(57)【要約】【課題】映像用の光及び照明用の光を同時に出射することができる照明装置を提供する。【解決手段】入射した光を映像に応じた光に変換して出力する映像素子１１０と、映像素子１１０を経由する第１の光路１１１と、映像素子１１０を経由しない第２の光路１１２とを備え、第１の光路１１１及び第２の光路１１２のそれぞれは、当該光路を通る光を外部の対象物に投射するための光路である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置であって、
入射した光を映像に応じた光に変換して出力する映像素子と、
前記映像素子を経由する第１の光路と、
前記映像素子を経由しない第２の光路とを備え、
前記第１の光路及び前記第２の光路のそれぞれは、当該光路を通る光を前記照明装置の外部の対象物に投射するための光路である
照明装置。
【請求項２】
さらに、光を前記対象物に投射する投射レンズを備え、
前記第１の光路は、前記映像素子を経由して前記投射レンズに向かう光路であり、
前記第２の光路は、前記映像素子を経由せずに前記投射レンズに向かう光路であり、
前記第１の光路及び前記第２の光路は、分割された２つの光路であって、分割直後のそれぞれの向きが略同一の光路である
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記映像素子は、略平面状の素子であり、
前記第１の光路及び前記第２の光路は、前記映像素子を含む平面において分割された２つの光路である
請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１の光路を通る光の進行方向から見た場合に、前記第１の光路は、前記進行方向における少なくとも一部分において、前記第２の光路に囲まれている
請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項５】
さらに、前記第１の光路及び前記第２の光路の間の少なくとも一部分を隔てる遮光部材を備える
請求項２〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１の光路の少なくとも一部分は、前記第２の光路と遮光されずに隣接して設けられる
請求項２〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記映像素子は、当該映像素子を透過した光を映像に応じた光に変換する光透過型の映像素子である
請求項２〜６のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記第１の光路及び前記第２の光路は、前記映像素子が設けられた映像生成領域と、光透過領域とを有する平面において分割された２つの光路であり、
前記第１の光路は、前記映像生成領域を通って前記投射レンズに入射する光の光路であり、
前記第２の光路は、前記光透過領域を通って前記投射レンズに入射する光の光路である
請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
さらに、基板を備え、
前記映像生成領域と、前記光透過領域とは、当該基板に設けられている
請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記光透過領域には、開口が設けられる
請求項７または８に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記映像素子は、透過型液晶パネルである
請求項７〜９のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１２】
さらに、
前記映像素子に向かう光または前記映像素子から出射された光を偏光させる偏光制御素子が設けられた偏光制御領域と、光透過領域とを有する偏光素子を備える
請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記偏光素子は、前記偏光制御領域と、前記偏光素子の光透過領域とが基板に設けられることで構成される
請求項１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記映像素子は、当該映像素子に入射した光を映像に応じた光として反射する光反射型の映像素子である
請求項２〜６のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記第１の光路及び前記第２の光路は、前記映像素子が設けられた映像生成領域と、光反射領域とを有する平面において分割された２つの光路であり、
前記第１の光路は、前記映像生成領域で反射されて前記投射レンズに入射する光の光路であり、
前記第２の光路は、前記光反射領域で反射されて前記投射レンズに入射する光の光路である
請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１６】
さらに、基板を備え、
前記映像生成領域と、前記光反射領域とは、当該基板に設けられている
請求項１５に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記映像素子は、反射型液晶パネルである
請求項１５または１６に記載の照明装置。
【請求項１８】
前記映像素子は、マイクロミラーアレイである
請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関し、特に照明用の光と、映像用の光とを照射することができる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な映像をスクリーンに拡大投影する画像表示装置である、プロジェクタが広く普及している（例えば、特許文献１参照）。プロジェクタにおいては、具体的には、光源から出射された光を、透過型の映像素子を透過させて映像を投影する方式や、光源から出射された光を、反射型の映像素子で反射させて映像を投影する方式が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９９８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、照明装置から、照明用の光に加えて映像用の光を同時に出射することができれば、照明装置を幅広い用途に用いることができると考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、照明用の光及び映像用の光を同時に出射することができる照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る照明装置は、照明装置であって、入射した光を映像に応じた光に変換して出力する映像素子と、前記映像素子を経由する第１の光路と、前記映像素子を経由しない第２の光路とを備え、前記第１の光路及び前記第２の光路のそれぞれは、当該光路を通る光を前記照明装置の外部の対象物に投射するための光路である。
【０００７】
また、さらに、光を前記対象物に投射する投射レンズを備え、前記第１の光路は、前記映像素子を経由して前記投射レンズに向かう光路であり、前記第２の光路は、前記映像素子を経由せずに前記投射レンズに向かう光路であり、前記第１の光路及び前記第２の光路は、分割された２つの光路であって、分割直後のそれぞれの向きが略同一の光路であってもよい。
【０００８】
また、前記映像素子は、略平面状の素子であり、前記第１の光路及び前記第２の光路は、前記映像素子を含む平面において分割された２つの光路であってもよい。
【０００９】
また、前記第１の光路を通る光の進行方向から見た場合に、前記第１の光路は、前記進行方向における少なくとも一部分において、前記第２の光路に囲まれていてもよい。
【００１０】
また、さらに、前記第１の光路及び前記第２の光路の間の少なくとも一部分を隔てる遮光部材を備えてもよい。
【００１１】
また、前記第１の光路の少なくとも一部分は、前記第２の光路と遮光されずに隣接して設けられてもよい。
【００１２】
また、前記映像素子は、当該映像素子を透過した光を映像に応じた光に変換する光透過型の映像素子であってもよい。
【００１３】
また、前記第１の光路及び前記第２の光路は、前記映像素子が設けられた映像生成領域と、光透過領域とを有する平面において分割された２つの光路であり、前記第１の光路は、前記映像生成領域を通って前記投射レンズに入射する光の光路であり、前記第２の光路は、前記光透過領域を通って前記投射レンズに入射する光の光路であってもよい。
【００１４】
また、さらに、基板を備え、前記映像生成領域と、前記光透過領域とは、当該基板に設けられてもよい。
【００１５】
また、前記光透過領域には、開口が設けられてもよい。
【００１６】
また、前記映像素子は、透過型液晶パネルであってもよい。
【００１７】
また、さらに、前記映像素子に向かう光または前記映像素子から出射された光を偏光させる偏光制御素子が設けられた偏光制御領域と、光透過領域とを有する偏光素子を備えてもよい。
【００１８】
また、前記偏光素子は、前記偏光制御領域と、前記偏光素子の光透過領域とが基板に設けられることで構成されてもよい。
【００１９】
また、前記映像素子は、当該映像素子に入射した光を映像に応じた光として反射する光反射型の映像素子であってもよい。
【００２０】
また、前記第１の光路及び前記第２の光路は、前記映像素子が設けられた映像生成領域と、光反射領域とを有する平面において分割された２つの光路であり、前記第１の光路は、前記映像生成領域で反射されて前記投射レンズに入射する光の光路であり、前記第２の光路は、前記光反射領域で反射されて前記投射レンズに入射する光の光路であってもよい。
【００２１】
また、さらに、基板を備え、前記映像生成領域と、前記光反射領域とは、当該基板に設けられていてもよい。
【００２２】
また、前記映像素子は、反射型液晶パネルであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の照明装置は、映像用の光及び照明用の光を同時に出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施の形態１に係る照明装置の用途を説明するための図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る照明装置の構成を概念的に示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る照明装置の光学系を簡易的に示す図である。
【図４】図４は、図３に示される光路をＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る光分割部材の構成を示す図である。
【図６】図６は、光分割部材のその他の構成例を示す第１の図である。
【図７】図７は、光分割部材のその他の構成例を示す第２の図である。
【図８】図８は、遮光部材が設けられた光分割部材を示す平面図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る単板式の照明装置の光学系を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１に係る３板式の照明装置の光学系を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る、反射型の映像素子を用いた照明装置の光学系を示す図である。
【図１２】図１２は、第１の光路及び第２の光路を別の方法で設けた照明装置を概念的に示す第１の図である。
【図１３】図１３は、第１の光路及び第２の光路を別の方法で設けた照明装置を概念的に示す第２の図である。
【図１４】図１４は、照明装置の適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、実施の形態に係る照明装置（ライティングプロジェクタ）について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２６】
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００２７】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る照明装置の用途について説明する。図１は、実施の形態１に係る照明装置の用途を説明するための図である。
【００２８】
図１の（ａ）に示されるように、実施の形態１に係る照明装置１００は、映像光１０（映像用の光）と、照明光２０（照明用の光）とを同時に投射することができる。照明装置１００は、例えば、映像光１０を構造物の面（照射面）に投射し、なおかつ、その周辺を照明光２０で照らすことができる。
【００２９】
具体的には、例えば、机の上方に照明装置１００が設置された場合、照明装置１００は、机上を照明すると共に机上に映像を表示することができる。また、照明装置１００は、図１の（ｂ）に示されるように、映像光１０の投射のみをＯＮ・ＯＦＦすることも可能である。
【００３０】
以上のように、照明装置１００は、照明機能に加えて、ユーザに映像を提示する機能を有する。
【００３１】
次に、照明装置１００の構成について説明する。図２は、実施の形態１に係る照明装置１００の構成を概念的に示す図である。図３は、実施の形態１に係る照明装置１００の光学系を簡易的に示す図である。
【００３２】
図２及び図３に示されるように、照明装置１００は、映像素子１１０と、投射レンズ１２０と、基板１３０とを備える。なお、図３に示される照明装置１００の光学系は、簡略化された光学系であり、後述する詳細な光学系とは構成が異なる。
【００３３】
映像素子１１０は、入射した光を映像に応じた光に変換して出力する（映像用の光を生成する）略平面状の素子であり、実施の形態１では、透過型液晶パネルである。映像素子１１０は、透光性の材料からなる基板１３０の中央部分に設けられる。投射レンズ１２０は、光を対象物に投射するためのレンズであり、従来から映像光１０を対象物に結像させるために用いられているレンズである。
【００３４】
照明装置１００では、映像素子１１０を経由して投射レンズ１２０に向かう第１の光路１１１と、映像素子１１０を経由せずに投射レンズ１２０に向かう第２の光路１１２が設けられている。つまり、照明装置１００は、第１の光路１１１、及び、第２の光路１１２を構成する光学系を備える。第１の光路１１１は、映像光１０として出射される光が通る光路であり、第２の光路１１２は、照明光２０として出射される光が通る光路である。
【００３５】
ここで、第１の光路１１１及び第２の光路１１２は、分割された２つの光路であって、上記分割後のそれぞれの向きが略同一の光路であることが特徴である。
【００３６】
より具体的には、第１の光路１１１及び第２の光路１１２は、光の進行方向に交差する平面（分割出射面）において空間的に分割された２つの光路であって、分割出射面近傍において略同一の方向に向かう光路（断面分割された光路）である。言い換えれば、分割出射面の近傍において、第１の光路１１１を通る光の進行方向と第２の光路１１２を通る光の進行方向とは略同一である。なお、ここでの略同一とは、光学系の部品配置のずれや、各部品の寸法の公差等を考慮した上で実質的に同一であることを意味する。
【００３７】
そして、第１の光路１１１を通る光は、映像素子１１０を透過して投射レンズ１２０に入射する。これにより、映像光１０が対象物のうちの第１領域に投射される。一方、第２の光路１１２を通る光は、映像素子１１０を透過することなく投射レンズ１２０に入射する。これにより、照明光２０が対象物のうちの第２領域に投射される。なお、映像光１０が投射される対象物の第１領域と、照明光２０が投射される対象物の第２領域とは、基本的には重ならない。対象物においては、基本的には、第１領域の周囲に第２領域が位置する。
【００３８】
なお、光軸方向（光の進行方向）から見た場合に、第２の光路１１２は、第１の光路１１１の少なくとも一部を囲むように設けられる。図４は、図３に示される光路をＡ−Ａ線で切断した断面図（光軸に垂直な断面の断面図）である。図４に示されるように、第１の光路１１１を通る光の進行方向から見た場合に、第１の光路１１１は、当該進行方向における少なくとも一部分において、第２の光路１１２に囲まれている。
【００３９】
また、光分割部材１４０に向かう光の光路は、分割されていない。言い換えれば、光分割部材１４０に向かう光の第１の光路１１１は、光分割部材１４０に向かう光の第２の光路１１２と遮光されずに隣接して設けられている（一体となっている）。
【００４０】
実施の形態１では、第１の光路１１１及び第２の光路１１２は、映像素子１１０が設けられた基板１３０（以下、光分割部材１４０とも記載する）によって分割された２つの光路である。
【００４１】
以下、照明装置１００の特徴構成である光分割部材１４０について、図５を用いて詳細に説明する。
【００４２】
図５は、実施の形態１に係る光分割部材１４０の構成を示す図である。光分割部材１４０は、第１の基板１３１と、第２の基板１３２と、映像素子１１０（第１の映像素子部材１１０ａ及び第２の映像素子部材１１０ｂ）とを備える。
【００４３】
第１の基板１３１及び第２の基板１３２は、いずれも円形のガラス基板であり、透光性を有する基板である。第１の基板１３１の主面の中央部分には、第１の映像素子部材１１０ａが設けられている。同様に、第２の基板１３２の主面の中央部分には、第２の映像素子部材１１０ｂが設けられている。
【００４４】
光分割部材１４０は、第１の基板１３１と、第２の基板１３２とが貼り合わされて形成されている。つまり、第１の映像素子部材１１０ａ及び第２の映像素子部材１１０ｂが重なり合って映像素子１１０が形成される。
【００４５】
光分割部材１４０のうち、映像素子１１０が設けられた領域（映像生成領域）を透過した光は、映像素子１１０に表示された映像に応じた光となって投射レンズ１２０に入射する。すなわち、映像素子１１０（映像生成領域）を透過する光は、第１の光路１１１を通ることとなる。言い換えれば、光分割部材１４０のうちの映像領域（映像素子１１０）は、第１の光路１１１を構成する光学系に含まれる。
【００４６】
一方、光分割部材１４０のうち、映像素子１１０が設けられていない領域（光透過領域）は、上述のように光を透過するガラスで形成されている。したがって、光透過領域を透過した光は、光透過領域を透過して投射レンズ１２０に入射する。すなわち、光透過領域を透過する光は、第２の光路１１２を通ることとなる。言い換えれば、光分割部材１４０のうちの光透過領域は、第２の光路１１２を構成する光学系に含まれる。なお、光分割部材１４０から出射される、第１の光路１１１を通る光の進行方向と、光分割部材１４０から出射される、第２の光路１１２を通る光の進行方向とは、略同一である。
【００４７】
照明装置１００では、光分割部材１４０によって、第１の光路１１１及び第２の光路１１２が設けられる。これにより、照明装置１００は、例えば、映像光１０を構造物の面（照射面）に投射し、なおかつ、その周辺を照明光２０で照らすことができる。
【００４８】
なお、光分割部材１４０の構成は、図５に示されるような構成に限定されるものではない。図６は、光分割部材のその他の構成例を示す図である。
【００４９】
図６の（ａ）に示される光分割部材１４０ａは、円形板状の透光性部材１３０ａの中央に設けられた開口３０ａ（または穴）に、映像素子１１０がはめ込まれて形成されている。透光性部材１３０ａは、透光性を有するものであれば、樹脂など、どのような材料で形成されてもよい。
【００５０】
また、図６の（ｂ）に示される光分割部材１４０ｂは、基板に代えて、円形フレーム状の保持部材１３０ｂが映像素子１１０を保持する構成である。具体的には、保持部材１３０ｂは、映像素子１１０の形状に対応した開口３０ｂ（保持部）によって映像素子１１０を保持する。
【００５１】
また、保持部材１３０ｂは、透光性の部材で形成されたフレーム状の部材であり、保持部材１３０ｂの外形を規定する円形の主フレーム１３５内には、開口３０ｂ以外に４つの開口３０が設けられている。保持部材１３０ｂにおいては、保持部材１３０ｂと、開口３０とが光透過領域に相当する。
【００５２】
以上、光分割部材の構成例について説明したが、光分割部材の形状（外形）、または光分割部材内の映像素子１１０の配置については、上記のような構成に限定されるものではない。光分割部材は、映像素子１１０が設けられる映像生成領域と、光透過領域と有するものであれば、どのような構成であってもよい。
【００５３】
光分割部材の形状（平面視した場合の外形）は、例えば、レーストラック形状であってもよい。図７の（ａ）は、レーストラック形状の光分割部材１４０ｃを示す模式図である。光分割部材１４０ｃでは、映像素子１１０は、光分割部材１４０ｃの真ん中に、２つの光透過領域１５０に挟まれるように設けられる。
【００５４】
また、光分割部材の形状は、図７の（ｂ）に示されるように、矩形であってもよい。図７の（ｂ）は、矩形の光分割部材１４０ｄを示す模式図である。光分割部材１４０ｄでは、光分割部材１４０ｄを２つの矩形の領域に分割した場合、２つの矩形の領域のうちの一方は映像素子１１０が設けられる映像生成領域であり、他方は光透過領域１５０である。
【００５５】
また、光分割部材の、映像生成領域と、光透過領域との境界には遮光部材が設けられてもよい。図８は、遮光部材が設けられた光分割部材を示す平面図である。なお、図８に示される光分割部材１４０ｅは、遮光部材が設けられている点を除いて、光分割部材１４０と同様の構成であるものとする。
【００５６】
図８に示されるように、光分割部材１４０ｅには、平面視した場合に、映像素子１１０（映像生成領域）と、基板１３０（光透過領域）との境界に、光を通さないマスク１１５（遮光部材）が設けられている。つまり、マスク１１５によって、第１の光路１１１と第２の光路１１２とは、隔てられている。言い換えれば、第１の光路１１１と第２の光路１１２とは、光路の途中の一部分において、マスク１１５によって隔てられている。なお、マスク１１５は、遮光部材の一例であり、遮光部材は、その他の部材であってもよい。
【００５７】
次に、照明装置１００の光学系について説明する。照明装置１００は、例えば、単板式の照明装置１００として実現される。
【００５８】
図９は、単板式の照明装置１００の光学系を示す図である。図９に示されるように、照明装置１００は、白色光源１６０と、コリメートレンズ１６５と、インテグレータレンズ１７０と、偏光ビームスプリッタ１７５と、集光レンズ１８０と、コリメートレンズ１８５とを備える。また、照明装置１００は、入射側偏光素子１９０と、光分割部材１４０と、出射側偏光素子１９５と、投射レンズ１２０とを備える。
【００５９】
白色光源１６０は、白色の光を発する光源である。白色光源１６０は、具体的には、放電ランプや、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、または無機ＥＬ等の固体発光素子を用いた光源である。
【００６０】
白色光源が発した光は、コリメートレンズ１６５において平行化され、インテグレータレンズ１７０によって、照度分布が均一化される。そして、照度分布が均一化された光は、偏光ビームスプリッタ１７５によって直線偏光の光に変換される。ここでは、照度分布が均一化された光は、一例として、Ｐ偏光の光に変換されるものとする。
【００６１】
Ｐ偏光に変換された光は、集光レンズ１８０に入射し、さらにコリメートレンズ１８５によって平行化されて入射側偏光素子１９０に入射する。
【００６２】
入射側偏光素子１９０は、映像素子１１０に向かって入射する光を偏光させる偏光板（偏光制御素子）が設けられた基板である。また、出射側偏光素子１９５は、映像素子１１０から出射する光を偏光させる偏光板が設けられた基板である。
【００６３】
ここで、入射側偏光素子１９０と、出射側偏光素子１９５とは、光分割部材１４０と対応する構造となっている。具体的には、入射側偏光素子１９０（出射側偏光素子１９５）は、光分割部材１４０の映像生成領域に対応する部分（光軸に垂直な方向から見た場合に光分割部材１４０の映像生成領域に重なる（対向する）部分）のみに偏光板が設けられ、それ以外の部分は、光を透過する構成となっている。つまり、入射側偏光素子１９０（出射側偏光素子１９５）は、偏光板が設けられる偏光制御領域と、その周辺の光透過領域とを有する。
【００６４】
よって、入射側偏光素子１９０の偏光制御領域に入射した光は、当該偏光制御領域がＰ偏光の光を透過する構成となっているため映像素子１１０に入射し、映像素子１１０の映像に応じて光変調されて出射される。
【００６５】
さらに、出射側偏光素子１９５の偏光制御領域は、入射側偏光素子１９０の偏光制御領域とは異なり、Ｓ偏光の光のみを透過する構成となっている。したがって、光変調された光のうちのＳ偏光の成分のみが出射側偏光素子１９５の偏光制御領域を通過し、投射レンズ１２０に入射する。この結果、投射レンズ１２０によって映像光１０がスクリーン等に投射される。
【００６６】
一方、入射側偏光素子１９０の光透過領域に入射した光は、光分割部材１４０の光透過領域と、出射側偏光素子１９５の光透過領域とをこの順に通過（透過）し、投射レンズ１２０に入射する。この結果、投射レンズ１２０によって照明光２０がスクリーン等に投射される。
【００６７】
以上説明したように、照明装置１００は、単板式の照明装置として、映像光１０と、照明光２０とを同時に投射することができる。
【００６８】
なお、本発明は、３板式の照明装置として実現されてもよい。図１０は、実施の形態１に係る３板式の照明装置１００ａの光学系を示す図である。なお、以下の説明では、図９と実質的に同様の構成については、説明が省略される場合がある。
【００６９】
照明装置１００ａは、蛍光体ホイール２００と、励起光源２０３と、赤色光源２０４と、青色光源２０５と、コリメートレンズアレイ２０６と、集光レンズ２０７、２０８、及び２１８とを備える。また、照明装置１００は、コリメートレンズ２０９、２１０、２１１、及び２１２と、ダイクロイックミラー２１３、２１４、２１９、及び２２３と、インテグレータレンズアレイ２１５及び２１６とを備える。また、照明装置１００ａは、偏光ビームスプリッタ２１７と、反射ミラー２２１、２２５、及び２２７と、リレーレンズ２２０、２２２、２２４、及び２２６と、フィールドレンズ２２８、２２９、及び２３０とを備える。
【００７０】
さらに、照明装置１００ａは、入射側偏光素子１９０ｂ、１９０ｇ、及び１９０ｒと、光分割部材２４０ｂ、２４０ｇ、及び２４０ｒと、出射側偏光素子１９５ｂ、１９５ｇ、及び１９５ｒと、クロスダイクロイックプリズム２４０と、投射レンズ２４１とを備える。
【００７１】
なお、入射側偏光素子１９０ｂ、１９０ｇ、及び１９０ｒは、上述の入射側偏光素子１９０と略同一の構成であり、出射側偏光素子１９５ｂ、１９５ｇ、及び１９５ｒは、上述の出射側偏光素子１９５と略同一の構成である。また、光分割部材２４０ｂ、２４０ｇ、及び２４０ｒと、それぞれ青色、緑色、赤色に対応した映像素子１１０が設けられている点を除けば、光分割部材１４０と略同一の構成である。
【００７２】
まず、図１０に示される光源部２５０について説明する。
【００７３】
蛍光体ホイール２００は、ガラス基材を有し、ガラス基材の表面には、可視光を高効率で反射するダイクロイックコートが施されている。そして、ダイクロイックコートの上には、さらに、緑色の光を発する蛍光体２０１が薄膜状に塗布されている。蛍光体２０１の薄膜の作製方法は特に限定されないが、沈降法や印刷法などが挙げられる。なお、図１０中に示されるように、ｘｙｚ座標軸を設定した場合、蛍光体ホイール２００は、ｚ軸回りに回転する。
【００７４】
励起光源２０３は、波長約４４５ｎｍ付近で発振する青色半導体レーザーであり、複数個のレーザーダイオードにより構成されている。図１０では、５×５個のマトリクス状に合計２５個のレーザーダイオードが配置されているものとする。なお、レーザーダイオードの数は特に限定されるものではなく、取り出したい光の強度に応じて適宜設定される。
【００７５】
励起光源２０３から発せられたレーザー光は、コリメートレンズアレイ２０６によってコリメートされる。なお、励起光源２０３を構成するレーザーダイオードは、コリメートレンズアレイ２０６の各レンズセルに対して１つずつ配置されている。
【００７６】
コリメートされたレーザー光は、ダイクロイックミラー２１３を通過した後、集光レンズ２０７及び集光レンズ２０８によって蛍光体２０１上に集光される。これにより、蛍光体２０１から緑色光が発せられる。
【００７７】
ここで、ダイクロイックミラー２１３は、励起光源２０３からのレーザー光と赤色光源２０４から発せられる赤色光を透過し、蛍光体２０１から発せられる緑色光を反射する。一方、ダイクロイックミラー２１４は、蛍光体２０１から発せられる緑色光と、赤色光源２０４から発せられる赤色光を反射し、青色光源２０５から発せられる青色光を透過する。
【００７８】
したがって、蛍光体２０１から発せられる緑色光は、ダイクロイックミラー２１３及びダイクロイックミラー２１４で反射されて光源部２５０から出射される。
【００７９】
赤色光源２０４は、主波長６２３ｎｍのＬＥＤであり、赤色光源２０４から発せられる赤色光は、コリメートレンズ２０９及びコリメートレンズ２１０によってコリメートされ、ダイクロイックミラー２１３を通過し、ダイクロイックミラー２１４で反射され、光源部２５０から出射される。
【００８０】
青色光源２０５は、主波長４６２ｎｍのＬＥＤであり、青色光源２０５から発せられる青色光はコリメートレンズ２１１及びコリメートレンズ２１２によってコリメートされ、ダイクロイックミラー２１４を通過し、光源部２５０から出射される。
【００８１】
次に、光源部２５０以外の光学系について説明する。
【００８２】
光源部２５０から出射された緑色光、赤色光、及び青色光のそれぞれは、インテグレータレンズアレイ２１５及びインテグレータレンズアレイ２１６によって照度分布が均一化され、偏光ビームスプリッタ２１７によって直線偏光の光に変換され、集光レンズ２１８に入射する。
【００８３】
ここで、ダイクロイックミラー２１９は、赤色光を反射し、緑色光及び青色光を透過する特性を有する。したがって、赤色光は、ダイクロイックミラー２１９で反射され、リレーレンズ２２０と反射ミラー２２１とを経て、フィールドレンズ２２８に入射する。
【００８４】
そして、フィールドレンズ２２８に入射した赤色光は、光分割部材２４０ｒ（入射側偏光素子１９０ｒ、光分割部材２４０ｒ、及び出射側偏光素子１９５ｒ）によって分割される。分割された赤色の光は、クロスダイクロイックプリズム２４０を経由し、映像光１０の赤色成分と、照明光２０の赤色成分とに分かれて投射レンズ２４１から投射される。
【００８５】
また、ダイクロイックミラー２２３は、緑色光を反射し、青色光を透過する特性を有する。したがって、緑色光は、ダイクロイックミラー２１９を通過した後、リレーレンズ２２２を通過してダイクロイックミラー２２３で反射され、フィールドレンズ２２９に入射する。
【００８６】
そして、フィールドレンズ２２９に入射した緑色光は、上述のように、光分割部材２４０ｇ（入射側偏光素子１９０ｇ、光分割部材２４０ｇ、及び出射側偏光素子１９５ｇ）によって分割される。分割された緑色の光は、クロスダイクロイックプリズム２４０を経由し、映像光１０の緑色成分と、照明光２０の緑色成分とに分かれて投射レンズ２４１から投射される。
【００８７】
また、青色光は、ダイクロイックミラー２１９、リレーレンズ２２２、ダイクロイックミラー２２３をこの順に通過する。そして、青色光は、リレーレンズ２２４、反射ミラー２２５、リレーレンズ２２６、反射ミラー２２７をこの順に経由して、フィールドレンズ２３０に入射する。
【００８８】
そして、フィールドレンズ２３０に入射した青色光は、上述のように、光分割部材２４０ｂ（入射側偏光素子１９０ｂ、光分割部材２４０ｂ、及び出射側偏光素子１９５ｂ）によって分割される。分割された青色の光は、クロスダイクロイックプリズム２４０を経由し、映像光１０の青色成分と、照明光２０の青色成分とに分かれて投射レンズ２４１から投射される。
【００８９】
以上説明したように、照明装置１００ａは、３板式の照明装置として、映像光１０と、照明光２０とを同時に投射することができる。
【００９０】
以上、実施の形態１に係る照明装置１００及び照明装置１００ａについて説明した。照明装置１００及び１００ａでは映像素子１１０を経由して投射レンズ１２０に向かう第１の光路１１１と、映像素子１１０を経由せずに投射レンズ１２０に向かう第２の光路１１２とが設けられている。そして、第１の光路１１１及び第２の光路１１２は、分割された２つの光路であって、それぞれ略同一の方向に向かう光路である。
【００９１】
このような構成により、照明装置１００及び１００ａは、映像光１０と、照明光２０とを同時に投射することができる。
【００９２】
（実施の形態２）
実施の形態１では、透過型の映像素子１１０を用いた照明装置１００（照明装置１００ａ）について説明したが、本発明は、反射型の映像素子を用いても実現可能である。
【００９３】
以下の実施の形態２では、反射型の映像素子を用いた照明装置について説明する。図１１は、実施の形態２に係る、反射型の映像素子を用いた照明装置の光学系を示す図である。
【００９４】
図１１に示されるように、実施の形態２に係る照明装置３００は、白色光源３６０と、反射型の映像素子３１０が設けられた光分割部材３４０と、集光レンズ３６５と、ロッドインテグレータ３７０と、リレーレンズ３８０と、フィールドレンズ３８５とを備える。
【００９５】
まず、実施の形態２に係る光分割部材３４０について説明する。
【００９６】
実施の形態２に係る光分割部材３４０は、例えば、図６の（ａ）を用いて説明した光分割部材１４０ａにおいて、円形板状の透光性部材１３０ａに代えて、円形板状のミラー部材（光を反射する部材）を用いる。そして、当該ミラー部材の中央に設けられた開口に、映像素子１１０に代えて反射型の映像素子３１０がはめ込まれて形成される。
【００９７】
なお、ミラー部材は、光を反射できるものであれば、どのような材料で形成されてもよい。また、反射型の映像素子３１０が用いられた光分割部材は、光を反射することができる基板に、映像素子３１０が設けられる構成であってもよい。
【００９８】
実施の形態２では、反射型の映像素子３１０として、マイクロミラーアレイが用いられる。マイクロミラーアレイは、微小ミラーがマトリクス状に配置された素子であり、各微小ミラーは、映像の画素に対応し、映像信号に応じて各微小ミラーの傾きが変わる。ミラー傾きに応じて投射レンズ１２０に入射する光の量（映像の明暗）が変わるため、投射レンズからは映像光１０が投射されることとなる。
【００９９】
なお、反射型の映像素子として、マイクロミラーアレイに代えて、反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）が用いられてもよい。
【０１００】
このように、光分割部材３４０は、映像素子３１０が設けられる映像生成領域と、光反射領域（ミラー部材のうちの映像生成領域以外の領域）とを有する。
【０１０１】
そして、実施の形態２においては、第１の光路１１１及び第２の光路１１２は、光分割部材３４０（映像生成領域と光反射領域とを有する平面を含む素子）によって分割された２つの光路である。具体的には、第１の光路１１１は、映像生成領域で反射されて投射レンズ１２０に入射する光の光路であり、第２の光路１１２は、光反射領域で反射されて投射レンズ１２０に入射する光の光路である。
【０１０２】
次に、図１１に示される光学系について説明する。
【０１０３】
白色光源３６０から発せられた光は、集光レンズ３６５によって、ロッドインテグレータ３７０へと集光される。そして、ロッドインテグレータ３７０からは、照度が均一化された光が出射される。
【０１０４】
さらに、ロッドインテグレータ３７０から出射される光は、リレーレンズ３８０、フィールドレンズ３８５を通過し、反射ミラー３９０で反射されて、反射型の映像素子３１０が設けられた光分割部材３４０に入射する。
【０１０５】
ここで、上述のように、光分割部材の映像生成領域に入射した光は、各微小ミラーの傾きによって映像に応じた光に変換されて投射レンズ３２０に入射される。この結果、投射レンズ３２０によって映像光１０がスクリーン等に投射される。
【０１０６】
一方、映像素子３１０の光反射領域に入射した光は、反射して投射レンズ３２０に入射する。この結果、投射レンズ３２０によって照明光２０がスクリーン等に投射される。
【０１０７】
以上、実施の形態２に係る照明装置３００について説明した。照明装置３００では、反射型の映像素子３１０を経由して投射レンズ３２０に向かう第１の光路１１１と、反射型の映像素子３１０を経由せずに投射レンズ３２０に向かう第２の光路１１２が設けられている。そして、第１の光路１１１及び第２の光路１１２は、光軸に交差する平面（映像素子３１０を含む平面）において分割された２つの光路である。
【０１０８】
このような構成により、照明装置３００は、映像光１０と、照明光２０とを同時に投射することができる。
【０１０９】
なお、本発明は、反射型の映像素子３１０を用いた３板式の照明装置としても実現可能である。この場合の光学系については説明を省略する。
【０１１０】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態１及び２に係る照明装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１１１】
なお、上記実施の形態では、１つの光源からの光が分割されて第１の光路１１１と第２の光路１１２とを通る例について説明したが、第１の光路１１１を通る光を発する光源と、第２の光路１１２を通る光を発する光源とが別個に設けられてもよい。
【０１１２】
なお、照明装置において、映像素子を経由する第１の光路１１１と、映像素子を経由しない第２の光路１１２とが設けられれば、映像光１０と照明光２０とを投射することができる。したがって、第１の光路１１１と、第２の光路１１２とは、上記実施の形態で説明した方法とは異なる方法で分割された光路であってもよい。
【０１１３】
例えば、図１２の概念図に示されるように、第１の光路１１１と第２の光路１１２とは、方向的に分割された光路であり、第２の光路１１２は、映像素子１１０の近傍を通らない光路であってもよい。具体的には、第１の光路１１１と第２の光路１１２とは、光が映像素子に入射する前の経路において、ハーフミラー等によって互いに方向が異なるように分割された光路であってもよい。
【０１１４】
また、例えば、図１３の概念図に示されるように、第２の光路１１２は、映像素子及び投射レンズの両方を経由しない光路であってもよい。
【０１１５】
上記実施の形態に係る照明装置は、例えば、図１４に示されるようなプロジェクタとして実現可能である。
【０１１６】
なお、本発明は、照明装置としてだけでなく、上記実施の形態で説明した光分割部材や、偏光素子（入射側偏光素子及び出射側偏光素子）として実現されてもよい。
【０１１７】
以上、一つまたは複数の態様に係る照明装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  映像光
２０  照明光
３０、３０ａ、３０ｂ  開口
１００、１００ａ、３００  照明装置
１１０、３１０  映像素子
１１０ａ  第１の映像素子部材
１１０ｂ  第２の映像素子部材
１１１  第１の光路
１１２  第２の光路
１１５  マスク
１２０、２４１、３２０  投射レンズ
１３０  基板
１３１  第１の基板
１３２  第２の基板
１３０ａ  透光性部材
１３０ｂ  保持部材
１３５  主フレーム
１４０、１４０ａ〜１４０ｄ、２４０ｂ、２４０ｇ、２４０ｒ、３４０  光分割部材
１５０  光透過領域
１６０、３６０  白色光源
１６５、１８５、２０９、２１０、２１１、２１２  コリメートレンズ
１７０  インテグレータレンズ
１７５、２１７  偏光ビームスプリッタ
１８０、２０７、２０８、２１８、３６５  集光レンズ
１９０、１９０ｂ、１９０ｇ、１９０ｒ  入射側偏光素子
１９５、１９５ｂ、１９５ｇ、１９５ｒ  出射側偏光素子
２００  蛍光体ホイール
２０１  蛍光体
２０３  励起光源
２０４  赤色光源
２０５  青色光源
２０６  コリメートレンズアレイ
２１３、２１４、２１９、２２３  ダイクロイックミラー
２１５、２１６  インテグレータレンズアレイ
２２０、２２２、２２４、２２６、３８０  リレーレンズ
２２１、２２５、２２７、３９０  反射ミラー
２２８、２２９、２３０、３８５  フィールドレンズ
２４０  クロスダイクロイックプリズム
２５０  光源部
３７０  ロッドインテグレータ
【図１】
2015090406.tif 000003
【図２】
2015090406.tif 000004
【図３】
2015090406.tif 000005
【図４】
2015090406.tif 000006
【図５】
2015090406.tif 000007
【図６】
2015090406.tif 000008
【図７】
2015090406.tif 000009
【図８】
2015090406.tif 000010
【図９】
2015090406.tif 000011
【図１０】
2015090406.tif 000012
【図１１】
2015090406.tif 000013
【図１２】
2015090406.tif 000014
【図１３】
2015090406.tif 000015
【図１４】
2015090406.tif 000016