(57)【要約】【課題】光効率が良く、カラーバランスも良好な照明装置及びプロジェクタ等を提供すること。【解決手段】照明装置１０を有し、超高圧水銀ランプ１０１は、Ｒ光、Ｇ光、及びＢ光を含む光を供給し、ＬＥＤ１０２からの所定の波長領域の光はＲ光に対応し、ダイクロイックプリズム１０３は、超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光と、ＬＥＤ１０２からのＲ光とを混合して射出し、さらに、照明装置１０から供給される光をＲ光と、Ｇ光と、Ｂ光とに分離するダイクロイックミラー１０６Ｒ、１０６Ｇと、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ画像信号に応じて変調する空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂと、空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光と、Ｇ光と、Ｂ光とを合成するクロスダイクロイックプリズム１１２と、クロスダイクロイックプリズム１１２にて合成された光を投写する投写レンズ１１４とを有する。【選択図】      図１
2004264512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を供給する光源部と、
所定の波長領域の光を供給する固体発光素子と、
前記光源部からの光と、前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光とを混合して射出する光混合部とを有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光混合部は、前記光源部からの光のうちの前記所定の波長領域の光と前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光とを合わせた光の強度と、前記光源部からの光のうちの前記所定の波長領域以外の光の強度と、を略一致させて射出することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記所定の波長領域の光は、赤色光であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光混合部は、前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光を反射又は透過し、前記光源部からの光を透過又は反射させるダイクロイック膜を有すること特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置を有し、
前記光源部は、第１色光、第２色光、及び第３色光を含む光を供給し、
前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光は前記第１色光に対応し、
前記光混合部は、前記光源部からの前記第１色光と、前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光とを混合して射出し、
さらに、
前記照明装置から供給される光を前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とに分離する色分離光学系と、
前記第１色光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置と、
前記第２色光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置と、
前記第３色光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置と、
前記第１色光用空間光変調装置、前記第２色光用空間光変調装置、及び前記第３色光用空間光変調装置でそれぞれ変調された前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とを合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系にて合成された光を投写する投写レンズと、
を有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置を有し、
前記光源部は、第１色光、第２色光、及び第３色光を含む光を供給し、
前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光は前記第１色光に対応し、
さらに、
前記光源部から供給される光を前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とに分離するカラーホイールと、
前記カラーホイールからの前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光と、前記固体発光素子からの前記第１色光に対応する前記所定の波長領域の光と、を画像信号に応じて変調して射出する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置にて変調された光を投写する投写レンズとを有し、
前記空間光変調装置は前記光混合部の機能を兼用し、第１の反射位置と第２の反射位置とを択一的に選択可能な可動ミラー素子からなるティルトミラーデバイスであって、
前記光源部からの前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とは、前記可動ミラー素子が第１の反射位置にあるときは前記投写レンズの方向へ反射され、前記第２の反射位置にあるときは前記投写レンズ以外の方向へ反射され、
前記固体発光素子からの前記第１色光である前記所定の波長領域の光は、前記可動ミラー素子が前記第１の反射位置にあるときは前記投写レンズ以外の方向へ反射され、前記可動ミラー素子が前記第２の反射位置にあるときは前記投写レンズの方向へ反射されることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
前記カラーホイールは、前記第１色光を透過する第１色光透過部と、前記第２色光を透過する第２色光透過部と、前記第３色光を透過する第３色光透過部と、光を遮光する遮光部とを有し、
前記光源部からの光が前記遮光部により遮光されているときに、前記固体発光素子からの前記第１色光である前記所定の波長領域の光が前記空間光変調装置に供給されることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置にて変調された光を所定面に結像させる結像レンズとを有することを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置、プロジェクタ及び光学装置に関し、特に、プロジェクタに好適な照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタは、コンピュータ等からの画像供給装置から供給される画像信号に応じて光（投写光）を投写し、画像を表示する装置である。プロジェクタの光源部には、古くはハロゲンランプ、近年は超高圧水銀ランプが主として用いられる。超高圧水銀ランプは、高輝度の光を供給することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超高圧水銀ランプに代表されるメタルハライドランプは、白色光を得るために必要な光のうち赤色光（以下、「Ｒ光」という。）の強度が、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）及び青色光（以下、「Ｂ光」という。）の強度に比較して小さい。このため、従来のプロジェクタにおいては、Ｒ光の強度に合わせて、Ｇ光及びＢ光の強度を低減させて、白色光を得ることが行われている。
【０００４】
プロジェクタは、高輝度化及び低消費電力の傾向にあることから、光効率のさらなる向上を求められる。これに対して、上述のように、従来はＲ光の強度に合わせてＧ光、Ｂ光の強度を意図的に低減させることから、Ｇ光、Ｂ光については有効に利用されないという問題がある。また、更なるプロジェクタの高輝度化のため、例えば超高圧水銀ランプの高出力化をさらに図ると、強度を低減されるＧ光、Ｂ光が増加し、光効率の低下が顕著になる。なお、Ｒ光成分の強度が小さい超高圧水銀ランプを例に説明したが、例えば、白色光を得るために必要なＧ光又はＢ光の強度が小さいような他の種類の光源の場合でも、上記と同様の問題を生ずる。本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、高い光利用効率で、カラーバランスが良好な照明装置、プロジェクタ及び光学装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明では、光を供給する光源部と、所定の波長領域の光を供給する発光素子と、前記光源部からの光と、前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光とを混合して射出する光混合部とを有することを特徴とする照明装置を提供できる。これにより、光源部から供給される光に対して、固体発光素子からの所定の波長領域の光を混合することにより、光源部において強度の小さい波長領域の光を加算できる。従って、光源部の出力を低減することなく、高い光利用効率で、カラーバランスも良好な照明装置を得られる。
【０００６】
また、本発明の好ましい態様としては、前記光混合部は、前記光源部からの光のうちの前記所定の波長領域の光と前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光とを合わせた光の強度と、前記光源部からの光のうちの前記所定の波長領域以外の光の強度と、を略一致させて射出することが望ましい。これにより、光源部の発光特性をそのまま使用し、光源部において強度の小さい波長領域の光を加算できる。従って、高い光利用効率で、カラーバランスも良好な照明装置を得られる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、前記所定の波長領域の光は、赤色光であることが望ましい。例えば、光源部として超高圧水銀ランプを使用した場合、赤色光を加算することにより、超高圧水銀ランプにて強度の小さい赤色光を増加できる。これにより、高い光利用効率で、カラーバランスも良好な照明装置を得られる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様では、前記光混合部は、前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光を反射又は透過し、前記光源部からの光を透過又は反射させるダイクロイック膜を有することが望ましい。これにより、ダイクロイック膜で固体発光素子からの光を反射又は透過させることで、光源部から供給される光に所定の波長領域の光を加算し、高い光利用効率を達成できる。
【０００９】
また、本発明では、上述の照明装置を有し、前記光源部は、第１色光、第２色光、及び第３色光を含む光を供給し、前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光は前記第１色光に対応し、前記光混合部は、前記光源部からの前記第１色光と、前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光とを混合して射出し、さらに、前記照明装置から供給される光を前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とに分離する色分離光学系と、前記第１色光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置と、前記第２色光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置と、前記第１色光用空間光変調装置、前記第２色光用空間光変調装置、及び前記第３色光用空間光変調装置でそれぞれ変調された前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とを合成する色合成光学系と、前記色合成光学系にて合成された光を投写する投写レンズと、を有することを特徴とするプロジェクタを提供できる。これにより、高い光利用効率で、カラーバランスも良好なプロジェクタを得られる。
【００１０】
また、本発明では、上述の照明装置を有し、前記光源部は、第１色光、第２色光、及び第３色光を含む光を供給し、前記固体発光素子からの前記所定の波長領域の光は前記第１色光に対応し、さらに、前記光源部から供給される光を前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とに分離するカラーホイールと、前記カラーホイールからの前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光と、前記固体発光素子からの前記第１色光に対応する前記所定の波長領域の光と、を画像信号に応じて変調して射出する空間光変調装置と、前記空間光変調装置にて変調された光を投写する投写レンズとを有し、前記空間光変調装置は前記光混合部の機能を兼用し、第１の反射位置と第２の反射位置とを択一的に選択可能な可動ミラー素子からなるティルトミラーデバイスであって、前記光源部からの前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とは、前記可動ミラー素子が第１の反射位置にあるときは前記投写レンズの方向へ反射され、前記第２の反射位置にあるときは前記投写レンズ以外の方向へ反射され、前記固体発光素子からの前記第１色光である前記所定の波長領域の光は、前記可動ミラー素子が前記第１の反射位置にあるときは前記投写レンズ以外の方向へ反射され、前記可動ミラー素子が前記第２の反射位置にあるときは前記投写レンズの方向へ反射されることを特徴とするプロジェクタを提供できる。これにより、高い光利用効率で、カラーバランスも良好なプロジェクタを得られる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様では、前記カラーホイールは、前記第１色光を透過する第１色光透過部と、前記第２色光を透過する第２色光透過部と、前記第３色光を透過する第３色光透過部と、光を遮光する遮光部とを有し、前記光源部からの光が前記遮光部により遮光されているときに、前記固体発光素子からの前記第１色光である前記所定の波長領域の光が前記空間光変調装置に供給されることが望ましい。これにより、色分離を正確に行うことができる。また、前記遮光部により遮光されているときに、前記固体発光素子からの前記第１色光である前記所定の波長領域の光が前記空間光変調装置に供給されることで、高い光利用効率を達成できる。
【００１２】
また、本発明では、上述の照明装置と、前記照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、前記空間光変調装置にて変調された光を所定面に結像させる結像レンズとを有することを特徴とする光学装置を提供できる。これにより、高い光利用効率で、カラーバランスも良好な光学装置を得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す。照明装置１０は、光を供給する光源部である超高圧水銀ランプ１０１と、所定の波長領域の光を供給する固体発光素子である発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）１０２と、超高圧水銀ランプ１０１からの光と、ＬＥＤ１０２からの所定の波長領域の光とを混合して射出する光混合部であるダイクロイックプリズム１０３とを有する。ここで、ＬＥＤ１０２の所定の波長領域の光は、Ｒ光である。ダイクロイックプリズム１０３は、ＬＥＤ１０２からの所定の波長領域の光であるＲ光を反射し、超高圧水銀ランプ１０１からの光を透過させるダイクロイック膜１０３ａを有する。
【００１４】
超高圧水銀ランプ１０１は、第１色光であるＲ光、第２色光であるＧ光、及び第３色光であるＢ光を含む光を供給する。また、上述のように、ＬＥＤ１０２からの所定の波長領域の光は第１色光であるＲ光に対応する。光混合部であるダイクロイックプリズム１０３は、超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光と、ＬＥＤ１０２からの所定の波長領域の光であるＲ光とを混合して射出する。
【００１５】
インテグレータ１０４は、ダイクロイックプリズム１０３からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子１０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。以下、Ｒ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。反射ミラー１０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、第１色光であるＲ光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射する。第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射するＲ光は、ｓ偏光光のままの状態である。
【００１６】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、λ／２位相差板１２３Ｒ、ガラス板１２４Ｒ、第１偏光板１２１Ｒ、液晶パネル１２０Ｒ、及び第２偏光板１２２Ｒを有する。λ／２位相差板１２３Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板１２４Ｒに接する状態で配置される。これにより、第１偏光板１２１Ｒ及びλ／２位相差板１２３Ｒが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。なお、図１において、第２偏光板１２２Ｒは独立して設けられているが、液晶パネル１２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面に接する状態で配置しても良い。
【００１７】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｒによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＲ光は、ガラス板１２４Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｒに入射する。液晶パネル１２０Ｒに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｒ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｒの変調により、ｓ偏光光に変換されたＲ光が、第２偏光板１２３Ｒから射出される。このようにして、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００１８】
次に、Ｇ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇで反射されたＧ光は、第２色光であるＧ光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射する。第２色光用空間光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇは、液晶パネル１２０Ｇ、第１偏光板１２１Ｇ及び第２偏光板１２２Ｇを有する。
【００１９】
第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板１２１Ｇをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｇに入射する。液晶パネル１２０Ｇに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板１２２Ｇから射出される。このようにして、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇで変調されたＧ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００２０】
次に、Ｂ光について説明する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０８と、２枚の反射ミラー１０７とを経由して、第３色光であるＢ光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射する。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。
【００２１】
なお、Ｂ光にリレーレンズ１０８を経由させるのは、Ｂ光の光路の長さがＲ光及びＧ光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ１０８を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光を、そのまま第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに導くことができる。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、λ／２位相差板１２３Ｂ、ガラス板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶パネル１２０Ｂ、及び第２偏光板１２２Ｂを有する。なお、第３色光用空間光変調装置１１０Ｂの構成は、上述した第１色光用空間光変調装置１１０Ｒの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００２２】
第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板１２４Ｂ及び第１偏光板１２１Ｂをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｂに入射する。液晶パネル１２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板１２２Ｂから射出される。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂで変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。このように、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、照明装置１０から供給される光を第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。
【００２３】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ、及び第３空間光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写レンズ１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投写する。
【００２４】
なお、上述のように、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｓ偏光光となるように設定される。また、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｐ偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光の偏光方向に差異をつけるのは、クロスダイクロイックプリズム１１２において各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成するためである。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂで反射されるべきＲ光及びＢ光をｓ偏光光とし、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを透過すべきＧ光をｐ偏光光としている。
【００２５】
次に、光混合部であるダイクロイックプリズム１０３による光の混合について詳細に説明する。上述のように、ダイクロイックプリズム１０３は、ＬＥＤ１０２からのＲ光を反射し、超高圧水銀ランプ１０１からの光、即ちＲ光、Ｇ光、Ｂ光を透過させるダイクロイック膜１０３ａを有する。なお、この構成に限られず、ダイクロイック膜１０３ａは、ＬＥＤ１０２からのＲ光を透過し、超高圧水銀ランプ１０１からの光を反射させても良い。この場合、超高圧水銀ランプ１０１と、ＬＥＤ１０２との位置が入れ替わる構成とする。
【００２６】
上述のように、超高圧水銀ランプ１０１は、第１色光であるＲ光、第２色光であるＧ光、及び第３色光であるＢ光を含む光を供給する。ここで、超高圧水銀ランプ１０１の発光特性により、白色光を得るために必要な光のうちＲ光の強度が、Ｇ光及びＢ光の強度に比較して小さい。超高圧水銀ランプ１０１を発光させている状態で、さらにＬＥＤ１０２を点灯する。すると、ＬＥＤ１０２からのＲ光は、ダイクロイック膜１０３ａで反射されて、インテグレータ１０４の方向へ射出する。ダイクロイック膜１０３ａの反射・透過の波長特性は任意に設計できる。このため、例えば、ダイクロイック膜１０３ａは、略６１０ｎｍ以上の波長領域の光を反射させ、略６１０ｎｍ以下の波長領域の光を透過させる構成とする。また、超高圧水銀ランプ１０１からの光のうち、Ｒ光の成分は６００ｎｍ以上の波長領域の光とする。さらに、ＬＥＤ１０２からのＲ光の波長領域は、例えば６３０ｎｍ〜７００ｎｍであるとする。
【００２７】
まず、超高圧水銀ランプ１０１からの光のうちのＲ光は、ダイクロイック膜１０３ａにより、６００〜６１０ｎｍの波長領域のＲ光成分が透過されて、インテグレータ１０４の方向へ射出される。また、超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光のうちの６１０ｎｍ以上の波長領域のＲ光成分は、ダイクロイック膜１０３ａで反射されて廃棄される。また、ＬＥＤ１０２からのＲ光（６３０ｎｍ〜７００ｎｍ）は、ダイクロイック膜１０３ａで反射されて、インテグレ−タ１０４の方向へ射出される。これにより、ダイクロイックロックプリズム１０３からは、超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光（６００ｎｍ〜６１０ｎｍ）と、ＬＥＤ１０２からのＲ光（６３０ｎｍ〜７００ｎｍ）とは混合されて射出される。このとき、ダイクロイックプリズム１０３は、超高圧水銀ランプ１０１からの光のうちの所定の波長領域の光であるＲ光と固体発光素子であるＬＥＤ１０２からのＲ光とを合わせた光の強度と、超高圧水銀ランプ１０１からの光のうちの所定の波長領域以外の光であるＧ光及びＢ光の強度とを略一致させて射出することが望ましい。これにより、超高圧水銀ランプ１０１の発光特性をそのまま使用して、高い光利用効率で、色分離光学系へ光を供給できる。
【００２８】
ダイクロイック膜１０３ａの透過又は反射の波長特性を適宜所定の特性に設定すれば、ＬＥＤ１０２からのＲ光のみをインテグレータ１０４側へ射出させることも任意にできる。また、ダイクロイック膜１０３ａは、Ｒ光よりも長波長側の赤外光成分も反射するため、コールドミラーのように熱伝播の影響を低減できるという効果も奏する。なお、本実施形態では、Ｒ光を混合する場合を例にして説明したが、光源の発光特性により、Ｇ光又はＢ光を混合する構成とすることもできる。さらに、ダイクロイックプリズム１０３の代わりに、ダイクロイック膜１０３ａを有する平行平板を用いても良い。
【００２９】
また、本実施形態において、空間光変調装置として透過型の液晶表示装置を用いる構成について説明したが、従来用いられる空間光変調装置について適宜変更可能である。例えば、公知のカラーホイールと、ティルトミラーデバイスとを有するプロジェクタに、本発明に係る照明装置１０を組み合わせても良い。ティルトミラーデバイスの例の一つは、テキサス・インスツルメンツ社のディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である。
【００３０】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す。第１実施形態と同一の部分には同様の符号を付し、重複する説明は省略する。光源部である超高圧水銀ランプ２０１は、第１色光であるＲ光、第２色光であるＧ光、及び第３色光であるＢ光を含む光を供給する。超高圧水銀ランプ２０１からの光は、照明レンズ２０３を透過して、カラーホイール２０４は、超高圧水銀ランプ２０１から供給される光をＲ光と、Ｇ光と、Ｂ光とに分離する。カラーホイール２０４の構成を図３（ａ）に示す。
【００３１】
カラーホイール２０４は、Ｒ光透過ダイクロイック膜２０４Ｒと、Ｇ光透過ダイクロイック膜２０４Ｇと、Ｂ光透過ダイクロイック膜２０４Ｂと、遮光部２０４ａとから構成される。そして、照明レンズ２０３及びリレーレンズ２０５の光軸ＡＸ１と平行な軸ＡＸ２（図２）を中心して回転する。Ｒ光透過ダイクロイック膜２０４Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光とＢ光とを反射又は吸収する。Ｇ光透過ダイクロイック膜２０４Ｇは、Ｇ光を透過し、Ｒ光とＢ光とを反射又は吸収する。Ｂ光透過ダイクロイック膜２０４Ｂは、Ｂ光を透過し、Ｇ光とＲ光とを反射又は吸収する。遮光部２０４ａは、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のいずれの光も透過しない。なお、光利用効率を高めるため、いわゆるカラーリキャプチャ方式を採用しても良い。
【００３２】
カラーホイール２０４で分離されたＲ光、Ｇ光及びＢ光は、リレーレンズ２０５を透過後、反射ミラー２０６で空間光変調装置２１０の方向へ反射される。空間光変調装置２１０は、ティルトミラーデバイスを用いることができる。ティルトミラーデバイスの例の一つは、ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である。空間光変調装置２１０は、カラーホイール２０４からのＲ光、Ｇ光、及びＢ光と、後述する固体発光素子であるＬＥＤ２０２からのＲ光とを画像信号に応じて変調して射出する。
【００３３】
ＬＥＤ２０２は、投写レンズ１１４の超高圧水銀ランプ２０１が設けられている空間とは反対側の空間に設けられている。ＬＥＤ２０２は、所定の波長領域の光であるＲ光を供給する。空間光変調装置２１０は光混合部の機能を兼用し、第１の反射位置と第２の反射位置とを択一的に選択可能な可動ミラー素子からなるティルトミラーデバイスである。超高圧水銀ランプ２０１からのＲ光と、Ｇ光と、Ｂ光とは、可動ミラー素子が第１の反射位置にあるときは投写レンズ１１４の方向（ＯＮ）へ反射され、第２の反射位置にあるときは投写レンズ１１４以外の方向（ＯＦＦ）へ反射される。また、ＬＥＤ２０２からＲ光は、可動ミラー素子が第１の反射位置にあるときは投写レンズ１１４以外の方向（ＯＦＦ）へ反射され、可動ミラー素子が第２の反射位置にあるときは投写レンズ１１４の方向（ＯＮ）へ反射される。空間光変調装置２１０から投写レンズ１１４方向に進行するＯＮの光は、フィールドレンズ２０９、投写レンズ１１４を透過後、スクリーン１１６にて投写像を形成する。
【００３４】
色光を混合する構成について説明する。超高圧水銀ランプ２０１からの光は、図３（ａ）で示す構成のカラーホイール２０４のうち各色光透過ダイクロイック膜２０４Ｒ、２０４Ｇ、２０４Ｂに入射した場合には、時系列にＲ光とＧ光とＢ光とに分離されて射出される。空間光変調装置２１０は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を順次画像信号に応じて変調する。超高圧水銀ランプ２０１からの光が、空間光変調装置２１０に照射されている期間は、ＬＥＤ２０２を省電力のために消灯させておく。
【００３５】
超高圧水銀ランプ２０１からの光が、カラーホイール２０４の遮光部２０４ａにて遮光されているときは、ＬＥＤ２０２を点灯する。ＬＥＤ２０２からのＲ光は、空間光変調装置２１０にて変調されて、投写レンズ１１４の方向に反射される。観察者は、スクリーン１１６にて超高圧水銀ランプ２０１及びＬＥＤ２０２からの光を積分して認識することとなる。このように、空間光変調装置２１０は、光混合部としての機能も兼用する。これにより、Ｒ光に関しては、観察者は、超高圧水銀ランプ２０１及びＬＥＤ２０２からのＲ光を積分した量をスクリーン１１６上で認識する。このとき、ＬＥＤ２０２のＲ光の強度は超高圧水銀ランプ１０１の強度の小さいＲ光に加算されて、Ｇ光及びＢ光の強度と略等しくなることが望ましい。これにより、超高圧水銀ランプ２０１の発光特性をそのまま使用して、高い光利用効率で、色分離光学系へ光を供給できる。
【００３６】
可動ミラー素子の反射平面部は、光源部２０１からの光を投写レンズ１１４方向へ反射させる場合と、ＬＥＤ２０２からのＲ光を投写レンズ１１４方向へ反射させる場合とでは、向きが逆である。そこで、可動ミラー素子の駆動極性は、超高圧水銀ランプ２０１からの光を変調するときと、ＬＥＤ２０２からのＲ光を変調するときとで反転させる。これにより、Ｒ光を加算し、明るく、カラーバランスの良好な像を投写することができる。
【００３７】
図３（ａ）に示すカラーホイール２０４では、各色光透過ダイクロイック膜２０４Ｒ、２０４Ｇ、２０４Ｂ及び遮光部２０４ａをそれぞれ略同面積としている。しかしこれに限られず、図３（ｂ）に示すよう遮光部２０４ｃを設けても良い。遮光部２０４ｃは、Ｒ光透過ダイクロイック膜２０４ＲとＢ光透過ダイクロイック膜２０４Ｂとの境界部分、及びＢ光透過ダイクロイック膜２０４ＢとＧ光透過ダイクロイック膜２０４Ｇとの境界部分に設けられている。カラーホイール２０４が中心軸ＡＸ２を中心として高速回転している状態で、各色光透過ダイクロイック膜の境界部分に光が入射する場合、隣接するダイクロイック膜同士の２つの色光が混合し、射出されることがある。遮光部２０４ｃを設けることで、色光の混合を低減できる。さらに、ＬＥＤ２０２は、駆動電流制御により点灯及び消灯を高速に切り換えられる。従って、遮光部２０４ｃを、超高圧水銀ランプ２０１からのスポット光が通過するタイミングに合わせて、ＬＥＤ２０２を点灯させることが可能である。このとき、ＬＥＤ２０２を点灯すると同時に、空間光変調装置２１０の可動ミラー素子の駆動極性を反転する。これにより、色光の混合を防ぐとともに超高圧水銀ランプ２０１からのスポット光が遮光部２０４ｃで遮光されている期間にＬＥＤ２０２からのＲ光を加算して、光源光の有効利用かつカラーバランスの向上を可能とする。
【００３８】
このように、ＬＥＤ２０２からのＲ光を超高圧水銀ランプ２０１からの光に積分した状態で加算することにより、超高圧水銀ランプ２０１にて出力の小さいＲ光の総量を増加させることができる。このため、超高圧水銀ランプ２０１の発光特性をそのまま使用して、高い光利用効率で、カラーバランスも良好なプロジェクタ２００を得られる。なお、ＬＥＤ２０２は、図２に示すように複数個有しても、又は第１実施形態のプロジェクタ１００のように単独であっても良い。このことは、上記第１実施形態に係るプロジェクタ１００のＬＥＤ１０２についても同様である。
【００３９】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係るプリンタ４００の概略構成を示す図である。上記第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。プリンタ４００の照明装置４０１は、上記各実施形態に係るプロジェクタが備える照明装置と同様の構成を有する。照明装置４０１から供給される光は、空間光変調装置４１０に入射する。空間光変調装置４１０としてはＤＭＤを用いることができる。空間光変調装置４１０により反射された光は、結像レンズ４０２により印画紙片Ｐ上に結像する。なお、結像レンズ４０２と印画紙片Ｐとの間には光路を折り曲げるための反射ミラー４０３が設けられている。
【００４０】
空間光変調装置４１０であるＤＭＤは、例えば１６μｍ四方の可動ミラー素子を１μｍ間隔で２次元的に基板状に配列した素子であり、各可動ミラー素子をそれぞれ回転制御することにより、各可動ミラー素子に対応する領域のオン／オフを制御するものである。本実施形態の場合、照明装置４０１内のカラーフィルタ（不図示）を透過した光を結像レンズ４０２方向に反射するように空間光変調装置４１０の可動ミラー素子を制御することにより、当該可動ミラー素子に対応する印画紙片１上の微小領域が露光される。
【００４１】
一方、カラーフィルタ（不図示）を透過した光を結像レンズ４０２方向以外の方向に反射するように空間光変調装置４１０の可動ミラー素子を制御することにより、当該可動ミラー素子に対応する印画紙片１上の微小領域は露光されない。このような制御を個々の可動ミラー素子について行うことにより、印画紙片１上の所定領域４０４にドットによる画像が露光される（潜像が形成される）。
【００４２】
空間光変調装置４１０は、印画紙片Ｐの搬送方向に直交する方向の複数の走査線を同時に露光可能なように、可動ミラー素子が２次元的に配列されており、例えば１９２走査線分のミラーアレイとして構成されている。また、照明装置４０１が有する不図示のカラーフィルタは、例えば１２０度ごとにＲ、Ｇ、Ｂの各色フィルタに分割された円盤状であり、一定速度で回転される。従って、空間光変調装置４１０には、一定時間ごとにＲ、Ｇ、Ｂの光が順に入射する。印画紙片Ｐは、矢印Ａ方向に連続的に搬送されている。そして、空間光変調装置４１０は、時系列的に照明されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光を印画紙片Ｐ上にカラー画像を形成するように反射し、露光させる。これにより、印画紙片Ｐ上にフルカラー像を得ることができる。なお、印画紙に露光するタイプのプリンタの動作の詳細に関しては、例えば特開２００１−１３３８９５号公報に記載されている。
【００４３】
照明装置４０１は、上記実施形態に係るプロジェクタが有する照明装置と同様に、高い光利用効率で、カラーバランスも良好なプリンタ４００を得られる。本実施形態において、空間光変調装置４１０としてＤＭＤを用いる構成について説明したが、液晶ライトバルブ等、従来用いられる空間光変調装置について、適宜変更可能である。
【００４４】
なお、本発明に係る光学装置の例として印画紙に露光するプリンタを用いて説明したが、プリンタに限られるものではない。明るく、均一な照度分布の照明光を必要とする光学装置であれば容易に本発明を適用することができる。例えば、本発明は、半導体露光装置などにも効果的に適用できる。また、上記各実施形態において、光源部に超高圧水銀ランプ、発光素子にＬＥＤを用いることとしているが、これに限られない。光源部には超高圧水銀ランプ以外の光源を用い、発光素子によって、Ｒ光以外の色光を加算する構成としても良い。また、固体発光素子には半導体レーザ素子、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子等を用いることができる。また、固体発光素子以外の発光素子を用いてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図３】カラーホイールの構成を示す図。
【図４】第３実施形態に係るプリンタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
１０，４０１  照明装置、１００，２００  プロジェクタ、１０１，２０１  超高圧水銀ランプ、１０２，２０２  ＬＥＤ、１０３  ダイクロイックプリズム、１０３ａ  ダイクロイック膜、１０４  インテグレータ、１０５  偏光変換素子、１０６Ｒ，１０６Ｇ  ダイクロイックミラー、１０７，２０６，４０３  反射ミラー、１０８，２０５  リレーレンズ、１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ，２１０，４１０  空間光変調装置、１１２  クロスダイクロイックプリズム、１１４投写レンズ、１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ  液晶パネル、１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂ  第１偏光板、１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ  第２偏光板、１２３Ｒ，１２３Ｂ  λ／２位相差板、１２４Ｒ，１２４Ｂ  ガラス板、２０３  照明レンズ、２０４  カラーホイール、２０４ａ，２０４ｃ  遮光部、２０９  フィールドレンズ、４００  プリンタ、４０２  結像レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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