(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に光を出射する第１の光源群と、
第２の方向に光を出射する第２の光源群と、
前記第１の光源群および前記第２の光源群から出射された光の進行方向を第３の方向に揃えると共に、フライアイレンズに入射させる反射手段とを備え、
前記第１の光源群が、前記第１の方向に垂直な共通平面内に配置されていると共に、前記第２の光源群が、前記第２の方向に垂直な共通平面内に配置され、
前記第１の光源群の発光位置と前記第２の光源群の発光位置とが互いに正対するように配置されていると共に、前記反射手段は断面が直角２等辺三角形となる形状を有し、前記第１の光源群と前記第２の光源群との間に配置され、
さらに、前記第１の光源群から出射された光を収束させると共に、前記第２の光源群から出射された光を収束させるシリンドリカルレンズを夫々配置し、
前記第１の光源群および前記第２の光源群から前記フライアイレンズに入射した各光のビームシェイプは均一化されていると共に、フライアイレンズの有効面積を余すことなく、第１の光源群および第２の光源群からフライアイレンズに光が入射するように、前記第１の光源群および前記第２の光源群と前記反射手段を配置した、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の光源群と前記第２の光源群が、それぞれ、共通の冷却部を備える、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明装置と、
前記フライアイレンズを経由した光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、
前記光変調素子によって変調された前記光を投写する投写レンズと、
を有することを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置およびそれを用いた投写型映像表示装置に関し、特に、複数のレーザ光源を用いて照明光を生成する場合に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、映像信号によって変調された光をスクリーン上に拡大投写する投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」という）が商品化され、広く普及している。この種のプロジェクタには、液晶パネル等の光変調素子に照明光を供給するために照明装置が搭載され、かかる照明装置の光源には、これまで、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプ光源が用いられていた。
【０００３】
しかし、近年、ランプ光源に替えて、半導体レーザ等の固体光源を用いたプロジェクタの開発が進められている。レーザ光源は、広い色空間を高輝度かつ高精細に表現する能力に優れており、次世代プロジェクタの光源として注目されている。
【０００４】
かかるプロジェクタを用いて大型スクリーンに映像を投写する場合、照明光の高輝度化が必要になる。ここで、照明光を高輝度化する方法として、複数のレーザ光源から出射されたレーザ光を光線合成して用いる方法がある。たとえば、以下の特許文献１では、複数のレーザ光源から出射されたレーザ光を、プリズムミラーを用いて光線合成することにより、照明光の高輝度化が図られている。
【特許文献１】特開２００６−３３７９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、レーザ光源から出射されるレーザ光はある広がり角を持っているため、レーザ光のビームシェイプは、レーザ光が伝搬するにつれて大きくなる。このため、上記特許文献１のように、合成後の光線の進行方向に垂直な平面までの光路長がレーザ光源間で相違すると、当該平面上におけるビームシェイプが不均一となり、このため、フライアイレンズを用いて光を均一化させる光学系では、フライアイレンズに入射する際の各レーザ光のビームシェイプが不均一となって、フライアイレンズによる光の均一化効果が低下するとの問題が生じる。
【０００６】
図１１は、フライアイレンズに入射する際のレーザ光のビームシェイプの一例を模式的に示す図である。同図（ｂ）のように、フライアイレンズに入射する際のビームシェイプがビーム間で相違すると、同図（ａ）のようにビームシェイプが均一である場合に比べて、フライアイレンズの有効面積に対するレーザ光入射領域の割合が低下する。このため、同図（ｂ）の場合には、フライアイレンズによる光の均一化効果が、同図（ａ）の場合よりも低下してしまう。
【０００７】
ここで、フライアイレンズの均一化効果を高めるには、照明装置とフライアイレンズ間の距離を調整して、同図（ｂ）中の小さい方のビームシェイプを、たとえば９個のレンズセル全体に掛かるよう拡張させれば良い。しかし、こうすると、大きい方のビームシェイプも同様に拡張されるため、大きい方のビームシェイプがフライアイレンズの有効面積からはみ出してしまい、このはみ出し部分のレーザ光が液晶パネル等の光変調素子に導かれなくなってしまう。このため、この場合には、同図（ｂ）の場合に比べて照明光の利用効率が低下し、その分、光変調素子上における照明光の輝度が低下する。その結果、スクリーン上における映像光の輝度が低下するとの問題が生じる。
【０００８】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、照明光の均一化効果と照明光の利用効率を同時に高め得る照明装置およびこれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係る照明装置は、第１の方向に光を出射する第１の光源群と、第２の方向に光を出射する第２の光源群と、前記第１の光源群および前記第２の光源群から出射された光の進行方向を第３の方向に揃えると共に、フライアイレンズに入射させる反射手段とを備え、前記第１の光源群が、前記第１の方向に垂直な共通平面内に配置されていると共に、前記第２の光源群が、前記第２の方向に垂直な共通平面内に配置され、前記第１の光源群の発光位置と前記第２の光源群の発光位置とが互いに正対するように配置されていると共に、前記反射手段は断面が直角２等辺三角形となる形状を有し、前記第１の光源群と前記第２の光源群との間に配置され、さらに、前記第１の光源群から出射された光を収束させると共に、前記第２の光源群から出射された光を収束させるシリンドリカルレンズを夫々配置し、前記第１の光源群および前記第２の光源群から前記フライアイレンズに入射した各光のビームシェイプは均一化されていると共に、フライアイレンズの有効面積を余すことなく、第１の光源群および第２の光源群からフライアイレンズに光が入射するように、前記第１の光源群および前記第２の光源群と前記反射手段を配置したことを特徴とする。
【００１０】
この態様において、前記第１の光源群と前記第２の光源群を構成する各光源は、一つの半導体基板上に複数個のレーザ素子がアレイ状に配列された半導体レーザアレイにて構成することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、上記第１の態様に係る照明装置において、前記第１の光源群と前記第２の光源群が、それぞれ、共通の冷却部を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る投写型映像表示装置は、上記第１ないし第３の態様の何れかに係る照明装置と、前記フライアイレンズを経由した光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された前記光を投写する投写レンズとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記第１ないし第２の態様に係る照明装置によれば、第１の光源群および第２の光源群から、第３の方向に進む光に垂直な平面までの各光の光路長が一定となるため、この照明装置が上記フライアイレンズを用いた光学系に適用されると、フライアイレンズに入射する際の各光のビームシェイプが均一になり、よって、たとえば図１１（ａ）に示すように、フライアイレンズの有効面積を余すことなく、各光をフライアイレンズに入射させることができる。したがって、この態様に係る照明装置によれば、照明光の利用効率を低下させることなく、フライアイレンズによる光の均一化効果を適正に発揮させることができる。
【００１５】
本発明の第３の態様に係る投写型映像表示装置によれば、上記第１ないし第３の態様に係る照明装置が用いられるため、照明光の利用効率を低下させることなく、フライアイレンズによる光の均一化効果を適正に発揮させることができる。よって、スクリーン上に投写される映像光の高輝度化を実現することができる。
【００１６】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００１８】
まず、図１に、実施の形態に係る光源ユニットの構成を示す。図示の如く、光源ユニットは、半導体レーザアレイ１１と、銅板１２と、液冷ジャケット１３を備えている。同図では、外部からレーザ素子１１ｂが見えるよう、便宜上、半導体レーザアレイ１１の前側上部を切り欠いた状態で、光源ユニットが図示されている。
【００１９】
半導体レーザアレイ１１は、半導体層中に複数個の半導体レーザ素子１１ｂが形成されたものである。半導体層の天面には、陰極となる導電板（銅板等）１１ｃが配されており、各半導体レーザ素子１１ｂの陰極（天面）が、ワイヤーボンディングによって、導電板１１ｃに接続されている。また、半導体層の底面は、各半導体レーザ素子１１ｂの陽極となっており、導電性の基板１１ａに接面している。
【００２０】
導電板１１ｃには、基板１１ａへと至る孔が形成されており、この孔を通って導電性のネジ１１ｄが基板１１ａに螺合している。よって、ネジ１１ｄは、半導体レーザ素子１１ｂの陽極に電気的に接続されている。ここで、ネジ１１ｄと孔の間には、絶縁部材１１ｅが介在している。各半導体レーザ素子１１ｂには、ネジ１１ｄを介して正の電位が供給され、また、導電板１１ｃを介して負の電位が供給される。なお、基板１１ａまたはネジ１１ｆから正の電位を供給するようにしても良い。
【００２１】
基板１１ａは、液冷ジャケット１３に対する熱伝導を高めるため、半導体層よりもサイズが大きくなっている。基板１１ａは、半導体層の配置領域の外側の領域を、ネジ１１ｆを介して液冷ジャケット１３にネジ止めされる。
【００２２】
ここで、基板１１ａと液冷ジャケット１３の間には、半導体レーザアレイ１１の冷却効率を高めるために銅板１２が介在している。液冷ジャケット１３の流入口１３ａと流出口１３ｂを介して冷却液が液冷ジャケット１３内を循環し、これにより、銅板１２を通じて半導体レーザアレイ１１から液冷ジャケットに伝導された熱が取り除かれる。
【００２３】
なお、ここでは、銅板１２が熱拡散のために用いられているが、半導体レーザアレイ１１の発熱面積や液冷ジャケット１３の面積によっては銅板１２を用いない方が冷却効率が良くなる可能性もある。このような場合には、銅板１２を省略しても良い。また、半導体レーザアレイ１１を室温以下に保つ必要がある場合等、冷却能力をさらに高める必要がある場合には、銅板１２と液冷ジャケット１３の間にペルチェ素子等の熱移動素子をさらに介在させても良く、あるいは、銅板１２に替えてペルチャ素子を配し、ペルチャ素子上に直接、半導体レーザアレイ１１を装着しても良い。
【００２４】
なお、図１に示す半導体レーザアレイ１１全体が、本発明の第１および第２の光源群を構成する一つの光源に相当する。すなわち、一つの半導体レーザアレイ１１内に配列された複数個の半導体レーザ素子１１ｂの固まりが、本発明の第１および第２の光源群を構成する一つの光源に相当する。つまり、本発明における一つの光源は、必ずしも一個独立の発光源である必要はなく、図１の半導体レーザアレイ１１のように、複数の発光源が密集して配された発光源の集合体であっても良い。この場合、各発光源から出射される光の集合が、一つの光源から発せられる光となる。かかる光の集合のビームシェイプは、光が進むにつれて大きくなる。
【００２５】
なお、このように発光源の集合体を一つの光源とする場合、厳密には発光源毎に光路長が存在し得るが、本発明の定義上は、発光源の集合体の中央付近の発光源から発せられる光の光路長を当該光源の光路長とする。したがって、図１の構成の場合には、一列に配列された半導体レーザ素子１１ｂのうち中央の半導体レーザ素子１１ｂから出射されるレーザ光の光路長が半導体レーザアレイ１１の光路長とされる。たとえば、半導体レーザアレイ１１に２４個の半導体レーザ素子１１ｂが配列されている場合、端から１２番目または１３番目の半導体レーザ素子１１ｂから出射されるレーザ光の光路長が半導体レーザアレイ１１の光路長である。
【００２６】
なお、以下では、一列に配列された半導体レーザ素子１１ｂのうち中央の半導体レーザ素子１１ｂから出射されるレーザ光の光軸を半導体レーザアレイ１１の光軸として説明を行う。
【００２７】
図２は、実施の形態に係る照明装置の光学系を示す図である。同図（ａ）は照明装置の上面図、同図（ｂ）は照明装置の正面図である。
【００２８】
図示の如く、照明装置の光学系は、４つの光源ユニット１０１〜１０４と、プリズムミラー２０１とを備えている。光源ユニット１０１〜１０４は、それぞれ、図１の構成を備えており、これら光源ユニット１０１〜１０４には、同じ光学特性（レーザ波長、広がり角、等）を有する半導体レーザアレイ１１が配されている。
【００２９】
このうち、光源ユニット１０１、１０２は、図中、Ｘ軸に平行な同一方向（第１の方向）にレーザ光を出射し、且つ、レーザ光の発光位置が当該第１の方向に垂直な共通平面上に位置するよう配置されている。また、光源ユニット１０３、１０４は、上記第１の方向とは正反対の第２の方向にレーザ光を出射し、且つ、レーザ光の発光位置が当該第２の方向に垂直な共通平面上に位置するよう配置されている。さらに、光源ユニット１０１、１０３は、レーザ光の発光位置が互いに正対するよう配置され、また、光源ユニット１０２、１０４は、レーザ光の発光位置が互いに正対するよう配置されている。
【００３０】
プリズムミラー２０１は、断面が直角２等辺三角形となる形状を有し、直角な頂角を挟む２つの面がミラー面２０１ａ、２０１ｂとなっている。また、プリズムミラー２０１は、光源ユニット１０１〜１０４から出射されるレーザ光Ｌ０１〜Ｌ０４の光軸がそれぞれミラー面２０１ａ、２０１ｂに対して４５°となるよう配置されている。つまり、同図Ｙ−Ｚ平面にてプリズムミラー２０１の頂角を２分した角度αは４５°である。よって、これらレーザ光Ｌ０１〜Ｌ０４は、ミラー面２０１ａ、２０１ｂに反射されて、第３の方向（同図Ｚ軸方向）に進む。
【００３１】
さらに、光源ユニット１０１〜１０４とプリズムミラー２０１は、これら光源ユニット１０１〜１０４から、第３の方向に垂直な平面Ｐまでの光路長が同じになるよう配置されている。つまり、同図（ａ）に示す如く各部の寸法を設定すると、Ａ１＝Ａ２、Ｂ１＝Ｂ２、Ｃ１＝Ｃ２、Ａ１＝Ｂ１＋Ｃ１、Ａ２＝Ｂ２＋Ｃ２となっている。ここで、Ａ１、Ａ２は、それぞれ光源ユニット１０１、１０３から反射面２０１ａ、２０１ｂまでの光路長、Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ光源ユニット１０２、１０４から反射面２０１ａ、２０１ｂまでの光路長、Ｃ１は、光源ユニット１０１、１０２の発光点間の距離、Ｃ２は、光源ユニット１０３、１０４の発光点間の距離である。
【００３２】
図３（ａ）は、光源ユニット１０１、１０２の配置状態と、レーザ光Ｌ０１，Ｌ０２の出射状態を模式的に示す図である。
【００３３】
上記の如く、光源ユニット１０１、１０２からは、半導体レーザアレイ１１内の各半導体レーザ素子１１ｂからレーザ光が出射され、これらの集合がレーザ光Ｌ０１、Ｌ０２となっている。レーザ光Ｌ０１，Ｌ０２は、同じ広がり角を持っているため、これらレーザ光Ｌ０１、Ｌ０２のビームシェイプは、これらレーザ光Ｌ０１、Ｌ０２が伝搬するにつれて大きくなる。
【００３４】
これら光源ユニット１０１、１０２は、各々個別に、保持機構３０１、３０２に保持されている。保持機構３０１、３０２は、光源ユニット１０１、１０２を支持する支持部の位置を図中Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に調整可能なメカニズムを有している。このメカニズムを調整することにより、光源ユニット１０１、１０２の発光位置が図中Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に調整される。
【００３５】
なお、同図（ａ）では、光源ユニット１０１、１０２が、各々個別に、保持機構３０１、３０２に保持されているが、同図（ｂ）に示すように、光源ユニット１０１、１０２を、共通の保持機構３０３によって保持する構成とすることもできる。この場合、保持機構３０１、３０２は、光源ユニット１０１、１０２の位置を図中Ｘ、Ｙ方向に調整可能なメカニズムを有している。
【００３６】
加えて、同図（ｂ）の構成では、光源ユニット１０１、１０２の冷却手段として、共通の銅板１２と液冷ジャケット１３が配されている。すなわち、光源ユニット１０１、１０２の両方が、一つの銅板１２を介して、液冷ジャケット１３に装着され、液冷ジャケット１３が、保持機構３０３の支持部に装着されている。このように、銅板１２、液冷ジャケット１３および保持機構３０３を共通化することにより、構成の簡素化とコストの削減を図ることができ、また、光源ユニット１０１、１０２の位置調整作業を簡易化することができる。さらに、同図（ａ）の場合に比べて、レーザ光Ｌ１、Ｌ２の間の距離を適宜短縮することもできる。
【００３７】
なお、図３には、光源ユニット１０１、１０２の配置とレーザ光Ｌ０１，Ｌ０２の出射状態を示したが、光源ユニット１０３、１０４の配置とレーザ光Ｌ０３，Ｌ０４の出射状態もこれと同様である。
【００３８】
以上のように照明装置を構成することにより、図２（ａ）に示す平面Ｐの位置において、各光源ユニット１０１、１０２、１０３、１０４から出射されるレーザ光Ｌ０１、Ｌ０２、Ｌ０３、Ｌ０４のビームシェイプを均一化することができる。よって、第３の方向の後段側にフライアイレンズを配する場合には、図４に示すように、フライアイレンズの有効面積を余すことなく、それぞれのレーザ光Ｌ０１、Ｌ０２、Ｌ０３、Ｌ０４をフライアイレンズに入射させることができる。したがって、本実施の形態に係る照明装置によれば、照明光の利用効率を低下させることなく、フライアイレンズによる光の均一化効果を適正に発揮させることができる。
【００３９】
＜他の実施形態＞
図５は、他の実施の形態に係る照明装置の光学系を示す図である。同図（ａ）は照明装置の上面図、同図（ｂ）は照明装置の正面図である。
【００４０】
図示の如く、本実施の形態に係る照明装置の光学系は、上記に比べ、照明装置内に配された光源ユニットの個数が増加している。すなわち、上記図２の実施形態では、プリズムミラー２０１の各ミラー面２０１ａ、２０１ｂに対向して光源ユニットが２個ずつ配されていたが、図５の実施形態では、プリズムミラー２１１の各ミラー面２１１ａ、２１１ｂに対向して光源ユニットが１６個ずつマトリクス状に配置されている。同図（ａ）には、マトリクス状に配置された３２個の光源ユニットのうち最上段の光源ユニット１１１〜１１８が図示され、同図（ｂ）には、正面側から見える最前列の光源ユニット１１１、１２１、１３１、１４１および光源ユニット１１５、１２５、１３５、１４５が図示されている。
【００４１】
図５において、各段の光源ユニットはＺ軸方向に直線状に並び、また、各列の光源ユニットはＹ軸方向に直線状に並んでいる。これら３２個の光源ユニットは、上記実施形態と同様、それぞれ、図１の構成を備えている。また、これら３２個の光源ユニットには、同じ光学特性（レーザ波長、広がり角、等）を有する半導体レーザアレイ１１が配されている。
【００４２】
ミラー面２１１ａ側に配された１６個の光源ユニットは、図中、Ｘ軸に平行な同一方向（第１の方向）にレーザ光を出射し、且つ、レーザ光の発光位置が当該第１の方向に垂直な共通平面上に位置するよう配置されている。また、ミラー面２１１ｂ側に配された１６個の光源ユニットは、第１の方向とは正反対の第２の方向にレーザ光を出射し、且つ、レーザ光の発光位置が当該第２の方向に垂直な共通平面上に位置するよう配置されている。さらに、ミラー面２１１ａ側に配された１６個の光源ユニットとミラー面２１１ｂ側に配された１６個の光源ユニットは、個々に、レーザ光の発光位置が互いに正対するよう配置されている。
【００４３】
プリズムミラー２１１は、断面が直角２等辺三角形となる形状を有し、直角な頂角を挟む２つの面がミラー面２１１ａ、２１１ｂとなっている。また、プリズムミラー２１１は、上記３２個の光源ユニットから出射されるレーザ光（同図（ａ）には、最上段の光源ユニットから出射されるレーザ光Ｌ１１〜Ｌ１８が示されている）の光軸がそれぞれミラー面２１１ａ、２１１ｂに対して４５°となるよう配置されている。つまり、同図Ｙ−Ｚ平面にてプリズムミラー２０１の頂角を２分した角度αは４５°である。よって、これらレーザ光は、ミラー面２１１ａ、２１１ｂに反射されて、第３の方向（同図Ｚ軸方向）に進む。
【００４４】
さらに、これら３２個の光源ユニットとプリズムミラー２１１は、各光源ユニットから、第３の方向に垂直な平面Ｐまでの光路長が同じになるよう配置されている。つまり、同図（ａ）に示す如く各部の寸法を設定すると、Ｄ１＝Ｄ２、Ｅ１＝Ｅ２、Ｆ１＝Ｆ２、Ｇ１＝Ｇ２、Ｊ１＝Ｉ１＝Ｈ１＝Ｊ２＝Ｉ２＝Ｈ２、Ｄ１＝Ｇ１＋Ｊ１＋Ｉ１＋Ｈ１＝Ｆ１＋Ｉ１＋Ｈ１＝Ｅ１＋Ｈ１、Ｄ２＝Ｇ２＋Ｊ２＋Ｉ２＋Ｈ２＝Ｆ２＋Ｉ２＋Ｈ２＝Ｅ２＋Ｈ２となっている。ここで、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｇ１、Ｇ２は、それぞれ、各列の光源ユニットから反射面２１１ａ、２１１ｂまでの光路長であり、また、Ｈ１、Ｉ１、Ｊ１、Ｈ２、Ｉ２、Ｊ２は、それぞれ、隣り合う列にある光源ユニット１間の発光点間の距離である。
【００４５】
図６は、ミラー面２１１ａ側にある１６個の光源ユニットの配置状態と、レーザ光の出射状態を模式的に示す図である。
【００４６】
これら１６個の光源ユニット１１１〜１１４、１２１〜１２４、１３１〜１３４、１４１〜１４４から出射されるレーザ光（半導体レーザアレイ１１内の各半導体レーザ素子１１ｂから出射されるレーザ光の集合）は、同じ広がり角を持っているため、これらレーザ光のビームシェイプは、これらが伝搬するにつれて大きくなる。
【００４７】
図６の構成例では、１６個の光源ユニットが、各々個別に、保持機構３１１〜３１４、３２１〜３２４、３３１〜３３４、３４１〜３４４に保持されている。各保持機構３１１〜３１４、３２１〜３２４、３３１〜３３４、３４１〜３４４は、対応する光源ユニットを支持する支持部の位置を図中Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に調整可能なメカニズムを有している。このメカニズムを調整することにより、光源ユニット１１１〜１１４、１２１〜１２４、１３１〜１３４、１４１〜１４４の発光位置が図中Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に調整される。
【００４８】
図７は、各段の光源ユニットを共通の保持機構３１０、３２０、３３０、３４０によって保持するよう構成したものである。この場合、保持機構３１０、３２０、３３０、３４０は、それぞれ、光源ユニット１１１〜１１４、１２１〜１２４、１３１〜１３４、１４１〜１４４の位置を図中Ｘ、Ｙ方向に調整可能なメカニズムを有している。
【００４９】
加えて、図７の構成では、上記図３（ｂ）の場合と同様、各段の光源ユニットの冷却手段として、共通の銅板１２と液冷ジャケット１３が配されている。すなわち、各段の４つの光源ユニットは、一つの銅板１２を介して、液冷ジャケット１３に装着され、液冷ジャケット１３が、対応する保持機構３１０、３２０、３３０、３４０の支持部に装着されている。このように、銅板１２、液冷ジャケット１３および保持機構３１０、３２０、３３０、３４０を共通化することにより、構成の簡素化とコストの削減を図ることができ、また、各段の光源ユニットの位置調整作業を簡易化することができる。さらに、図６の場合に比べて、各段の光源ユニットから出射されるレーザ光間の距離を適宜短縮することもできる。
【００５０】
なお、図６および図７には、ミラー面２１１ａ側にある１６個の光源ユニットの配置とレーザ光の出射状態を示したが、ミラー面２１１ｂ側にある１６個の光源ユニットの配置とレーザ光の出射状態もこれと同様である。
【００５１】
以上のように照明装置を構成することにより、図５（ａ）に示す平面Ｐの位置において、これら３２個の光源ユニットから出射されるレーザ光のビームシェイプを均一化することができる。よって、第３の方向の後段側にフライアイレンズを配する場合には、図８に示すように、フライアイレンズの有効面積を余すことなく、それぞれのレーザ光をフライアイレンズに入射させることができる。したがって、本実施の形態に係る照明装置によれば、照明光の利用効率を低下させることなく、フライアイレンズによる光の均一化効果を適正に発揮させることができる。また、発光源として３２個の光源ユニットが用いられるため、照明光のさらなる高輝度化を実現することができる。
【００５２】
図９は、他の実施の形態に係る照明装置の光学系を示す図である。同図（ａ）は照明装置の上面図、同図（ｂ）（ｃ）は照明装置の正面図である。同図（ｂ）は、光源ユニット１５１、１５３から出射されるレーザ光がプリズムミラー２２１に入射する状態を示し、同図（ｃ）は、光源ユニット１５２、１５４から出射されるレーザ光がプリズムミラー２２２に入射する状態を示ししている。
【００５３】
図示の如く、この実施形態に係る照明装置の光学系は、４つの光源ユニット１５１〜１５４と、２つのプリズムミラー２２１、２２２を備えている。光源ユニット１５１〜１５４は、それぞれ、図１の構成を備えており、これら光源ユニット１５１〜１５４には、同じ光学特性（レーザ波長、広がり角、等）を有する半導体レーザアレイ１１が配されている。
【００５４】
このうち、光源ユニット１５１、１５２は、図中、Ｘ軸に平行な同一方向（第１の方向）にレーザ光を出射し、且つ、レーザ光の発光位置が当該第１の方向にずれている。また、光源ユニット１５３、１５４は、上記第１の方向とは正反対の第２の方向にレーザ光を出射し、且つ、レーザ光の発光位置が当該第２の方向にずれている。さらに、光源ユニット１５１、１５３は、レーザ光の発光位置が互いに正対するよう配置され、また、光源ユニット１５２、１５４は、レーザ光の発光位置が互いに正対するよう配置されている。
【００５５】
プリズムミラー２２１、２２２は、断面が直角２等辺三角形となる形状を有し、それぞれ、ミラー面２２１ａ、２２１ｂおよびミラー面２２２ａ、２２２ｂを有している。プリズムミラー２２１は、光源ユニット１５１、１５３から出射されるレーザ光Ｌ５１、Ｌ５３の光軸がそれぞれミラー面２２１ａ、２２１ｂに対して４５°となるよう配置され、プリズムミラー２２２は、光源ユニット１５２、１５４から出射されるレーザ光Ｌ５２、Ｌ５４の光軸がそれぞれミラー面２２２ａ、２２２ｂに対して４５°となるよう配置されている。つまり、同図Ｙ−Ｚ平面にてプリズムミラー２２１、２２２の頂角を２分した角度αは４５°である。よって、これらレーザ光Ｌ５１〜Ｌ５４は、ミラー面２２１ａ、２２１ｂおよびミラー面２２２ａ、２２２ｂに反射されて、第３の方向（同図Ｚ軸方向）に進む。
【００５６】
さらに、光源ユニット１５１〜１５４とプリズムミラー２２１、２２２は、これら光源ユニット１５１〜１５４から、第３の方向に垂直な平面Ｐまでの光路長が同じになるよう配置されている。つまり、同図（ａ）に示す如く各部の寸法を設定すると、Ｋ１＝Ｋ２、Ｌ１＝Ｌ２、Ｍ１＝Ｍ２、Ｋ１＝Ｌ１＋Ｍ１、Ｋ２＝Ｌ２＋Ｍ２となっている。ここで、Ｋ１、Ｋ２は、それぞれ光源ユニット１５１、１５３から反射面２２１ａ、２２１ｂまでの光路長、Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ光源ユニット１５２、１５４から反射面２２２ａ、２２２ｂまでの光路長、Ｍ１は、光源ユニット１５１、１５２の発光点間の距離、Ｍ２は、光源ユニット１５３、１５４の発光点間の距離である。
【００５７】
以上のように光源ユニット１５１〜１５４とプリズムミラー２２１、２２２を配置することにより、平面Ｐの位置において、各光源ユニット１５１、１５２、１５３、１５４から出射されるレーザ光Ｌ５１、Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４のビームシェイプを均一化することができる。よって、第３の方向の後段側にフライアイレンズを配する場合には、図４と同様、フライアイレンズの有効面積を余すことなく、それぞれのレーザ光Ｌ５１、Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４をフライアイレンズに入射させることができる。したがって、この実施形態に係る照明装置によれば、上記図２の場合と同様、照明光の利用効率を低下させることなく、フライアイレンズによる光の均一化効果を適正に発揮させることができる。
【００５８】
＜プロジェクタの構成例＞
図１０は、上記照明装置を用いたプロジェクタの光学系を示す図である。
【００５９】
同図中、５０１、５０６、５１１が照明装置である。照明装置５０１、５０６、５１１は、それぞれ、赤色波長帯、緑色波長帯、青色波長帯の照明光を出射する。このうち、赤色光用の照明装置５０１として上記構成を有する照明装置を用いることができる。
【００６０】
照明装置５０６、５１１に用いられる発光源（光源ユニット）は、図１に示す構成とは異なっている。現在のところ、緑色波長帯と青色波長帯のレーザ光は、他の波長帯のレーザ光を波長変換することにより生成されている。よって、緑色光および青色光を出射する光源ユニットは、他の波長帯のレーザ光を緑色波長帯および青色波長帯に波長変換する光学系を備える。緑色光および青色光を出射する光源ユニットは、この光学系と冷却部とを一体化した構成となっている。したがって、照明装置５０６、５１１においては、たとえば、図２、図５、図９における各光源ユニットが、上記波長変換用の光学系と冷却部が一体化された緑色光および青色光用の光源ユニットに置き換えられる。このように構成すると、上記と同様、各光源ユニットからフライアイレンズまでの光路長が一定となるため、フライアイレンズ入射時における各レーザ光のビームシェイプが均一化され、上記と同様の効果が奏される。
【００６１】
照明装置５０１から出射された赤色照明光は、一対のフライアイレンズ５０２に入射される。フライアイレンズ５０２を通過した赤色照明光は、コンデンサレンズ５０３、５０４を経由して液晶パネル５０５に入射される。また、照明装置５０６から出射された緑色照明光は、一対のフライアイレンズ５０７に入射される。フライアイレンズ５０７を通過した緑色照明光は、コンデンサレンズ５０８、５０９を経由して液晶パネル５１０に入射される。さらに、照明装置５１１から出射された青色照明光は、一対のフライアイレンズ５１２に入射される。フライアイレンズ５１２を通過した青色照明光は、コンデンサレンズ５１３、５１４を経由して液晶パネル５１５に入射される。
【００６２】
液晶パネル５０５、５１０、５１５の光入射側と光出射側には、それぞれ、偏光板（図示せず）が配されている。入射側偏光板を介して液晶パネル５０５、５１０、５１５に入射された赤色照明光、緑色照明光および青色照明光は、それぞれ、液晶パネル５０５、５１０、５１５によって変調された後、出射側偏光板を介して、ダイクロイックプリズム５１６に入射される。
【００６３】
しかる後、赤色照明光、緑色照明光および青色照明光は、ダイクロイックプリズム５１６にて合成され、映像光として投写レンズ５１７に入射される。投写レンズ５１７は、映像光を被投写面上に結像させるためのレンズ群と、これらレンズ群の一部を光軸方向に変位させて投写画像のズーム状態およびフォーカス状態を調整するためのアクチュエータを備えている。しかして、液晶パネル５０５、５１０、５１５上に表示された映像がスクリーン上に拡大投写される。
【００６４】
図１０の構成によれば、照明装置５０１、５０６、５１１に配された複数の光源ユニットからのレーザ光を、均一化されたビームシェイプにて、フライアイレンズ５０２、５０７、５１２に入射させる得るため、照明装置５０１、５０６、５１１とフライアイレンズ５０２、５０７、５１２の間の距離を適宜調整することにより、各レーザ光を、有効面積を余すことなくフライアイレンズ５０２、５０７、５１２に入射させることができる。したがって、図１０の構成によれば、赤色、緑色および青色照明光の利用効率を低下させることなく、フライアイレンズ５０２、５０７、５１２による光の均一化効果を適正に発揮させることができる。よって、スクリーン上に投写される映像の高輝度化を実現することができる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって何ら制限されるものではなく、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【００６６】
たとえば、上記実施の形態では、光源ユニットを４個および３２個配する例を示したが、照明装置内に配される光源ユニットの個数はこれに限定されるものではなく、また、プリズムミラーの個数も、光源ユニットの個数に応じて適宜変更可能である。ただし、光源ユニットとプリズムミラーの個数を上記から変更する場合には、各光源ユニットからフライアイレンズまでの光路長が一定となるよう、光源ユニットとプリズムミラーの配置を調整する必要がある。
【００６７】
なお、図１の光源ユニットを用いる場合には、レーザ光の広がり角が大きいため、フライアイレンズへ入射する際のレーザ光のビームシェイプがフライアイレンズに対して大きくなり過ぎる場合が想定されるが、この場合には、広がり角を抑制するためのレンズを光源ユニットの出射側に配置すれば良い。
【００６８】
たとえば、図２および図３に示す構成では、光源ユニット１０１、１０２に対して、Ｙ軸方向にレーザ光を収束させる共通のシリンドリカルレンズを配置すればよく、また、これと同じシリンドリカルレンズを、光源ニット１０３、１０４に対して配置すれば良い。この場合、光源ニット１０１、１０２とシリンドリカルレンズの位置関係と、光源ニット１０３、１０４とシリンドリカルレンズの位置関係は同じとされる。こうすると、図２（ａ）中の平面Ｐにおけるレーザ光Ｌ０１，Ｌ０２，Ｌ０３，Ｌ０４のビームシェイプは、シリンドリカルレンズを配さない場合に比べてＹ軸方向に小さくなる。また、レーザ光Ｌ０１，Ｌ０２，Ｌ０３，Ｌ０４に対してシリンドリカルレンズから付与されるＹ軸方向の収束作用は同じであるため、このようにシリンドリカルレンズを配置しても、これらレーザ光のビームシェイプは互いに等しくなる。
【００６９】
さらに、図２、図５、図９に示す構成例では、プリズムミラーの頂角の角度αを４５度としたが、角度αは４５度に限るものではなく、適宜、他の角度に変更可能である。ただし、プリズムミラーによって反射された後のレーザ光が同一方向に向くように、プリズムミラーの頂角の角度αに応じて、光源ユニットの配置（ミラー面に対するレーザ光軸の入射角）を適宜調整する必要がある。また、この場合も、各光源ユニットからフライアイレンズまでの光路長が一定となるよう、光源ユニットとプリズムミラーの配置を調整する必要がある。
【００７０】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施の形態に係る光源ユニットの構成を示す図
【図２】実施の形態に係る照明装置の構成を示す図
【図３】実施の形態に係る光源ユニットの配置とレーザ光の状態を示す図
【図４】実施の形態に係る照明装置の効果を説明する図
【図５】他の実施の形態に係る照明装置の構成を示す図
【図６】他の実施の形態に係る光源ユニットの配置とレーザ光の状態を示す図
【図７】他の実施の形態に係る光源ユニットの配置とレーザ光の状態を示す図
【図８】実施の形態に係る照明装置の効果を説明する図
【図９】さらに他の実施の形態に係る照明装置の構成を示す図
【図１０】実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図
【図１１】本発明の課題を説明する図
【符号の説明】
【００７２】
１１  …  半導体レーザアレイ
１２  …  銅板
１３  …  液冷ジャケット
１０１、１０２、１０３、１０４  …  光源ユニット
２０１  …  プリズムミラー
１１１、１１２、１１３、１１４  …  光源ユニット
１１５、１１６、１１７、１１８  …  光源ユニット
１２１、１２２、１２３、１２４  …  光源ユニット
１３１、１３２、１３３、１３４  …  光源ユニット
１４１、１４２、１４３、１４４  …  光源ユニット
１２５、１３５、１４５  …  光源ユニット
２１１  …  プリズムミラー
１５１、１５２、１５３、１５４  …  光源ユニット
２２１、２２２  …  プリズムミラー
５０１、５０６、５１１  …  照明装置
５０２、５０７、５１２  …  フライアイレンズ
５０５、５１０、５１５  …  液晶パネル
５１７  …  投写レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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