JP2008268465A - 照明装置、モニタ装置、及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】高効率化を実現し、小型化、低コスト化が可能となる照明装置、モニタ装置、及びプロジェクタを提供する。
【解決手段】照明装置２は、複数の発光素子Ｅ１〜Ｅ８を有する光源部１４と、光源部１４から射出された光を所定の照明領域２２に拡散する拡散部１０と、を含み、複数の発光素子の配置により定まる、光源部１４の発光領域２０の平面形状は、照明領域２２の平面形状と相似である。発光領域２０の平面形状は、所定の縦横比の長方形であってもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置、モニタ装置、及びプロジェクタに関するものである。

従来、プロジェクタ用光源として超高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が用いられているが、照明色温度の制約、間歇点灯の不可、及び短寿命等について課題がある。そこで、それらを克服するレーザ光源を用いたモニタ装置が開発され、小型化、高機能化に期待がある。

一方、複数の発光素子を有する光源部から、イメージャ（液晶ＬＶ、ＤＭＤ）への照明を複数重ね、均一性を確保する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００４−５０３９２３号公報

しかしながら、この方法では、フライアイによる光源光線重畳を行う際、照明エリアの面積変換による照明角度のロスが発生する。すなわち、投写光学系の飲み込む角度内に照明光角度を制御することは照度斑の発生を起こす可能性があり、逆に全ての照明光を飲み込む投写光学系は、Ｆ値が小さく飲み込み角の大きい投写光学系を採用する必要があり、コストアップに繋がる課題がある。又、光学系レンズでは、四角い照明領域に均一で効果的な照明をすることは困難である。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、高効率化を実現し、小型化、低コスト化が可能となる照明装置、モニタ装置、及びプロジェクタを提供することにある。

本発明に係る照明装置は、複数の発光素子を有する光源部と、前記光源部から射出された光を所定の照明領域に拡散する拡散部と、を含み、前記複数の発光素子の配置により定まる、前記光源部の発光領域の平面形状は、前記照明領域の平面形状と相似である。

本発明によれば、照明領域の平面形状と発光領域の平面形状とが対応した比率で形成されているので、照明領域を照明するに当り、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることが可能になる。これにより、高効率化を実現し、小型化、低コスト化が可能となる照明装置を提供する。

この照明装置において、前記発光領域の平面形状は、所定の縦横比の長方形であってもよい。これによれば、照明領域の平面形状と相似な平面形状の発光領域の構成が容易になる。

この照明装置において、前記拡散部は、散乱、干渉、及び回折の少なくともいずれか一つの機能によって、前記光源部から射出された光を拡散するようにしてもよい。これによれば、均一で効果的な照明を低コストで実現することが容易になる。

この照明装置において、前記拡散部は、計算機合成ホログラムであってもよい。これによれば、更に均一で効果的な照明を低コストで実現することが容易になる。

この照明装置において、前記拡散部は、前記発光素子毎に対応して少なくとも２種類以上の拡散パターンを有する領域に分割されていてもよい。これによれば、照明ロスの低減が容易になる。

この照明装置において、少なくとも一つの前記発光素子が照明する領域は、前記照明領域より狭い領域であってもよい。これによれば、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることが更に容易になる。

この照明装置において、少なくとも一つの前記発光素子が照明する領域は、隣り合う前記発光素子の照明する領域と重ならなくてもよい。これによれば、均一で効果的な照明が容易になる。

この照明装置において、少なくとも一つの前記発光素子が照明する領域は、隣り合う前記発光素子の照明する領域の一部と重なってもよい。これによれば、更に均一で効果的な照明が容易になる。

この照明装置において、少なくとも一つの前記発光素子が照明する領域は、前記照明領域と同等領域であってもよい。これによれば、均一で効果的な照明が容易になる。

本発明に係るモニタ装置は、上記のいずれか一項に記載の照明装置と、前記照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、を含む。

本発明によれば、照明領域の平面形状と発光領域の平面形状とが対応した比率で形成されているので、照明領域を照明するに当り、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることが可能になる。これにより、高効率化を実現し、小型化、低コスト化が可能となるモニタ装置を提供する。

本発明に係るプロジェクタは、上記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変調部と、を含む。

本発明によれば、照明領域の平面形状と発光領域の平面形状とが対応した比率で形成されているので、照明領域を照明するに当り、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることが可能になる。これにより、高効率化を実現し、小型化、低コスト化が可能となるプロジェクタを提供する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る照明装置２は、レーザ光源装置４と、拡散部としての拡散板１０と、を備える。本実施の形態では、拡散板１０によって拡散された光としてのレーザ光は、入力した画像信号に応じてレーザ光を変調する液晶ライトバルブ１２に照射されるものとする。この液晶ライトバルブ１２は、画像を拡大投写するプロジェクタに用いられるものである。

レーザ光源装置４は、光源部としてのレーザ光源１４と、波長変換素子１６と、外部共振器１８と、を備える。レーザ光源１４は、レーザ光を射出する。レーザ光源１４は、複数の発光素子Ｅ１〜Ｅ８を有する。発光領域２０は発光素子Ｅ１〜Ｅ８の配置により定まる領域であり、例えば、発光素子Ｅ１〜Ｅ８の中心光軸を結んだ領域である。発光領域２０の平面形状は、照明領域２２の平面形状と相似である。レーザ光源１４は、レーザ光が基板面１４ａに対して垂直に射出するＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）と呼ばれるもので、発光素子Ｅ１〜Ｅ８が２列に並ぶ２次元のアレイ構造を有する。

波長変換素子１６は、レーザ光源１４から射出されるレーザ光の光路上に設けられている。波長変換素子１６は、レーザ光を特定の波長（変換波長（第２高調波））に変換する非線形光学素子である。第２高調波は、可視光に波長変換されたレーザ光である。波長変換素子１６は、第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）の現象を引き起こす素子、すなわち、２個の光子が２倍の振動数をもつ１個の光子に変換される２次の非線形光学現象を引き起こす素子である。この素子は、強誘電体材料に分極反転構造が形成されたものである。波長変換素子１６内の分極反転構造は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムを用いた素子において電界印加法により形成されている。

外部共振器１８は、波長変換素子１６より射出されるレーザ光の光路上に設けられている。外部共振器１８は、レーザ光源１４から発せられた基本波長のレーザ光（励起光）に対しては高反射、波長変換素子１６から発した第２高調波のレーザ光に対しては高透過となるものである。一方、レーザ光源１４の出射側の基板面１４ａには、前記励起光に対しては高透過、前記第２高調波に対しては高反射となるコーティングが施されている。係る構成により、レーザ光源１４の基板面１４ａと外部共振器１８との間で光共振器が構成される。レーザ光源１４から射出されたレーザ光は、この光共振器内に閉じこめられる形になって、波長変換素子１６内を何回も透過する。波長変換素子１６は、その都度第２高調波を得ることができる。この第２高調波は、外部共振器１８を透過し、可視光に波長変換されたレーザ光として拡散板１０に照射される。

拡散板１０は、外部共振器１８より発せられたレーザ光を所定の照明領域２２に照明光として拡散させる。拡散板１０の拡散パターンは、例えば計算機合成ホログラムで形成されており、干渉機能によって、レーザ光源１４から射出された光を拡散する。照明領域２２の平面形状は、発光領域２０の平面形状と相似である。拡散板１０は、発光素子Ｅ１〜Ｅ８毎に対応して少なくとも２種類以上の拡散パターンを有する領域に分割されている。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る発光領域と照明領域との関係を示す図である。レーザ光源１４の発光領域２０の平面形状は、液晶ライトバルブ１２上の照明領域２２の平面形状と相似である。

図２（Ａ）は、発光素子Ｅ１〜Ｅ８が２列に並ぶ２次元のアレイ構造をしたレーザ光源１４上の発光領域２０を示している。発光領域２０は、発光素子Ｅ１〜Ｅ８の配置により定まる領域である。例えば発光領域２０は、発光素子Ｅ１〜Ｅ８の中心光軸を結んだ領域である。発光領域２０の平面形状は、所定の形状であり、矩形であってもよい。例えば長方形であり、その縦Ｈ１と横Ｗ１とは、所定の縦横比を表している。

図２（Ｂ）は、外部共振器１８より発せられたレーザ光が拡散板１０で拡散されて照明される液晶ライトバルブ１２上の照明領域２２を示している。照明領域２２の平面形状は、所定の形状であり、矩形であってもよい。例えば長方形であり、その縦Ｈ２と横Ｗ２とは、所定の縦横比を表している。

発光領域２０の平面形状と照明領域２２の平面形状とは、矩形のＷ１：Ｗ２及びＨ１：Ｈ２の比率が略等しい比率である。発光領域２０の平面形状と、照明領域２２の平面形状とは、Ｈ１／Ｗ１≒Ｈ２／Ｗ２が成り立つ関係にある。

尚、複数の発光素子Ｅ１〜Ｅ８が、図２（Ｃ）のように、発光素子Ｅ１〜Ｅ４の並びと発光素子Ｅ５〜Ｅ８の並びとが左右にずれて配置された際の照明領域の横Ｗ１は、左右の外側にずれた発光素子Ｅ１，Ｅ８の間隔をＷａ、発光素子Ｅ４，Ｅ５の間隔をＷｂとした場合、（Ｗａ＋Ｗｂ）／２＝Ｗ１で算出し、ＷａとＷｂの中間値を横Ｗ１として用いる。同様に、上下にずれて配置された際の縦Ｈ１は、その中間値を縦Ｈ１として用いる。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る照明領域を示す図である。発光素子Ｅ１〜Ｅ８で照明する各領域Ｅ１Ｓ〜Ｅ８Ｓは、照明領域２２より狭い領域である。図３（Ａ）に示すように、液晶ライトバルブ１２上の照明領域２２を各発光素子Ｅ１〜Ｅ８で分担し、その分担された領域Ｅ１Ｓ〜Ｅ８Ｓが、隣り合う発光素子の照明する領域と重ならない場合である。例えば、発光素子Ｅ１で照明する領域Ｅ１Ｓは、隣り合う発光素子Ｅ２，Ｅ５，Ｅ６の照明する領域Ｅ２Ｓ，Ｅ５Ｓ，Ｅ６Ｓと重ならない。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の液晶ライトバルブ１２のIII−III線における輝度分布を示す図である。ここで、拡散板１０は、例えば発光素子Ｅ１から射出された光を、領域Ｅ１Ｓの全域に平坦な分布になるように拡散させている。他の発光素子に対しても同様である。よって、発光素子Ｅ２で照明する領域Ｅ２Ｓは、隣り合う発光素子Ｅ１，Ｅ３の照明する領域Ｅ１Ｓ，Ｅ３Ｓと重ならないことにより、その境の輝度は、変化が少なく平坦な輝度分布になり、均一で効果的な照明を可能としている。又、液晶ライトバルブ１２の外周部分の見切り領域の最小化が図れる。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る照明領域に照射する照明光を示す図である。図４（Ａ）は、発光領域２０の平面形状と照明領域２２の平面形状とが相似の場合の拡散板１０から照明領域２２に発せられる照明光を示す図である。拡散板１０に入射した平行なレーザ光に対し、拡散板１０から発せられる照明光の角度は、最低限の角度変換（図では０度）で照明領域２２に入射している。

図４（Ｂ）は、発光領域の平面形状と照明領域２２の平面形状とが相似でない場合の拡散板２４から照明領域２２に発せられるレーザ光を示す図である。拡散板２４に入射した平行な照明光に対し、拡散板２４から発せられるレーザ光の最大角度は、図４（Ａ）の角度変換に比べて大きい角度変換（図ではα度）で照明領域２２に入射している。

つまり、照明領域２２の平面形状と発光領域２０の平面形状とが対応した比率で形成されているので、照明領域を照明するに当り、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることでＦ値が大きく飲み込み角の小さい投写光学系を採用できる。更に、液晶ライトバルブ１２の外周部分の見切り領域の最小化が図れる。これにより、高効率化を実現し、小型化、低コスト化を可能とする。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る拡散板を示す図である。拡散板１０は、レーザ光源１４からのレーザ光を拡散して照明光（拡散光）を生成するものである。拡散は、散乱、干渉、及び回折の少なくともいずれか一つの機能を含んでいる。拡散板１０は、照射されたレーザ光を拡散する拡散素子を含んでいる。

拡散素子は、図５（Ａ）に示すように、ホログラム拡散素子３０により構成されている。ホログラム拡散素子３０を拡散素子として使用する場合には、ガラス或いはキャスティング法（溶液流延法）等により成膜したポリカーボネートフィルムや、トリアセチルセルロースフィルム等の光学的に等方な透明基材上にフォトポリマーを塗布し、公知の技術である２光束干渉によって所望の散乱特性となるように記録したものを用いることができる。又、所望のホログラムパターンを計算機によって算出し、電子ビーム等によって描画して作製するＣＧＨ（Computer GENERATED Hologram：計算機合成ホログラム）を用いるようにしてもよい。ホログラムパターンは発光素子Ｅ１の入射する領域と発光素子Ｅ５の入射する領域とでパターンが異なり、互いに最小限の角度変換で所定の領域を照明が可能となる。ホログラム材料としては、アルカリ系のフォトポリマーを用いることが耐久性等の面から望ましく、又、高い回折効率が得られるという点では体積位相型のホログラムの使用が望ましい。

又、拡散素子は、図５（Ｂ）に示すように、斜面を有する三角形状の凹部のような互いに異なる方向を向く平面を組み合わせた表面を有する微小な回折格子（グレーティング）３２で構成されてもよい。回折格子３２を通過したレーザ光は、格子によって回折され広がる。回折格子３２の表面条件を最適化することにより、所望の機能を有する拡散素子を形成することができる。

図５（Ｃ）は、拡散板１０が複数の領域に分割されており、それぞれの領域に形成された拡散パターンが発光素子Ｅ１〜Ｅ８毎に対応した領域で異なる構成を示す図である。例えば発光素子Ｅ１，Ｅ８に対応する領域Ｅ１ＣＧＨ，Ｅ８ＣＧＨを示している。このような複数の領域で異なるパターンを持つことで、照明領域２２を照明するに当り、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることができ、Ｆ値が大きく飲み込み角の小さい投写光学系を採用するのが更に容易になる。又、液晶ライトバルブ１２の外周部分の見切り領域の最小化が図れる。これにより、高効率化を実現し、小型化、低コスト化を可能とする。

このような拡散板１０は、従来の多重散乱による拡散板と異なり、屈折作用を利用して少ない界面で散乱性を得ているために、光の損失が少なく、更に偏光状態へ与える影響が少ないので、偏光状態を略維持する拡散板として都合良く機能する。

拡散板１０は、光学素子に比べ、厚さ寸法が小さく、設置スペースをとらないという利点がある。拡散板１０は、散乱、干渉、及び回折の少なくとも一つの機能を利用して入射光を偏向させるので、レンズによる屈折を用いた場合よりも入射光を大きな角度で容易に曲げることができる。その結果、短い距離で入射光の照度分布の均一化が可能である。これにより、照明装置２の小型化、薄型化を実現する。

以上のように構成された照明装置２の機能について説明する。図１に示すように、レーザ光源１４より射出されるレーザ光は、初期状態では特定の波長（基本波長）付近にピークを有するブロードな発光分布を有しているが、外部共振器１８との間でレーザ発振させることにより、基本波長付近に鋭いピークを有するレーザ光となる。

具体的には、レーザ光源１４より射出されたレーザ光は、波長変換素子１６へ入射する。波長変換素子１６は、入射したレーザ光を特定の波長（変換波長（第２高調波））に変換する。例えば、波長変換素子１６は、１０６４ｎｍのレーザ光を５３２ｎｍのレーザ光に変換して射出する。ただし、波長変換素子１６による変換効率は、３０％〜５０％程度であり、レーザ光源１４より射出されたレーザ光のすべてが、第２高調波に変換されるわけではない。波長変換素子１６より射出されたレーザ光は、外部共振器１８へ入射する。

外部共振器１８は、励起光と等しい波長のレーザ光を、その９８％〜９９％程度をレーザ光源１４へ戻す。波長変換素子１６より射出されたレーザ光のうち、変換波長に変換されなかった光、つまり、励起光のまま波長変換素子１６より射出されたレーザ光は、外部共振器１８によって反射され、波長変換素子１６へ射出される。

再度、波長変換素子１６へ入射したレーザ光は、変換波長に変換され、レーザ光（第２高調波を含む）として波長変換素子１６より射出される。波長変換素子１６より射出されたレーザ光のうち、変換波長に変換されなかった光、つまり、励起光のまま波長変換素子１６より射出されたレーザ光は、レーザ光源１４に戻される。

このようにして、基本波長のレーザ光がレーザ光源１４と外部共振器１８との間で往復することにより、基本波長のレーザ光が増幅され、狭帯域の（つまり、基本波長付近に鋭いピークを有する）レーザ光が得られる。すなわち、外部共振器１８は、レーザ光源１４を狭帯域でレーザ発振させる機能を備えている。

一方、波長変換素子１６より射出されたレーザ光のうち、変換波長に変換された第２高調波のレーザ光は、外部共振器１８を透過して、レーザ光源装置４よりレーザ光として拡散板１０へ射出される。拡散板１０に入射したレーザ光は拡散され、照明領域２２の所定領域を照明する。

ここで、複数の発光素子Ｅ１〜Ｅ８は、その配置してなる発光領域２０が照明領域２２に対応した縦横比になるように配置されている。例えば、図１に示すように、発光素子Ｅ１のレーザ光は拡散板１０の領域Ｅ１ＣＧＨを透過し照明領域２２の領域Ｅ１Ｓを照明する。又、発光素子Ｅ８のレーザ光は拡散板１０の領域Ｅ８ＣＧＨを透過し照明領域２２の領域Ｅ８Ｓを照明する。尚、領域Ｅ１Ｓ，Ｅ８Ｓは、その隣り合う領域と重なり合っていない。このように、照明領域２２の平面形状と発光領域２０の平面形状とが対応した比率で形成されているので、照明領域２２を照明するに当り、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることができ、Ｆ値が大きく飲み込み角の小さい投写光学系を採用するのが更に容易になる。又、液晶ライトバルブ１２の外周部分の見切り領域の最小化が図れる。これにより、高効率化を実現し、小型化、低コスト化を可能とする。更に、照明領域２２に対し、均一で効果的な照明が可能となり効率向上が確保できる。

尚、本実施の形態では、拡散板１０によって拡散された光としてのレーザ光は、入力した画像信号に応じてレーザ光を変調する液晶ライトバルブ１２に照射されるものとしたが、照明装置２によって照明される対象は、液晶ライトバルブ１２に限られることはない。又、発光素子の数は、図示の例では８個となっているが、８個に限る必要はなく複数のうちの他の数としてもよい。又、隣り合う発光素子の間の距離は、一定の距離となっているが、発光素子は、必ずしも一定の間隔で規則的に配列されている必要はなく、ところによって間隔が異なる構成としてもよい。更に、波長変換素子１６の分極反転構造の形成方法は、イオン交換による分極反転法、電子ビームによるマイクロドメイン反転法等の他の方法によるものであってもよい。材料についても、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムに限る必要はなく、それぞれの方法における適正な材料を用いる構成とすればよい。
（変形例）

次に、本実施の形態の変形例について説明する。
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る照明領域の変形例を示す図である。ここでは、発光素子Ｅ１〜Ｅ８で照明する領域Ｅ１Ｓ〜Ｅ８Ｓは、隣り合う発光素子の照明する領域の一部と重なっている。例えば、ＣＧＨを利用した場合、照明する領域の縁の輝度が角度を持って減衰する傾向にあるので、このような場合に照明する領域の一部を重ねて照明する。図６（Ａ）に示すように、液晶ライトバルブ１２上の照明領域２２を各発光素子Ｅ１〜Ｅ８で分担し、その分担した領域Ｅ１Ｓ〜Ｅ８Ｓが、隣り合う発光素子の照明する領域の一部と重ねている。例えば、発光素子Ｅ１で照明する領域Ｅ１Ｓは、隣り合う発光素子Ｅ２，Ｅ５，Ｅ６の照明する領域Ｅ２Ｓ，Ｅ５Ｓ，Ｅ６Ｓと重なる。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の液晶ライトバルブ１２のVI−VI線における輝度分布を示す図である。発光素子Ｅ２で照明する領域Ｅ２Ｓは、隣り合う発光素子Ｅ１，Ｅ３の照明する領域Ｅ１Ｓ，Ｅ３Ｓと重なることにより、その境の輝度は加算され、変化が少なく平坦な輝度分布になり、均一で効果的な照明を可能としている。

図７は、本発明の第１の実施の形態に係る拡散板の変形例を示す図である。拡散板１０は、図７（Ａ）に示すように、レーザ光を散乱させる拡散素子を含む。拡散素子としては、一般に、ポリエチレンテレフタレート等の高分子フィルムの表面に凹凸を形成したものを使用する。このような拡散素子は、通過するレーザ光の偏光状態が変換したり、偏光解消が生じたりする（例えば、すりガラス）。これにより、照明領域２２の照度の均一性を高める。

又、拡散板１０は、図７（Ｂ）に示すように、基板の屈折率と異なる粒子を基板内に分散した拡散素子を含んでもよい。拡散素子としては、一般に、フィルム内部に気泡を混入して拡散性を持たせたものや、アクリル等の透明部材中に白色顔料を分散させた乳白色部材等を使用する。例えば、拡散素子はガラス或いはキャスティング法（溶液流延法）等により成膜した透明基材の一表面に、ガラス或いは樹脂からなる光学的に等方な球状透明ビーズ３４を面状に密に一層分だけ並べ、球状透明ビーズ３４の全体を透明接着樹脂３６で覆う。この場合、球状透明ビーズ３４と透明接着樹脂３６の屈折率が異なることが必要であるが、球状透明ビーズ３４は屈折率１．４〜２．０のものを比較的容易に入手可能であり、透明接着樹脂３６も屈折率１．４〜１．６のものを比較的容易に入手できるので、これらを適宜に組み合わせることで所望の拡散性の偏光維持拡散板を構成する。例えば、基板の屈折率は、μ＝１．４２であり、粒子の大きさは、５μｍΦで、その屈折率は、μ＝１．４９である。尚、球状透明ビーズ３４の層を複数重ねることで所望の拡散性を得るようにした拡散板を使用することもできる。

このように構成された拡散板１０は、球状透明ビーズ３４に入射した光が球状透明ビーズ３４の界面での屈折作用により収束及び発散することで拡散板として機能するもので、その拡散性は球状透明ビーズ３４の屈折率を変えることで任意に設計することが可能である。

尚、拡散素子は、透明基材の一表面に、球状透明ビーズを面状に密に一層分だけ並べ、アクリル系或いはポリエステル系等の透明接着樹脂により固定したものであってもよい。例えば、球状透明ビーズは、直径数μｍ〜数百μｍの物を使用するが、拡散性能の制御及び面内での均一性を図るためには、できる限り粒径の揃ったものを使用するのが望ましい。

図７（Ｃ）は、上記変形例の拡散により照明される液晶ライトバルブ１２上の照明領域２２を示す図である。各発光素子Ｅ１〜Ｅ８が照明する領域は円形状になる。例えば、発光素子Ｅ１，Ｅ８が照明する領域Ｅ１Ｓ，Ｅ８Ｓを示している。このような複数の領域で異なるパターンを持つことで、照明領域２２を照明するに当り、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることができ、Ｆ値が大きく飲み込み角の小さい投写光学系を採用するのが更に容易になる。又、液晶ライトバルブ１２の外周部分の見切り領域の最小化が図れる。これにより、高効率化を実現し、小型化、低コスト化を可能とする。尚、本実施の形態に係る拡散板と本変形例の拡散板とは入れ替えてもよい。
（第２の実施の形態）

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る照明領域を示す図である。発光素子Ｅ１〜Ｅ８で照明する各領域Ｅ１Ｓ〜Ｅ８Ｓは、照明領域２２と同等領域である。図８（Ａ）に示すように、液晶ライトバルブ１２上の照明領域２２を各発光素子Ｅ１〜Ｅ８で照明する。つまり照明する領域が重なる。具体的には、発光素子Ｅ１で照明する領域Ｅ１Ｓは、液晶ライトバルブ１２上の照明領域２２である。同様に、各発光素子Ｅ２〜Ｅ８がそれぞれ照明する領域Ｅ２Ｓ〜Ｅ８Ｓは、液晶ライトバルブ１２上の照明領域２２である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の液晶ライトバルブ１２のVIII−VIII線における輝度分布を示す図である。発光素子Ｅ１〜Ｅ８で照明する領域Ｅ１Ｓ〜Ｅ８Ｓは、重なることにより、その輝度は加算され、変化が少なく平坦な輝度分布になり、均一で効果的な照明を可能としている。又、液晶ライトバルブ１２の外周部分の見切り領域の最小化が図れる。

図９は、本発明の第２の実施の形態に係る照明領域に照射する照明光を示す図である。図９（Ａ）は、発光領域２０の平面形状と照明領域２２の平面形状とが相似の場合の拡散板２６から照明領域２２に発せられる照明光を示す図である。拡散板２６に入射した平行なレーザ光に対し、拡散板２６から発せられる照明光の角度は、最低限の角度変換（図ではβ度）で照明領域２２に入射している。

図９（Ｂ）は、発光領域の平面形状と照明領域２２の平面形状とが相似でない場合の拡散板２８から照明領域２２に発せられる照明光を示す図である。拡散板２８に入射した平行なレーザ光に対し、拡散板２８から発せられる照明光の最大角度は、図９（Ａ）の角度変換に比べて大きい角度変換（図ではγ度）で照明領域２２に入射している。

つまり、照明領域２２の平面形状と発光領域２０の平面形状とが対応した比率で形成されているので、照明領域２２を照明するに当り、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることでＦ値が大きく飲み込み角の小さい投写光学系を採用できる。更に、照明領域２２の外周部分の見切り領域の最小化が図れる。これにより、高効率化を実現し、小型化、低コスト化を可能とする。

ここでは、縮小照明構成を例にとって説明したが、拡大照明光学系でも同様なことが導かれる。
（第３の実施の形態）

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係るモニタ装置の概略構成を示す図である。本実施の形態に係るモニタ装置５０は、装置本体５２と、光伝送部５４と、を備える。装置本体５２は、前述した第１の実施の形態のレーザ光源装置４を備える。

光伝送部５４は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド５６，５８を備える。各ライトガイド５６，５８は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド５６の入射側にはレーザ光源装置４が配設され、その出射側には拡散板１０が配設されている。レーザ光源装置４から射出されたレーザ光は、ライトガイド５６を伝って光伝送部５４の先端に設けられた拡散板１０に送られ、拡散板１０により拡散されて被写体を照射する。

光伝送部５４の先端には、結像レンズ６０も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ６０で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド５８を伝って、装置本体５２内に設けられた撮像部としてのカメラ６２に送られる。この結果、レーザ光源装置４により射出されたレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ６２で撮像する。

以上のように構成されたモニタ装置５０によれば、照明領域２２の平面形状と発光領域２０の平面形状とが対応した比率で形成されているので、照明領域２２を照明するに当り、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることでＦ値が大きく飲み込み角の小さい投写光学系を採用できる。これにより、高効率化を実現し、小型化、低コスト化を可能とする。又、高率化を実現したレーザ光源装置４により被写体を照射することから、カメラ６２により得られる撮像画像の明るさを高めることができる。
（第４の実施の形態）

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
図１１は、本発明の第４の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。図中においては、簡略化のためプロジェクタ７０を構成する筐体は省略している。本実施の形態に係るプロジェクタ７０は、赤色光を射出する赤色照明装置７２Ｒと、緑色光を射出する緑色照明装置７２Ｇと、青色光を射出する青色照明装置７２Ｂと、を備える。

赤色照明装置７２Ｒは、前述した第１の実施の形態の照明装置２と同一の構成を備える。赤色のレーザ光ＬＢｒを射出する照明装置である。緑色照明装置７２Ｇは、前述した第１の実施の形態の照明装置２と同一の構成を備える。緑色のレーザ光ＬＢｇを射出する照明装置である。青色照明装置７２Ｂは、前述した第１の実施の形態の照明装置２と同一の構成を備える。青色のレーザ光ＬＢｂを射出する照明装置である。

又、プロジェクタ７０は、液晶ライトバルブ（変調部）７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂと、クロスダイクロイックプリズム（色光合成部）７６と、投写レンズ（投写部）７８とを備える。液晶ライトバルブ７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂは、各色の照明装置７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂから射出された各色のレーザ光ＬＢｒ，ＬＢｇ，ＬＢｂをパソコン等から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する。クロスダイクロイックプリズム７６は、液晶ライトバルブ７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ７８に導く。投写レンズ７８は、液晶ライトバルブ７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン８０に投写する。

各液晶ライトバルブ７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム７６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ７８によりスクリーン８０上に投写され、拡大された画像が表示される。

以上のように構成されたプロジェクタ７０によれば、照明領域２２の平面形状と発光領域２０の平面形状とが対応した比率で形成されているので、照明領域２２を照明するに当り、照明光の縦横の角度変換を最低限にすることでＦ値が大きく飲み込み角の小さい投写光学系を採用できる。これにより、高効率化を実現し、小型化、低コスト化を可能とする。又、高効率化を実現した各色の照明装置７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂを用いることができることから、高輝度の画像を表示する。

尚、本発明は上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施できる。

前記実施の形態では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micro mirror Device）が挙げられる。投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。

又、半導体レーザアレイとしてＶＣＳＥＬ型のものを用いていたが、これに換えて、光の共振する方向が基板面に対して平行になる端面発光型の半導体レーザアレイを用いる構成としてもよい。更には、レーザ光源は、半導体レーザに換えて、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、自由電子レーザ等、他の種類のレーザとすることもできる。

更に、前記実施の形態のプロジェクタ７０は、いわゆる３板式の液晶プロジェクタであったが、これに換えて、色毎に時分割でレーザ光源装置を点灯することにより１つのライトバルブのみでカラー表示を可能とした構成等の単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。又、走査型のプロジェクタとしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る発光領域と照明領域との関係を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る照明領域を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る照明領域に照射する照明光を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る拡散板を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る照明領域の変形例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る拡散板の変形例を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る照明領域を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る照明領域に照射する照明光を示す図。 本発明の第３の実施の形態に係るモニタ装置の概略構成を示す図。 本発明の第４の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。

符号の説明

２…照明装置 ４…レーザ光源装置 １０…拡散板（拡散部） １２…液晶ライトバルブ １４…レーザ光源（光源部） １４ａ…基板面 １６…波長変換素子 １８…外部共振器 ２０…発光領域 ２２…照明領域 ２４…拡散板 ２６…拡散板 ２８…拡散板 ３０…ホログラム拡散素子 ３２…回折格子（グレーティング） ３４…球状透明ビーズ ３６…透明接着樹脂 ５０…モニタ装置 ５２…装置本体 ５４…光伝送部 ５６，５８…ライトガイド ６０…結像レンズ ６２…カメラ ７０…プロジェクタ ７２Ｒ…赤色照明装置 ７２Ｇ…緑色照明装置 ７２Ｂ…青色照明装置 ７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂ…液晶ライトバルブ ７６…クロスダイクロイックプリズム ７８…投写レンズ ８０…スクリーン Ｅ１〜Ｅ８…発光素子。

Claims (11)

1. 複数の発光素子を有する光源部と、
   前記光源部から射出された光を所定の照明領域に拡散する拡散部と、
   を含み、
   前記複数の発光素子の配置により定まる、前記光源部の発光領域の平面形状は、前記照明領域の平面形状と相似であることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記発光領域の平面形状は、所定の縦横比の長方形であることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の照明装置において、
   前記拡散部は、散乱、干渉、及び回折の少なくともいずれか一つの機能によって、前記光源部から射出された光を拡散することを特徴とする照明装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記拡散部は、計算機合成ホログラムであることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記拡散部は、前記発光素子毎に対応して少なくとも２種類以上の拡散パターンを有する領域に分割されていることを特徴とする照明装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の照明装置において、
   少なくとも一つの前記発光素子が照明する領域は、前記照明領域より狭い領域であることを特徴とする照明装置。
7. 請求項６に記載の照明装置において、
   少なくとも一つの前記発光素子が照明する領域は、隣り合う前記発光素子の照明する領域と重ならないことを特徴とする照明装置。
8. 請求項６に記載の照明装置において、
   少なくとも一つの前記発光素子が照明する領域は、隣り合う前記発光素子の照明する領域の一部と重なることを特徴とする照明装置。
9. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の照明装置において、
   少なくとも一つの前記発光素子が照明する領域は、前記照明領域と同等領域であることを特徴とする照明装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の照明装置と、
    前記照明装置により照明された被写体を撮像する撮像部と、
    を含むことを特徴とするモニタ装置。
11. 請求項１〜請求項９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変調部と、
    を含むことを特徴とするプロジェクタ。

Images