(57)【要約】【課題】光源及び光源から発せられる光の照射領域のサイズの自由度を拡げ、かつ小型化を実現可能とする照明装置を提供する。【解決手段】本発明に係る照明装置は、発光面が長手方向を有する発光素子と、長手方向を有する複数の偏光プリズムＰＰを有する偏光変換素子３３Ａと、前記発光素子と偏光変換素子３３Ａとの間に設けられ、かつ複数の矩形状のレンズを有するレンズアレイと、前記発光素子から発せられて偏光変換素子３３Ａを通過した光を変調する光変調素子と、を備える。本発明に係る照明装置では、前記レンズの外形に沿う方向と前記発光素子の発光面の長手方向とは互いに交差しており、前記レンズの外形に沿う方向と偏光プリズムＰＰの長手方向ＤＰとは互いに交差している。【選択図】図６
2019211562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面が長手方向を有する発光素子と、
長手方向を有する複数の偏光プリズムを有する偏光変換素子と、
前記発光素子と前記偏光変換素子との間に設けられ、かつ複数の矩形状のレンズを有するレンズアレイと、
前記発光素子から発せられて前記偏光変換素子を通過した光を変調する光変調素子と、
を備え、
前記レンズの外形に沿う方向と前記発光素子の発光面の長手方向とは互いに交差しており、
前記レンズの外形に沿う方向と前記偏光変換素子の偏光プリズムの長手方向とは互いに交差していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、
前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に対し、前記レンズの長手方向に直交する方向の前記レンズの幅に対する前記レンズの長手方向に平行する方向の前記レンズの幅の割合に相当する傾きを有する、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、
前記発光素子から発せられた光の進行方向に直交する面内において、前記レンズの長手方向に直交する方向に沿って複数の前記レンズが並ぶ列には前記レンズの長手方向に平行に隣接する列に対して所定の段差が設けられ、前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に対して所定の角度を有して傾斜しており、
前記所定の段差は前記所定の角度と前記レンズの長手方向の幅との積で表される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、
前記発光素子から発せられた光の進行方向に直交する面内において、前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に直交する方向において前記レンズの長手方向に対して所定の角度を有して傾斜し、かつ所定の偏心量をもってずれており、
前記所定の偏心量は前記所定の角度と前記レンズの長手方向の幅との積で表される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明装置を備え、
前記光変調素子は、前記発光素子から発せられた光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成し、
前記画像光を投写する投写光学系をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高輝度な光源から射出された光を偏光分離膜や反射膜などによって複数の色（波長）かつ所定の偏光方向の光に分離し、それぞれの光を透過型液晶パネルに照射するプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターに用いる光源としては、従来、放電型の光源が多く用いられていたが、近年では、ＬＥＤや半導体レーザーなどの固体光源が用いられることが多くなっている。
【０００３】
ＬＥＤや半導体レーザーでは、光源の小型化、発光面の形状及び製造上の問題によって、光軸に直交する面内の照射領域が縦横比の異なる楕円形状や長方形状になることが多い。例えば、特許文献１には、光源から発せられた楕円形状・矩形形状を有する光の長手方向に対し、偏光変換素子に使用されているガラスの長軸方向を揃えて配置することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０７１１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、楕円形状や矩形形状の照射領域の光を発する光源を偏光変換が必要な液晶プロジェクターなどに利用した場合、液晶プロジェクター内の偏光変換素子によって光源のサイズが制限され、光出力が低下するという問題があった。特許文献１に記載の光源装置では光源及び光源から発せられる光の照射領域のサイズの自由度が拡がるものの、光源から発せられた光の利用効率の向上と照明装置の小型化が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上述の事情を勘案したものであって、光源から発せられる光の利用効率を向上させ、かつ小型化を実現可能とする照明装置及びプロジェクターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様に従えば、発光面が長手方向を有する発光素子と、長手方向を有する複数の偏光プリズムを有する偏光変換素子と、前記発光素子と前記偏光変換素子との間に設けられ、かつ複数の矩形状のレンズを有するレンズアレイと、前記発光素子から発せられて前記偏光変換素子を通過した光を変調する光変調素子と、を備え、前記レンズの外形に沿う方向と前記発光素子の発光面の長手方向とは互いに交差しており、前記レンズの外形に沿う方向と前記偏光変換素子の偏光プリズムの長手方向とは互いに交差していることを特徴とする照明装置が提供される。
【０００８】
上述の第１態様に係る照明装置によれば、発光面が長手方向を有する固体光源に対して、発光面の長手方向と偏光プリズムの長手方向を揃えることで、偏光変換素子での光損失が減少する。また、偏光変換素子上にできる照射領域（すなわち、光源像）が直線状に並ぶため、偏光変換素子における光線透過率が良好となる。これらのことによって、光源から発せられた光の利用効率が向上するとともに、小型化が図られる。
【０００９】
第１態様に係る照明装置において、複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に対し、前記レンズの長手方向に直交する方向の前記レンズの幅に対する前記レンズの長手方向に平行する方向の前記レンズの幅の割合に相当する傾きを有してもよい。
【００１０】
また、第１態様に係る照明装置では、複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、前記発光素子から発せられた光の進行方向に直交する面内において、前記レンズの長手方向に直交する方向に沿って複数の前記レンズが並ぶ列には前記レンズの長手方向に平行に隣接する列に対して所定の段差が設けられ、前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に対して所定の角度を有して傾斜しており、前記所定の段差は前記所定の角度と前記レンズの長手方向の幅との積で表されてもよい。
【００１１】
また、第１態様に係る照明装置では、複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、前記発光素子から発せられた光の進行方向に直交する面内において、前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に直交する方向において前記レンズの長手方向に対して所定の角度を有して傾斜し、かつ所定の偏心量をもってずれており、前記所定の偏心量は前記所定の角度と前記レンズの長手方向の幅との積で表されてもよい。
【００１２】
上述の第１態様に係る光学素子によれば、上述のように偏光変換素子での光損失が減少する。また、偏光変換素子上にできる照射領域および光源像が直線状に並ぶため、偏光変換素子における光線透過率が良好となる。これらのことによって、発光素子から発せられた光の利用効率が向上するとともに、照明装置の小型化が図られる。
【００１３】
また、本発明の第１態様に従えば、上述の照明装置を備え、前記光変調素子は、前記発光素子から発せられた光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成し、前記画像光を投写する投写光学系をさらに備えるプロジェクターが提供される。
【００１４】
上述の第１態様に係るプロジェクターによれば、偏光変換素子での光損失を抑制した照明装置を備えることによって、高輝度化および小型化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すプロジェクターの照明光生成光学系の概略図である。
【図３】図１に示す照明光生成光学系の発光素子の斜視図である。
【図４】図１に示す照明光生成光学系のインテグレーター光学系のレンズアレイの斜視図である。
【図５】図１に示す照明光生成光学系における第２のレンズアレイに照射される光の照射領域を示す模式図である。
【図６】図１に示す照明光生成光学系の偏光変換素子の斜視図および偏光変換素子に照射されるスポット状の白色光ＬＷの照射領域を示す図である。
【図７】図１に示す照明光生成光学系の光源光学系の変形例を表す概略図である。
【図８】図７に示す光源光学系の発光素子にＳ偏光の青色光が照射され、黄色光としての蛍光が生成される様子を示す概略図である。
【図９】第２実施形態において、照明光生成光学系における第２のレンズアレイに照射される光の照射領域を示す模式図である。
【図１０】第２実施形態における偏光変換素子の斜視図および偏光変換素子に照射されるスポット状の白色光の照射領域を示す図である。
【図１１】第３実施形態において、照明光生成光学系における第２のレンズアレイに照射される光の照射領域を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明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、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１７】
（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態に係る光学素子及びプロジェクターの一例について説明する。図１は、第１実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す概略図である。
【００１８】
図１に示すように、第１実施形態のプロジェクター１は、不図示のスクリーン上にカラー映像を表示する投写型画像表示装置である。プロジェクター１は、第１実施形態の照明装置１４Ａと、合成光学装置５と、投写光学系６とを備える。照明装置１４Ａは、ｃ１１Ａと、色分離光学系３と、光変調装置（光変調素子）４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとを備える。
【００１９】
照明光生成光学系１１Ａからは、少なくとも赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの三原色の光を含む照明光ＷＬが射出される。本実施形態では、照明光ＷＬは白色光である。なお、本明細書において、赤色光ＬＲとは５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下のピーク波長を有する可視青色光を示し、緑色光ＬＧとは５００ｎｍ以上５９０ｎｍ以下のピーク波長を有する可視緑色光を示し、青色光ＬＢとは４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のピーク波長を有する可視青色光を示す。
【００２０】
図２は、照明光生成光学系１１Ａの構成を示す概略図である。図２に示すように、照明光生成光学系１１Ａは、発光素子２０と、ピックアップレンズ２１と、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３３と、位相差板３５と、重畳レンズ４３とを備える。発光素子２０及びピックアップレンズ２１は、光源光学系４１Ａを構成する。インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３３及び位相差板３５は、光源光学系４１Ａから射出された光を分割してそれぞれの偏光方向を所望の方向に変換し、偏光変換後の複数の光を重畳する重畳光学系４２を構成する。
【００２１】
本実施形態の発光素子２０は、１つの発光素子２０Ａで構成され、発光素子２０Ａは赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの三原色の光を含む白色光ＬＷを発する。発光素子２０Ａは、例えば白色ＬＥＤである。図３は、発光素子２０Ａの模式図である。図３に示すように、発光素子２０Ａは、長手方向Ｄ１を有する発光面２０ｅを備える。前述の発光面２０ｅを有する発光素子２０Ａから発せられた白色光（発光素子から発せられた光）ＬＷは、光軸Ｘに直交する面（発光素子から発せられた光の進行方向に直交する面）において長手方向Ｄ１を有する照射領域を形成する。白色光ＬＷは、ピックアップレンズ２１の両凸レンズ２１ａ，２１ｂによってコリメートされ、平行光線となる。平行光線になった光は、インテグレーター光学系３１に入射する。
【００２２】
インテグレーター光学系３１は、第１のレンズアレイ３１ａ及び第２のレンズアレイ（レンズアレイ）３１ｂから構成されている。図４は、第１のレンズアレイ３１ａ及び第２のレンズアレイ３１ｂの斜視図である。図４に示すように、第１のレンズアレイ３１ａ及び第２のレンズアレイ３１ｂは、それぞれ複数のマイクロレンズ（レンズ）Ｍが平行光線の光軸Ｘに直交する面内でアレイ状に配列されたものからなる。複数のマイクロレンズＭは互いに同じ向きの長手方向ＤＭを有する。
【００２３】
図５に示すように、マイクロレンズＭは矩形状に形成され、縦幅（レンズの長手方向に直交する方向のレンズの幅）Ａ及び横幅（レンズの長手方向に平行する方向のレンズの幅）Ｂを有する。本実施形態では、発光素子２０Ａの発光面２０ｅの長手方向Ｄ１がマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対して（−Ａ／Ｂ）の傾きを持つように、発光素子２０が配置されている。すなわち、マイクロレンズＭの短辺に沿う方向（レンズの外形に沿う方向）ＤＡ及び長辺に沿う方向（レンズの外形に沿う方向）ＤＢと発光面２０ｅの長手方向Ｄ１とは、互いに直交している。
【００２４】
インテグレーター光学系３１に入射した白色光ＬＷは、第１のレンズアレイ３１ａによってマイクロレンズＭの配置と個数に合わせて、複数のスポットアレイに分割される。第１のレンズアレイ３１ａから射出された複数のスポットアレイ状の白色光ＬＷは、第２のレンズアレイ３１ｂに照射される。図５は、第２のレンズアレイ３１ｂに照射される白色光ＷＬの照射領域を示す模式図である。前述のように、発光面２０ｅの長手方向Ｄ１がマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対して（−Ａ／Ｂ）の傾きを持つように発光素子２０Ａが配置されているので、図５に示すように、複数のスポットアレイ状の白色光ＬＷの照射領域（すなわち、発光素子２０Ａの光源像）はマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対して（−Ａ／Ｂ）の傾きを持つように形成される。すなわち、スポットアレイ状の白色光ＬＷの照射領域は、長手方向がマイクロレンズＭの対角線上に重なるように形成される。このような構成では、長手方向を有するスポットアレイ状の白色光ＬＷが、マイクロレンズＭによって欠損することなく、かつマイクロレンズＭの面積を最大限活かして、第２のレンズアレイ３１ｂに入射する。第２のレンズアレイ３１ｂに入射したスポットアレイ状の白色光ＬＷは、第２のレンズアレイ３１ｂによってコリメートされ、偏光変換素子３２に照射される。
【００２５】
図６は、本実施形態の偏光変換素子３３Ａの斜視図および偏光変換素子３３Ａに照射されるスポット状の白色光ＬＷの照射領域を示す図である。図６に示すように、偏光変換素子３２は、長手方向ＤＰを有する複数の偏光プリズムＰＰと複数の遮光部Ｎとを有する。偏光プリズムＰＰと遮光部Ｎとは、互いに平行し、上下方向において交互に配置されている。偏光変換素子３３Ａは、偏光プリズムＰＰの長手方向ＤＰが第１のレンズアレイ３１ａ及び第２のレンズアレイ３１ｂのマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対して（−Ａ／Ｂ）の傾きを持つように、配置されている。すなわち、発光素子２０Ａから発せられた白色光ＬＷが第２のレンズアレイ３１ｂを通過することで形成される複数の光源像のうち少なくとも２つ以上の光源像は長手方向ＤＰに沿う仮想線上かつ直線状に並んでおり、全ての光源像が前記仮想線上かつ直線状に並ぶことが好ましい。また、マイクロレンズＭの短辺に沿う方向ＤＡ及び長辺に沿う方向ＤＢと偏光プリズムＰＰの長手方向ＤＰとは、互いに交差している。偏光変換素子３３Ａから射出されたスポットアレイ状の白色光ＬＷは、Ｐ偏光またはＳ偏光に揃えられる。
【００２６】
位相差板３５は、偏光変換素子３３Ａから射出された白色光ＬＷに対して所定の位相差を付与する。第１実施形態では、所定の位相差は、白色光ＬＷに含まれる各色に対応する半波長分、すなわちπである。位相差板３５の速軸は、偏光プリズムＰＰの長手方向ＤＰに対して（π／４）＋ａｒｃｃｏｓ（Ａ／２Ｂ）［ｒａｄ．］の角度をなすように配置されている。位相差板３５を通ったスポット状の白色光ＬＷは、Ｐ偏光またはＳ偏光のうち偏光変換素子３３Ａから射出された直後とは異なる偏光に揃えられる。
【００２７】
位相差板３５から射出された白色光ＬＷは、重畳レンズ４３に入射する。重畳レンズ４３はインテグレーター光学系３１と協同し、被照明領域における白色光ＬＷの照度分布を均一化する。重畳レンズ４３から射出された白色光ＬＷは、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの三原色の光を含む照明光ＷＬとして、図１に示す色分離光学系３に入射する。このようにして、照明光生成光学系１１Ａは照明光ＷＬを射出する。
【００２８】
図１に示すように、色分離光学系３は、照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂ、フィールドレンズ９及び第３の全反射ミラー８ｃとを備える。第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置１４Ａからの照明光ＷＬを青色光ＬＢと、青色以外の色の光（すなわち、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、青色光ＬＢを透過するとともに、分離された緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを反射させる。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射するとともに赤色光ＬＲを透過させる。
【００２９】
第１の全反射ミラー８ａは、青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに向けて反射する。第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃは、赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００３０】
光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。すなわち、光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒは、照明光生成光学系１１Ａの発光素子２０Ａから発せられて偏光変換素子３３Ａを通過した光を変調する。光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。
【００３１】
光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒの入射側には、フィールドレンズ１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒ及び偏光板１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒが配置される。偏光板１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒの射出側、すなわち偏光板１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒのそれぞれと合成光学装置５との間には、それぞれ偏光板１６Ｂ，１６Ｇ，１６Ｒが配置される。なお、偏光板１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒ及び偏光板１６Ｂ，１６Ｇ，１６Ｒは、各色の光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲの偏光を適宜変更・調整するためのものであり、それぞれが２枚以上の偏光板で構成されていてもよく、半波長板をさらに備えてもよい。
【００３２】
合成光学装置５には、光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒによって形成された青色、緑色、赤色の各画像光が入射する。合成光学装置５は、青色、緑色、赤色の各画像光を合成し、合成された画像光を投写光学系６に向けて射出する。合成光学装置５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。
【００３３】
投写光学系６は、合成光学装置５により合成された画像光をスクリーンに向けて拡大させつつ投射する。スクリーン上には、拡大されたカラー映像が表示される。投写光学系６には、例えば、鏡筒と、鏡筒内に配置される複数のレンズとによって構成される組レンズが用いられる。
【００３４】
以上説明した第１実施形態に係る照明装置１４Ａによれば、以下の効果を奏する。
第１実施形態の照明装置１４Ａは、発光面２０ｅが長手方向Ｄ１を有する発光素子２０Ａと、長手方向ＤＰを有する複数の偏光プリズムＰＰを有する偏光変換素子３３Ａと、光軸Ｘにおいて発光素子２０Ａと偏光変換素子３３Ａとの間に設けられ、かつ複数の矩形状のマイクロレンズＭを有するレンズアレイ３１ｂと、発光素子２０Ａから発せられて偏光変換素子３３を通過した光を変調する光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒと、を備える。第１実施形態の照明装置１４Ａでは、マイクロレンズＭの外形に沿う方向ＤＡ，ＤＢと発光面２０ｅの長手方向Ｄ１とは互いに交差しており、方向ＤＡ，ＤＢと偏光プリズムＰＰの長手方向ＤＰとは互いに交差している。具体的には、第１実施形態の照明装置１４Ａでは、複数のマイクロレンズＭは互いに同じ向きの長手方向ＤＭを有し、発光面２０ｅの長手方向Ｄ１はマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対し、−（マイクロレンズＭの縦幅Ａ／マイクロレンズＭの横幅Ｂ）の傾きを有する。
【００３５】
第１実施形態の照明装置１４Ａによれば、発光面２０ｅが長手方向Ｍ１を有する白色ＬＥＤなどの固体光源に対して、長手方向Ｍ１と長手方向ＤＰを揃えることで、発光素子２０Ａからの白色光ＬＷのスポットを遮光部Ｎで欠損させることなく、偏光プリズムＰＰを通過させ、偏光変換素子３３Ａでの光損失を低減できる。また、偏光変換素子３３Ａ上にできる照射領域（すなわち、光源像）が直線状に並ぶため、偏光変換素子３３Ａにおける光線透過率を向上させることができる。これらのことによって、照明装置１４Ａにおける発光素子２０Ａから発せられた白色光ＬＷの利用効率を向上させるとともに、照明装置１４Ａの小型化を図ることができる。
【００３６】
第１実施形態のプロジェクター１は、上述した第１実施形態の照明装置１４Ａと、合成光学装置５と、投写光学系６とを備える。照明装置１４Ａを備えることによって、第１実施形態のプロジェクター１においても、発光素子２０から発せられた白色光ＬＷの利用効率を向上させるとともに、小型化を図ることができる。特に、偏光変換素子３３Ａでの光損失を抑えた照明装置を用いることによって、高輝度なプロジェクターを得ることができる。
【００３７】
なお、光軸Ｘに直交する面内での対称性から、発光面２０ｅの長手方向Ｄ１はマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対し、＋（Ａ／Ｂ）の傾きを有してもよい。その場合、偏光変換素子３３Ａは、偏光プリズムＰＰの長手方向ＤＰが第１のレンズアレイ３１ａ及び第２のレンズアレイ３１ｂのマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対して＋（Ａ／Ｂ）の傾きを持つように、配置される。
【００３８】
（第１実施形態の変形例）
次いで、第１実施形態に係る照明装置１４Ａ及びプロジェクター１の変形例について説明する。なお、本変形例以降の実施形態及びその変形例の説明で使用する図面において、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図７は、第１実施形態で説明した照明光生成光学系１１Ａの光源光学系４１Ａの変形例である光源光学系４１Ｂの構成を示す概略図である。第１実施形態に係る照明装置１４Ａ及びプロジェクター１の変形例は、照明光生成光学系１１Ａの光源光学系４１Ａを光源光学系４１Ｂに置き換えたものである。
【００４０】
図７に示すように、光源光学系４１Ｂは、発光素子２０と、偏光分離ミラー２４と、ピックアップレンズ２１，２２と、反射拡散板２５と、位相差板２６とを備える。
【００４１】
本変形例の発光素子２０は、２つの発光素子２０Ｂ，２０Ｃと、ビーム整形素子２３で構成される。発光素子２０Ｂは、青色光ＬＢを発する青色レーザー光源である。発光素子２０Ｂから射出されてビーム整形素子２３に入射する前の青色光ＬＢは長手方向を略有しておらず、光軸Ｘに直交する面での青色光ＬＢの照射領域は略真円である。発光素子２０Ｃは、青色光ＬＢによって励起され、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを含む黄色光ＬＹの蛍光を発する黄色蛍光体である。ビーム整形素子２３は、発光素子２０Ｂから発せられた略真円状の青色光ＬＢを、長手方向Ｄ１を有する楕円形状または長方形状の青色光ＬＢに整形し、偏光分離ミラー２４に向けて射出する。ビーム整形素子２３において青色光ＬＢの整形に寄与する射出面は、第１実施形態で説明した発光面２０ｅとして機能する。
【００４２】
偏光分離ミラー２４は、Ｓ偏光の青色光ＬＢ（Ｓ）のみを反射させるとともに、Ｐ偏光の青色光ＬＢ及びＳ偏光及びＰ偏光の黄色光ＬＹを透過させる。偏光分離ミラー２４には、例えば偏光ダイクロイックミラーが用いられる。偏光分離ミラー２４によって反射された青色光ＬＢ（Ｓ）は、ピックアップレンズ２１を透過し、発光素子２０Ｃに入射する。
【００４３】
図８は、黄色蛍光体である発光素子２０ＣにＳ偏光の青色光ＬＢ（Ｓ）が照射され、黄色光ＬＹとしての蛍光が生成される様子を示す概略図である。図８に示すように、発光素子２０Ｃに入射した青色光ＬＢ（Ｓ）は、黄色蛍光体を励起し、黄色蛍光体から黄色光ＬＹが射出される。このとき、黄色蛍光体に入射する青色光ＬＢ（Ｓ）は、長手方向Ｄ１を有する。そのため、黄色蛍光体である発光素子２０Ｃから発せられる黄色光ＬＹも長手方向Ｄ１を有する。図７に示すように、発光素子２０Ｃから発せられた黄色光ＬＹは、ピックアップレンズ２１を通り、偏光分離ミラー２４を透過する。
【００４４】
一方、ビーム整形素子２３から射出された青色光ＬＢのうち、Ｐ偏光の青色光ＬＢ（Ｐ）も青色光ＬＢ（Ｓ）と同様に長手方向Ｄ１を有しているが、偏光分離ミラー２４を透過する。位相差板２６は、青色光ＬＢに対して所定の位相差を付与する。本変形例では、所定の位相差は、青色光ＬＢの１／４波長分、すなわち（π／２）である。反射拡散板２５は、入射した青色光ＬＢを拡散させつつ、反射させる。偏光分離ミラー２４を透過した青色光ＬＢ（Ｐ）は、位相差板２６と、両凸レンズ２２ａ，２２ｂからなるピックアップレンズ２２とを通り、反射拡散板２５に入射する。反射拡散板２５によって反射された青色光ＬＢは、再びピックアップレンズ２２と位相差板２６とを通り、青色光ＬＢ（Ｓ）に変換され、偏光分離ミラー２４に入射する。位相差板２６によってＳ偏光に変換された青色光ＬＢ（Ｓ）は、偏光分離ミラー２４によって反射され、前述のように偏光分離ミラー２４を透過した黄色光Ｙとともに、図２に示す第１実施形態の重畳光学系４２に入射する。
【００４５】
重畳光学系４２、色分離光学系３、光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ、合成光学装置５及び投写光学系６における青色光ＬＢ（Ｓ）と黄色光ＬＹのふるまい、動作は、第１実施形態と同様であり、白色光ＬＷを青色光ＬＢ（Ｓ）と黄色光ＬＹの組み合わせと置き換えればよい。
【００４６】
以上説明した第１実施形態の変形例の照明装置によれば、長手方向Ｄ１を有する照射分布の青色光ＬＢを発する発光素子２０Ａおよびビーム整形素子２３と、偏光変換素子３３と、レンズアレイ３１ｂと、光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒとを備える。本変形例の照明装置では、第１実施形態に係る照明装置１４Ａと同様に、マイクロレンズＭの外形に沿う方向ＤＡ，ＤＢと発光面２０ｅの長手方向Ｄ１とを互いに交差させ、方向ＤＡ，ＤＢと偏光プリズムＰＰの長手方向ＤＰとを互いに交差させることができる。また、複数のマイクロレンズＭは互いに同じ向きの長手方向ＤＭを有し、発光面２０ｅの長手方向Ｄ１はマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対し、±（マイクロレンズＭの縦幅Ａ／マイクロレンズＭの横幅Ｂ）の傾きを有するように発光素子２０Ｂ，２０Ｃを配置できる。このことによって、照明装置における発光素子２０Ｂ，２０Ｃから発せられた青色光ＬＢおよび黄色光ＬＹの利用効率を向上させるとともに、照明装置の小型化を図ることができる。
【００４７】
また、第１実施形態の変形例のプロジェクターによれば、発光素子２０Ａから発せられた白色光ＬＷの利用効率を向上させるとともに、小型化を図ることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次いで、本発明の第２実施形態に係る照明装置及びプロジェクターの一例について説明する。図示していないが、第２実施形態の照明装置及びプロジェクターは、第１実施形態の照明装置及びプロジェクターと同様の構成要素を備え、レンズアレイ３１ａ，３１ｂ及び偏光変換素子３３Ａを次に説明するレンズアレイ３１ｃ及び偏光変換素子３３Ｂに置き換えたものである。
【００４９】
ただし、第２実施形態では、第１のレンズアレイ３１ａおよび第２のレンズアレイ（レンズアレイ）３１ｃにおいて互いに隣接する複数のマイクロレンズＭの各列Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｍ（ｍは複数のマイクロレンズＭの総列数であって、２以上の任意の自然数である。）には、光軸Ｘに直交する面内で、隣接する列Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｍに対して所定の段差ｚが付けられている。図９は、第２のレンズアレイ３１ｂに照射される白色光ＬＷの照射領域を示す模式図である。図９に示すように、段差ｚは、複数のスポット状の白色光ＬＷの照明領域が光軸Ｘに直交する面内で直線Ｅ上に配置されるように、すなわち一直線上に並ぶように、適宜設定されている。ここで、光軸Ｘに直交する面内おいて、マイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対して発光素子２０Ａの発光面２０ｅの長手方向Ｄ１がなす角度（狭角）をαとする。段差ｚは、ｔａｎ（α）＝（ｚ／Ｂ）の関係式とαが小さいことで「ｔａｎ（α）＝＝α（左記の「＝＝」はほぼ等しい（ニアリーイコール）を意味する）」の関係式が成り立つことから、α×Ｂと表される。このように第２のレンズアレイ３１ｂに入射したスポットアレイ状の白色光ＬＷは、第２のレンズアレイ３１ｂによってコリメートされ、偏光変換素子３３Ｂに照射される。
【００５０】
図１０は、第２実施形態における偏光変換素子３３Ｂの斜視図および偏光変換素子３３Ｂに照射されるスポット状の白色光ＬＷの照射領域を示す図である。図１０に示すように、発光素子２０Ａから発せられた白色光ＬＷが第２のレンズアレイ３１ｂを図９に示すように通過することで形成される複数の光源像のうち少なくとも２つ以上の光源像は長手方向ＤＰに沿う直線Ｅ（仮想線）上に並んでおり、第２実施形態では全ての光源像が直線Ｅ上に並んでいる。偏光変換素子３３Ｂは、偏光プリズムＰＰの長手方向ＤＰが第１のレンズアレイ３１ａ及び第２のレンズアレイ３１ｂのマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対して角度（狭角）αの傾きを持つように、配置されている。第１実施形態と同様に、マイクロレンズＭの短辺に沿う方向ＤＡ及び長辺に沿う方向ＤＢと偏光プリズムＰＰの長手方向ＤＰとは、互いに交差している。また、偏光変換素子３３Ｂから射出されたスポットアレイ状の白色光ＬＷは、Ｐ偏光またはＳ偏光に揃えられる。
【００５１】
以上説明した第２実施形態に係る照明装置によれば、以下の効果を奏する。
第２実施形態の照明装置は、発光面２０ｅが長手方向Ｄ１を有する発光素子２０Ａと、長手方向ＤＰを有する複数の偏光プリズムＰＰを有する偏光変換素子３３Ａと、光軸Ｘにおいて発光素子２０Ａと偏光変換素子３３Ａとの間に設けられ、かつ複数の矩形状のマイクロレンズＭを有するレンズアレイ３１ｂと、発光素子２０Ａから発せられて偏光変換素子３３を通過した光を変調する光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒと、を備える。第１実施形態の照明装置１４Ａでは、マイクロレンズＭの外形に沿う方向ＤＡ，ＤＢと発光面２０ｅの長手方向Ｄ１とは互いに交差しており、方向ＤＡ，ＤＢと偏光プリズムＰＰの長手方向ＤＰとは互いに交差している。このことによって、照明装置における発光素子２０Ａから発せられた白色光ＬＷの利用効率を向上させるとともに、照明装置の小型化を図ることができる。
【００５２】
具体的には、第２実施形態の照明装置では、複数のマイクロレンズＭは互いに同じ向きの長手方向ＤＭを有し、光軸Ｘに直交する面において、発光面２０ｅの長手方向Ｄ１はマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対し、所定の角度αを以って傾いている。また、光軸Ｘに直交する面において、複数のマイクロレンズＭの列Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｍには、隣接する列Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｍに対して所定の段差ｚが付けられ、段差ｚは（角度α×マイクロレンズＭの横幅Ｂ）で表される。第２実施形態の照明装置によれば、発光面２０ｅが長手方向Ｍ１を有する白色ＬＥＤなどの固体光源に対して、長手方向Ｍ１と長手方向ＤＰを揃えることで、発光素子２０Ａからの白色光ＬＷのスポットを偏光変換素子３３Ｂの遮光部Ｎで欠損させることなく、偏光プリズムＰＰを通過させ、偏光変換素子３３Ｂでの光損失を低減できる。また、偏光変換素子３３Ｂ上にできる照射領域（すなわち、光源像）が図９に例示する直線Ｅ上に並ぶため、偏光変換素子３３Ｂにおける光線透過率を向上させることができる。
【００５３】
また、第２実施形態のプロジェクターによれば、偏光変換素子３３Ｂでの光損失を抑えた照明装置を用いることによって、高輝度化を図ることができる。
【００５４】
（第２実施形態の変形例）
第２実施形態についても、第１実施形態に係る照明装置１４Ａ及びプロジェクター１の変形例と同様の変形例が挙げられる。すなわち、第２実施形態に係る照明装置及びプロジェクターの変形例は、照明光生成光学系１１Ａの光源光学系４１Ａを光源光学系４１Ｂに置き換えたものである。このような変形例によっても、第２実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００５５】
（第３実施形態）
次いで、本発明の第３実施形態に係る照明装置及びプロジェクターの一例について説明する。図示していないが、第３実施形態の照明装置及びプロジェクターは、第１実施形態の照明装置及びプロジェクターと同様の構成要素を備える。
【００５６】
図１１は、第３実施形態における第２のレンズアレイ３１ｂに照射される白色光ＬＷの照射領域を示す模式図である。図１１に示すように、第３実施形態では、光軸Ｘに直交する面内において、発光面２０ｅの長手方向Ｄ１は、マイクロレンズＭの長手方向ＤＭに直交する方向ＤＡにおいて長手方向ＤＭに対して所定の角度αをなして傾斜し、かつ所定の偏心量βをもってずれている。所定の偏心量βは、（角度α×マイクロレンズＭの横幅Ｂ）で表され、白色光ＬＷの中心ＣＬとマイクロレンズＭの中心ＣＭとの距離と対応する。このような構成によっても、発光素子２０Ａから発せられた白色光ＬＷが第２のレンズアレイ３１ｂを図１１に示すように通過することで形成される複数の光源像のうち少なくとも２つ以上の光源像は長手方向ＤＰに沿う直線Ｅ（仮想線）上に並んでおり、第３実施形態でも全ての光源像が直線Ｅ上に並んでいる。
【００５７】
以上説明した第３実施形態に係る照明装置によれば、以下の効果を奏する。
第３実施形態の照明装置は、第１実施形態の照明装置１４Ａと同様の構成要素を備えるので、照明装置における発光素子２０Ａから発せられた白色光ＬＷの利用効率を向上させるとともに、照明装置の小型化を図ることができる。
【００５８】
具体的には、第３実施形態の照明装置では、複数のマイクロレンズＭは互いに同じ向きの長手方向ＤＭを有し、光軸Ｘに直交する面において、発光面２０ｅの長手方向Ｄ１はマイクロレンズＭの長手方向ＤＭに対し、所定の角度αをもって傾き、所定の偏心量βをもってずれている。偏心量βは（角度α×マイクロレンズＭの横幅Ｂ）で表される。第３実施形態の照明装置によれば、発光面２０ｅが長手方向Ｍ１を有する白色ＬＥＤなどの固体光源に対して、長手方向Ｍ１と長手方向ＤＰを揃えることで、発光素子２０Ａからの白色光ＬＷのスポットを偏光変換素子３３Ｂの遮光部Ｎで欠損させることなく、偏光プリズムＰＰを通過させ、偏光変換素子３３Ｂでの光損失を低減できる。また、偏光変換素子３３Ｂ上にできる照射領域（すなわち、光源像）が図９に例示する直線Ｅ上に並ぶため、偏光変換素子３３Ｂにおける光線透過率を向上させることができる。
【００５９】
また、第３実施形態のプロジェクターによれば、偏光変換素子３３Ａでの光損失を抑えた照明装置を用いることによって、高輝度化を図ることができる。
【００６０】
（第３実施形態の変形例）
第３実施形態についても、第１実施形態に係る照明装置１４Ａ及びプロジェクター１の変形例と同様の変形例が挙げられる。すなわち、第３実施形態に係る照明装置及びプロジェクターの変形例は、照明光生成光学系１１Ａの光源光学系４１Ａを光源光学系４１Ｂに置き換えたものである。このような変形例によっても、第３実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６２】
例えば、上述の各実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、本発明に係るプロジェクターは１つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターであってもよい。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスが用いられてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１…プロジェクター、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調素子（光変調装置）、１４Ａ…照明装置、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…発光素子、２０ｅ…発光面、３３，３３Ａ，３３Ｂ…偏光変換素子、２１ｂ…第２のレンズアレイ（レンズアレイ）、Ｄ１，ＤＭ…長手方向、ＭＡ，ＭＢ…方向（レンズの外形に沿う方向）、ＰＰ…偏光プリズム
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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