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公開番号2024139671
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023192288
出願日2023-11-10
発明の名称照明装置及び画像投射装置
出願人株式会社リコー
代理人個人
主分類G03B 21/14 20060101AFI20241002BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】装置を安価にすることができ、照射スポット径が広がるのを抑制することができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置10は、発光部がアレイ状に配置された光源などのLED光源11と、LED光源11から出射された光の波長を変換する波長変換素子たる蛍光体ホイール17とを備えている。また、LED光源11と蛍光体ホイール17との間に配置され、LED光源11から出射された光を集光する集光光学系としての光源光学系13および集光素子14とを備えている。そして、光源光学系13および集光素子14により光が集光する集光光路上に、蛍光体ホイール17上の光の照射スポットの光強度分布を均一化する光プロファイル調整素子たるマイクロレンズアレイ19が一つ配置されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
発光部がアレイ状に配置された光源と、
前記光源から出射された光の波長を変換する波長変換素子と、
前記光源と前記波長変換素子との間に配置され、前記光源から出射された光を集光する集光光学系と、を備えた照明装置において、
前記集光光学系により光が集光する集光光路上に、前記波長変換素子上の光の照射スポットの光強度分布を均一化する光プロファイル調整素子を一つ配置したことを特徴とする照明装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記集光光学系は、正のパワーを持つ光源光学系を有し、前記光源光学系の後に、前記光プロファイル調整素子を配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、
前記光源光学系を通過した光が、前記集光光学系の他の光学系を介さずに、直接、前記光プロファイル調整素子に入射することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２に記載の照明装置において、
前記集光光学系は、前記光源光学系の集光を緩和して、所定の位置で光を集光させる集光素子を備え、
前記光プロファイル調整素子は、前記光源光学系と前記集光素子との間に配置されており、
前記光源光学系と前記光プロファイル調整素子の間隔は、前記光プロファイル調整素子と前記集光素子の間隔よりも大きいことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置において、
前記光プロファイル調整素子が前記光源光学系と前記集光素子との間の最も光束が細くなる位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１に記載の照明装置において、
前記光プロファイル調整素子は、複数のマイクロレンズが光軸に対して直交する平面内に二次元アレイ状に配置されたマイクロレンズアレイであることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項６に記載の照明装置において、
前記マイクロレンズアレイの各マイクロレンズは、入射面は平面で、出射面がレンズ形状であることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項６に記載の照明装置において、
複数の発光部の配列方向は、前記マイクロレンズの配列の行方向または列方向の少なくとも一方に対して傾斜していることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項８に記載の照明装置において、
前記発光部の配列方向の前記マイクロレンズの配列の行方向または列方向の少なくとも一方に対する傾斜角度が、０°よりも大きく、５°よりも小さいことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の照明装置において、
前記発光部は、光軸に対して直交する平面内に二次元アレイ状に配置されており、
複数の発光部のうち、４隅の発光部の発光中心を結んだ前記光軸に対して直交する矩形状の平面が、複数のマイクロレンズのうち、４隅のマイクロレンズの中心を結んだ前記光軸に対して直交する矩形状の平面に対して、光軸回り所定角度回転していることを特徴とする照明装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及び画像投射装置に関するものである。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、発光部がアレイ状に配置された光源と、光源から出射された光の波長を変換する波長変換素子と、光源と波長変換素子との間に配置され、光源から出射された光を集光する集光光学系と、を備えた照明装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、上記照明装置として、集光光学系により光が集光する集光光路上に、波長変換素子たる蛍光体ホイール上の光の照射スポットの光強度分布を均一化する光プロファイル調整素子としてのマイクロレンズアレイを２つ配置したものが記載されている。集光光学系側のマイクロレンズアレイで入射した光を分割し、波長変換素子側のマイクロレンズアレイで分割された光を蛍光体ホイール上で結像させる（重畳させる）ことで、蛍光体ホイール上の光の照射スポットの光強度分布を均一化する旨が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、装置のコストアップに繋がるおそれがある。また、集光された状態で光の進行方向上流側のマイクロレンズに入射するため、マイクロレンズアレイのレンズ間でクロストークが発生し均一化を損なうおそれや、照射スポットが拡がるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明は、発光部がアレイ状に配置された光源と、前記光源から出射された光の波長を変換する波長変換素子と、前記光源と前記波長変換素子との間に配置され、前記光源から出射された光を集光する集光光学系と、を備えた照明装置において、前記集光光学系により光が集光する集光光路上に、前記波長変換素子上の光の照射スポットの光強度分布を均一化する光プロファイル調整素子を一つ配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、装置を安価にすることができ、照射スポット径が広がるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本照明装置を備えた画像投射装置の構成の一例を示す図。
照明装置の概略構成図。
画像投射装置のハードウェア構成図。
光源ユニットが一つの照明装置の概略平面図。
（ａ）は、ＬＥＤ光源とコリメータレンズとを光軸方向から見た概略図であり、（ｂ）は、マイクロレンズアレイを光軸方向から見た概略図。
（ａ）は、ｘＬＤ軸がｘＭＬ軸に揃っている場合の光源ユニットのＬＥＤ光源付近の構成を示す図であり、（ｂ）は、ｘＬＤ軸がｘＭＬ軸に対して所定角度傾斜している場合の光源ユニットのＬＥＤ光源付近の構成を示す図。
（ａ）は、ｘＬＤ軸がｘＭＬ軸に揃っている場合のマイクロレンズアレイに入射する光プロファイルを示しており、（ｂ）は、ｘＬＤ軸がｘＭＬ軸に対して所定角度傾斜している場合のマイクロレンズアレイに入射する光プロファイルを示す図。
（ａ）は、ｘＬＤ軸がｘＭＬ軸に揃っている場合の蛍光体面上での照射スポットの光プロファイルを示しており、（ｂ）は、ｘＬＤ軸がｘＭＬ軸に対して所定角度傾斜している場合の蛍光体面上での照射スポットの光プロファイルを示す図。
ＬＥＤ光源を、光軸を中心にして所定角度回転させる機構の一例を示す図。
（ａ）は、マイクロレンズアレイに入射する変形例１の光のプロファイルを示しており、（ｂ）は、変形例１で用いるマイクロレンズアレイを示す図である。
変形例１におけるマイクロレンズアレイに入射する光源光束のｙＬＤ軸方向に平行な断面図。
光源ユニットが２つの変形例２の照明装置の概略構成図。
光源ユニットが一つの変形例２の照明装置の概略構成図。
（ａ）は、図４に示す照明装置における蛍光体ホイールの蛍光体上の照射スポットの光プロファイルを示しており、（ｂ）は、図１３に示す照明装置における蛍光体ホイールの蛍光体上の照射スポットの光プロファイルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものである。以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【０００９】
図１は、本発明の第一の実施形態として、照明装置１０を備えた画像投射装置１００の構成の一例を示す図である。なお、以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向として示すが、かかる構成に限定されるものではない。
【００１０】
画像投射装置１００は、照明装置１０と、照明装置１０からの照明光を変調し、画像を生成する画像生成部としてのＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）１０１とを備えている。なお、画像生成部として、液晶パネルを用いてもよい。また、画像投射装置１００は、照明装置１０から出力された光を略均一に照明してＤＭＤ１０１へと導く照明光学系１０２と、ＤＭＤ１０１によって空間変調された光を投射面１０４へと拡大して投射する投射光学系１０３と、を有している。
（【００１１】以降は省略されています）

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