００は、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）もしくは青色光（Ｂ光）のいずれかを出射する。出射されたレーザ光は、光ファイバ２００の入射端部に入射され、ファイバ内を伝搬して出射端部から出射される。
【００２６】
バンドル３００は、全ての光ファイバ２００を出射端部側にて１つに束ねている。バンドル３００は、円筒形状を有し、金属や樹脂等の材料で形成されている。
【００２７】
同図（ｂ）を参照して、光ファイバ２００は、バンドル３００の内側面の形状に応じた形態で結束されている。この場合、Ｂ光やＧ光に比べて光学部材に対する屈折率の影響が小さいＲ光の光ファイバ２００が、Ｂ光やＧ光の光ファイバ２００の外側に配置されることが望ましい。なお、バンドル３００の出射端面の形状は、円形状とされているが、四角形状であっても良く、特定の形状に限定されない。
【００２８】
同図（ｂ）および（ｃ）を参照して、バンドル３００内にはエポキシ樹脂３１０が充填され、これにより、光ファイバ２００の出射端部がバンドル３００内で結束されている。なお、光ファイバ２００の出射端面は、エポキシ樹脂３１０に覆われていない。
【００２９】
同図（ａ）、（ｃ）を参照して、バンドル３００の出射端面全体にＡＲコート３２０がコーティングされている。具体的には、ＡＲコート３２０は、同図（ｃ）に示されるように、光ファイバ２００の出射端面に直接コーティングされ、さらにそれ以外のバンドル３００部分およびエポキシ樹脂３１０部分の端面にコーティングされている。ＡＲコート３２０がコーティングされると、光ファイバ２００の出射端面における透過率が３〜４％向上する。すなわち、ＡＲコート３２０によって、光ファイバ２００の出射端面において、出射されるレーザ光の反射が抑制され、レーザ光の利用効率が高められる。
【００３０】
こうして、各光源部１００からのレーザ光が光ファイバ２００によって集められ、高輝度となったレーザ光（照明光）が、バンドル３００の出射端面から前方（Ｘ軸方向）に向けて出射される。
【００３１】
なお、ＡＲコート３２０は、誘電体多層膜からなっており、熱を吸収し易い性質を有する。このため、レーザ光が光ファイバ２００の出射端面から出射されると、ＡＲコート３２０によって吸収された熱がバンドル３００内へと移り、バンドル３００の光出射端部の温度が上昇する。
【００３２】
スポットファン４００は、バンドル３００の出射端面と拡散板５００の入射面との近傍に配される。スポットファン４００から送出される冷却風は、バンドル３００の出射端面および拡散板５００の入射面を冷却する。
【００３３】
図２は、スポットファン４００と、バンドル３００および拡散板５００の位置関係を示す図である。同図（ａ）、（ｂ）はそれぞれスポットファン４００近傍部分の上面図および側面図である。同図（ｃ）はスポットファン４００の変更例を示す側面図である。
【００３４】
図示の如く、スポットファン４００は、吸気口４０１と、ダクト４０２と、排気口４０３を備えている。ダクト４０２は、排気口４０３に向かって先細りとなっている。また、排気口４０３は、バンドル３００の出射端部と拡散板５００を十分カバーできるよう、Ｙ軸方向に長い長方形となっている。なお、ＡＲコート３２０表面と拡散板５００の入射面の間のギャップは、数ミリ程度である。排気口４０３は、このギャップに冷却風を通すことができるようＸ軸方向の幅が設定されている。
【００３５】
吸気口４０１から取り込まれた空気は、先細りのダクト４０２によって集められ、比較的強い勢いで排気口４０３からＡＲコート３２０表面と拡散板５００の入射面の間のギャップに向けて噴出される。これにより、ギャップに冷却風がとおり、ＡＲコート３２０表面と拡散板５００の入射面が冷却される。
【００３６】
なお、排気口４０３をＸ軸方向に幅広にして、排気口４０３から噴出された冷却風を、バンドル３００の出射端部の上下と、拡散板５００の上下および出射面側にも通すようにすることで、ＡＲコート３２０表面と拡散板５００の入射面のみならず、バンドル３００の出射端部と拡散板５００全体を同時に冷却することができ、熱により温度上昇が激しくなる部位を効率的に冷却することができる。この場合、排気口４０３をＸ軸方向に幅広にする方法に替えて、バンドル３００の出射端部と拡散板５００全体を冷却できるよう先細りダクト先端部の空路を分岐させる構成とすることもできる。
【００３７】
なお、先細りのダクト４０２によって冷却風を勢いよく噴出させることにより、ＡＲコート３２０表面と拡散板５００の入射面に塵埃等が付着するのを防止することもできる。
【００３８】
また、同図（ｃ）に示す如く、スポットファン４００内の吸気口４０１近傍にイオン発生装置４０４を配置し、ファン４０５にて吸気口４０１から取り込んだ空気にイオンを混入させて、ダクト４０２から冷却風を噴出させるようにする構成とすることもできる。ここで、イオン発生装置は、たとえば、電極間に高電圧を印加した高電圧放電により帯電防止作用のあるイオンを発生させる構成とされる。このようにイオン発生装置をスポットファン４００に装備する場合には、たとえば、特開２００４−２３４９７２号公報に記載の構成を用いることができる。
【００３９】
図１に戻り、拡散板５００は、平行平板形状の光透過材からなっており、バンドル３００の出射面側に配される。拡散板５００の入射面は、平坦な平面状であり、Ｘ軸方向に垂直である。拡散板５００の出射面は、拡散面５００ａを有する。拡散面５００ａは、微小な凹凸構造となっている。かかる凹凸構造は、たとえば、エッチングにより形成されたホログラムパターンによって形成され、もしくは、拡散板の表面がフッ酸等の強酸に浸され、腐食されることによって形成される。バンドル３００から出射されるレーザ光は、拡散板５００の入射面に入射され、出射面の拡散面５００ａから出射される。拡散面５００ａの作用については、追って図３を参照して説明する。
【００４０】
ストレートロッド６００は、拡散板５００の出射面側に配される。拡散板５００から出射されるレーザ光は、ストレートロッド６００の入射端面に入射され、レーザ光の強度分布が均一化され、またはレーザ光の角度分布が制御された後、ストレートロッド６００の出射端面から出射される。
【００４１】
図３（ａ）は、レーザ光の強度分布が拡散板５００によって均一化されることを説明する図である。なお、同図（ａ）には、光源部１００と光ファイバ２００の内部構成が併せて図示されている。
【００４２】
すなわち、光源部１００は、複数（たとえば５個）の発光源１０１ないし１０５を有する。発光源１０１ないし１０５から出射されるレーザ光は、集光レンズ１１０によって集光され、光ファイバ２００の入射端部に入射する。
【００４３】
光ファイバ２００は、中央部のコア２００ａとその周りのクラッド２００ｂから成り、入射端部から入射されたレーザ光は、コア２００ａ内で反射を繰り返しながら出射端部へと伝搬する。
【００４４】
なお、ここでは、光ファイバ２００としてマルチモードファイバが用いられている。マルチモードファイバは、コア径が大きく、入射端面からレーザ光を取り込み易い。他方、マルチモードファイバは、角度分布が異なる状態で入射されたレーザ光を角度分布が異なるまま出射する性質を有する。よって、同図（ａ）のように複数の発光源１０１ないし１０５から出射され、角度分布が異なる状態で光ファイバ２００に入射した各レーザ光は、互いに角度分布が異なるまま光ファイバ２００から出射される。
【００４５】
この作用により、光ファイバ２００から出射されたレーザ光には、同図（ａ）のＹ−Ｚ平面内において明暗が生じる場合がある。その場合、レーザ光束中心軸からの位置に応じて光強度が変化する。図３（ｂ）の破線は、拡散板５００に入射する直前のレーザ光のＺ軸方向における強度分布を模式的に示す図である。ここでは、光束中心軸における光強度が最も小さく、光束中心軸からＺ軸方向にΔＺだけ離れた位置に光強度のピークがある。すなわち、光束中心軸からＺ軸方向にΔＺだけ離れた位置において光強度がピークとなっている。かかる強度分布は、光ファイバ２００の出射端面から拡散板５００までの光路において同様の傾向で生じる。
【００４６】
拡散板５００は、光ファイバ２００から出射されるレーザ光の強度分布を、拡散面５００ａの拡散作用によって均一化する。すなわち、拡散板５００に入射するレーザ光は、拡散面５００ａにより拡散されるため、拡散板５００から出射されるレーザ光は光束中心軸からの位置による光強度の偏りが抑制される。図３（ｂ）の実線は、拡散板５００から出射した直後のレーザ光の強度分布を模式的に示す図である。図示の如く、拡散板５００による拡散作用によって、光束中心軸からの位置による光強度の偏りが、拡散板５００入射前に比べて緩和される。
【００４７】
なお、拡散板５００によってレーザ光が拡散されると、拡散前に比べ、より大きな角度成分の光が生じる。たとえば、同図（ａ）のＸ軸方向を角度中心（０°）とし、Ｘ軸方向に対し角度αだけ傾いた方向に進む光の強度を模式的に示すと、同図（ｃ）のような強度分布となる。同図中、点線は拡散板５００を透過する前の強度分布であり、実線は拡散板５００を透過した後の強度分布である。図示の如く、拡散板５００を透過すると、透過前に比べ、より大きな角度成分の光が生じる。
【００４８】
このように、より大きな角度成分の光が生じると、これに伴いレーザ光束の広がり角が拡散前に比べて大きくなる。ここで、広がり角がどの程度大きくなるかは、拡散板５００による角度成分の増加量に依存し、つまりは、拡散面５００ａにおける拡散作用（拡散角）に依存するところとなる。したがって、拡散面５００ａの拡散作用（拡散角）を調整することにより、拡散板５００を透過した後のレーザ光の広がり角を適正な角度とすることができる。
【００４９】
なお、拡散面５００ａの拡散角は、設定によって制御され得る。すなわち、拡散面５００ａがホログラムパターンによって形成される場合、拡散角はホログラムによる干渉縞によって設定され、拡散面５００ａがフッ酸に浸されることによって形成される場合、拡散角はフッ酸に液侵される時間によって設定される。
【００５０】
なお、上記の如く光ファイバ２００がマルチモードファイバである場合には、光ファイバ２００から出射されるレーザ光の強度分布の偏りは大きいが、光ファイバ２００がシングルモードファイバである場合、かかる偏りは小さくなる。しかしながら、いずれのファイバが用いられる場合も、レーザ光の強度分布を均一化するために、拡散板５００が用いられることが望ましい。
【００５１】
以上、本実施の形態によれば、スポットファン４００から送出される冷却風により、光ファイバ２００の出射端部、ＡＲコート３２０、および、拡散板５００の入射面が冷却される。このため、これらの部分における温度上昇が抑えられる。
【００５２】
本実施の形態の構成では、バンドル３００と拡散板５００の入射面が近接しているために、発生した熱がＡＲコート３２０、バンドル３００および拡散板５００から発散され難い。これに加えて、ＡＲコート３２０によって熱が吸収されバンドル３００内に移ると、バンドル３００の光出射端部は容易に高温化される。この現象は、光源部１００のパワーを高める場合や、バンドル数を増やすことで顕著となる。この場合、エポキシ樹脂３１０は、温度上昇により気化する惧れがある。
【００５３】
これに対し、本実施の形態では、スポットファン４００から送出される冷却風により、ＡＲコート３２０表面と拡散板５００の入射面が冷却される。よって、熱により温度上昇が激しくなる部位を効率的に冷却することができ、結果、温度上昇によるエポキシ樹脂３１０の気化を抑制することができる。
【００５４】
また、本実施の形態によれば、光ファイバ２００の出射端部におけるレーザ光の反射がＡＲコート３２０により抑制されるため、より多くのレーザ光が拡散板５００の入射面に導かれる。さらに、レーザ光は、拡散面５００ａにより強度分布の均一化と広がり角の調整が行われ、ストレートロッド６００により強度分布を均一化される。
【００５５】
次に、本実施形態の変更例について説明する。図４（ａ）は、変更例１の構成を示す図である。本変更例では、図１（ａ）の構成と比べて、バンドル３００の出射端面がＡＲコート３２０によってコーティングされていない点が相違している。
【００５６】
この場合、光ファイバ２００から出射されるレーザ光は、光ファイバ２００の出射端面において反射しやすくなるため、レーザ光の利用効率が低下する。しかしながら、バンドル３００の出射端面がＡＲコート３２０によってコーティングされていないため、ＡＲコート３２０による熱吸収が起こらず、図１の構成例に比べ、バンドル３００の出射端部の温度上昇を抑制することができる。
【００５７】
よって、本変更例の構成によれば、上記第１の実施形態の構成と比べて、レーザ光の利用効率が低下するものの、バンドル３００の出射端部における熱劣化が抑制され得る。
【００５８】
図４（ｂ）は、第１の実施形態の変更例２の構成を示す図である。本変更例では、同図（ａ）の構成（変更例１）と比べて、拡散板５００の入射面がＡＲコート５１０によってコーティングされている点が相違している。
【００５９】
この場合、同図（ａ）と比べて、ＡＲコート５１０によって、バンドル３００から出射されるレーザ光が拡散板５００の入射面で反射することが抑制され、レーザ光の利用効率が高められる。また、かかる反射による戻り光がバンドル３００の出射端面に再び入射することが抑制されるため、バンドル３００の出射端面の温度上昇が、さらに抑制される。
【００６０】
よって、同図（ｂ）に示す構成とされれば、上記第１の実施形態の変更例１で述べられた効果に加え、レーザ光の利用効率が高められ、同時にバンドル３００の出射端部における熱劣化が抑制され得る。
【００６１】
図５（ａ）は、第１の実施形態の変更例３の構成を示す図である。本変更例では、図１（ａ）の構成と比べて、拡散板５００の入射面に拡散面５００ｂが形成されている点が相違している。
【００６２】
この場合、図１（ａ）に比べて、拡散面からストレートロッド６００の入射面までの距離が長いため、拡散面の拡散作用により失われるレーザ光の光束が増加し、ストレートロッド６００に入射するレーザ光の光束が減少する。しかしながら、スポットファン４００から送出される冷却風により、ＡＲコート３２０の表面と、熱を吸収し易い拡散面５００ｂを同時に冷却することができるため、バンドル３００の出射端部と拡散面５００ｂの熱劣化が抑制され得る。
【００６３】
図５（ｂ）は、第１の実施形態の変更例４の構成を示す図である。本変更例は、図１（ａ）の構成と比べて、拡散板５００の入射面がＡＲコート５１０によってコーティングされ、スポットファン４００の替わりにスポットファン４１０が配されている点が相違している。
【００６４】
スポットファン４１０は、Ｘ軸方向に幅広の排気口４１１を有し、排気口４１１から送出される冷却風は、バンドル３００の出射端面（ＡＲコート３２０の表面）とストレートロッド６００の入射面の間の範囲に向けて噴出される。この場合、排気口４１１から送出される冷却風により、ＡＲコート３２０の表面と、拡散板５００全体と、ストレートロッド６００の入射面が冷却される。これにより、バンドル３００の出射端部と、拡散板５００と、ストレートロッド６００の入射面の熱劣化が抑制され得る。
【００６５】
また、図５（ｂ）の構成において、スポットファン４１０の替わりに、図５（ｃ）に示すスポットファン４２０が用いられても良い。この構成では、図示の如く、スポットファン４２０のダクト４２１が二股となっており、２つの排気口４２１ａ、４２１ｂが形成される。スポットファン４２０によって生成された冷却風は、ダクト４２１によって２つに分流され、それぞれ排気口４２１ａ、４２１ｂから送出される。排気口４２１ａ、４２１ｂから送出された冷却風は、それぞれ、バンドル３００と拡散板５００の間のキャップと、拡散板５００とストレートロッド６００の間のギャップに向かう。こうすると、ＡＲコート３２０の表面と、ＡＲコート５１０の表面と、拡散面５００ａと、ストレートロッド６００の入射面が、直接冷却され得る。
【００６６】
なお、図５（ｂ）の構成において、バンドル３００の出射端部においてエポキシ樹脂３１０等の有機接着剤が使用されない場合には、バンドル３００の出射端部の熱劣化が生じにくい。この場合、図５（ｄ）に示すように、拡散板５００とストレートロッド６００の間のギャップのみに冷却風が送られるようにしても良い。また、この構成に替えて、図５（ｃ）に示すように、排気口４２１ａよりも、排気口４２１ｂから噴出される冷却風の風量が大きくなるように、ダクト４２１を構成しても良い。
【００６７】
図６（ａ）は、第１の実施形態の変更例５の構成を示す図である。本変更例では、図１（ａ）の構成例と比べて、バンドル３００の出射端部にヒートシンク３３０が設置され、拡散板５００の入射面に拡散面５００ｂが形成されている点が相違している。
【００６８】
同図（ｂ）は、この場合のバンドル３００の出射端部の斜視図である。図示の如く、バンドル３００の出射端部の外側に、光ファイバ２００を挟むようにして、２つのヒートシンク３３０が設置されている。ヒートシンク３３０には、複数の放熱ピン３３１が間隔を空けて配されている。こうすると、ヒートシンク３３０によってバンドル３００の出射端部の放熱が促進されるため、バンドル３００の出射端部の温度上昇がさらに抑制される。
【００６９】
なお、この場合、３つ以上のヒートシンク３３０がバンドル３００の出射端部の外側に設置されても良い。また、バンドル３００の出射端部全周に亘ってヒートシンク３３０が配されても良い。
【００７０】
また、放熱ピン３３１ではなく板状の放熱板を備えたヒートシンクを用いても良い。この場合、たとえば、図６（ｃ）に示すように、ドーナツ状の放熱板３３３が所定の間隔で並んだヒートシンク３３２を用いても良い。この場合も、同図（ａ）、（ｂ）と同様、バンドル３００の出射端部の放熱が促進される。
【００７１】
なお、同図（ａ）〜（ｃ）の構成において、ヒートシンク３３０が、スポットファン４００とは別のスポットファンにより冷却されるようにしても良い。または、図５（ｂ）、（ｃ）に示したスポットファン４１０、４２０により、他の冷却範囲と同時に、ヒートシンク３３０が冷却されるようにしても良い。
【００７２】
＜第２の実施形態＞
図７（ａ）は、第２の実施形態の照明装置の構成を示す図である。本実施の形態では、図４（ａ）と比べて、拡散板５００が除去され、ストレートロッド６００の入射面に拡散面６００ａが配されている。なお、バンドル３００の出射端面とストレートロッドの入射面の間隔は、第１の実施形態と同じである。
【００７３】
この場合、ストレートロッド６００に入射するレーザ光は、拡散面６００ａによって反射され、バンドル３００の出射端面に入射する可能性がある。すなわち、戻り光によって、バンドル３００の出射端面の温度が上昇する可能性がある。しかし、本実施の形態では、部品点数が減少するため、照明装置の構成が簡素化され得る。
【００７４】
図７（ｂ）は、第２の実施形態の変更例１を示す図である。同図（ａ）と比べて、ガラス板７００が、バンドル３００の出射端面とストレートロッド６００の間に配されている。
【００７５】
ガラス板７００は、平行平板形状の光透過材であり、バンドル３００の出射面側に配される。ガラス板７００の入射面および出射面は、平坦な平面状であり、Ｘ軸方向に垂直である。また、ガラス板７００の入射面は、ＡＲコート７１０によってコーティングされている。
【００７６】
この場合、図７（ａ）の場合と比べて、ＡＲコート７１０によって、ガラス板７００の入射面での反射が抑制されるため、戻り光によるバンドル３００の出射端面の温度上昇が抑制される。また、ガラス板７００の入射面をバンドル３００の出射面に接近させることにより、ガラス板７００によるレーザ光の取り込み量を大きくでき、結果、バンドル３００からの光をストレートロッド６００に効率良く導くことができる。このため、ストレートロッド６００におけるレーザ光の取り込み効率が向上し、レーザ光の利用効率が高められる。
【００７７】
よって、同図（ｂ）に示す変更例１の構成によれば、上記第２の実施形態で述べられた効果に加え、レーザ光の利用効率が高められ、同時に、バンドル３００の出射端部の熱による劣化が抑制され得る。
【００７８】
図７（ｃ）は、第２の実施形態の変更例２を示す図である。同図（ｂ）と比べて、ＡＲコート７２０は、ガラス板７００の入射面でなく出射面にコーティングされている。この場合も、上記第２の実施形態の変更例１と同様、バンドル３００の出射端面の温度上昇が抑制される。ただし、この構成では、ガラス板７００の入射面でレーザ光の一部が反射されてバンドル３００の出射面に入射されるため、同図（ｂ）の変更例１に比べると、バンドル３００の出射端部における温度が上昇しやすくなる。
【００７９】
図７（ｄ）は、第２の実施形態の変更例３を示す図である。本変更例では、同図（ｂ）の構成と比べて、ＡＲコート７２０が、さらに、ガラス板７００の出射面にコーティングされている。このため、上記第２の実施形態の変更例２と比べて、さらにレーザ光の利用効率が高められる。
【００８０】
＜第３の実施形態＞
図８（ａ）は、上記図１、図４〜６で用いられたストレートロッド６００を示す図である。ストレートロッド６００によって、レーザ光の強度分布は均一化される。しかしながら、図８（ａ）に示す如く、角度θで入射されるレーザ光は、ストレートロッド６００から出射される状態においても、同じ角度θで出射される。
【００８１】
ここで、ストレートロッド６００に入射されるレーザ光は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）からなる。例えば、Ｇ光とＢ光の出射角度は略等しいが、Ｒ光の出射角度はＧ光およびＢ光の出射角度よりも小さい。また、前述したように、ストレートロッド６００によって各色光の出射角度が変化することはない。このため、照明装置の後段に配される投写レンズにおいて、出射角度の小さいＲ光は略損失なく取り込まれるのに対し、出射角度の大きいＧ光およびＢ光は、周辺光束が取り込まれずに減衰してしまうという問題が生じる。
【００８２】
図８（ｂ）は、かかる出射角度の違いによる問題を解決するための第３の実施形態の構成要部を示す図である。ここでは、テーパーロッド６１０が、ストレートロッド６１１の入射端面に接続され、ストレートロッド６１１と一体化している。また、かかる一体構造は、上記図１、図４〜６におけるストレートロッド６００の替わりに配される。
【００８３】
ここで、Ｒ光の出射角度をθ１、Ｇ光およびＢ光の出射角度をθ２とする。テーパーロッド６１０の入射端面から入射されるＲ光、Ｇ光およびＢ光が、ストレートロッド６１１から出射される際に、それぞれ均一な出射角度θ１となるよう、テーパーロッド６１０の長さおよび傾きが設定される。すなわち、ストレートロッド６１１およびテーパーロッド６１０の一体構造によって、Ｇ光およびＢ光の出射角度は、Ｒ光の出射角度に合わせられる。
【００８４】
よって、図８（ｂ）に示されるテーパーロッド６１０およびストレートロッド６１１の一体構造が用いられれば、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光の出射角度が略同じとなり、投写レンズにおいて各色光を効率的に取り込むことができる。よって、投写面上において良好な画像を投写可能となる。
【００８５】
図８（ｃ）は、第３の実施形態の変更例１を示す図である。この変更例は、図８（ｂ）の構成に比べ、テーパーロッド６１０の入射面に拡散面６１０ａが配されている点が相違している。この変更例に係るテーパーロッド６１０とストレートロッド６１１は、図７（ａ）ないし（ｄ）のストレートロッド６００に置き換えられる。
【００８６】
この場合、拡散面６１０ａによりレーザ光の強度分布が均一化されるものの、出射角度が大きくなるため各色光の取り込み効率が低下する。しかしながら、テーパーロッド６１０により各色光の出射角度は小さく抑えられ得る。従って、図８（ｂ）を参照して説明した如く、図７（ａ）ないし（ｄ）の構成に比べ、投写レンズにおける各色光の取り込み効率を向上させることができる。
【００８７】
図８（ｄ）は、第３の実施形態の変更例２を示す図である。本変更例では、図８（ｂ）と比べて、テーパーロッド６２０のみ用いられる。この場合もテーパーロッド６２０から出射される状態において、それぞれ均一な出射角度θ３となるよう、テーパーロッド６２０の長さおよび傾きが設定される。
【００８８】
この場合も、テーパーロッド６２０によって、レーザ光の強度分布が均一化されることに加え、レーザ光の出射角度も均一化される。よって、図８（ｂ）を参照して述べたと同様の効果が奏される。
【００８９】
＜バンドルの具体的な構成例＞
図９は、上記実施形態で用いられるバンドル３００の具体的な構成例を示す図である。
【００９０】
同図（ａ）は、複数の光ファイバ２００を束ねるホルダ３４０の構成を示す図である。図示の如く、ホルダ３４０は、円柱形状を有している。ホルダ３４０には、断面が長方形で且つ前後に貫通するファイバ収容部３４３が形成されている。ホルダ３４０の手前上面には、ファイバ収容部３４３へと繋がる開口部３４１が形成されている。複数の光ファイバ２００は、出射端面がホルダ３４０の前面と揃うようにして、ファイバ収容部３４３に収容される。なお、ホルダ３４０は、真鍮などの金属によって構成されている。
【００９１】
同図（ｂ）は、光ファイバ２００の出射端部を示す図である。光ファイバ２００のコア２００ａとクラッド２００ｂの外側は、光源部１００とホルダ３４０の間においては、図示の如く、被膜２００ｃにより覆われている。他方、ホルダ３４０によって束ねられている部分の光ファイバ２００は、被膜２００ｃが剥がされて、コア２００ａとクラッド２００ｂのみからなっている。なお、ここでは、コア２００ａは樹脂からなっており、クラッド２００ｂはガラスからなっている。
【００９２】
同図（ａ）に戻って、光ファイバ２００は、被膜２００ｃが剥がされた状態で、ファイバ収容部３４３に敷き詰められる。この際、開口部３４１から、エポキシ樹脂等の有機接着剤が流し込まれ、光ファイバ２００の出射端部が接着材により固定される。その後、開口部３４１に、開口部３４１と同寸法の押さえ蓋３４２が嵌め込まれる。押さえ蓋３４２は、ホルダ３４０と同様、真鍮などの金属によって構成されている。
【００９３】
同図（ｃ）は、ホルダ３４０に被せられるホルダカバー３０１を示す図である。ホルダカバー３０１は、ホルダ３４０と同様、円柱形状を有している。ホルダカバー３０１には、内側面がホルダ３４０の外側面と略同様の形状を有するホルダ収容部３０１ｂが形成されている。ホルダカバー３０１の手前側付近には、ホルダ収容部３０１ｂに貫通するネジ孔３０１ａが設けられている。ホルダ収容部３０１ｂに、同図（ａ）のホルダ３４０が挿入され、同図（ｄ）に示す如く、ネジがネジ孔３０１ａに通される。このネジを締めると、ネジの先端により押さえ蓋３４２の上面が押されて、押さえ蓋３４２が光ファイバ２００の出射端部に押しつけられる。これにより、複数の光ファイバ２００の出射端部が、ホルダ３４０の出射端部において固定され、バンドル３００が完成する。
【００９４】
なお、上記では、コア２００ａが樹脂により構成されたが、コア２００ａが石英からなる光ファイバ２００を用いることもできる。この場合、クラッド２００ｂは、フッ素が添加された石英から構成される。この構成の光ファイバ２００が用いられる場合、光ファイバ２００の出射端部は、無機材料からなる接着剤によって固着される。こうすると、コア径が小さくなるものの、エポキシ樹脂等の有機接着剤を用いる場合に比べ、接着材の温度上昇が抑制され得る。また、コア２００ａが石英からなっているため、コア２００ａの耐熱性が上がる。なお、この場合も、上記と同様、ホルダ３４０とホルダカバー３０１により、バンドル３００が構成される。
【００９５】
また、コア２００ａが石英等により構成されている場合、光ファイバ２００の出射端部は、接着剤によって固着されなくても良い。この場合、クラッド２００ｂは、樹脂であっても良い。この構成では、ネジを締め付けることによる押さえ蓋３４２からの押圧力によって、光ファイバ２００の出射端部が、ファイバ収容部３４３内に固定される。このため、接着材を用いる場合に比べ、光ファイバ２００の固定性が劣るものの、接着材に対する熱の影響を回避することができる。
【００９６】
なお、ホルダ３４０に形成される開口部３４１は、図１０（ａ）に示す如く、ホルダ３４０の前方側と後方側に形成されても良く、また、図１０（ｂ）に示す如く、前方から後方にかけて繋がるように形成されても良い。この場合、同図（ｃ）に示すホルダカバー３０２が用いられる。ホルダカバー３０２の手前側と後方側には、図示の如く、それぞれ、ネジ孔３０２ａ、３０２ｂが形成されており、このネジ孔３０２ａ、３０２ｂを介して、ネジが押さえ蓋３４２を押しつける。こうすると、ホルダ３４０の後方側においても、光ファイバ２００が固定されるため、バンドル３００に対する光ファイバ２００の固定性を高めることができる。なお、接着材による固定は、ホルダ３４０の前方と後方の両方あるいは何れか一方で行っても良く、または、前方と後方の何れにおいても接着剤による固定は行わないようにしても良い。
【００９７】
図１０（ｄ）は、バンドル３００の他の構成例を示す図である。
【００９８】
この場合、図９（ａ）と比べて、光ファイバ２００が通される孔３５１が、ホルダ３５０に形成されており、この孔３５１に光ファイバ２００が通される。ホルダ３５０の孔３５１に通された光ファイバ２００は、ホルダ３５０の後方側においてのみ接着剤によって固定される。こうすると、バンドル３００の出射端部において光ファイバ２００を固定するための接着剤が使用されないため、接着材に対する熱の影響を回避することができる。なお、この構成では、ホルダカバー３０３を省略可能である。
【００９９】
＜スポットファンの具体的な配置例＞
図１１は、上記第１の実施形態で用いられるスポットファン４００の具体的な配置例を示す図である。
【０１００】
同図（ａ）は、照明装置内でスポットファン４００が配置されている状態を示す図である。スポットファン４００は、照明装置の基盤に設置された固定板８１０に固定されている。複数の光ファイバ２００は、バンドル３００に結束された状態で、バンドル３００とともに、固定機構８０１、８０２により、Ｚ軸の正方向および負方向から挟まれて固定されている。固定機構８０１、８０２は、Ｘ軸方向に移動可能となるよう、照明装置の基板に設置されている。固定機構８０２には、バンドル３００の出射端面側に、所定の長さの棒８０３が突設されている。バンドル３００の出射端面とストレートロッド６００の入射面の間には、ホルダ８３０が設置されている。
【０１０１】
固定機構８０１、８０２とホルダ８３０は、棒８０３がホルダ８３０に当たることにより、所定間隔よりもホルダ８３０に近づかないようになっている。これにより、バンドル３００の出射端面がホルダ８３０に接触しない範囲内で、固定機構８０１、８０２のＸ軸方向の位置調整が可能となる。
【０１０２】
同図（ｂ）は、ホルダ８３０の構成を示す図である。ホルダ８３０内には、拡散板５００と、拡散板５００が嵌め込まれる受け部８２０が配置されている。
【０１０３】
受け部８２０には、図示の如く、開口８２１と、２つの鍔部８２２と、２つのネジ受け８２０ａが形成されている。２つのネジ受け８２０ａは、受け部８２０に対してＹ軸方向に対称な位置に形成されている。拡散板５００は、開口８２１に嵌め込まれ、受け部８２０により、Ｘ軸正方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸正方向に移動しないよう保持される。
【０１０４】
ホルダ８３０には、図示の如く、開口８３１と、鍔部８３２と、２つのネジ孔８３０ａが形成されている。２つのネジ孔８３０ａは、ホルダ８３０に対してＹ軸方向に対称な位置に形成されている。拡散板５００を保持している受け部８２０は、Ｘ軸方向からホルダ８３０に嵌め込まれ、この状態で、ネジがネジ孔８３０ａを通して、ネジ受け８２０ａに留められる。これにより、拡散板５００は、Ｘ軸負方向とＺ軸負方向に移動しないよう固定される。この状態で、拡散板５００は、開口８３１を介して、バンドル３００の出射端面に対向する。
【０１０５】
なお、上記図７（ｂ）〜（ｄ）の構成の場合、拡散板５００の替わりに、ガラス板７００がホルダ８３０に保持される。
【０１０６】
このようにホルダ８３０が構成されると、スポットファン４００の排気口４０３から送出される冷却風により、バンドル３００の出射端面と、拡散板５００の入射面が冷却され得る。なお、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光ファイバ２００が、それぞれ異なるバンドル３００によって束ねられる場合、各々のバンドル３００に対して、図１１に示すと同様の構成にて、スポットファン４００が設置される。
【０１０７】
＜本実施例の光学系＞
図１２は、本実施の形態の照明装置が搭載されたプロジェクタの光学系の構成を示す図である。照明装置１０は、上記第１ないし第３の実施形態またはその変更例として示した照明装置である。
【０１０８】
照明装置１０から出射された照明光は、リレーレンズ１１および１２、ミラー１３、リレーレンズ１４を介してＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム（内部全反射プリズム）１５に入射される。なお、ＴＩＲプリズム１５の構成の詳細は、たとえば、特開２００６−７９０８０号公報に記載されている。
【０１０９】
ＴＩＲプリズム１５に入射された光は、ＴＩＲプリズム１５を構成する赤色プリズム、緑色プリズムおよび青色プリズムによってＲ光、Ｇ光およびＢ光に分離され、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）からなる反射型の光変調素子１６、１７および１８に入射される。これら光変調素子１６、１７および１８によって変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光は、赤色プリズム、緑色プリズムおよび青色プリズムによって光路が統合され、各色光が色合成された光がＴＩＲプリズム１５から投写レンズ１９に入射される。
【０１１０】
なお、図１２には、ＴＩＲプリズム１５を用いる光学系を示したが、上記実施の形態に係る照明装置は、複数のダイクロイックミラーによって分離した色光を３方から３つの液晶パネルに入射させ、各液晶パネルによって変調された色光をダイクロイックプリズムによって合成するタイプの光学系（３板方式の光学系）等、他の光学系における照明装置にも適宜用いることができる。
【０１１１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記の他に種々の変更が可能である。
【０１１２】
たとえば、上記実施の形態では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が混ざるように、光ファイバ２００をバンドル３００によって結束するようにしたが、色毎にファイバをバンドルで結束するようにしても良い。この場合、各バンドルからの色光をそれぞれロッドインテグレータで均一化し、均一化された各色光をダイクロイックミラーで白色光に合成し、合成された白色光を図１２の光学系を適用するようにしても良い。あるいは、ロッドインテグレータによって均一化された各色光を、それぞれ、３板方式の光学系の各液晶パネルに導くようにしても良い。
【０１１３】
また、上記実施の形態では、照明装置をプロジェクタに搭載する例について説明したが、本発明の照明装置を、露光装置や加工用照明機など他の機器に搭載することもできる。
【０１１４】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１００  …  光源部（光源）
２００  …  光ファイバ
３００  …  バンドル（結束部）
３１０  …  エポキシ樹脂
３２０  …  ＡＲコート（反射防止手段）
３３０、３３２  …  ヒートシンク
４００、４１０、４２０  …  スポットファン（冷却システム）
４０４  …  イオン発生装置
５００  …  拡散板（光学部材）
５００ａ、５００ｂ  …  拡散面（光拡散手段）
５１０  …  ＡＲコート（反射防止手段）
６００、６１１  …  ストレートロッド（ロッドインテグレータ）
６００ａ、６１０ａ  …  拡散面（光拡散手段）
６１０、６２０  …  テーパーロッド（ロッドインテグレータ）
７００  …  ガラス板（透光性部材）
７１０、７２０  …  ＡＲコート（反射防止手段）
１６、１７、１８  …  光変調素子（光変調手段）
１９  …  投写レンズ
【図１】
2010152323.tif 000003
【図２】
2010152323.tif 000004
【図３】
2010152323.tif 000005
【図４】
2010152323.tif 000006
【図５】
2010152323.tif 000007
【図６】
2010152323.tif 000008
【図７】
2010152323.tif 000009
【図８】
2010152323.tif 000010
【図９】
2010152323.tif 000011
【図１０】
2010152323.tif 000012
【図１１】
2010152323.tif 000013
【図１２】
2010152323.tif 000014