(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部から入射した光を、照明光の出射光路と他の光路とに分岐させて出射する光路分岐素子と、
前記他の光路側へ進行する光束を受光する受光素子と、
前記受光素子により受光された光束の光量に基づいて、前記レーザ光源における出射光量を制御する制御部と、
前記他の光路上における前記光路分岐素子と前記受光素子との間に配設され、前記受光素子への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子と
を備え、
前記他の光路側へ進行する光束において前記照明光における主偏光成分と同じ偏光成分が相対的に増加するように偏光成分を制御する光学部材が、前記光路分岐素子としてのダイクロイックプリズムであり、
前記ダイクロイックプリズムにおける光反射率および光透過率がそれぞれ偏光成分によらずに略一定となるように、前記ダイクロイックプリズムにおける光学特性が設定されている
照明装置。
【請求項２】
前記ダイクロイックプリズムは、前記光反射率と前記光透過率とをそれぞれ規定する反射透過膜を有し、
前記光学特性が、前記反射透過膜により設定されている
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部から入射した光を、照明光の出射光路と他の光路とに分岐させて出射する光路分岐素子と、
前記他の光路側へ進行する光束を受光する受光素子と、
前記受光素子により受光された光束の光量に基づいて、前記レーザ光源における出射光量を制御する制御部と、
前記他の光路上における前記光路分岐素子と前記受光素子との間に配設され、前記受光素子への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子と
を備え、
前記他の光路側へ進行する光束において前記照明光における主偏光成分と同じ偏光成分が相対的に増加するように偏光成分を制御する光学部材が、前記光路分岐素子としてのダイクロイックプリズムであり、
前記ダイクロイックプリズムにおける反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との比が略等しくなるように、前記ダイクロイックプリズムにおける偏光成分ごとの光反射率および光透過率がそれぞれ設定されている
照明装置。
【請求項４】
前記反射光量の温度変化率と前記透過光量の温度変化率との間でのずれ量が１０％以内となるように、前記偏光成分ごとの光反射率および光透過率がそれぞれ設定されている
請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記ダイクロイックプリズムは、前記光反射率と前記光透過率とをそれぞれ規定する反射透過膜を有し、
前記反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との比が、前記反射透過膜により設定されている
請求項３または請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光量分布制御素子が、正のパワーを有する屈折素子である
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光量分布制御素子が、前記他の光路側へ進行する光束を拡散させて出射する拡散素子である
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記レーザ光源における出射光量が温度変化に依存せずに略一定となるように制御する
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光源部は、前記レーザ光源として、赤色光、緑色光または青色光を発する３種類のレーザ光源を有する
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記レーザ光源が半導体レーザである
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
照明光を出射する照明装置と、
前記照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
を備え、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部から入射した光を、前記照明光の出射光路と他の光路とに分岐させて出射する光路分岐素子と、
前記他の光路側へ進行する光束を受光する受光素子と、
前記受光素子により受光された光束の光量に基づいて、前記レーザ光源における出射光量を制御する制御部と、
前記他の光路上における前記光路分岐素子と前記受光素子との間に配設され、前記受光素子への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子と
を有し、
前記他の光路側へ進行する光束において前記照明光における主偏光成分と同じ偏光成分が相対的に増加するように偏光成分を制御する光学部材が、前記光路分岐素子としてのダイクロイックプリズムであり、
前記ダイクロイックプリズムにおける光反射率および光透過率がそれぞれ偏光成分によらずに略一定となるように、前記ダイクロイックプリズムにおける光学特性が設定されている
表示装置。
【請求項１２】
照明光を出射する照明装置と、
前記照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
を備え、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部から入射した光を、前記照明光の出射光路と他の光路とに分岐させて出射する光路分岐素子と、
前記他の光路側へ進行する光束を受光する受光素子と、
前記受光素子により受光された光束の光量に基づいて、前記レーザ光源における出射光量を制御する制御部と、
前記他の光路上における前記光路分岐素子と前記受光素子との間に配設され、前記受光素子への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子と
を有し、
前記他の光路側へ進行する光束において前記照明光における主偏光成分と同じ偏光成分が相対的に増加するように偏光成分を制御する光学部材が、前記光路分岐素子としてのダイクロイックプリズムであり、
前記ダイクロイックプリズムにおける反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との比が略等しくなるように、前記ダイクロイックプリズムにおける偏光成分ごとの光反射率および光透過率がそれぞれ設定されている
表示装置。
【請求項１３】
前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
請求項１１または請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光変調素子が液晶素子である
請求項１１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ光を含む光を照射する照明装置、およびそのような照明装置を用いて映像表示を行う表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ（投射型表示装置）の主要部品の１つである光学モジュールは、一般に、光源を含む照明光学系（照明装置）と、光変調素子を含む投射光学系（投影光学系）とから構成されている。このようなプロジェクタの分野では、近年、マイクロプロジェクタと呼ばれる小型（手のひらサイズ）かつ軽量な携帯型プロジェクタが普及し始めている。このマイクロプロジェクタでは、従来、照明装置の光源として主にＬＥＤ（Light Emitting Diode）が使用されている。
【０００３】
一方で、最近では照明装置の新たな光源として、レーザが注目されている。例えば、高出力の青色半導体レーザや赤色半導体レーザの商用化に続いて、現在では緑色半導体レーザの開発も進んでおり、実用化レベルに達しつつある。このような背景から、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の単色レーザ（半導体レーザ）を照明装置の光源として用いたプロジェクタの提案がなされている。光源として単色レーザを用いることにより、色再現範囲が広く、かつ消費電力も小さいプロジェクタを得ることができる。
【０００４】
また、近年では、携帯型のプロジェクタにおいて、サイズ（小型化）とともに明るさの向上が求められている。これは、既存の小型半導体レーザの出力では、高出力と位置づけられているものでも、明るさが不足する傾向にあるためである。したがって、更なる高出力の半導体レーザの開発が精力的に進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４３７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記したようなレーザを光源として用いたプロジェクタでは、受光素子（光量検知素子）を用いて、照明光の一部をモニタするようにしたものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、例えば半導体レーザは一般に、温度変化や経年劣化などによってその特性が変化するため、所望の表示輝度（明るさ）が得られるようにするには、半導体レーザに流す電流を補正する必要がある。このため、そのような補正を行う手法の１つとして、プロジェクタにおける光学系内に受光素子を配置し、レーザ光（照明光）の一部をモニタして光量を検知することで、出射光量を一定に保つ制御を行うようにしている。
【０００７】
ところが、上記のようにしてレーザ光源からの出射光（照明光）の一部をモニタする際に、場合によってはその光量分布の温度変化に対応することができず、正確な光量制御を行うことが困難になってしまうことがあった。このことから、レーザを光源として照明光の一部をモニタする場合において、レーザ光の光量分布の温度変化に起因した照明光の光量変動を低減する手法の提案が望まれる。
【０００８】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、照明光の光量変動を低減することが可能な照明装置および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】
【０００９】
本開示の第１の照明装置は、レーザ光源を含む光源部と、この光源部から入射した光を、照明光の出射光路と他の光路とに分岐させて出射する光路分岐素子と、他の光路側へ進行する光束を受光する受光素子と、この受光素子により受光された光束の光量に基づいて、レーザ光源における出射光量を制御する制御部と、他の光路上における光路分岐素子と受光素子との間に配設され、受光素子への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子とを備えたものである。上記他の光路側へ進行する光束において照明光における主偏光成分と同じ偏光成分が相対的に増加するように偏光成分を制御する光学部材が、上記光路分岐素子としてのダイクロイックプリズムである。また、このダイクロイックプリズムにおける光反射率および光透過率がそれぞれ偏光成分によらずに略一定となるように、ダイクロイックプリズムにおける光学特性が設定されている。
本開示の第２の照明装置は、レーザ光源を含む光源部と、この光源部から入射した光を、照明光の出射光路と他の光路とに分岐させて出射する光路分岐素子と、他の光路側へ進行する光束を受光する受光素子と、この受光素子により受光された光束の光量に基づいて、レーザ光源における出射光量を制御する制御部と、他の光路上における光路分岐素子と受光素子との間に配設され、受光素子への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子とを備えたものである。上記他の光路側へ進行する光束において照明光における主偏光成分と同じ偏光成分が相対的に増加するように偏光成分を制御する光学部材が、上記光路分岐素子としてのダイクロイックプリズムである。また、このダイクロイックプリズムにおける反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との比が略等しくなるように、ダイクロイックプリズムにおける偏光成分ごとの光反射率および光透過率がそれぞれ設定されている。
【００１０】
本開示の第１の表示装置は、照明光を出射する上記本開示の第１の照明装置と、照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子とを備えたものである。
本開示の第２の表示装置は、照明光を出射する上記本開示の第２の照明装置と、照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子とを備えたものである。
【００１１】
本開示の照明装置および表示装置では、光源部から光路分岐素子へ入射した光は、照明光の出射光路と他の光路とに分岐されて出射する。他の光路側へ進行する光束は受光素子により受光され、この受光された光束の光量に基づいて、レーザ光源における出射光量が制御される。このとき、他の光路上における光路分岐素子と受光素子との間に配設された光量分布制御素子によって、受光素子への入射光束における光量分布が制御される。これにより、レーザ光源から出射されるレーザ光における光量分布が温度により変化した場合であっても、受光素子への入射光束における光量分布を変動しにくくすることができ、レーザ光源に対する出射光量制御の精度が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の照明装置および表示装置によれば、照明光の出射光路とは異なる他の光路上における光路分岐素子と受光素子との間に、受光素子への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子を設けるようにしたので、レーザ光の光量分布が温度変化する場合において、レーザ光源に対する出射光量制御の精度を向上させることができる。よって、照明光の光量変動を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る表示装置の全体構成を表す図である。
【図２】レーザ光における理想的な光量分布の一例を表す図である。
【図３】レーザ光における実際の光量分布の一例を表す図である。
【図４】比較例に係る表示装置の全体構成を表す図である。
【図５】図４に示した受光素子の受光面と入射光束との関係の一例を表す模式図である。
【図６】図５に示した入射光束の光量分布の一例を表す図である。
【図７】図６に示した入射光束の光量分布における温度特性の一例を表す図である。
【図８】比較例および実施例１に係る受光素子への入射光束における各光線の光路例を表す図である。
【図９】比較例および実施例１に係る受光素子上における入射光束の光量分布の一例を表す図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る表示装置の全体構成を表す図である。
【図１１】実施例２に係る受光素子への入射光束における各光線の光路例および受光素子上における入射光束の光量分布の一例を表す図である。
【図１２】比較例および実施例２に係る受光素子への入射光束におけるサイドローブ光の光路例を表す図である。
【図１３】比較例および実施例２に係る受光素子上におけるサイドローブ光の光量分布の一例を表す図である。
【図１４】第３の実施の形態に係る表示装置の全体構成を表す図である。
【図１５】レーザ光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分における光量分布の一例を表す図である。
【図１６】照明光および受光素子側へ進行する光（入射光束）における偏光成分ごとの光量の一例を表す図である。
【図１７】レーザからの出射光における偏光成分ごとの光量の温度変化の一例を表す図である。
【図１８】第４の実施の形態に係る表示装置の全体構成を表す図である。
【図１９】図１８に示した反射透過膜における偏光成分ごとの反射透過特性の一例を表す図である。
【図２０】第５の実施の形態に係る表示装置の全体構成を表す図である。
【図２１】実施例３に係る照明光および受光素子側へ進行する光における偏光成分ごとの光量を表す図である。
【図２２】実施例３に係る照明光および受光素子側へ進行する光における光量の温度特性を表す図である。
【図２３】実施例３に係る照明光および受光素子側へ進行する光における光量の温度変化率を表す図である。
【図２４】実施例３に係る光量の温度変化率とダイクロイックプリズムにおけるＰ偏光成分に対する反射率との関係を表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（光量分布制御素子としてカップリングレンズを用いた例）
２．第２の実施の形態（光量分布制御素子として拡散素子を用いた例）
３．第３の実施の形態（受光素子側へ進む光の偏光成分を制御する偏光素子を設けた例）
４．第４の実施の形態（ダイクロイックプリズムの反射透過膜の特性を調整した例１）
５．第５の実施の形態（ダイクロイックプリズムの反射透過膜の特性を調整した例２）
６．変形例
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
［表示装置３の構成］
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る表示装置（表示装置３）の全体構成を表すものである。この表示装置３は、スクリーン３０（被投射面）に対して映像（映像光）を投射する投射型の表示装置であり、照明装置１と、この照明装置１からの照明光を用いて映像表示を行うための光学系（表示光学系）とを備えている。
【００１６】
（照明装置１）
照明装置１は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂ、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、ダイクロイックプリズム１３１，１３２、光学素子１４、コリメータレンズ１５１、フライアイレンズ１５２およびコンデンサレンズ１５３を備えている。この照明装置１はまた、カップリングレンズ１２、受光素子（光量検知素子）１７および制御部１８を備えている。なお、図中に示したＺ０は光軸を表している。
【００１７】
赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、赤色レーザ光、緑色レーザ光または青色レーザ光を発する３種類の光源である。これらのレーザ光源により光源部が構成されており、ここでは、これら３種類の光源がいずれもレーザ光源となっている。これらの赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、例えばパルス発光を行う。すなわち、例えば所定の発光周波数（発光周期）により、間欠的（断続的）にレーザ光を出射するようになっている。赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、例えば半導体レーザや固体レーザ等からなる。なお、例えばこれらのレーザ光源がそれぞれ半導体レーザである場合、一例として、赤色レーザ光の波長λｒ＝６００〜７００ｎｍ程度、緑色レーザ光の波長λｇ＝５００〜６００ｎｍ程度、青色レーザ光の波長λｂ＝４００〜５００ｎｍ程度である。
【００１８】
カップリングレンズ１２Ｇ，１２Ｂは、緑色レーザ１１Ｇから出射された緑色レーザ光および青色レーザ１１Ｂから出射された青色レーザ光をそれぞれコリメートして（平行光として）、ダイクロイックプリズム１３１と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。同様に、カップリングレンズ１２Ｒは、赤色レーザ１１Ｒから出射された赤色レーザ光をコリメートして（平行光として）、ダイクロイックプリズム１３２と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。なお、これらのカップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによって、ここでは入射した各レーザ光をコリメートしている（平行光としている）が、この場合には限られず、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによってコリメートしなくてもよい（平行光としてなくてもよい）。ただし、上記のようにコリメートしたほうが装置構成の小型化を図ることができるため、より望ましいと言える。
【００１９】
ダイクロイックプリズム１３１は、カップリングレンズ１２Ｂを介して入射した青色レーザ光を選択的に透過させる一方、カップリングレンズ１２Ｇを介して入射した緑色レーザ光を選択的に反射させるプリズムである。ダイクロイックプリズム１３２は、ダイクロイックプリズム１３１から出射した青色レーザ光および緑色レーザ光を選択的に透過させる一方、カップリングレンズ１２Ｒを介して入射した赤色レーザ光を選択的に反射させるプリズムである。これにより、赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光に対する色合成（光路合成）がなされるようになっている。
【００２０】
また、このダイクロイックプリズム１３２は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂから入射した各色のレーザ光を、照明光の出射光路Ｌ１と、後述する受光素子１７側の受光用光路Ｌ２（他の光路）とに分岐させて出射する光路分岐素子としても機能している。このような光路分岐素子としての機能は、一対のプリズム同士の貼り合せ面上に配設された反射透過膜１３０によって実現されている。この反射透過膜１３０は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ2）や酸化シリコン（ＳｉＯ2）などの屈折率が互いに異なる誘電体材料を積層させてなる多層膜が鏡面状に形成されてなり、入射光に対する光反射率と光透過率とをそれぞれ規定している。なお、このダイクロイックプリズム１３２における光反射率は、後述するように数％程度と低いため、大部分の光は出射光路Ｌ１側へと進行し、照明光として使用されるようになっている。
【００２１】
光学素子１４は、光源とフライアイレンズ１７との間の光路上（具体的には、出射光路Ｌ２上におけるダイクロイックプリズム１３２とコリメータレンズ１５１との間）に配置されている。光学素子１４は、いわゆるスペックルノイズ（干渉パターン）を低減するための光学素子であり、出射光路Ｌ２上を進行するレーザ光がこの光学素子１４を通過するようになっている。具体的には、図示しない駆動部によって、光学素子１４を振動（微小振動）させる（例えば、光軸Ｚ０に沿った方向や、光軸Ｚ０に対する垂直方向に沿って振動させる）ことにより、スペックルノイズを低減させるようになっている。
【００２２】
コリメータレンズ１５１は、出射光路Ｌ２上における光学素子１４とフライアイレンズ１５２との間に配置されており、光学素子１４から出射した光をコリメートして平行光とするためのレンズである。
【００２３】
フライアイレンズ１５２は、基板上に複数のレンズが２次元配置された光学部材（インテグレータ）であり、これらのレンズの配列に応じて入射光束を空間的に分割して出射させるものである。これにより、このフライアイレンズ１５２からの出射光が均一化され（面内の強度分布が均一化され）、照明光として出射されるようになっている。
【００２４】
コンデンサレンズ１５３は、フライアイレンズ１５２により均一化されて入射した光（照明光）を集光するためのレンズである。
【００２５】
カップリングレンズ１２は、受光用光路Ｌ２上におけるダイクロイックプリズム１３２と受光素子１７との間に配設されており、正のパワーを有する屈折素子として機能するものである。これによりカップリングレンズ１２では、詳細は後述するが、受光素子１７への入射光束における光量分布を制御するようになっている。すなわち、このカップリングレンズ１２は、本開示における「光量分布制御素子」の一具体例に対応している。
【００２６】
受光素子１７は、受光面１７０において、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束を受光する素子であり、その光束の光量を検知（モニター）する光量検出器として機能している。この受光素子１７は、後述するように、光路中の迷光や反射型液晶素子２１からの反射光等の余分な光の検知を防ぐため、受光用光路Ｌ２を進行する光束の断面積（光束面積）よりも十分に小さい受光面１７０を有している。
【００２７】
制御部１８は、受光素子１７により受光された光束の光量に基づいて、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂにおける出射光量を制御するもの（オートパワー・コントローラ）である。具体的には、制御部１８は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂにおける出射光量がそれぞれ、温度変化に依存せずに略一定（望ましくは一定）となるように制御を行う。この際、詳細には例えば、検出した光量を赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂにそれぞれフィートバックし、Ｉ−Ｖ（電流−電圧）変換を行ったうえで各レーザ光源を電圧制御するようになっている。
【００２８】
（表示光学系）
前述した表示光学系は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ；Polarization Beam Splitter）２３、フィールドレンズ２２、反射型液晶素子２１および投射レンズ２４（投射光学系）を用いて構成されている。
【００２９】
偏光ビームスプリッタ２３は、特定の偏光（例えばＳ偏光）を選択的に透過させると共に、他方の偏光（例えばＰ偏光）を選択的に反射させる光学部材である。これにより、照明装置１からの照明光（例えばＳ偏光）が選択的に反射されて反射型液晶素子２１へ入射すると共に、この反射型液晶変調素子２１から出射した映像光（例えばＰ偏光）が選択的に透過し、投射レンズ２４へ入射するようになっている。
【００３０】
フィールドレンズ２２は、偏光ビームスプリッタ２３と反射型液晶素子２１との間の光路上に配置されている。このフィールドレンズ２２は、照明光をテンセントリックに反射型液晶素子２１に入射させることによって、光学系のコンパクト化を図るためのレンズである。
【００３１】
反射型液晶素子２１は、照明装置１からの照明光を、図示しない表示制御部から供給される映像信号に基づいて変調しつつ反射させることにより、映像光を出射する光変調素子である。このとき、反射型液晶素子２１では、入射時と出射時とにおける各偏光（例えば、Ｓ偏光またはＰ偏光）が異なるものとなるように、反射がなされる。このような反射型液晶素子２１は、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の液晶素子からなる。
【００３２】
投射レンズ２４は、反射型液晶素子２１により変調された照明光（映像光）をスクリーン３０に対して投射（拡大投射）するためのレンズである。
【００３３】
［表示装置３の作用・効果］
（１．表示動作）
この表示装置３では、図１に示したように、まず照明装置１において、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂからそれぞれ出射された光（レーザ光）が、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによってそれぞれコリメートされ、平行光となる。次いで、このようにして平行光とされた各レーザ光（赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光）は、ダイクロイックプリズム１３１，１３２によって色合成（光路合成）がなされる。光路合成がなされた各レーザ光は、光学素子１４を通過したのち、コリメータレンズ１５１によってコリメートされて平行光となり、フライアイレンズ１５２へ入射する。この入射光は、フライアイレンズ１５２によって均一化（面内の強度分布の均一化）がなされて出射したのち、コンデンサレンズ１５３によって集光される。このようにして、照明装置１から照明光が出射される。
【００３４】
次いで、この照明光は、偏光ビームスプリッタ２３によって選択的に反射され、フィールドレンズ２２を介して反射型液晶素子２１へ入射する。反射型液晶素子２１では、この入射光が映像信号に基づいて変調されつつ反射されることにより、映像光として出射する。ここで、この反射型液晶素子２１では、入射時と出射時とにおける各偏光が異なるものとなるため、反射型液晶素子２１から出射した映像光は選択的に偏光ビームスプリッタ２３を透過し、投射レンズ２４へと入射する。そして、この入射光（映像光）は、投射レンズ２４によって、スクリーン３０に対して投射（拡大投射）される。
【００３５】
この際、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、例えば、所定の発光周波数による間欠的な発光動作を行う。これにより、各レーザ光（赤色レーザ光，緑色レーザ光，青色レーザ光）が、時分割的に順次出射される。そして、反射型液晶素子２１では、各色成分（赤色成分、緑色成分、青色成分）の映像信号に基づいて、対応する色のレーザ光が時分割的に順次変調される。このようにして、映像信号に基づくカラー映像表示が表示装置３においてなされる。
【００３６】
（２．受光動作および出射光量の制御動作）
また、この照明装置１では、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂからダイクロイックプリズム１３２へ入射した各レーザ光が、照明光の出射光路Ｌ１と受光用光路Ｌ２とに分岐されて出射する。このとき、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束は、カップリングレンズ１２を介して受光素子１７により受光される。そして、制御部１８が、この受光された光束の光量に基づいて、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂにおける出射光量を制御する。具体的には、制御部１８は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂにおける出射光量がそれぞれ、温度変化に依存せずに略一定（望ましくは一定）となるように制御を行う。これにより、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂにおける出射動作の安定化が図られ、その結果、映像表示の際の色再現性が向上すると共に、色むらやちらつきの低減がなされ、表示画質が向上する。
【００３７】
（３．特徴的部分の作用）
次に、本実施の形態における特徴的部分の作用（照明装置１の作用）について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
【００３８】
まず、レーザ光は、レーザ結晶からなるレーザ媒質に励起光が入射されることにより発生する。また、このレーザ光の強度分布（光量分布、ＦＦＰ（Far Field Pattern））は、レーザ媒質であるレーザ結晶の原子や分子の分布、結晶のサイズに応じて定まる。そして、理想的には例えば図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、発生されたレーザ光の光量分布はほぼガウス分布となる。しかしながら、現在開発されているレーザにより発生されるレーザ光の光量分布（プロファイル）は、実際には例えば図３（Ａ），（Ｂ）に示したようになっている。すなわち、図２（Ａ），（Ｂ）に示したような完全なガウシアン分布ではなく、プロファイルの途中やピーク付近に割れが見られたり、サイドローブが発生している。なお、図２（Ｂ）および図３（Ｂ）中に示した「水平」，「垂直」とはそれぞれ、水平方向および垂直方向に沿った光量分布のことを意味しており、以降においても同様である。このようなレーザ光源における不安定（不完全）な光量分布に起因して、以下の比較例では、受光部１７および制御部１８による出射動作の安定化に関して、問題が発生してしまう。
【００３９】
（３−１．比較例）
図４は、比較例に係る表示装置（表示装置１０３）の全体構成を表したものである。この比較例の表示装置１０３は、本実施の形態の表示装置３と同様に、スクリーン３０に対して映像光を投射する投射型の表示装置である。この表示装置１０３は、上記したカップリングレンズ１２を有する照明装置１の代わりに、このカップリングレンズ１２を有さない照明装置１０１を備えたものであり、他の構成は同様となっている。
【００４０】
この比較例の照明装置１０１では、例えば図５に示したように、受光素子１７が、光路中の迷光や反射型液晶素子２１からの反射光等の余分な光の検知を防ぐため、受光用光路Ｌ２を進行する光束の断面積（光束面積）よりも十分に小さい受光面１７０を有している。
【００４１】
ここで、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂがそれぞれ、図３（Ａ），（Ｂ）に示したような光量分布（プロファイル）を有する場合について考える。すると、例えば図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、受光素子１７における受光面１７０では、受光用光路Ｌ２を進行する光束における光量分布の一部（具体的には、中央部付近）のみをモニタしていることになる。なお、この例では、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂから出射される発散光が、有効径φ＝３ｍｍの平凸球面からなるカップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂへ入射し、φ＝３ｍｍの出射光束となるモデルとしている。また、受光素子１７では、光束面積の約１／１０となるよう、φ＝０．５ｍｍの受光面１７０によって光量をモニタするモデルとした。
【００４２】
このとき、例えば図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したように、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束の光量分布は、レーザ光源から出射されるレーザ光の光量分布（プロファイル）が温度（レーザ光源の温度）に応じて変化することに起因して、温度変化する。なお、図７（Ａ）、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）はそれぞれ、レーザ光源の温度が３２℃，３７℃，４３℃のときの光束の光量分布を示している。これらの図により、受光素子１７の受光面１７０で受光している部分（光束における中央部付近）では、温度が変化しても光束の光量分布がほとんど変化していないのに対し、受光面１７０で受光していない部分（周辺部分）では、温度の変化に応じて光束の光量分布も変化していることが分かる。具体的には、中央部付近では光量分布が温度変化していないにも関わらず、温度が上昇するに従って周辺部分（サイドローブ部分）の光量が下がるため、光束全体としては温度上昇に従って光量が低下している。
【００４３】
このため、この比較例では、温度が変化した場合であっても、受光素子１７による検知光量はほとんど変化しないため、レーザ光源からの出射光量における温度変化を検知できないことになる。その結果、制御部１８による正確な光量制御（出射動作の安定化）を行うことが困難となり、レーザ光の光量分布の温度変化に起因した照明光の光量変動が生じてしまう。
【００４４】
また、このようなレーザ光の光量分布における温度変化率は、レーザ光の波長に応じて異なるため、ある温度でカラーバランスを調整した状態から温度が変化してしまうと、各色のレーザ光における出射光量が変化してしまう。したがって、各色のレーザ光の混合比率も変化することになり、所望のカラーバランス（ホワイトバランス）を保つことが困難となってしまう。
【００４５】
（３−２．本実施の形態の作用）
これに対して本実施の形態の照明装置１では、図１に示したように、受光用光路Ｌ２上におけるダイクロイックプリズム１３２と受光素子１７との間に、光量分布制御素子（正のパワーを有する屈折素子）として機能するカップリングレンズ１２が設けられている。これにより、受光素子１７への入射光束における光量分布が制御され、この入射光束の光量分布（レーザ光源の出射光量分布）における平均的な光量が、受光素子１７における受光面１７０へ入射することになる。
【００４６】
具体的には、上記比較例の照明装置１０１では、例えば図８（Ａ）に示したように、受光用光路Ｌ２上を進行する光束が、そのまま入射光束として受光素子１７へ入射している。その結果、例えば図９（Ａ）に示したように、受光素子１７における受光面１７０では、この入射光束における光量分布の一部（中央部付近）のみをモニタしている。
【００４７】
一方、本実施の形態の照明装置１では、例えば図８（Ｂ）に示した実施例１のように、受光用光路Ｌ２上を進行する光束において、その中央部付近および周辺部の光量がそれぞれカップリングレンズ１２によって絞られたのちに、入射光束として受光素子１７へ入射する。その結果、例えば図９（Ｂ）に示したように、受光素子１７における受光面１７０では、この入射光束の光量分布における平均的な光量がモニタされる。
【００４８】
このようにして照明装置１では、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂから出射されるレーザ光における光量分布が温度により変化した場合（光量分布のプロファイルが変動した場合）であっても、受光素子１７への入射光束における光量分布が変動しにくくなる。したがって、照明装置１では、制御部１８による赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂに対する出射光量制御の精度が向上する。
【００４９】
以上のように本実施の形態では、照明光の出射光路Ｌ１とは異なる他の光路（受光用光路Ｌ２）上におけるダイクロイックプリズム１３２と受光素子１７との間に、受光素子１７への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子（カップリングレンズ１２）を設けるようにしたので、レーザ光の光量分布が温度変化する場合において、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂに対する出射光量制御の精度を向上させることができる。よって、照明装置１から出射される照明光における光量変動を低減することが可能となる。その結果、既存の不完全なビームプロファイルを持つレーザ光源を用いた場合であっても、温度などの摂動に影響を受けず、安定な映像表示を行うことが可能なプロジェクタシステムを構築することができる。また、各色のレーザ光の混合比率の変化も防ぐことができ、所望のカラーバランス（ホワイトバランス）を保つことが可能となる。
【００５０】
加えて、カップリングレンズ１２によって、光源プロファイルの変動が発生するサイドローブ領域も集光して受光素子１７へ受光させているため、温度変化に起因したプロファイル変動による光量変動を、もらすことなく検知することが可能となる。また、受光素子１７における受光面１７０のサイズは既存（従来）のものと同サイズのままであることから、迷光等に対しても強い構成となっている。
【００５１】
続いて、本開示の他の実施の形態（第２〜第５の実施の形態）について説明する。なお、上記第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５２】
＜第２の実施の形態＞
図１０は、第２の実施の形態に係る表示装置（表示装置３Ａ）の全体構成を表すものである。本実施の形態の表示装置３Ａは、第１の実施の形態の表示装置３において、照明装置１の代わりに以下説明する照明装置１Ａを設けるようにしたものであり、他の構成は同様となっている。
【００５３】
照明装置１Ａは、第１の実施の形態の照明装置１において、カップリングレンズ１２の代わりに以下説明する拡散素子１２Ａを設けるようにしたものであり、他の構成は同様となっている。
【００５４】
拡散素子１２Ａは、カップリングレンズ１２と同様に、受光用光路Ｌ２上におけるダイクロイックプリズム１３２と受光素子１７との間に配設されており、例えば図１１（Ａ）に示した実施例２のように、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束を拡散させて出射する素子である。これにより拡散素子１２Ａでは、カップリングレンズ１２と同様に、受光素子１７への入射光束における光量分布を制御している。その結果、例えば図１１（Ｂ）に示したように、受光素子１７における受光面１７０では、この入射光束の光量分布における平均的な光量がモニタされるようになっている。すなわち、この拡散素子１２Ａもまた、本開示における「光量分布制御素子」の一具体例に対応している。
【００５５】
また、このような拡散素子１２Ａが設けられていることにより、例えば図１２（Ｂ）および図１３（Ｂ）に示した実施例２のように、入射光束のうちの光量が大きく変動する領域であるサイドローブ部分についても、中央部付近の主光束と同様に一定の割合で受光素子１７へ入射される。よって、部分的な光量分布の変動に起因して出射光路Ｌ１側における出射光量が一定に保てなくなる問題を解決することができる。なお、これに対して前述した比較例では、例えば図１２（Ａ）および図１３（Ａ）に示したように、拡散素子１２Ａが設けられているため、光量変動が大きいサイドローブ部分が受光素子１７へ入射しないことになる。
【００５６】
以上のように本実施の形態では、照明光の出射光路Ｌ１とは異なる他の光路（受光用光路Ｌ２）上におけるダイクロイックプリズム１３２と受光素子１７との間に、受光素子１７への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子（拡散素子１２Ａ）を設けるようにしたので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。すなわち、レーザ光の光量分布が温度変化する場合において、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂに対する出射光量制御の精度を向上させることができ、照明装置１Ａから出射される照明光における光量変動を低減することが可能となる。
【００５７】
＜第３の実施の形態＞
［表示装置３Ｂの構成］
図１４は、第３の実施の形態に係る表示装置（表示装置３Ｂ）の全体構成を表すものである。本実施の形態の表示装置３Ｂは、第１の実施の形態の表示装置３において、照明装置１の代わりに以下説明する照明装置１Ｂを設けるようにしたものであり、他の構成は同様となっている。
【００５８】
照明装置１Ｂは、第１の実施の形態の照明装置１において、受光用光路Ｌ２上におけるダイクロイックプリズム１３２と受光素子１７との間に、以下説明する偏光素子１６を更に設けるようにしたものであり、他の構成は同様となっている。具体的には、ここでは一例として、受光用光路Ｌ２上におけるダイクロイックプリズム１３２とカップリングレンズ１２との間に、偏光素子１６が配置されている。
【００５９】
偏光素子１６は、受光用光路Ｌ２上におけるダイクロイックプリズム１３２と受光素子１７との間（具体的には、ここではダイクロイックプリズム１３２とカップリングレンズ１２との間）に配置されている。この偏光素子１６は、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束において照明光における主偏光成分（ここではＳ偏光成分）と同じ偏光成分が相対的に増加するように、偏光成分を制御するものである。すなわち、偏光素子１６は、本開示における「光学部材」の一具体例に対応している。具体的には、ここでは図１４中に示したように、偏光素子１６は、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束のうち、照明光における主偏光成分と同じ偏光成分（Ｓ偏光成分）を選択的に透過する一方、この主偏光成分とは異なる偏光成分（Ｐ偏光成分）を選択的に遮断するようになっている。
【００６０】
［表示装置３Ｂの作用・効果］
この表示装置３Ｂでは、照明装置１Ｂ内に偏光素子１６が設けられていることにより、以下の作用・効果が得られる。ここで、最初に、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂから出射されるレーザ光における、偏光成分（Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分）による温度特性（温度変化に対する光量変動率）の相違に起因した問題点について説明する。
【００６１】
（偏光成分による温度特性の相違に起因した問題点について）
まず、図１５（Ａ），（Ｂ）は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂから出射されるレーザ光における光量分布（プロファイル）の一例を、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とで分けて示したものである。これらの光量分布によれば、図１５（Ａ）に示したＰ偏光成分は、主に光束におけるサイドローブ領域（周辺部分）に存在し、中央部付近にはほとんど存在していないことが分かる。一方、図１５（Ｂ）に示したＳ偏光成分は、逆に、主に光束における中央部付近に存在し、サイドローブ領域にはほとんど存在していないことが分かる。
【００６２】
また、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂから出射されるレーザ光では、一般に、Ｓ偏光成分：Ｐ偏光成分＝Ｉｓ：Ｉｐ＝９５：５程度の割合で各偏光成分が存在している。ここで、前述した比較例では、受光用光路Ｌ２側を進行する光束のうちの中央部付近の光量のみをモニタしているため、Ｐ偏光成分は受光素子１７には入射せず、照明光の出射光路Ｌ２側へ進行する光束と同じ偏光成分（Ｓ偏光成分）の光量のみをモニタすることが可能である。ところが、上記第１，第２の実施の形態のように、この光束の光量分布における平均的な光量を受光素子１７においてモニタする場合、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の双方が受光素子１７へ入射することになるため、これらの偏光成分による温度特性の相違に起因して、以下の問題が生ずる。
【００６３】
ここで一例として、図１６に示したように、各レーザ光源から出射されるレーザ光における偏光成分ごとの光量（光源出射光量）と、ダイクロイックプリズム１３２における偏光成分ごとの光反射率（プリズム反射率）および光透過率（プリズム透過率）との関係について説明する。具体的には、これらの関係に起因した、照明光（出射光路Ｌ１側を進行する光束）の光量と、受光素子１７側（受光用光路Ｌ２側）へ進行する光束の光量との比率について説明する。
【００６４】
まず、ダイクロイックプリズム１３２では、各レーザ光源から出射されるレーザ光を効率よく照明光として扱うため、上記したように出射レーザ光において光量が支配的となっているＳ偏光成分に対する光反射率が、Ｐ偏光成分に対する光反射率よりも相対的に高くなっている。具体的には、図１６中に示したように、Ｓ偏光成分に対するプリズム反射率Ｒｓ＝９５％（０．９５）、Ｐ偏光成分に対するプリズム反射率Ｒｐ＝２５％（０．２５）程度となるように、反射透過膜１３０における反射透過特性が設定されている。また、Ｓ偏光成分に対するプリズム透過率（１−Ｒｓ）＝５％（０．０５）、Ｐ偏光成分に対するプリズム透過率（１−Ｒｐ）＝７５％（０．７５）程度となっている。ここで、このダイクロイックプリズム１３２において光路分岐された光束それぞれの光量は、光源出射光量を１００％とすると、前述したようにＩｓ：Ｉｐ＝９５：５の場合、図１６中に示したようになる。すなわち、照明光の光量については、Ｓ偏光成分：Ｐ偏光成分＝７２．２：１の比率で各偏光成分に配分されており、Ｓ偏光成分が支配的となっている。一方、受光素子１７側へ進行する光束の光量については、Ｓ偏光成分：Ｐ偏光成分＝１．２７：１の比率で各偏光成分が配分されており、照明光の光量と比べてかなりの割合でＰ偏光成分が存在することになる。このような関係があることを念頭に置いたうえで、以下、各偏光成分による温度特性（温度変化に対する光量変動率）の相違について説明する。
【００６５】
まず、例えば図１７に示したように、一定の電流を流した場合におけるレーザ出射光量は、温度上昇による熱の影響により、３８℃のときには２８℃のときと比べて１割程度少なくなるのが一般的である。ここで、図１７中に示したように、レーザ光源から出射されたレーザ光のうちのＳ偏光成分の光量については、２８℃から３８℃への温度上昇の際に、上記のように１割程度減少している（変化率＝０．９１）。これに対して、レーザ光源から出射されたレーザ光のうちのＰ偏光成分の光量については、２８℃から３８℃への温度上昇の際に、２割程度減少している（変化率＝０．８１）。つまり、Ｓ偏光成分の温度に対する振る舞いと、Ｐ偏光成分の温度に対する振る舞いとが異なっていることを示している。なお、図１７中に示した温度は、レーザ発光時のレーザカンパッケージ自体の温度であり、出射光量は実測値である。
【００６６】
このような偏光成分ごとの温度に対する振る舞いの相違に起因して、実際のプロジェクタにおいても、以下のような、各偏光成分による温度特性（温度変化に対する光量変動率）の相違が発生する。すなわち、前述したようにＳ偏光成分：Ｐ偏光成分＝４．７５：３．７５＝７２．２：１の光量比率で存在する照明光では、ほとんどがＳ偏光成分であることから、温度変化ΔＴ＝１０℃のときに約９％の光量低下が生ずる（（ΔＩｓ／ΔＴ）＝（０．９１／１０）＝０．０９１）。一方、前述したようにＳ偏光成分：Ｐ偏光成分＝９０．２５：１．２５＝１．２７：１の光量比率で存在する受光素子１７側への光束では、Ｐ偏光成分について、温度変化ΔＴ＝１０℃のときに約１９％の光量低下が生ずる（（ΔＩｐ／ΔＴ）＝（０．８１／１０）＝０．０８１）ため、以下のようになる。すなわち、以下の（１）式に示したように、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とが混在することから、約１４％の光量低下が生ずる。
（４．７５×０．９１＋３．７５×０．８１）／（４．７５＋３．７５）
＝０．８６  ……（１）
【００６７】
このように、実際の照明光側で発生する光量低下（９％の低下）と比べ、受光素子１７側において検出される光量低下（１４％の低下）のほうが大きいことから、制御部１８による光量制御が過補正となり、必要以上に照明光の光量が大きく（明るく）なってしまうことになる。また、この温度変化ΔＴ＝１０℃のときの補正ずれ率は、上記した２８℃から３８℃への温度上昇の際には、（０．９１／０．８６）＝１．０６であるが、それよりも高温や低温の環境下においては、より一層大きくなる。具体的には、例えば６０℃の高温環境下で使用する場合は、その影響が（６０／２５）＝２．４倍になるため、照明光における光量が、（６×２．４）＝１４〜１５％の変動することになり、安定動作させることが困難となってしまう。
【００６８】
（本実施の形態の作用）
そこで本実施の形態では、上記したように、照明装置１Ｂ内に偏光素子１６が設けられている。そして、偏光素子１６は、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束において照明光における主偏光成分（ここではＳ偏光成分）と同じ偏光成分が相対的に増加するように、偏光成分を制御する。具体的には、ここでは図１４中に示したように、偏光素子１６が、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束のうち、照明光における主偏光成分と同じ偏光成分（Ｓ偏光成分）を選択的に透過する一方、この主偏光成分とは異なる偏光成分（Ｐ偏光成分）を選択的に遮断する。
【００６９】
これにより照明装置１Ｂでは、レーザ光源から出射されるレーザ光における光量分布の温度変化に加え、そのレーザ光に含まれる偏光成分ごとの温度特性（温度変化に対する光量変動率）の相違が生じた場合であっても、受光素子１７への入射光束における光量分布が変動しにくくなる。したがって、照明装置１Ｂでは、制御部１８による赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂに対する出射光量制御の精度が、更に向上する。
【００７０】
以上のように本実施の形態では、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束において、照明光における主偏光成分と同じ偏光成分が相対的に増加するように偏光成分を制御する偏光素子１６を設けるようにしたので、第１，第２の実施の形態と比べ、出射光量制御の精度を更に向上させることができる。よって、照明光における光量変動を更に低減することが可能となる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、「光量分布制御素子」として、第１の実施の形態で説明したカップリングレンズ１２を用いた場合について説明したが、これには限られず、例えば第２の実施の形態で説明した拡散素子１２Ａを用いるようにしてもよい。また、このことは、以下説明する第４，第５の実施の形態においても同様である。
【００７２】
＜第４の実施の形態＞
図１８は、第４の実施の形態に係る表示装置（表示装置３Ｃ）の全体構成を表すものである。本実施の形態の表示装置３Ｃは、第１の実施の形態の表示装置３において、照明装置１の代わりに以下説明する照明装置１Ｃを設けるようにしたものであり、他の構成は同様となっている。
【００７３】
照明装置１Ｃは、第１の実施の形態の照明装置１において、ダイクロイックプリズム１３２における反射透過膜１３０の代わりに、以下説明する反射透過膜１３０Ｃを設けるようにしたものであり、他の構成は同様となっている。
【００７４】
反射透過膜１３０Ｃは、第３の実施の形態で説明した偏光素子１６と同様に、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束において照明光における主偏光成分（ここではＳ偏光成分）と同じ偏光成分が相対的に増加するように、偏光成分を制御するものである。すなわち、本実施の形態では、この反射透過膜１３０Ｃを有するダイクロイックプリズム１３２が、本開示における「光学部材」の一具体例に対応している。具体的には、この反射透過膜１３０Ｃは、前述した反射透過膜１３０とは異なり、ダイクロイックプリズム１３２における光反射率（プリズム反射率）および光透過率（プリズム透過率）がそれぞれ偏光成分によらずに略一定（望ましくは一定）となるように、設定されている。なお、このような反射透過特性は、例えば反射透過膜１３０Ｃの構成材料の調整（前述した誘電体材料からなる多層膜における各層の材料や膜厚、積層数等の調整）によって実現されるようになっている。
【００７５】
詳細には、図１９に示した例では、前述した反射透過膜１３０と異なり、Ｓ偏光成分に対するプリズム反射率Ｒｓ＝Ｐ偏光成分に対するプリズム反射率Ｒｐ＝９５％（０．９５）程度となるように、反射透過膜１３０Ｃにおける反射透過特性が設定されている。また、これも反射透過膜１３０とは異なり、Ｓ偏光成分に対するプリズム透過率（１−Ｒｓ）＝Ｐ偏光成分に対するプリズム透過率（１−Ｒｐ）＝５％（０．０５）程度となるように、反射透過膜１３０Ｃにおける反射透過特性が設定されている。
【００７６】
これにより本実施の形態では、例えば図１９中に示したように、照明光の光量と受光素子１７側へ進行する光束の光量との双方について、Ｓ偏光成分：Ｐ偏光成分＝１９：１の比率で各偏光成分に配分される。その結果、照明光の光量と受光素子１７側へ進行する光束の光量との間で、各偏光成分による温度特性（温度変化に対する光量変動率）の相違がなくなる。このことから、本実施の形態の照明装置１Ｃにおいても、レーザ光源から出射されるレーザ光における光量分布の温度変化に加え、そのレーザ光に含まれる偏光成分ごとの温度特性（温度変化に対する光量変動率）の相違が生じた場合であっても、受光素子１７への入射光束における光量分布が変動しにくくなる。したがって、照明装置１Ｃでは、制御部１８による赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂに対する出射光量制御の精度が、更に向上する。
【００７７】
以上のように本実施の形態では、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束において、照明光における主偏光成分と同じ偏光成分が相対的に増加するように偏光成分を制御する反射透過膜１３０Ｃを有するダイクロイックプリズム１３２を設けるようにしたので、第１，第２の実施の形態と比べ、出射光量制御の精度を更に向上させることができる。よって、照明光における光量変動を更に低減することが可能となる。
【００７８】
また、本実施の形態では、反射透過膜１３０Ｃにおける反射透過特性の調整で済み、偏光素子１６等の部材を別途設ける必要がないことから、第３の実施の形態と比べ、部材コストを低減することが可能となる。
【００７９】
＜第５の実施の形態＞
図２０は、第５の実施の形態に係る表示装置（表示装置３Ｄ）の全体構成を表すものである。本実施の形態の表示装置３Ｄは、第１の実施の形態の表示装置３において、照明装置１の代わりに以下説明する照明装置１Ｄを設けるようにしたものであり、他の構成は同様となっている。
【００８０】
照明装置１Ｄは、第１の実施の形態の照明装置１において、ダイクロイックプリズム１３２における反射透過膜１３０の代わりに、以下説明する反射透過膜１３０Ｄを設けるようにしたものであり、他の構成は同様となっている。
【００８１】
（反射透過膜１３０Ｄ）
反射透過膜１３０Ｄは、偏光素子１６および反射透過膜１３０Ｃと同様に、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束において照明光における主偏光成分（ここではＳ偏光成分）と同じ偏光成分が相対的に増加するように、偏光成分を制御するものである。すなわち、本実施の形態では、この反射透過膜１３０Ｄを有するダイクロイックプリズム１３２が、本開示における「光学部材」の一具体例に対応している。
【００８２】
具体的には、この反射透過膜１３０Ｄでは、前述した反射透過膜１３０，１３０Ｃとは異なり、以下のように光反射率（プリズム反射率）および光透過率（プリズム透過率）がそれぞれ設定されている。すなわち、ダイクロイックプリズム１３２における反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との比が略等しく（望ましくは等しく）なるように、偏光成分ごとのプリズム反射率およびプリズム透過率がそれぞれ設定されている。詳細には、以下説明するように、上記した反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との間でのずれ量が所定の範囲内（例えば１０％以内）となるように、設定されている。これにより、第４の実施の形態のように、ダイクロイックプリズム１３２における反射透過特性を各偏光成分で揃えることが難しい場合であっても、レーザ光に含まれる偏光成分ごとの温度特性（温度変化に対する光量変動率）の相違に対処することができる。なお、このような反射透過特性は、例えば反射透過膜１３０Ｄの構成材料の調整（前述した誘電体材料からなる多層膜における各層の材料や膜厚、積層数等の調整）によって実現されるようになっている。
【００８３】
ここで、このような本実施の形態の反射透過膜１３０Ｄを有するダイクロイックプリズム１３２についての具体例（実施例３）について、詳細に説明する。なお、以下では、レーザ光源からダイクロイックプリズム１３２へ入射したレーザ光のうち、出射光路Ｌ１側（投射レンズ２４側）へはダイクロイックプリズム１３２において反射された光束が進行し、受光用光路Ｌ２側（受光素子１７側）へはダイクロイックプリズム１３２を透過した光束が進行する場合を前提として説明する。ただし、逆の場合についても、同様の考え方を用いた手法を適用可能である。
【００８４】
まず、図２１（Ａ）〜（Ｄ）は、受光素子１７側へ進行する光束と投射レンズ２４側へ進行する光束との各々について、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２（反射透過膜１３０Ｄ）における偏光成分ごとの光反射率との関係の一例を表したものである。具体的には、図２１（Ａ）は、受光素子１７側へ進行する光束について、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２におけるＳ偏光成分に対する光反射率（Ｓ反射率）との関係を示している。この図２１（Ａ）に示しているのは、以下の（２）式により規定される、受光素子１７側へ進行する光束におけるＳ偏光成分の光量に対応している。また、図２１（Ｃ）は、受光素子１７側へ進行する光束について、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２におけるＰ偏光成分に対する光反射率（Ｐ反射率）との関係を示している。この図２１（Ｃ）に示しているのは、以下の（３）式により規定される、受光素子１７側へ進行する光束におけるＰ偏光成分の光量に対応している。一方、図２１（Ｂ）は、投射レンズ２４側へ進行する光束について、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２におけるＳ反射率との関係を示している。この図２１（Ｂ）に示しているのは、以下の（４）式により規定される、投射レンズ２４側へ進行する光束におけるＳ偏光成分の光量に対応している。また、図２１（Ｄ）は、投射レンズ２４側へ進行する光束について、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２におけるＰ反射率との関係を示している。この図２１（Ｄ）に示しているのは、以下の（５）式により規定される、投射レンズ２４側へ進行する光束におけるＰ偏光成分の光量に対応している。これらの図２１（Ａ）〜（Ｄ）により、出射レーザ光における偏光成分比およびダイクロイックプリズム１３２における偏光成分ごとの光反射率に応じて、受光素子１７側へ進行する光束の光量と投射レンズ２４側へ進行する光束の光量とが、それぞれ変化することが分かる。
Ｉｓ×（１−Ｒｓ）  ……（２）
Ｉｐ×（１−Ｒｐ）  ……（３）
Ｉｓ×Ｒｓ          ……（４）
Ｉｐ×Ｒｐ          ……（５）
【００８５】
また、図２２（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、受光素子１７側へ進行する光束と投射レンズ２４側へ進行する光束との各々について、常温（２５℃）時における、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２（反射透過膜１３０Ｄ）における偏光成分ごとの光反射率との関係の一例を表したものである。具体的には、図２２（Ａ）は、受光素子１７側へ進行する光束について、常温時における、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２におけるＰ反射率との関係を示している。この図２２（Ａ）に示しているのは、以下の（６）式により規定される、常温時における、受光素子１７側へ進行する光束における（Ｐ偏光成分＋Ｓ偏光成分）の光量に対応している。また、図２２（Ｂ）は、投射レンズ２４側へ進行する光束について、常温時における、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２におけるＰ反射率との関係を示している。この図２２（Ｂ）に示しているのは、以下の（７）式により規定される、常温時における、投射レンズ２４側へ進行する光束における（Ｐ偏光成分＋Ｓ偏光成分）の光量に対応している。なお、以下では、前述したように出射レーザ光における偏光成分ではＳ偏光成分が支配的であることから、ダイクロイックプリズム１３２におけるＳ反射率は、９５％で固定するものとする。
Ｄ＝｛Ｉｓ×（１−Ｒｓ）｝＋｛Ｉｐ×（１−Ｒｐ）｝  ……（６）
Ｂ＝（Ｉｓ×Ｒｓ）＋（Ｉｐ×Ｒｐ）                  ……（７）
【００８６】
更に、図２２（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれ、受光素子１７側へ進行する光束と投射レンズ２４側へ進行する光束との各々について、高温（２５℃＋ΔＴ（１０℃）＝３５℃）時における、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２（反射透過膜１３０Ｄ）における偏光成分ごとの光反射率との関係の一例を表したものである。具体的には、図２２（Ｃ）は、受光素子１７側へ進行する光束について、高温時における、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２におけるＰ反射率との関係を示している。この図２２（Ｃ）に示しているのは、以下の（８）式により規定される、高温時における、受光素子１７側へ進行する光束における（Ｐ偏光成分＋Ｓ偏光成分）の光量に対応している。また、図２２（Ｄ）は、投射レンズ２４側へ進行する光束について、高温時における、出射レーザ光における偏光成分比と、ダイクロイックプリズム１３２におけるＰ反射率との関係を示している。この図２２（Ｄ）に示しているのは、以下の（９）式により規定される、高温時における、投射レンズ２４側へ進行する光束における（Ｐ偏光成分＋Ｓ偏光成分）の光量に対応している。なお、この計算では、一例として実験値を用いて、（ΔＩｓ／ΔＴ）＝０．０９、（ΔＩｐ／ΔＴ）＝０．０８とした。また、レーザ光源における放熱設計により、外気温の変化とレーザ光源自体の温度変化には個体差が生じるが、概ね、安定状態となった場合は、環境温度の変化と発熱部であるレーザ光源自体の温度の変化とは、同じくΔＴとなる。更に、以下の式における温度変化ΔＴとは、環境温度の変化や、他の発熱部品による温度変化の影響を受けて生じた、レーザ光源自体の温度変化であるものとする。
【００８７】
【数１】
0005849479.tif 000002
【００８８】
加えて、図２３（Ａ）は、（図２２（Ｃ）に示した値／図２２（Ａ）に示した値）で規定される比を表したものであり、温度変化時における受光素子１７側へ進行する光束の光量の変動率（透過光量の温度変化率）に対応している。また、図２３（Ｂ）は、（図２２（Ｄ）に示した値／図２２（Ｂ）に示した値）で規定される比を表したものであり、温度変化時における投射レンズ２４側へ進行する光束の光量の変動率（反射光量の温度変化率）に対応している。
【００８９】
そして、図２３（Ｃ）は、ΔＴ＝２５℃時における、（図２３（Ｂ）に示した値／図２３（Ａ）に示した値）で規定される比を表したものであり、上記した反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との間でのずれ量に対応している。具体的には、この例では、（反射光量の温度変化率／透過光量の温度変化率）により規定されるずれ量に対応している。なお、図２３（Ｃ）中に示した灰色部分の領域は、このずれ量が所定の範囲内（ここでは１０％以内）になっている領域である。つまり、図２３（Ｃ）中に示したずれ量が０（ゼロ）である場合には、投射レンズ２４側へ進行する光束の光量と受光素子１７側へ進行する光束の光量とが、互いに温度変化に依存せずに同じとなっており、照明光における光量変動が生じないことを意味している。一方、図２３（Ｃ）中に示したずれ量が０以外である場合には、そのずれ量の大きさに応じて照明光における光量変動が発生してしまうことを意味している。なお、ここでは、レーザ光源における初期調整を常温（２５℃）において行い、０℃から５０℃の温度範囲で使用する場合を前提とし、初期調整からのずれ量が温度変化ΔＴ＝２５℃のときに最大値になることを想定したため、ΔＴ＝２５℃変化時で示している。
【００９０】
このことから、本実施の形態では前述したように、ダイクロイックプリズム１３２における反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との比が略等しく（望ましくは等しく）なるように、反射透過膜１３０Ｄにおける偏光成分ごとのプリズム反射率およびプリズム透過率がそれぞれ設定されている。詳細には、反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との間でのずれ量が所定の範囲内（例えば１０％以内）となるように、設定されている。なお、このずれ量における上限値の一例である１０％とは、以下の理由により定まる値である。すなわち、まず、プロジェクタ装置の寿命は一般に、表示光（照明光）の明るさ（輝度）が初期値の５０％に低下するまでの時間と規定されている。ただし、プロジェクタ装置を構成する各部品における光透過率や光反射率等の明るさに寄与する性能は、初期値に対する１０％低下程度としている。したがって、輝度変動の一要因である温度変化に依存する部分についても、１０％程度のずれ量に抑えるのが適切であると言える。また、経験則より、不連続な輝度変化に対しては、人間は敏感に検知できることが知られている。その一方で、ある程度の時間をかけて変化する温度等に応じて徐々に変動する輝度変化に対しては、１０％程度の輝度変化であっても、人間による検知率は鈍くなってしまう。この点からも、１０％程度のずれ量を、輝度変動の際の許容値（設計マージン）とすることが妥当であると言える。
【００９１】
これは、式で表わすと、上記（６）〜（９）式で規定されるＡ〜Ｄの値をそれぞれ用いて、以下の（１０）式または（１１）式のようになる。ここで、（１０）式は、これまで説明したように、投射レンズ２４側へダイクロイックプリズム１３２からの反射光束が進行し、受光素子１７側へダイクロイックプリズム１３２からの透過光束が進行する場合における式に対応している。一方、（１１）式は、逆に、投射レンズ２４側へダイクロイックプリズム１３２からの透過光束が進行し、受光素子１７側へダイクロイックプリズム１３２からの反射光束が進行する場合における式に対応している。なお、図２４には、この実施例３に係る光量の温度変化率とダイクロイックプリズムにおけるＰ偏光成分に対する反射率との関係を示した。
【００９２】
【数２】
0005849479.tif 000003
【００９３】
以上のように本実施の形態では、受光用光路Ｌ２側へ進行する光束において、照明光における主偏光成分と同じ偏光成分が相対的に増加するように偏光成分を制御する反射透過膜１３０Ｄを有するダイクロイックプリズム１３２を設けるようにしたので、レーザ光源から出射されるレーザ光における光量分布の温度変化に加え、そのレーザ光に含まれる偏光成分ごとの温度特性（温度変化に対する光量変動率）の相違が生じた場合であっても、受光素子１７への入射光束における光量分布が変動しにくくなる。よって、第１，第２の実施の形態と比べ、出射光量制御の精度を更に向上させることができ、照明光における光量変動を更に低減することが可能となる。
【００９４】
また、本実施の形態においても、反射透過膜１３０Ｄにおける反射透過特性の調整で済み、偏光素子１６等の部材を別途設ける必要がないことから、第３の実施の形態と比べ、部材コストを低減することが可能となる。
【００９５】
＜変形例＞
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【００９６】
例えば、上記実施の形態では、光量分布制御素子として、カップリングレンズ１２および拡散素子１２Ａを例に挙げて説明したが、これらには限られず、光量分布制御素子として他の素子を用いるようにしてもよい。同様に、上記実施の形態では、光学部材として、偏光素子１６および反射透過膜１３０Ｃ，１３０Ｄを有するダイクロイックプリズム１３２を例に挙げて説明したが、これらには限られず、光学部材として他の部材を用いるようにしてもよい。
【００９７】
また、上記実施の形態では、照明光における主偏光成分がＳ偏光成分である場合について説明したが、これには限られず、逆に照明光における主偏光成分がＰ偏光成分である場合についても、本開示の技術を適用することが可能である。
【００９８】
更に、上記実施の形態では、複数種類（赤色用，緑色用，青色用）の光源がいずれもレーザ光源である場合について説明したが、この場合には限られず、複数種類の光源のうちの少なくとも１つがレーザ光源であればよい。すなわち、光源部内に、レーザ光源と他の光源（例えばＬＥＤ等）とを組み合わせて設けるようにしてもよい。
【００９９】
加えて、上記実施の形態では、光変調素子が反射型の液晶素子である場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られない。すなわち、例えば透過型の液晶素子であってもよく、更には、液晶素子以外の光変調素子（例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）など）であってもよい。
【０１００】
また、上記実施の形態では、異なる波長の光を発する３種類の光源を用いた場合について説明したが、例えば３種類の光源ではなく、１種類や２種類，４種類以上の光源を用いるようにしてもよい。
【０１０１】
更に、上記実施の形態では、照明装置および表示装置の各構成要素（光学系）を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。具体的には、例えばダイクロイックプリズム１３１，１３２の代わりに、ダイクロイックミラーを設けるようにしてもよい。
【０１０２】
加えて、上記実施の形態では、光変調素子により変調された光をスクリーンに投射する投射光学系（投影レンズ）を備え、投射型の表示装置として構成されている場合について説明したが、本技術は、直視型の表示装置などにも適用することが可能である。
【０１０３】
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部から入射した光を、照明光の出射光路と他の光路とに分岐させて出射する光路分岐素子と、
前記他の光路側へ進行する光束を受光する受光素子と、
前記受光素子により受光された光束の光量に基づいて、前記レーザ光源における出射光量を制御する制御部と、
前記他の光路上における前記光路分岐素子と前記受光素子との間に配設され、前記受光素子への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子と
を備えた照明装置。
（２）
前記他の光路側へ進行する光束において前記照明光における主偏光成分と同じ偏光成分が相対的に増加するように、偏光成分を制御する光学部材が設けられている
上記（１）に記載の照明装置。
（３）
前記光学部材が、前記他の光路上における前記光路分岐素子と前記受光素子との間に配設された偏光素子であり、
前記偏光素子は、前記他の光路側へ進行する光束のうち、前記照明光における主偏光成分と同じ偏光成分を選択的に透過する
上記（２）に記載の照明装置。
（４）
前記光学部材が、前記光路分岐素子としてのダイクロイックプリズムであり、
前記ダイクロイックプリズムにおける光反射率および光透過率がそれぞれ偏光成分によらずに略一定となるように、前記ダイクロイックプリズムにおける光学特性が設定されている
上記（２）に記載の照明装置。
（５）
前記ダイクロイックプリズムは、前記光反射率と前記光透過率とをそれぞれ規定する反射透過膜を有し、
前記光学特性が、前記反射透過膜により設定されている
上記（４）に記載の照明装置。
（６）
前記光学部材が、前記光路分岐素子としてのダイクロイックプリズムであり、
前記ダイクロイックプリズムにおける反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との比が略等しくなるように、前記ダイクロイックプリズムにおける偏光成分ごとの光反射率および光透過率がそれぞれ設定されている
上記（２）に記載の照明装置。
（７）
前記反射光量の温度変化率と前記透過光量の温度変化率との間でのずれ量が１０％以内となるように、前記偏光成分ごとの光反射率および光透過率がそれぞれ設定されている
上記（６）に記載の照明装置。
（８）
前記ダイクロイックプリズムは、前記光反射率と前記光透過率とをそれぞれ規定する反射透過膜を有し、
前記反射光量の温度変化率と透過光量の温度変化率との比が、前記反射透過膜により設定されている
上記（６）または（７）に記載の照明装置。
（９）
前記光量分布制御素子が、正のパワーを有する屈折素子である
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の照明装置。
（１０）
前記光量分布制御素子が、前記他の光路側へ進行する光束を拡散させて出射する拡散素子である
上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の照明装置。
（１１）
前記制御部は、前記レーザ光源における出射光量が温度変化に依存せずに略一定となるように制御する
上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の照明装置。
（１２）
前記光源部は、前記レーザ光源として、赤色光、緑色光または青色光を発する３種類のレーザ光源を有する
上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の照明装置。
（１３）
前記レーザ光源が半導体レーザである
上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の照明装置。
（１４）
照明光を出射する照明装置と、
前記照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
を備え、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部から入射した光を、前記照明光の出射光路と他の光路とに分岐させて出射する光路分岐素子と、
前記他の光路側へ進行する光束を受光する受光素子と、
前記受光素子により受光された光束の光量に基づいて、前記レーザ光源における出射光量を制御する制御部と、
前記他の光路上における前記光路分岐素子と前記受光素子との間に配設され、前記受光素子への入射光束における光量分布を制御する光量分布制御素子と
を有する表示装置。
（１５）
前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
上記（１４）に記載の表示装置。
（１６）
前記光変調素子が液晶素子である
上記（１４）または（１５）に記載の表示装置。
【符号の説明】
【０１０４】
１，１Ａ〜１Ｄ…照明装置、１１Ｒ…赤色レーザ、１１Ｇ…緑色レーザ、１１Ｂ…青色レーザ、１２，１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…カップリングレンズ、１２Ａ…拡散素子、１３０，１３０Ｃ，１３０Ｄ…反射透過膜、１３１，１３２…ダイクロイックプリズム、１４…光学素子、１５１…コリメータレンズ、１５２…フライアイレンズ、１５３…コンデンサレンズ、１６…偏光素子、１７…受光素子、１７０…受光面、１８…制御部、２１…反射型液晶素子、２２…フィールドレンズ、２３…偏光ビームスプリッタ、２４…投射レンズ、３，３Ａ〜３Ｄ…表示装置、３０…スクリーン、Ｚ０…光軸、Ｌ１…出射光路、Ｌ２…受光用光路（他の光路）。
【図１】
0005849479.tif 000004
【図２】
0005849479.tif 000005
【図３】
0005849479.tif 000006
【図４】
0005849479.tif 000007
【図５】
0005849479.tif 000008
【図６】
0005849479.tif 000009
【図７】
0005849479.tif 000010
【図８】
0005849479.tif 000011
【図９】
0005849479.tif 000012
【図１０】
0005849479.tif 000013
【図１１】
0005849479.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
0005849479.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
0005849479.tif 000018
【図１６】
0005849479.tif 000019
【図１７】
0005849479.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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