(57)【要約】【課題】照明光学系を大型化することなく、光量ロス少なく適切に色ムラを低減する。【解決手段】光源部１０は、複数色の光束を射出するＬＥＤチップを有する。集光光学系１２は、光源部１０の各ＬＥＤチップの射出光束をそれぞれ集光する。反射部材１１は、光源部１０の隣り合う二つのＬＥＤチップの境界に沿った側壁部が集光光学系１２に向けて立設され、各側壁部には反射面を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源を有する光源部と、
前記複数の光源の射出光束の各々を集光する集光光学系と、
前記光源部の隣り合う所定の２光源の境界に沿った壁部が前記集光光学系側に向けて立設され、前記射出光束の一部を反射する反射面を前記壁部に有する反射部材と、
を備えることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の照明光学系において、
前記反射部材は、前記壁部の両面に前記反射面を有することを特徴とする照明光学系。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明光学系において、
前記光源部は、複数色の光源が二次元状に配列されており、
前記反射部材は、前記射出光束の色が互いに異なる隣り合う２光源の境界に沿って前記反射面を備える壁部が立設されることを特徴とする照明光学系。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の照明光学系において、
前記反射部材は、前記光軸に対して傾斜した前記反射面を有することを特徴とする照明光学系。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の照明光学系において、
前記反射部材は、曲面を有する前記反射面を有することを特徴とする照明光学系。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の照明光学系を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明光学系と、その照明光学系を備える電子機器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光位置が異なる複数色の光源から発生する光束を、ロッドインテグレータを用いて混色して、集光光学系で集光して被照明部材を照明する照明光学系が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２６２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数色の光源の発光位置が異なる場合、単一の光学系で集光すると、被照明部材上で色ムラが生じる。特許文献１のようにロッドインテグレータを用いて混色を行うことで色ムラを低減する場合、被照明部材を照明する照明光学系の大型化や、ロッドインテグレータ内で繰り返し反射することによる光量ロスなどが懸念される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る照明光学系は、複数の光源を有する光源部と、複数の光源の射出光束の各々を集光する集光光学系と、光源部の隣り合う所定の２光源の境界に沿った壁部が集光光学系側に向けて立設され、射出光束の一部を反射する反射面を壁部に有する反射部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光源ユニットを大型化することなく、反射回数を抑制することで光量ロスが抑制されており、適切に色ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態による照明光学系を備えるプロジェクタの概略側面図である。
【図２】光源部の正面図の一例である。
【図３】プロジェクタ１に備わる照明光学系の光路図である。
【図４】反射部材により反射された光束に関する説明に用いる図である。
【図５】本発明の一実施の形態による照明光学系に備わる反射部材の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施の形態による照明光学系を備えるプロジェクタの概略側面図である。図１に例示されたプロジェクタ１は、光源部１０と、反射部材１１と、集光光学系１２と、全反射プリズム１３と、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）１４と、投影光学系１５と、を備える。
【０００９】
図２（ａ）は、光源部１０の正面図である。光源部１０は、マルチチップＬＥＤであって、１個の赤色ＬＥＤチップ２０Ｒと、２個の緑色ＬＥＤチップ２０Ｇと、１個の青色ＬＥＤチップ２０Ｂとが二次元状に配列されている。
【００１０】
図２（ｂ）は、光源部１０の側面図である。図２（ｂ）に示されるように、赤色ＬＥＤチップ２０Ｒと緑色ＬＥＤチップ２０Ｇと青色ＬＥＤチップ２０Ｂとは、それらの発光面が略同一面Ａ１となるように配置されている。
【００１１】
図２（ａ）および（ｂ）に示されるように、２個の緑色ＬＥＤチップ２０Ｇの各々と赤色ＬＥＤチップ２０Ｒの境界と、２個の緑色ＬＥＤチップ２０Ｇと青色ＬＥＤチップ２０Ｂの境界とにはそれぞれ、各境界に沿って反射部材１１の側壁部が立設されている。反射部材１１の側壁部のうち、側壁部に対応する境界を形成した二つのＬＥＤチップに向いた両面に、光源部１０の射出光束の一部を反射する反射面２２を有する。
【００１２】
図２（ｂ）に示されるように反射部材１１は、反射面２２を有する側壁部が光軸Ｏ方向に略平行な方向に延びている。反射部材１１の上面２１は図２には不図示の集光光学系１２に接している。
【００１３】
図２（ａ）に示されるように反射部材１１は、その断面が十字形を形成している。反射部材１１は、その十字形の中心Ｃに照明光学系の光軸Ｏが通過するように配置されている。赤色ＬＥＤチップ２０Ｒと緑色ＬＥＤチップ２０Ｇと青色ＬＥＤチップ２０Ｂとは、それぞれ照明光学系の光軸Ｏから所定距離離れている。
【００１４】
光源部１０は、赤色ＬＥＤチップ２０Ｒと、緑色ＬＥＤチップ２０Ｇと、青色ＬＥＤチップ２０Ｂとを、時分割で色順次点灯させる。光源部１０の射出光束は、集光光学系１２に入射する。そのうち、光源部１０の射出光束の一部は、反射部材１１の反射面２２に反射されて集光光学系１２に入射する。
【００１５】
図１の集光光学系１２は、入射光束を、全反射プリズム１３に導く。全反射プリズム１３は、集光光学系１２から入射光束を全反射して、ＤＭＤ１４へ導く。すなわち、集光光学系１２の入射光束は、ＤＭＤ１４の表示面に集光される。
【００１６】
集光光学系１２は、非球面レンズであって、光源部１０の全ＬＥＤチップの位置から光束が入射したときに、それらの光束をＤＭＤ１４の表示面に均一に集光するように設計されている。
【００１７】
ＤＭＤ１４は、画素に相当する可動微小鏡面（マイクロミラー）が表示面上に二次元状に配列されたものである。可動微小鏡面の各々は、それぞれの鏡面の対角線を軸にして鏡面傾斜角度が２値制御されており、二つの鏡面傾斜角度を高速に切り替え可能に駆動制御される。第１の鏡面傾斜角度（例えば、＋１２°）では可動微小鏡面に入射した光束が投影光学系１５に向けて反射され、第２の鏡面傾斜角度（例えば、−１２°）では可動微小鏡面に入射した光束が不図示の吸収体に向けて反射される。投影光学系１５から投影される３色の光束は、それぞれ可動微小鏡面が第１の鏡面傾斜角度にある時間と第２の鏡面傾斜角度にある時間の時間比率によりその濃淡が制御される。濃淡を制御された３色の光束が色順次で投影光学系１５から投射されることにより、ＤＭＤ表示面にフルカラー像が投影される。
【００１８】
図３は、プロジェクタ１に備わる照明光学系の光路図である。図３の光路図には、赤色ＬＥＤチップ２０Ｒから集光光学系１２へ直接入射する赤色光束２００と、反射部材１１の反射面２２で反射される赤色ＬＥＤチップ２０Ｒの赤色光束２０１と、緑色ＬＥＤチップ２０Ｇから集光光学系１２へ直接入射する緑色光束２０２と、反射部材１１の反射面２２で反射される緑色ＬＥＤチップ２０Ｇの緑色光束２０３とが図示されている。
【００１９】
図４に示されるように、反射部材１１に反射された赤色光束２０１は、あたかも緑色ＬＥＤチップ２０Ｇと略同一の位置にある赤色光源から射出された赤色光束３０１と略同一の光路を進む。反射部材１１の側壁部が薄くなるにつれて、緑色ＬＥＤチップ２０Ｇの位置と、反射面２２により反射された赤色光の等価な赤色光源位置とは、接近する。
【００２０】
すなわち、光源部１０と集光光学系１２との間に反射部材１１が設けられていることにより、図２においてＬＥＤチップが配置されているすべての位置に赤色ＬＥＤチップ２０Ｒと緑色ＬＥＤチップ２０Ｇと青色ＬＥＤチップ２０Ｂとがそれぞれ配置されている状態と実質的に等価となる。したがって、集光光学系１２は、その光学特性から各色の光束がその光色に関係なく光源部１０の全ＬＥＤチップの位置から入射されたものとして、略均一にＤＭＤ１４の表示面に集光する。そのため、ＤＭＤ１４の表示面は、略均一に各色の光束により照明され、色ムラが抑制されている。
【００２１】
光源部１０から射出された光束がＤＭＤ１４の表示面に到達するまでの間に反射する回数は、全反射プリズム１３による全反射１回と、反射部材１１の反射面２２による多くとも２回の反射である。従来のロッドインテグレータによる混色では、混色のために反射を繰り返す必要があるため、光量ロスが発生するとともに大型化していた。しかし、本発明による照明光学系は、反射回数を制限しているため、光量ロスを抑制することができると同時に、大型化する必要がない。
【００２２】
以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
本発明の一実施の形態による照明光学系は、ＤＭＤ１４を被照明部材として照明している。照明光学系は、光源部１０と反射部材１１と集光光学系１２とを備える。光源部１０は、図２（ａ）に示されるように、赤色ＬＥＤチップ２０Ｒと緑色ＬＥＤチップ２０Ｇと青色ＬＥＤチップ２０Ｂとが二次元状に配列されている。集光光学系１２は、光源部１０の各ＬＥＤチップの射出光束をそれぞれＤＭＤ１４の表示面に集光する。反射部材１１は、光源部１０の隣り合う二つのＬＥＤチップの境界に沿った側壁部が光軸方向に立設され、各側壁部には反射面２２を有している。反射部材１１の上面２１は集光光学系１２に接している。本発明の一実施の形態による照明光学系は、大型化することなく、少ない光量ロスで適切に色ムラを低減することができる。
【００２３】
以上で説明した各実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例１）光源部１０に備わるＬＥＤチップの個数、光色数、各光色のＬＥＤチップの配列は、図２に例示したものだけに限定しない。光源部１０は、少なくとも２色のＬＥＤチップを少なくとも一つずつ備えていればよい。
【００２４】
（変形例２）照明光学系により照明される被照明部材は、ＤＭＤ１４だけに限定されない。例えば、カラーフィルタ単板式ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）などでもよい。ＤＭＤ１４をカラーフィルタ単板式ＬＣＯＳに変更した場合、光源部１０は、同時発光の白色光源として使用する。
【００２５】
（変形例３）反射部材１１の断面は十字形だけに限定しない。異なる発光色のＬＥＤチップが隣り合う境界に沿って反射面２２を有する側壁部が設けられていればよく、同光色のＬＥＤチップが隣り合う境界に反射面２２を設ける必要はない。
【００２６】
（変形例４）反射部材１１の側壁部に設けられる反射面２２は、光軸Ｏに対して平行な平面でなくてもよい。例えば、図５（ａ）の反射部材１１ａの側壁部のように光軸Ｏに対して傾斜した反射面２２ａを有していてもよい。また、図５（ｂ）の反射部材１１ｂの側壁部のように曲面を含む反射面２２ｂを有してもよい。反射面の形状を発光色に合わせて調整することにより、ＤＭＤ１４の表示面における演色性などを調整することができる。
【００２７】
（変形例５）反射部材１１は、光源部１０と接していなくてもよい。また、反射部材１１は、集光光学系１２と接していなくてもよい。
【００２８】
（変形例６）以上の説明ではプロジェクタ１に搭載する照明光学系を例に説明したが、顕微鏡、ステッパー露光装置、カメラなどの電子機器における照明光学系にも適用することができる。
【００２９】
以上で説明した実施の形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り本発明はこれらの内容に限定されない。また、以上で説明した実施の形態や変形例は発明の特徴が損なわれない限り組み合わせて実行してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  プロジェクタ
１０  光源部
１１  反射部材
１２  集光光学系
１３  全反射プリズム
１４  ＤＭＤ
１５  投影光学系
２２  反射面
【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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