光学素子、照明装置、およびプロジェクター
【課題】強度分布が均一化された光を高効率で得られる光学素子を提供する。
【解決手段】光学素子３０は、第１端面３ａと第２端面４ａとを有する第１ロッドインテグレーター３１Ａと、第３端面３ｂと第４端面４ｂとを有する第２ロッドインテグレーター３１Ｂと、第１ロッドインテグレーター３１Ａと第２ロッドインテグレーター３１Ｂとに挟まれた第１媒体３２Ａおよび第２媒体３２Ｂと、を含み、第１媒体３２Ａは、第２媒体３２Ｂよりも第１面１側に位置し、第２媒体３２Ｂは、第１媒体３２Ａよりも第２面２側に位置し、第１媒体３２Ａの屈折率は、第１ロッドインテグレーター３１Ａの屈折率および第２ロッドインテグレーター３１Ｂの屈折率よりも小さく、第２媒体３２Ｂの屈折率は、第１ロッドインテグレーター３１Ａの屈折率および第２ロッドインテグレーター３１Ｂの屈折率と等しい。
【解決手段】光学素子３０は、第１端面３ａと第２端面４ａとを有する第１ロッドインテグレーター３１Ａと、第３端面３ｂと第４端面４ｂとを有する第２ロッドインテグレーター３１Ｂと、第１ロッドインテグレーター３１Ａと第２ロッドインテグレーター３１Ｂとに挟まれた第１媒体３２Ａおよび第２媒体３２Ｂと、を含み、第１媒体３２Ａは、第２媒体３２Ｂよりも第１面１側に位置し、第２媒体３２Ｂは、第１媒体３２Ａよりも第２面２側に位置し、第１媒体３２Ａの屈折率は、第１ロッドインテグレーター３１Ａの屈折率および第２ロッドインテグレーター３１Ｂの屈折率よりも小さく、第２媒体３２Ｂの屈折率は、第１ロッドインテグレーター３１Ａの屈折率および第２ロッドインテグレーター３１Ｂの屈折率と等しい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、照明装置、およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面画像を表示可能な装置の一つとして、画像情報に応じて光学像を形成する小型の光変調素子を照明装置からの光で照明し、その光学像を投写レンズによりスクリーン等へ拡大表示するプロジェクターが実用化されている。
【０００３】
表示画像の高画質化を図るためには、強度分布（照度分布）が均一な照明光で光変調素子を照明することが重要であり、そのため、プロジェクターの照明装置には、照明光の強度分布を均一化する目的で、一対のレンズアレイやロッドレンズを用いたインテグレーター光学系が用いられている。このうち、ロッドレンズを用いたロッドインテグレーターは、光源からの光をロッドレンズの内面で反射させながら伝播することにより、ロッドレンズの射出面で強度分布が均一な照明光を得る光学系である。
【０００４】
ロッドインテグレーターの改良例として、ロッドレンズの光軸（光を伝播させる方向）と直交する方向に、複数のロッドレンズを並列させたロッドアレイインテグレーターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、単独のロッドレンズに代えて小径の小ロッドレンズをマトリックス状に並列させてロッドアレイを構成し、さらに、そのロッドアレイの射出端にはロッドアレイと同径の単一のロッドレンズが配置されている。このような構成のロッドアレイインテグレーターでは、小ロッドレンズの各々に光を入射させることから、単独のロッドレンズを用いたロッドインテグレーターと比較して、ロッドレンズの内面での光の反射回数が飛躍的に増大するため、各小ロッドレンズの射出端では、強度分布（照度分布）が一層均一な照明光を得られる。さらに、ロッドアレイの射出端側に配置された単一のロッドレンズによって、各小ロッドレンズを通って来た光を互いに混じり合わせることができるため、最終的に強度分布（照度分布）が非常に均一な照明光を得られる。
【０００５】
このような構成のロッドアレイインテグレーターは、一般的に、ロッドアレイとその射出端側に配置される単一ロッドレンズとを、各々別体として作製しておき、ロッドアレイの射出端面と単一ロッドレンズの入射端面とが段差を生じないように、接着剤等を用いて接続して作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、複数の小ロッドレンズをマトリックス状に並列させて構成したロッドアレイの射出端面の外形寸法や形状を、単一ロッドレンズの入射端面の外形寸法や形状と完全に一致させることは非常に難しい。そのため、ロッドアレイと単一ロッドレンズとの接続部では、段差の発生が避けられず、これによって接続部から光漏れを生じ、光伝達効率が低下する。また、ロッドアレイインテグレーターの４つの側面部で段差の程度が異なる場合には、各段差における光漏れの程度が異なることから、ロッドアレイインテグレーターで得られる照明光の強度分布（照度分布）が悪化する。このように、従来のロッドアレイインテグレーターでは、強度分布が均一な照明光を高効率で得ることは難しいという問題がある。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、従来よりも強度分布が均一化された光を高効率で得られる光学素子を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上述の光学素子を含む照明装置およびプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光学素子は、
互いに対向する第１面および第２面を有する光学素子であって、
第１端面と第２端面とを有する第１ロッドインテグレーターと、
第３端面と第４端面とを有する第２ロッドインテグレーターと、
前記第１ロッドインテグレーターと前記第２ロッドインテグレーターとに挟まれた第１媒体および第２媒体と、
を含み、
前記第１端面と前記第３端面とは、前記第１面を構成し、
前記第２端面と前記第４端面とは、前記第２面を構成し、
前記第１媒体は、前記第２媒体よりも前記第１面側に位置し、
前記第２媒体は、前記第１媒体よりも前記第２面側に位置し、
前記第１媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さく、
前記第２媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率と等しい。
【００１０】
このような光学素子によれば、第１媒体を有することにより、第１面から入射した光の強度分布を、第１ロッドインテグレーター内および第２ロッドインテグレーター内の各々で、均一化することができ、第２媒体を有することにより、第１ロッドインテグレーター内で均一化された光および第２ロッドインテグレーター内で均一化された光を混合してさらに均一化することができる。これにより、強度分布が均一化された光を得ることができる。
【００１１】
さらに、このような光学素子によれば、第１面から第２面に向かう方向（光軸に沿う方向）には、１つのロッドインテグレーターで構成されている。すなわち、第１面から第２面に向かう方向には、接続部が存在しない。そのため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じさせないことができる。したがって、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【００１２】
本発明に係る光学素子において、
前記第１媒体および前記第２媒体は、前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターを接合する接着部材であってもよい。
【００１３】
このような光学素子によれば、第１媒体および第２媒体が接着部材として機能することができる。そのため、例えば、第１ロッドインテグレーターと第２ロッドインテグレーターとを接合するための部材が不要となる。
【００１４】
本発明に係る光学素子において、
前記第１媒体および前記第２媒体は、一体的に形成された光学部材であってもよい。
【００１５】
このような光学素子によれば、製造工程を簡略化できる。
【００１６】
本発明に係る光学素子において、
前記第１ロッドインテグレーターと前記第２ロッドインテグレーターとに挟まれ、かつ前記第１媒体と前記第２媒体との間に位置する、第３媒体および第４媒体をさらに含み、
前記第３媒体は、前記第４媒体よりも前記第１媒体側に位置し、
前記第４媒体は、前記第３媒体よりも前記第２媒体側に位置し、
前記第３媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率と等しく、
前記第４媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さくてもよい。
【００１７】
このような光学素子によれば、第１ロッドインテグレーターおよび第２ロッドインテグレーターの各々での強度分布の均一化工程と、光学的に一体化された第１ロッドインテグレーターおよび第２ロッドインテグレーター内での強度分布の均一化工程と、を複数回行うことができる。したがって、強度分布の均一性が高い照明光を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る光学素子において、
前記第１媒体の屈折率は、前記第１面側から前記第２面側に向かうに従って大きくなっていてもよい。
【００１９】
このような光学素子によれば、第１ロッドインテグレーターと第２ロッドインテグレーターとの間で光が徐々に混じり合いながら伝播するため、強度分布（照度分布）がより均一な光を得ることができる。さらに、第１の媒体と第２の媒体との間における境界面（屈折率が離散的に変化する境界面）における光反射を低減できるため、高効率で導光することができる。
【００２０】
本発明に係る光学素子において、
前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターは、前記第１面から前記第２面に向かうに従って断面積が大きくなってもよい。
【００２１】
このような光学素子によれば、入射した光がロッドインテグレーターと第１媒体との境界面で反射するごとに、光学素子の光軸に対する光線角度を小さくすることができるため、第２面から射出される光の指向性を高めることができる。
【００２２】
本発明に係る光学素子において、
前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターは、前記第１面から前記第２面に向かうに従って断面積が小さくなってもよい。
【００２３】
このような光学素子によれば、第１面に入射した光の光束断面に対して、第２面から射出する光の光束断面を小さくすることができるため、被照射面が小さい照明対象を照明する場合には好適である。
【００２４】
本発明に係る照明装置は、
本発明に係る光学素子と、
前記光学素子の前記第１面に入射する光を発生させる光源部と、
を含む。
【００２５】
このような照明装置によれば、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【００２６】
本発明に係る照明装置において、
前記光源部は、
前記第１ロッドインテグレーターの前記第１端面に入射する光を発生させる第１発光素子と、
前記第２ロッドインテグレーターの前記第３端面に入射する光を発生させる第２発光素子と、
を有していてもよい。
【００２７】
このような照明装置によれば、光強度が大きく、均一化された光を得ることができる。
【００２８】
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る照明装置と、
前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
【００２９】
このようなプロジェクターによれば、強度分布が均一化された照明光を高効率で得られる照明装置を光源として用いることができる。したがって、例えば、照度むらが少なく明るい画像を投射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る照明装置の構成を示す概略図。
【図２】第１実施形態に係る照明装置の光学素子の構成を説明するための図。
【図３】第１実施形態に係る照明装置の光学素子の構成を説明するための図。
【図４】第１実施形態の第１変形例に係る照明装置の光学素子を光源部側から見た模式図。
【図５】第１実施形態の第１変形例に係る照明装置の光学素子を光源部側から見た模式図。
【図６】第１実施形態の第２変形例に係る照明装置の光学素子を光源部側から見た模式図。
【図７】第１実施形態の第３変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図８】第１実施形態の第３変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図９】第１実施形態の第４変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図１０】第２実施形態に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図１１】第２実施形態の変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図１２】第３実施形態に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図１３】第４実施形態に係る照明装置の構成を示す概略図。
【図１４】第５実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３２】
１． 第１実施形態
１．１． 照明装置の構成
まず、第１実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る照明装置１００の構成を示す概略図である。第１実施形態に係る照明装置１００は、本発明に係る光学素子を含む。
【００３３】
照明装置１００は、図１に示すように、光源部１０と、集光素子２０、光学素子３０と、を含んで構成されている。
【００３４】
光源部１０は、発光素子１１と、配光角制御素子１２と、を備えている。
【００３５】
発光素子１１は、光を発生させる。配光角制御素子１２は、発光素子１１から放射された光の角度分布（放射角）を所定の値に変換する機能を有する。
【００３６】
集光素子２０は、光源部１０から光学素子３０への光の入射効率を高める機能を有する。ただし、光源部１０から射出される光の角度分布等によっては、集光素子２０を備えなくてもよい。光学素子３０は、ｚ方向に光を伝播させることにより、光学素子３０から射出される光の強度分布を均一化する均一化導光素子として機能する。
【００３７】
発光素子１１としては、例えば、半導体レーザー（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、スーパールミネッセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、放電ランプ（例えばキセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ）等を採用できる。また、配光角制御素子１２や集光素子２０としては、レンズ、ミラー、ホログラフィック素子およびそれらを組み合わせたものを用いることができる。
【００３８】
光源部１０から射出した光は、配光角制御素子１２によって所定の角度分布を有する光に変換され、集光素子２０を介して光学素子３０に入射する。光学素子３０に入射した光は、ｚ方向に伝播する間に強度分布が均一化され、照明対象９０を、強度分布が均一化された照明光で高効率に照明する。
【００３９】
次に、光学素子３０の構成について説明する。
【００４０】
図２および図３は、光学素子３０の構成を説明するための図である。図２（Ａ）は、光学素子３０を、光源部１０側から見た模式図である。図２（Ｂ）は、光学素子３０を照明対象９０側から見た模式図である。図３は、図１の一点鎖線ＩＩＩで囲まれた部分を拡大して示す図である。なお、図２および図３は、便宜上、誇張して示しており、図１〜図３の寸法関係は正確ではない。
【００４１】
光学素子３０は、図１〜図３に示すように、屈折率ｎ１の透光性媒質からなる複数のロッドインテグレーター３１と、屈折率が異なる２種類（屈折率ｎ０，屈折率ｎ１）の接着部材３２Ａ、３２Ｂと、を含んで構成されている。
【００４２】
ロッドインテグレーター３１は、入射端面３と、射出端面４と、入射端面３と射出端面４とを接続する接続面５と、を有している。図示の例では、入射端面３と射出端面４とは、互いに対向している。ロッドインテグレーター３１は、図３に示すように、光源部１０で発生した光が入射する入射端面３から、均一化された照明光を射出する射出端面４まで、ｚ方向に沿って延びる形状を有している。図示の例では、ロッドインテグレーター３１は、直方体である。なお、ｚ方向は、光学素子３０の光軸（光を伝播させる方向）Ｌに沿う方向である。また、ｘ方向は、ｚ方向と直交する方向であり、ｙ方向は、ｚ方向およびｘ方向と直交する方向である。
【００４３】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、光学素子３０では、少なくともｚ方向の寸法が等しい複数のロッドインテグレーター３１が、ｘ方向およびｙ方向に並列している。図示の例では、ｘ方向の並列数は、６であり、ｙ方向の並列数は、６である。なお、ｘ方向およびｙ方向の並列数は、特に限定されない。
【００４４】
隣接するロッドインテグレーター３１間には、第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂが隙間無く充填され、これらの接着部材３２Ａ、３２Ｂを介して隣接するロッドインテグレーター３１が一体化（接合）されている。すなわち、複数のロッドインテグレーター３１は、第１及び第２の接着部材３２Ａ、３２Ｂによって一体化され、外形的には四角柱形状の光学素子３０を構成している。図示の例では、互いに同じ形状および同じ大きさを有する３６個のロッドインテグレーター３１が、光学素子３０を構成している。
【００４５】
光学素子３０は、光源部１０で発生した光が入射する入射面（第１面）１と、入射した光を均一化して照明光として射出する射出面（第２面）２と、を有する。入射面１と射出面２とは、互いに対向している。
【００４６】
図２（Ａ）に示すように、光学素子３０の入射面（第１面）１は、複数のロッドインテグレーター３１の入射端面３を含んで構成されている。ロッドインテグレーター３１の入射端面３の形状は、図示の例では、正方形である。光学素子３０の入射面１は、例えば、複数の入射端面３を最密に配置することによって設けられる。光学素子３０の入射面１の形状は、例えば、正方形である。
【００４７】
図２（Ｂ）に示すように、光学素子３０の射出面（第２面）２は、複数のロッドインテグレーター３１の射出端面４を含んで構成されている。ロッドインテグレーター３１の射出端面４の形状は、図示の例では、正方形である。光学素子３０の射出面２は、例えば、複数の射出端面４を最密に配置することによって設けられる。光学素子３０の射出面２の形状は、例えば、正方形である。
【００４８】
第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂは、図３に示すように、隣り合うロッドインテグレーター３１に挟まれている。図３に示すように、光学素子３０を構成する複数のロッドインテグレーター３１のうちの隣り合うロッドインテグレーター３１を、第１ロッドインテグレーター３１Ａおよび第２ロッドインテグレーター３１Ｂとすると、第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂは、第１ロッドインテグレーター３１Ａと第２ロッドインテグレーター３１Ｂとに挟まれている。具体的には、第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂは、第１ロッドインテグレーター３１Ａの接続面５ａと第２ロッドインテグレーター３１Ｂの接続面５ｂとの間に位置している。なお、図３に示すように、第１ロッドインテグレーター３１の入射端面（第１端面）３ａと第２ロッドインテグレーター３１の入射端面（第２端面）３ｂとは、入射面１を構成している。第１ロッドインテグレーター３１の射出端面（第３端面）４ａと、第２ロッドインテグレーター３１の射出端面（第４端面）４ｂとは、射出面２を構成している。
【００４９】
第１の接着部材（第１媒体）３２Ａは、屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ０を有しており、第２の接着部材（第２媒体）３２Ｂは、屈折率ｎ１を有している。すなわち、第１の接着部材３２Ａの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率よりも小さく、第２の接着部材３２Ｂの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率と等しい。ここで、第２の接着部材３２Ｂの屈折率と、ロッドインテグレーター３１の屈折率と等しいとは、第２の接着部材３２Ｂの屈折率が、実質的にロッドインテグレーター３１の屈折率と等しい場合を含む。第２の接着部材３２Ｂの屈折率が、実質的にロッドインテグレーター３１の屈折率と等しい場合とは、第２の接着部材３２Ｂの屈折率をｎ３２Ｂとし、ロッドインテグレーター３１の屈折率をｎ３１とすると、第２の接着部材３２Ｂの屈折率が、ｎ３１−０．０１＜ｎ３２Ｂ＜ｎ３１＋０．０１の範囲にある場合をいう。
【００５０】
第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂは、例えば、透光性を有する接着剤である。ここで、透光性を有するとは、光が透過する性質を有していることをいう。なお、第１の接着部材３２Ａは、必ずしも透光性を有する必要はなく、光吸収性を有する接着剤であってもよい。光吸収性を有する接着剤を用いた場合の効果については、後述の第４実施形態で説明する。
【００５１】
ここで、第１ロッドインテグレーター３１Ａおよび第２ロッドインテグレーター３１Ｂを接合する接着部材３２Ａ，３２Ｂは、光学素子３０におけるｚ方向の位置に応じて使い分けられている。
【００５２】
具体的には、光学素子３０の入射面１から境界部３４までの第１の領域Ａ１では、ロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ０を有する第１の接着部材３２Ａが使用されている。ここで、境界部３４は、第１の接着部材３２Ａと第２の接着部材３２Ｂとの境界であり、第１の接着部材３２Ａと第２の接着部材３２Ｂとが接触している部分である。一方、境界部３４から射出面２までの第２の領域Ａ２ではロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１と等しい屈折率ｎ１を有する第２の接着部材３２Ｂが使用されている。なお、境界部３４のｚ方向の位置は、任意に設定することができる。第１の領域Ａ１は、ｚ方向において、境界部３４よりも入射面１側の領域であり、第２の領域Ａ２は、ｚ方向において、境界部３４よりも射出面２側の領域である。すなわち、第１の接着部材３２Ａは、第２の接着部材３２Ｂよりも入射面１側に位置し、第２の接着部材３２Ｂは、第１の接着部材３２Ａよりも射出面２側に位置している。
【００５３】
これにより、光学素子３０の第１の領域Ａ１では、第１の接着部材３２Ａの屈折率ｎ０がロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１よりも小さいため、ロッドインテグレーター３１と第１の接着部材３２Ａとの物理的な境界面３３Ａ（図３参照）は、光学的にも界面として存在する。したがって、ロッドインテグレーター３１に入射した光は、ロッドインテグレーター３１と第１の接着部材３２Ａとの界面（境界面３３Ａ）で全反射しながらｚ方向に伝播する。さらに詳述すると、ロッドインテグレーター３１に入射した光のうち、境界面３３Ａで全反射しながらｚ方向に伝播する光は、ロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１と第１の接着部材３２Ａの屈折率ｎ０で規定される全反射条件（全反射を生じる臨界角）を満たす光に限定される。ロッドインテグレーター３１と第１の接着部材３２Ａとの間で実質的な屈折率差が存在すると見なせる場合（例えば、屈折率差＞０．０２）、境界面３３Ａに対する臨界角は９０°よりも十分に小さくなるため、ロッドインテグレーター３１に入射した光の大部分は境界面３３Ａで全反射する。
【００５４】
一方、光学素子３０の第２の領域Ａ２では、第２の接着部材３２Ｂの屈折率ｎ１がロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１と等しいため、ロッドインテグレーター３１と第２の接着部材３２Ｂとの物理的な境界面３３Ｂ（図３参照）は、光学的には界面として存在せず一体化していると見なせる。さらに詳述すると、ロッドインテグレーター３１と第１の接着部材３２Ａとの間で実質的な屈折率差が存在しないと見なせる場合（例えば、屈折率差＜０．０２）、境界面３３Ｂに対する臨界角は９０°に限りなく近づくため、ロッドインテグレーター３１に入射した光の大部分は境界面３３Ｂを透過する。したがって、ロッドインテグレーター３１中を伝播する光が第２の領域Ａ２に達すると、隣接するロッドインテグレーター３１Ａ，３１Ｂとの間には反射面となり得る光学的な界面が存在しないため、第２の接着部材３２Ｂを介して隣接するロッドインテグレーター３１Ａ，３１Ｂとの間で光は互いに混じり合いながら伝播する。当然ながら、光学素子３０の最外面３９（図１参照）では、ロッドインテグレーター３１は空気と接している（最外面３９に対する臨界角は９０°よりも十分に小さくなる）ため、最外面３９では、光は全反射して光学素子３０内をｚ方向に伝播する。
【００５５】
言い換えると、光学素子３０は、ロッドインテグレーター３１と接する接着部材３２Ａ，３２Ｂの屈折率を境界部３４の前後で変えることにより、境界部３４と射出面２との間（第２の領域Ａ２）では、ｚ方向と直交する方向（ｘ，ｙ方向）に並列した複数のロッドインテグレーター３１を用いているにもかかわらず、光学的には一つのロッドインテグレーターで構成されていると見なすことができる。したがって、ロッドインテグレーターの物理的な寸法、材質等を変えることなく、あたかも、断面寸法が異なる２種類のロッドインテグレーター（断面形状が小さい複数のロッドインテグレーターと断面形状が大きい一つのロッドインテグレーター）をｚ方向に連結して構成した光学素子と光学的には同様の機能を実現できる。
【００５６】
光学素子３０に入射した光は、入射面１において、ロッドインテグレーター３１ごとに分かれて入射し、各ロッドインテグレーター３１内をロッドインテグレーター３１と第１の接着部材３２Ａとの境界面３３Ａにて全反射しながらｚ方向へ伝播する間に強度分布が均一な光に変換され、接着部材が第１の接着部材３２Ａから第２の接着部材３２Ｂへと変わる境界部３４へと達する（アレイ化されたロッドインテグレーター３１内での強度分布の均一化過程）。境界部３４から射出面２との間では、隣接するロッドインテグレーター３１間（ロッドインテグレーター３１と第２の接着部材３２Ｂとの間）には光学的界面が存在しないため、境界部３４から射出面２側へ進む光は、隣接するロッドインテグレーター３１の間で互いに混じり合い、光学素子３０の射出面２では強度分布が一層均一な光となる（光学的に一体化されたロッドインテグレーター３１内での強度分布の均一化過程）。
【００５７】
光学素子３０では、複数の小径ロッドインテグレーターを並列したロッドアレイと、単一の大径ロッドインテグレーターと、を接続して構成した光学素子と光学的には同等の機能を備えていることに加えて、ロッドアレイと大径ロッドインテグレーターとの接続部が存在しないため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じない。したがって、本実施形態に係る光学素子３０によれば、強度分布（照度分布）が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【００５８】
本実施形態に係る照明装置１００および光学素子３０は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５９】
光学素子３０によれば、第１の接着部材３２Ａを有することにより、入射面１から入射した光の強度分布を、各ロッドインテグレーター内で均一化することができ、第２の接着部材３２Ｂを有することにより、各ロッドインテグレーター内で均一化された光を、混合してさらに均一化することができる。これにより、強度分布が均一化された光を得ることができる。
【００６０】
さらに、光学素子３０によれば、上述したように、入射面１から射出面２に向かう光軸Ｌ方向（ｚ方向）には、１つのロッドインテグレーターで構成されている。すなわち、光軸Ｌ方向（ｚ方向）には、接続部が存在しない。そのため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じない。したがって、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【００６１】
光学素子３０では、上述のように第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂが、ロッドインテグレーター３１間の媒体として機能する。当該媒体が、接着部材でない場合（例えば、ガラス）、例えば、ロッドインテグレーター３１間を接合するための部材等が必要となる。光学素子３０によれば、当該媒体が接着部材を兼ねることができるため、例えば、ロッドインテグレーター３１間を接合するための部材が不要となる。
【００６２】
本実施形態に係る照明装置１００は、本実施形態に係る光学素子３０を含むため、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【００６３】
１．２． 変形例
次に、第１実施形態の変形例に係る照明装置について説明する。以下、第１実施形態の変形例に係る照明装置において、上述した照明装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図４は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０１を光源部１０側から見た模式図である。図５は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０２を光源部１０側から見た模式図である。
【００６５】
照明装置１００の例では、図１〜図３に示すように、ロッドインテグレーター３１の入射端面３および射出端面４の形状は、正方形であったが、入射端面３および射出端面４の形状は、特に限定されず、例えば、長方形、三角形、円、楕円などであってもよい。
【００６６】
光学素子３０１では、図４に示すように、ロッドインテグレーター３１の入射端面３の形状は、長方形である。なお、図示はしないが、ロッドインテグレーター３１の射出端面４の形状は、入射端面３と同様に、長方形である。すなわち、光学素子３０１では、平板状のロッドインテグレーター３１をその板厚方向に積層して構成されているとも言える。光学素子３０１の入射面１は、複数の長方形状の入射端面３で構成されており、その形状は、正方形である。
【００６７】
また、光学素子３０１において、ロッドインテグレーター３１のｘ方向における並列数と、ロッドインテグレーター３１のｙ方向における並列数とは、異なっていてもよい。図示の例では、ｘ方向における並列数は、１であり、ｙ方向における並列数は、６である。光学素子３０１は、複数のロッドインテグレーター３１と当該複数のロッドインテグレーター３１の間隙に配置される接着部材３２Ａ，３２Ｂによって、外形的には、一体化された光学素子として構成できればよい。ｘ方向およびｙ方向におけるロッドインテグレーター３１の並列数と照明光の均一性は、比例するため、ｘ方向およびｙ方向におけるロッドインテグレーター３１の並列数を調整することにより、ｘ方向およびｙ方向において、照明光の強度分布の均一性の程度を制御できる。
【００６８】
また、光学素子３０２では、図５に示すように、ロッドインテグレーター３１の入射端面３の形状は、三角形である。なお、図示はしないが、ロッドインテグレーター３１の射出端面４の形状は、入射端面３と同様に、三角形である。光学素子３０２の入射面１は、複数の三角形状の入射端面３で構成されており、その形状は、正方形である。
【００６９】
なお、光学素子３０１，３０２において、入射面１の形状は、正方形に限定されず、例えば、長方形やその他の多角形であってもよい。また、射出面２の形状は、正方形に限定されず、例えば、長方形やその他の多角形であってもよい。
【００７０】
（２）第２変形例
次に、第２変形例について説明する。図６は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０３を、光源部１０側から見た模式図である。
【００７１】
照明装置１００の例では、図１〜図３に示すように、光学素子３０は、互いに同じ形状や同じ大きさを有する複数のロッドインテグレーター３１を含んで構成されていたが、異なる形状や異なる大きさを有する複数のロッドインテグレーター３１を含んで構成されていてもよい。
【００７２】
光学素子３０３は、図６に示すように、入射端面３の大きさが異なるロッドインテグレーター３１およびロッドインテグレーター３１Ｓを含んで構成されている。図示の例では、入射端面３の面積が大きいロッドインテグレーター３１が、入射端面３の面積が小さいロッドインテグレーター３１Ｓの周囲を囲むように配置されている。
【００７３】
このように、入射面１において、位置に応じて入射端面３の形状および大きさの少なくとも一方を変えることにより、ｘｙ面において、照明光の強度分布の均一性の程度を制御できる。
【００７４】
（３）第３変形例
次に、第３変形例について説明する。図７は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０４を模式的に示す図である。図８は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０５を模式的に示す図である。
【００７５】
照明装置１００の例では、ロッドインテグレーター３１は、ｚ方向に沿って入射端面３から射出端面４に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化せずに一定の断面形状および寸法を有していたが、入射端面３から射出端面４に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化していてもよい。
【００７６】
光学素子３０４では、図７に示すように、一部あるいは全部のロッドインテグレーター３１は、入射端面３から射出端面４に向かうに従って断面積が大きくなるテーパー形状を有している。ここで、ロッドインテグレーター３１の断面積とは、入射端面３から射出端面４に向かう方向（ｚ方向）に直交する面（ｘｙ平面）における面積である。これに伴い、光学素子３０４は、入射面１から射出面２に向かうに従って断面積が漸次大きくなるテーパー形状を有している。図示の例では、一部のロッドインテグレーター３１の断面積は、入射端面３から射出端面４に向かうに従って、徐々に大きくなっている。そのため、光学素子３０４の断面積は、入射面１から射出面２に向かうに従って、徐々に大きくなっている。
【００７７】
また、光学素子３０５では、図８に示すように、ロッドインテグレーター３１は、入射端面３から射出端面４に向かうに従って断面積が大きくなるテーパー形状を有している。具体的には、ロッドインテグレーター３１の断面積は、入射端面３から境界部３４に向かうに従って大きくなり、境界部３４から射出端面４までは一定の大きさを有する。そのため、光学素子３０５の断面積は、入射面１から境界部３４に向かうに従って大きくなり、境界部３４から射出面２までは一定の大きさを有する。
【００７８】
光学素子３０４，３０５によれば、ロッドインテグレーター３１が、入射端面３から射出端面４に向かうに従って断面積が大きくなるテーパー形状を有していることにより、入射した光がロッドインテグレーター３１の境界面３３Ａで反射するごとに、光軸Ｌに対する光線角度が小さくなるため、照明光の指向性を高めることができる。例えば、プロジェクターでは、光変調装置で変調可能な光の角度範囲、および投射光学系で取り込むことが可能な光の角度範囲に限りがあることから、小さい光線角度の光が多いほど効率よく光を利用できる。したがって、光学素子３０４，３０５を含む照明装置をプロジェクターに用いた場合には、小さい光線角度の光を増加させられるため、高い光利用効率で明るい投射画像を得ることができる。
【００７９】
また、光学素子３０４，３０５によれば、入射面１側を小径化し、射出面２側を大径化できるため、例えば、照明対象９０が光源部１０に対して大きい場合に、光源部１０で発生した光を均一化して、照明光を効率よく照明対象９０に供給することができる。
【００８０】
（４）第４変形例
次に、第４変形例について説明する。図９は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０６を模式的に示す図である。
【００８１】
照明装置１００の例では、ロッドインテグレーター３１は、ｚ方向に沿って入射端面３から射出端面４に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化せずに一定の断面形状および寸法を有していたが、入射端面３から射出端面４に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化していてもよい。
【００８２】
光学素子３０６では、図９に示すように、一部あるいは全部のロッドインテグレーター３１は、入射端面３から射出端面４に向かうに従って断面積（ｘｙ面における面積）が小さくなるテーパー形状を有している。そのため、光学素子３０６は、入射面１から射出面２に向かうに従って断面積が漸次小さくなるテーパー形状を有している。図示の例では、一部のロッドインテグレーター３１の断面積は、入射端面３から射出端面４に向かうに従って、徐々に小さくなっている。そのため、光学素子３０６の断面積は、入射面１から射出面２に向かうに従って、徐々に小さくなっている。なお、ロッドインテグレーター３１の断面積は、図示はしないが、入射端面３から境界部３４に向かうに従って小さくなり、境界部３４から射出端面４までは一定の大きさを有していてもよい。
【００８３】
光学素子３０６によれば、入射面１側に対して射出面２側を小径化することができるため、入射した光に対して、照明光の光束断面を小さくすることができる。したがって、例えば、照明対象９０が、光源部１０に対して小さい場合に、光源部１０で発生した光を、効率よく照明対象９０に照射することができる。
【００８４】
（５）第５変形例
次に、第５変形例について説明する。
【００８５】
照明装置１００の例では、屈折率ｎ０を有する第１の接着部材３２Ａおよび屈折率ｎ１を有する第２の接着部材３２Ｂを用いたが、屈折率ｎ０を有する媒体（第１媒体）および屈折率ｎ１を有する媒体（第２媒体）であればこれに限定されない。このような媒体としては、上述した接着部材３２Ａ，３２Ｂの他に、例えば、ガラス、樹脂等が挙げられる。なお、媒体としてガラスを用いる場合、接着部材を用いずに隣り合うロッドインテグレーター３１の界面同士を直接接合する界面接合により接合してもよい。また、例えば、屈折率ｎ０を有する媒体（第１媒体）として空気を用いてもよい。この場合、入射面１から境界部３４の間では隣接するロッドインテグレーター３１間には空気が、境界部３４から射出面２の間では隣接するロッドインテグレーター３１間には屈折率ｎ１を有する媒体（第２媒体）が存在し、この媒体（第２媒体）によって光学素子は一体化されている。
【００８６】
また、例えば、第１媒体および第２媒体は、それぞれ異なる部材からなってもよいし、一体的に構成されていてもよい。例えば、第１媒体および第２媒体は、一体的に形成された光学部材であってもよい。これにより、製造工程を簡略化できる。このような光学部材として、例えば、屈折率ｎ０を有する領域と、屈折率ｎ１とを有する領域と、を備えたガラスや樹脂が挙げられる。
【００８７】
２． 第２実施形態
２．１． 照明装置の構成
次に、第２実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係る照明装置の光学素子３０７を模式的に示す図である。なお、図１０において、第１の接着部材３２Ａの色の濃淡は、屈折率を示しており、濃いほど屈折率が小さいことを意味している。また、図１０は、図３に対応している。以下、第２実施形態に係る照明装置において、上述した照明装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
光学素子３０７では、図１０に示すように、第１の接着部材３２Ａの屈折率は、入射面１側から射出面２側に向かうに従って変化している。図示の例では、第１の接着部材３２Ａの屈折率は、入射面１側から射出面２側に向かって連続的に大きくなっている。また、境界部３４は、射出面２の近傍に設定されており、第１の接着部材３２Ａと第２の接着部材３２Ｂとによって、屈折率が入射面１から射出面２まで連続的に変化している。ただし、境界部３４と射出面２との間に位置する第２の接着部材３２Ｂは、ｚ方向の位置に関係なく一定の屈折率を取る。
【００８９】
例えば、接着部材として、硬化前には流動性を有する接着剤を用い、入射面１側から屈折率ｎ１よりも低い屈折率を有する接着剤を注入し、射出面２側から屈折率ｎ１を有する接着剤を注入することにより、これらの接着剤が混じり合うため、硬化後には、屈折率が入射面１側から射出面２側に向かって連続的に変化する第１の接着部材３２Ａが得られる。
【００９０】
また、例えば、屈折率の異なる複数の接着剤を用いて、第１の接着部材３２Ａを得てもよい。
【００９１】
光学素子３０７によれば、第１の接着部材３２Ａの屈折率が、ロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１の近づくにつれて、隣接するロッドインテグレーター３１間では光は徐々に混じり合いながら伝播するため、光学素子３０７の射出面２では強度分布（照度分布）がより均一な照明光が得られる。また、接着部材３２Ａ，３２Ｂ間における境界面（屈折率が離散的に変化する境界面）が存在せず、その境界面における光反射が無いため、高効率で導光できる。
【００９２】
さらに、ロッドインテグレーターに偏光を入射した場合には、全反射によって偏光状態が影響を受ける（例えば直線偏光が楕円編光化する）が、第１の接着部材３２Ａとロッドインテグレーター３１との境界面では、屈折率差が徐々に小さくなるため、偏光状態が受ける影響を低減でき、偏光状態を高い割合で維持した状態で強度分布（照度分布）の均一化を図ることができる。
【００９３】
２．２． 変形例
次に、第２実施形態の変形例に係る照明装置について説明する。図１１は、本変形例に係る光学素子３０８を模式的に示す図である。なお、図１１において、第１の接着部材３２Ａの色の濃淡は、屈折率を示しており、濃いほど屈折率が小さいことを意味している。以下、第２実施形態の変形例に係る照明装置および光学素子３０８において、上述した照明装置１００および光学素子３０７の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
【００９４】
光学素子３０７の例では、図１０に示すように、第１の接着部材３２Ａの屈折率は、入射面１側から射出面２側に向かって連続的に変化していたが、第１の接着部材３２Ａの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率よりも小さければ、その分布は特に限定されない。
【００９５】
光学素子３０８では、図１１に示すように、第１の接着部材３２Ａは、入射面１側では屈折率が一定となっており、境界部３４近傍で屈折率が徐々に変化して（大きくなって）、第２の接着部材３２Ｂと同じ屈折率となっている。
【００９６】
このような場合でも、上述した光学素子３０７と同様の効果を奏することができる。
【００９７】
３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１２は、第３実施形態に係る照明装置の光学素子３０９を模式的に示す図である。以下、第３実施形態に係る照明装置において、上述した照明装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００９８】
光学素子３０９では、第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂに加えて、さらに、ロッドインテグレーター３１間に挟まれ、かつ第１の接着部材３２Ａと第２の接着部材３２Ｂとの間に位置する、第３の接着部材３２Ｃおよび第４の接着部材３２Ｄをさらに含む。また、第３の接着部材３２Ｃは、第４の接着部材３２Ｄよりも第１の接着部材３２Ａ側に位置しており、第４の接着部材３２Ｄは、第３の接着部材３２Ｃよりも第２の接着部材３２Ｂ側に位置している。すなわち、光学素子３０９では、入射面１側からｚ方向に沿って、第１の接着部材３２Ａ、第３の接着部材３２Ｃ、第４の接着部材３２Ｄ、第２の接着部材３２Ｂの順で並んでいる。
【００９９】
第３の接着部材３２Ｃの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率と等しい。すなわち、第３の接着部材３２Ｃは、第２の接着部材３２Ｂの屈折率と同じ屈折率ｎ１を有している。
【０１００】
第４の接着部材３２Ｄの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率よりも小さい。第４の接着部材３２Ｄは、例えば、第１の接着部材３２Ａと同じ屈折率ｎ０を有している。なお、第４の接着部材３２Ｄの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率よりも小さければ、特に限定されず、第１の接着部材３２Ａと異なる屈折率を有していてもよい。
【０１０１】
光学素子３０９は、図１および図３に示す光学素子３０を多段化（図示の例では２段）したものともいえる。ここでは、光学素子３０を２段にしたが、その段数は特に限定されず、３段以上であってもよい。
【０１０２】
光学素子３０９によれば、接着部材３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄを設けることにより、アレイ化された各ロッドインテグレーター３１内での強度分布の均一化過程と、光学的に一体化されたロッドインテグレーター３１内での強度分布の均一化過程と、が複数（図示の例では２回）存在させることができる。したがって、光学素子３０９の射出面２では、強度分布がより均一化された照明光を得ることができる。
【０１０３】
さらに、光学素子３０９によれば、入射面１から射出面２まで、ｚ方向には、接続部が存在しないため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じない。したがって、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【０１０４】
４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１３は、第４実施形態に係る照明装置２００の構成を示す概略図である。以下、第４実施形態に係る照明装置２００において、上述した照明装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
照明装置１００の例では、図１に示すように、光源部１０は、１つの発光素子１１を有していた。これに対して、照明装置２００では、光源部１０は、複数の発光素子１１を有している。具体的には、照明装置２００は、１つのロッドインテグレーター３１に対して１つの発光素子１１が設けられており、１つの発光素子１１で発生した光は、対応する１つのロッドインテグレーター３１の入射端面３に入射するように構成されている。これにより、光強度の大きな照明光を得ることができる。また、単一の光源から光が入射される場合と比べて、各ロッドインテグレーター３１に入射する光の強度を揃えることができるため、より強度分布が均一化した照明光を得ることができる。なお、光学素子３０に入射させる光が偏光である場合には、偏光度を維持する観点から、ロッドインテグレーター３１のみに光を入射させるか、あるいは、入射面１から境界部３４の間の隣接するロッドインテグレーター３１間に配置される媒体（第１媒体）として光吸収性を有する媒体を用いることが望ましい。隣接するロッドインテグレーター３１間に配置された透光性媒体に光が入射した場合、その光は、ｚ方向に進みながら偏光度を低下し、ロッドインテグレーター３１に入射する可能性がある。したがって、光吸収性を有する媒体を用いて偏光度が低下した光を吸収することによって、光学素子３０から射出される光の偏光度を高い状態に維持することができる。
【０１０６】
５． 第５実施形態
次に、第５実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１４は、第５実施形態に係るプロジェクター１０００を模式的に示す図である。なお、図１４では、便宜上、プロジェクター１０００を構成する筐体の図示は省略している。
【０１０７】
プロジェクター１０００において、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源（照明装置）２００Ｒ，緑色光源（照明装置）２００Ｇ、青色光源（照明装置）２００Ｂは、本発明に係る照明装置（例えば照明装置２００）である。
【０１０８】
プロジェクター１０００は、光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂから射出された光をそれぞれ画像情報に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）１０１０Ｒ，１０１０Ｇ，１０１０Ｂと、液晶ライトバルブ１０１０Ｒ，１０１０Ｇ，１０１０Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）に投射する投射レンズ（投射装置）１０３０と、を備えている。また、プロジェクター１０００は、液晶ライトバルブ１０１０Ｒ，１０１０Ｇ，１０１０Ｂから射出された光を合成して投射レンズ１０３０に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）１０２０を備えていることができる。
【０１０９】
各液晶ライトバルブ１０１０Ｒ，１０１０Ｇ，１０１０Ｂ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１０２０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、合成された光は投射光学系である投射レンズ１０３０によりスクリーン上に投射され、拡大された画像が表示される。
【０１１０】
プロジェクター１０００によれば、上述のように、強度分布（照度分布）が均一化された照明光を高効率で得られる照明装置２００を光源として用いることができる。そのため、プロジェクター１０００は、照度むらが少なく明るい画像を投射することができる。
【０１１１】
なお、上述の例では、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、多数の微小ミラーをマトリクス状に配列したデジタルマイクロミラーデバイスが挙げられる。また、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。
【０１１２】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１１３】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１４】
Ａ１ 第１の領域、Ａ２ 第２の領域、 １ 入射面、２ 射出面、
３，３ａ，３ｂ 入射端面、４，４ａ，４ｂ 射出端面、５ 接続面、１０ 光源部、
１１ 発光素子、１２ 配光角制御素子、２０ 集光素子、３０ 光学素子、
３１，３１Ａ，３１Ｂ ロッドインテグレーター、３２Ａ 第１の接着部材、
３２Ｂ 第２の接着部材、３３Ａ 境界面、３３Ｂ 境界面、３４ 境界部、
３９ 最外面、９０ 照明対象、１００，２００ 照明装置、
３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６，３０７，３０８，３０９ 光学素子
、１０００ プロジェクター、
１０１０Ｒ，１０１０Ｇ，１０１０Ｂ 液晶ライトバルブ（光変調装置）、
１０２０ クロスダイクロイックプリズム、１０３０ 投射レンズ（投射装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、照明装置、およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面画像を表示可能な装置の一つとして、画像情報に応じて光学像を形成する小型の光変調素子を照明装置からの光で照明し、その光学像を投写レンズによりスクリーン等へ拡大表示するプロジェクターが実用化されている。
【０００３】
表示画像の高画質化を図るためには、強度分布（照度分布）が均一な照明光で光変調素子を照明することが重要であり、そのため、プロジェクターの照明装置には、照明光の強度分布を均一化する目的で、一対のレンズアレイやロッドレンズを用いたインテグレーター光学系が用いられている。このうち、ロッドレンズを用いたロッドインテグレーターは、光源からの光をロッドレンズの内面で反射させながら伝播することにより、ロッドレンズの射出面で強度分布が均一な照明光を得る光学系である。
【０００４】
ロッドインテグレーターの改良例として、ロッドレンズの光軸（光を伝播させる方向）と直交する方向に、複数のロッドレンズを並列させたロッドアレイインテグレーターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、単独のロッドレンズに代えて小径の小ロッドレンズをマトリックス状に並列させてロッドアレイを構成し、さらに、そのロッドアレイの射出端にはロッドアレイと同径の単一のロッドレンズが配置されている。このような構成のロッドアレイインテグレーターでは、小ロッドレンズの各々に光を入射させることから、単独のロッドレンズを用いたロッドインテグレーターと比較して、ロッドレンズの内面での光の反射回数が飛躍的に増大するため、各小ロッドレンズの射出端では、強度分布（照度分布）が一層均一な照明光を得られる。さらに、ロッドアレイの射出端側に配置された単一のロッドレンズによって、各小ロッドレンズを通って来た光を互いに混じり合わせることができるため、最終的に強度分布（照度分布）が非常に均一な照明光を得られる。
【０００５】
このような構成のロッドアレイインテグレーターは、一般的に、ロッドアレイとその射出端側に配置される単一ロッドレンズとを、各々別体として作製しておき、ロッドアレイの射出端面と単一ロッドレンズの入射端面とが段差を生じないように、接着剤等を用いて接続して作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、複数の小ロッドレンズをマトリックス状に並列させて構成したロッドアレイの射出端面の外形寸法や形状を、単一ロッドレンズの入射端面の外形寸法や形状と完全に一致させることは非常に難しい。そのため、ロッドアレイと単一ロッドレンズとの接続部では、段差の発生が避けられず、これによって接続部から光漏れを生じ、光伝達効率が低下する。また、ロッドアレイインテグレーターの４つの側面部で段差の程度が異なる場合には、各段差における光漏れの程度が異なることから、ロッドアレイインテグレーターで得られる照明光の強度分布（照度分布）が悪化する。このように、従来のロッドアレイインテグレーターでは、強度分布が均一な照明光を高効率で得ることは難しいという問題がある。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、従来よりも強度分布が均一化された光を高効率で得られる光学素子を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上述の光学素子を含む照明装置およびプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光学素子は、
互いに対向する第１面および第２面を有する光学素子であって、
第１端面と第２端面とを有する第１ロッドインテグレーターと、
第３端面と第４端面とを有する第２ロッドインテグレーターと、
前記第１ロッドインテグレーターと前記第２ロッドインテグレーターとに挟まれた第１媒体および第２媒体と、
を含み、
前記第１端面と前記第３端面とは、前記第１面を構成し、
前記第２端面と前記第４端面とは、前記第２面を構成し、
前記第１媒体は、前記第２媒体よりも前記第１面側に位置し、
前記第２媒体は、前記第１媒体よりも前記第２面側に位置し、
前記第１媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さく、
前記第２媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率と等しい。
【００１０】
このような光学素子によれば、第１媒体を有することにより、第１面から入射した光の強度分布を、第１ロッドインテグレーター内および第２ロッドインテグレーター内の各々で、均一化することができ、第２媒体を有することにより、第１ロッドインテグレーター内で均一化された光および第２ロッドインテグレーター内で均一化された光を混合してさらに均一化することができる。これにより、強度分布が均一化された光を得ることができる。
【００１１】
さらに、このような光学素子によれば、第１面から第２面に向かう方向（光軸に沿う方向）には、１つのロッドインテグレーターで構成されている。すなわち、第１面から第２面に向かう方向には、接続部が存在しない。そのため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じさせないことができる。したがって、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【００１２】
本発明に係る光学素子において、
前記第１媒体および前記第２媒体は、前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターを接合する接着部材であってもよい。
【００１３】
このような光学素子によれば、第１媒体および第２媒体が接着部材として機能することができる。そのため、例えば、第１ロッドインテグレーターと第２ロッドインテグレーターとを接合するための部材が不要となる。
【００１４】
本発明に係る光学素子において、
前記第１媒体および前記第２媒体は、一体的に形成された光学部材であってもよい。
【００１５】
このような光学素子によれば、製造工程を簡略化できる。
【００１６】
本発明に係る光学素子において、
前記第１ロッドインテグレーターと前記第２ロッドインテグレーターとに挟まれ、かつ前記第１媒体と前記第２媒体との間に位置する、第３媒体および第４媒体をさらに含み、
前記第３媒体は、前記第４媒体よりも前記第１媒体側に位置し、
前記第４媒体は、前記第３媒体よりも前記第２媒体側に位置し、
前記第３媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率と等しく、
前記第４媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さくてもよい。
【００１７】
このような光学素子によれば、第１ロッドインテグレーターおよび第２ロッドインテグレーターの各々での強度分布の均一化工程と、光学的に一体化された第１ロッドインテグレーターおよび第２ロッドインテグレーター内での強度分布の均一化工程と、を複数回行うことができる。したがって、強度分布の均一性が高い照明光を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る光学素子において、
前記第１媒体の屈折率は、前記第１面側から前記第２面側に向かうに従って大きくなっていてもよい。
【００１９】
このような光学素子によれば、第１ロッドインテグレーターと第２ロッドインテグレーターとの間で光が徐々に混じり合いながら伝播するため、強度分布（照度分布）がより均一な光を得ることができる。さらに、第１の媒体と第２の媒体との間における境界面（屈折率が離散的に変化する境界面）における光反射を低減できるため、高効率で導光することができる。
【００２０】
本発明に係る光学素子において、
前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターは、前記第１面から前記第２面に向かうに従って断面積が大きくなってもよい。
【００２１】
このような光学素子によれば、入射した光がロッドインテグレーターと第１媒体との境界面で反射するごとに、光学素子の光軸に対する光線角度を小さくすることができるため、第２面から射出される光の指向性を高めることができる。
【００２２】
本発明に係る光学素子において、
前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターは、前記第１面から前記第２面に向かうに従って断面積が小さくなってもよい。
【００２３】
このような光学素子によれば、第１面に入射した光の光束断面に対して、第２面から射出する光の光束断面を小さくすることができるため、被照射面が小さい照明対象を照明する場合には好適である。
【００２４】
本発明に係る照明装置は、
本発明に係る光学素子と、
前記光学素子の前記第１面に入射する光を発生させる光源部と、
を含む。
【００２５】
このような照明装置によれば、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【００２６】
本発明に係る照明装置において、
前記光源部は、
前記第１ロッドインテグレーターの前記第１端面に入射する光を発生させる第１発光素子と、
前記第２ロッドインテグレーターの前記第３端面に入射する光を発生させる第２発光素子と、
を有していてもよい。
【００２７】
このような照明装置によれば、光強度が大きく、均一化された光を得ることができる。
【００２８】
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る照明装置と、
前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
【００２９】
このようなプロジェクターによれば、強度分布が均一化された照明光を高効率で得られる照明装置を光源として用いることができる。したがって、例えば、照度むらが少なく明るい画像を投射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る照明装置の構成を示す概略図。
【図２】第１実施形態に係る照明装置の光学素子の構成を説明するための図。
【図３】第１実施形態に係る照明装置の光学素子の構成を説明するための図。
【図４】第１実施形態の第１変形例に係る照明装置の光学素子を光源部側から見た模式図。
【図５】第１実施形態の第１変形例に係る照明装置の光学素子を光源部側から見た模式図。
【図６】第１実施形態の第２変形例に係る照明装置の光学素子を光源部側から見た模式図。
【図７】第１実施形態の第３変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図８】第１実施形態の第３変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図９】第１実施形態の第４変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図１０】第２実施形態に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図１１】第２実施形態の変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図１２】第３実施形態に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。
【図１３】第４実施形態に係る照明装置の構成を示す概略図。
【図１４】第５実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３２】
１． 第１実施形態
１．１． 照明装置の構成
まず、第１実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る照明装置１００の構成を示す概略図である。第１実施形態に係る照明装置１００は、本発明に係る光学素子を含む。
【００３３】
照明装置１００は、図１に示すように、光源部１０と、集光素子２０、光学素子３０と、を含んで構成されている。
【００３４】
光源部１０は、発光素子１１と、配光角制御素子１２と、を備えている。
【００３５】
発光素子１１は、光を発生させる。配光角制御素子１２は、発光素子１１から放射された光の角度分布（放射角）を所定の値に変換する機能を有する。
【００３６】
集光素子２０は、光源部１０から光学素子３０への光の入射効率を高める機能を有する。ただし、光源部１０から射出される光の角度分布等によっては、集光素子２０を備えなくてもよい。光学素子３０は、ｚ方向に光を伝播させることにより、光学素子３０から射出される光の強度分布を均一化する均一化導光素子として機能する。
【００３７】
発光素子１１としては、例えば、半導体レーザー（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、スーパールミネッセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、放電ランプ（例えばキセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ）等を採用できる。また、配光角制御素子１２や集光素子２０としては、レンズ、ミラー、ホログラフィック素子およびそれらを組み合わせたものを用いることができる。
【００３８】
光源部１０から射出した光は、配光角制御素子１２によって所定の角度分布を有する光に変換され、集光素子２０を介して光学素子３０に入射する。光学素子３０に入射した光は、ｚ方向に伝播する間に強度分布が均一化され、照明対象９０を、強度分布が均一化された照明光で高効率に照明する。
【００３９】
次に、光学素子３０の構成について説明する。
【００４０】
図２および図３は、光学素子３０の構成を説明するための図である。図２（Ａ）は、光学素子３０を、光源部１０側から見た模式図である。図２（Ｂ）は、光学素子３０を照明対象９０側から見た模式図である。図３は、図１の一点鎖線ＩＩＩで囲まれた部分を拡大して示す図である。なお、図２および図３は、便宜上、誇張して示しており、図１〜図３の寸法関係は正確ではない。
【００４１】
光学素子３０は、図１〜図３に示すように、屈折率ｎ１の透光性媒質からなる複数のロッドインテグレーター３１と、屈折率が異なる２種類（屈折率ｎ０，屈折率ｎ１）の接着部材３２Ａ、３２Ｂと、を含んで構成されている。
【００４２】
ロッドインテグレーター３１は、入射端面３と、射出端面４と、入射端面３と射出端面４とを接続する接続面５と、を有している。図示の例では、入射端面３と射出端面４とは、互いに対向している。ロッドインテグレーター３１は、図３に示すように、光源部１０で発生した光が入射する入射端面３から、均一化された照明光を射出する射出端面４まで、ｚ方向に沿って延びる形状を有している。図示の例では、ロッドインテグレーター３１は、直方体である。なお、ｚ方向は、光学素子３０の光軸（光を伝播させる方向）Ｌに沿う方向である。また、ｘ方向は、ｚ方向と直交する方向であり、ｙ方向は、ｚ方向およびｘ方向と直交する方向である。
【００４３】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、光学素子３０では、少なくともｚ方向の寸法が等しい複数のロッドインテグレーター３１が、ｘ方向およびｙ方向に並列している。図示の例では、ｘ方向の並列数は、６であり、ｙ方向の並列数は、６である。なお、ｘ方向およびｙ方向の並列数は、特に限定されない。
【００４４】
隣接するロッドインテグレーター３１間には、第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂが隙間無く充填され、これらの接着部材３２Ａ、３２Ｂを介して隣接するロッドインテグレーター３１が一体化（接合）されている。すなわち、複数のロッドインテグレーター３１は、第１及び第２の接着部材３２Ａ、３２Ｂによって一体化され、外形的には四角柱形状の光学素子３０を構成している。図示の例では、互いに同じ形状および同じ大きさを有する３６個のロッドインテグレーター３１が、光学素子３０を構成している。
【００４５】
光学素子３０は、光源部１０で発生した光が入射する入射面（第１面）１と、入射した光を均一化して照明光として射出する射出面（第２面）２と、を有する。入射面１と射出面２とは、互いに対向している。
【００４６】
図２（Ａ）に示すように、光学素子３０の入射面（第１面）１は、複数のロッドインテグレーター３１の入射端面３を含んで構成されている。ロッドインテグレーター３１の入射端面３の形状は、図示の例では、正方形である。光学素子３０の入射面１は、例えば、複数の入射端面３を最密に配置することによって設けられる。光学素子３０の入射面１の形状は、例えば、正方形である。
【００４７】
図２（Ｂ）に示すように、光学素子３０の射出面（第２面）２は、複数のロッドインテグレーター３１の射出端面４を含んで構成されている。ロッドインテグレーター３１の射出端面４の形状は、図示の例では、正方形である。光学素子３０の射出面２は、例えば、複数の射出端面４を最密に配置することによって設けられる。光学素子３０の射出面２の形状は、例えば、正方形である。
【００４８】
第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂは、図３に示すように、隣り合うロッドインテグレーター３１に挟まれている。図３に示すように、光学素子３０を構成する複数のロッドインテグレーター３１のうちの隣り合うロッドインテグレーター３１を、第１ロッドインテグレーター３１Ａおよび第２ロッドインテグレーター３１Ｂとすると、第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂは、第１ロッドインテグレーター３１Ａと第２ロッドインテグレーター３１Ｂとに挟まれている。具体的には、第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂは、第１ロッドインテグレーター３１Ａの接続面５ａと第２ロッドインテグレーター３１Ｂの接続面５ｂとの間に位置している。なお、図３に示すように、第１ロッドインテグレーター３１の入射端面（第１端面）３ａと第２ロッドインテグレーター３１の入射端面（第２端面）３ｂとは、入射面１を構成している。第１ロッドインテグレーター３１の射出端面（第３端面）４ａと、第２ロッドインテグレーター３１の射出端面（第４端面）４ｂとは、射出面２を構成している。
【００４９】
第１の接着部材（第１媒体）３２Ａは、屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ０を有しており、第２の接着部材（第２媒体）３２Ｂは、屈折率ｎ１を有している。すなわち、第１の接着部材３２Ａの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率よりも小さく、第２の接着部材３２Ｂの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率と等しい。ここで、第２の接着部材３２Ｂの屈折率と、ロッドインテグレーター３１の屈折率と等しいとは、第２の接着部材３２Ｂの屈折率が、実質的にロッドインテグレーター３１の屈折率と等しい場合を含む。第２の接着部材３２Ｂの屈折率が、実質的にロッドインテグレーター３１の屈折率と等しい場合とは、第２の接着部材３２Ｂの屈折率をｎ３２Ｂとし、ロッドインテグレーター３１の屈折率をｎ３１とすると、第２の接着部材３２Ｂの屈折率が、ｎ３１−０．０１＜ｎ３２Ｂ＜ｎ３１＋０．０１の範囲にある場合をいう。
【００５０】
第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂは、例えば、透光性を有する接着剤である。ここで、透光性を有するとは、光が透過する性質を有していることをいう。なお、第１の接着部材３２Ａは、必ずしも透光性を有する必要はなく、光吸収性を有する接着剤であってもよい。光吸収性を有する接着剤を用いた場合の効果については、後述の第４実施形態で説明する。
【００５１】
ここで、第１ロッドインテグレーター３１Ａおよび第２ロッドインテグレーター３１Ｂを接合する接着部材３２Ａ，３２Ｂは、光学素子３０におけるｚ方向の位置に応じて使い分けられている。
【００５２】
具体的には、光学素子３０の入射面１から境界部３４までの第１の領域Ａ１では、ロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ０を有する第１の接着部材３２Ａが使用されている。ここで、境界部３４は、第１の接着部材３２Ａと第２の接着部材３２Ｂとの境界であり、第１の接着部材３２Ａと第２の接着部材３２Ｂとが接触している部分である。一方、境界部３４から射出面２までの第２の領域Ａ２ではロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１と等しい屈折率ｎ１を有する第２の接着部材３２Ｂが使用されている。なお、境界部３４のｚ方向の位置は、任意に設定することができる。第１の領域Ａ１は、ｚ方向において、境界部３４よりも入射面１側の領域であり、第２の領域Ａ２は、ｚ方向において、境界部３４よりも射出面２側の領域である。すなわち、第１の接着部材３２Ａは、第２の接着部材３２Ｂよりも入射面１側に位置し、第２の接着部材３２Ｂは、第１の接着部材３２Ａよりも射出面２側に位置している。
【００５３】
これにより、光学素子３０の第１の領域Ａ１では、第１の接着部材３２Ａの屈折率ｎ０がロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１よりも小さいため、ロッドインテグレーター３１と第１の接着部材３２Ａとの物理的な境界面３３Ａ（図３参照）は、光学的にも界面として存在する。したがって、ロッドインテグレーター３１に入射した光は、ロッドインテグレーター３１と第１の接着部材３２Ａとの界面（境界面３３Ａ）で全反射しながらｚ方向に伝播する。さらに詳述すると、ロッドインテグレーター３１に入射した光のうち、境界面３３Ａで全反射しながらｚ方向に伝播する光は、ロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１と第１の接着部材３２Ａの屈折率ｎ０で規定される全反射条件（全反射を生じる臨界角）を満たす光に限定される。ロッドインテグレーター３１と第１の接着部材３２Ａとの間で実質的な屈折率差が存在すると見なせる場合（例えば、屈折率差＞０．０２）、境界面３３Ａに対する臨界角は９０°よりも十分に小さくなるため、ロッドインテグレーター３１に入射した光の大部分は境界面３３Ａで全反射する。
【００５４】
一方、光学素子３０の第２の領域Ａ２では、第２の接着部材３２Ｂの屈折率ｎ１がロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１と等しいため、ロッドインテグレーター３１と第２の接着部材３２Ｂとの物理的な境界面３３Ｂ（図３参照）は、光学的には界面として存在せず一体化していると見なせる。さらに詳述すると、ロッドインテグレーター３１と第１の接着部材３２Ａとの間で実質的な屈折率差が存在しないと見なせる場合（例えば、屈折率差＜０．０２）、境界面３３Ｂに対する臨界角は９０°に限りなく近づくため、ロッドインテグレーター３１に入射した光の大部分は境界面３３Ｂを透過する。したがって、ロッドインテグレーター３１中を伝播する光が第２の領域Ａ２に達すると、隣接するロッドインテグレーター３１Ａ，３１Ｂとの間には反射面となり得る光学的な界面が存在しないため、第２の接着部材３２Ｂを介して隣接するロッドインテグレーター３１Ａ，３１Ｂとの間で光は互いに混じり合いながら伝播する。当然ながら、光学素子３０の最外面３９（図１参照）では、ロッドインテグレーター３１は空気と接している（最外面３９に対する臨界角は９０°よりも十分に小さくなる）ため、最外面３９では、光は全反射して光学素子３０内をｚ方向に伝播する。
【００５５】
言い換えると、光学素子３０は、ロッドインテグレーター３１と接する接着部材３２Ａ，３２Ｂの屈折率を境界部３４の前後で変えることにより、境界部３４と射出面２との間（第２の領域Ａ２）では、ｚ方向と直交する方向（ｘ，ｙ方向）に並列した複数のロッドインテグレーター３１を用いているにもかかわらず、光学的には一つのロッドインテグレーターで構成されていると見なすことができる。したがって、ロッドインテグレーターの物理的な寸法、材質等を変えることなく、あたかも、断面寸法が異なる２種類のロッドインテグレーター（断面形状が小さい複数のロッドインテグレーターと断面形状が大きい一つのロッドインテグレーター）をｚ方向に連結して構成した光学素子と光学的には同様の機能を実現できる。
【００５６】
光学素子３０に入射した光は、入射面１において、ロッドインテグレーター３１ごとに分かれて入射し、各ロッドインテグレーター３１内をロッドインテグレーター３１と第１の接着部材３２Ａとの境界面３３Ａにて全反射しながらｚ方向へ伝播する間に強度分布が均一な光に変換され、接着部材が第１の接着部材３２Ａから第２の接着部材３２Ｂへと変わる境界部３４へと達する（アレイ化されたロッドインテグレーター３１内での強度分布の均一化過程）。境界部３４から射出面２との間では、隣接するロッドインテグレーター３１間（ロッドインテグレーター３１と第２の接着部材３２Ｂとの間）には光学的界面が存在しないため、境界部３４から射出面２側へ進む光は、隣接するロッドインテグレーター３１の間で互いに混じり合い、光学素子３０の射出面２では強度分布が一層均一な光となる（光学的に一体化されたロッドインテグレーター３１内での強度分布の均一化過程）。
【００５７】
光学素子３０では、複数の小径ロッドインテグレーターを並列したロッドアレイと、単一の大径ロッドインテグレーターと、を接続して構成した光学素子と光学的には同等の機能を備えていることに加えて、ロッドアレイと大径ロッドインテグレーターとの接続部が存在しないため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じない。したがって、本実施形態に係る光学素子３０によれば、強度分布（照度分布）が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【００５８】
本実施形態に係る照明装置１００および光学素子３０は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５９】
光学素子３０によれば、第１の接着部材３２Ａを有することにより、入射面１から入射した光の強度分布を、各ロッドインテグレーター内で均一化することができ、第２の接着部材３２Ｂを有することにより、各ロッドインテグレーター内で均一化された光を、混合してさらに均一化することができる。これにより、強度分布が均一化された光を得ることができる。
【００６０】
さらに、光学素子３０によれば、上述したように、入射面１から射出面２に向かう光軸Ｌ方向（ｚ方向）には、１つのロッドインテグレーターで構成されている。すなわち、光軸Ｌ方向（ｚ方向）には、接続部が存在しない。そのため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じない。したがって、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【００６１】
光学素子３０では、上述のように第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂが、ロッドインテグレーター３１間の媒体として機能する。当該媒体が、接着部材でない場合（例えば、ガラス）、例えば、ロッドインテグレーター３１間を接合するための部材等が必要となる。光学素子３０によれば、当該媒体が接着部材を兼ねることができるため、例えば、ロッドインテグレーター３１間を接合するための部材が不要となる。
【００６２】
本実施形態に係る照明装置１００は、本実施形態に係る光学素子３０を含むため、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【００６３】
１．２． 変形例
次に、第１実施形態の変形例に係る照明装置について説明する。以下、第１実施形態の変形例に係る照明装置において、上述した照明装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図４は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０１を光源部１０側から見た模式図である。図５は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０２を光源部１０側から見た模式図である。
【００６５】
照明装置１００の例では、図１〜図３に示すように、ロッドインテグレーター３１の入射端面３および射出端面４の形状は、正方形であったが、入射端面３および射出端面４の形状は、特に限定されず、例えば、長方形、三角形、円、楕円などであってもよい。
【００６６】
光学素子３０１では、図４に示すように、ロッドインテグレーター３１の入射端面３の形状は、長方形である。なお、図示はしないが、ロッドインテグレーター３１の射出端面４の形状は、入射端面３と同様に、長方形である。すなわち、光学素子３０１では、平板状のロッドインテグレーター３１をその板厚方向に積層して構成されているとも言える。光学素子３０１の入射面１は、複数の長方形状の入射端面３で構成されており、その形状は、正方形である。
【００６７】
また、光学素子３０１において、ロッドインテグレーター３１のｘ方向における並列数と、ロッドインテグレーター３１のｙ方向における並列数とは、異なっていてもよい。図示の例では、ｘ方向における並列数は、１であり、ｙ方向における並列数は、６である。光学素子３０１は、複数のロッドインテグレーター３１と当該複数のロッドインテグレーター３１の間隙に配置される接着部材３２Ａ，３２Ｂによって、外形的には、一体化された光学素子として構成できればよい。ｘ方向およびｙ方向におけるロッドインテグレーター３１の並列数と照明光の均一性は、比例するため、ｘ方向およびｙ方向におけるロッドインテグレーター３１の並列数を調整することにより、ｘ方向およびｙ方向において、照明光の強度分布の均一性の程度を制御できる。
【００６８】
また、光学素子３０２では、図５に示すように、ロッドインテグレーター３１の入射端面３の形状は、三角形である。なお、図示はしないが、ロッドインテグレーター３１の射出端面４の形状は、入射端面３と同様に、三角形である。光学素子３０２の入射面１は、複数の三角形状の入射端面３で構成されており、その形状は、正方形である。
【００６９】
なお、光学素子３０１，３０２において、入射面１の形状は、正方形に限定されず、例えば、長方形やその他の多角形であってもよい。また、射出面２の形状は、正方形に限定されず、例えば、長方形やその他の多角形であってもよい。
【００７０】
（２）第２変形例
次に、第２変形例について説明する。図６は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０３を、光源部１０側から見た模式図である。
【００７１】
照明装置１００の例では、図１〜図３に示すように、光学素子３０は、互いに同じ形状や同じ大きさを有する複数のロッドインテグレーター３１を含んで構成されていたが、異なる形状や異なる大きさを有する複数のロッドインテグレーター３１を含んで構成されていてもよい。
【００７２】
光学素子３０３は、図６に示すように、入射端面３の大きさが異なるロッドインテグレーター３１およびロッドインテグレーター３１Ｓを含んで構成されている。図示の例では、入射端面３の面積が大きいロッドインテグレーター３１が、入射端面３の面積が小さいロッドインテグレーター３１Ｓの周囲を囲むように配置されている。
【００７３】
このように、入射面１において、位置に応じて入射端面３の形状および大きさの少なくとも一方を変えることにより、ｘｙ面において、照明光の強度分布の均一性の程度を制御できる。
【００７４】
（３）第３変形例
次に、第３変形例について説明する。図７は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０４を模式的に示す図である。図８は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０５を模式的に示す図である。
【００７５】
照明装置１００の例では、ロッドインテグレーター３１は、ｚ方向に沿って入射端面３から射出端面４に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化せずに一定の断面形状および寸法を有していたが、入射端面３から射出端面４に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化していてもよい。
【００７６】
光学素子３０４では、図７に示すように、一部あるいは全部のロッドインテグレーター３１は、入射端面３から射出端面４に向かうに従って断面積が大きくなるテーパー形状を有している。ここで、ロッドインテグレーター３１の断面積とは、入射端面３から射出端面４に向かう方向（ｚ方向）に直交する面（ｘｙ平面）における面積である。これに伴い、光学素子３０４は、入射面１から射出面２に向かうに従って断面積が漸次大きくなるテーパー形状を有している。図示の例では、一部のロッドインテグレーター３１の断面積は、入射端面３から射出端面４に向かうに従って、徐々に大きくなっている。そのため、光学素子３０４の断面積は、入射面１から射出面２に向かうに従って、徐々に大きくなっている。
【００７７】
また、光学素子３０５では、図８に示すように、ロッドインテグレーター３１は、入射端面３から射出端面４に向かうに従って断面積が大きくなるテーパー形状を有している。具体的には、ロッドインテグレーター３１の断面積は、入射端面３から境界部３４に向かうに従って大きくなり、境界部３４から射出端面４までは一定の大きさを有する。そのため、光学素子３０５の断面積は、入射面１から境界部３４に向かうに従って大きくなり、境界部３４から射出面２までは一定の大きさを有する。
【００７８】
光学素子３０４，３０５によれば、ロッドインテグレーター３１が、入射端面３から射出端面４に向かうに従って断面積が大きくなるテーパー形状を有していることにより、入射した光がロッドインテグレーター３１の境界面３３Ａで反射するごとに、光軸Ｌに対する光線角度が小さくなるため、照明光の指向性を高めることができる。例えば、プロジェクターでは、光変調装置で変調可能な光の角度範囲、および投射光学系で取り込むことが可能な光の角度範囲に限りがあることから、小さい光線角度の光が多いほど効率よく光を利用できる。したがって、光学素子３０４，３０５を含む照明装置をプロジェクターに用いた場合には、小さい光線角度の光を増加させられるため、高い光利用効率で明るい投射画像を得ることができる。
【００７９】
また、光学素子３０４，３０５によれば、入射面１側を小径化し、射出面２側を大径化できるため、例えば、照明対象９０が光源部１０に対して大きい場合に、光源部１０で発生した光を均一化して、照明光を効率よく照明対象９０に供給することができる。
【００８０】
（４）第４変形例
次に、第４変形例について説明する。図９は、本変形例に係る照明装置の光学素子３０６を模式的に示す図である。
【００８１】
照明装置１００の例では、ロッドインテグレーター３１は、ｚ方向に沿って入射端面３から射出端面４に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化せずに一定の断面形状および寸法を有していたが、入射端面３から射出端面４に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化していてもよい。
【００８２】
光学素子３０６では、図９に示すように、一部あるいは全部のロッドインテグレーター３１は、入射端面３から射出端面４に向かうに従って断面積（ｘｙ面における面積）が小さくなるテーパー形状を有している。そのため、光学素子３０６は、入射面１から射出面２に向かうに従って断面積が漸次小さくなるテーパー形状を有している。図示の例では、一部のロッドインテグレーター３１の断面積は、入射端面３から射出端面４に向かうに従って、徐々に小さくなっている。そのため、光学素子３０６の断面積は、入射面１から射出面２に向かうに従って、徐々に小さくなっている。なお、ロッドインテグレーター３１の断面積は、図示はしないが、入射端面３から境界部３４に向かうに従って小さくなり、境界部３４から射出端面４までは一定の大きさを有していてもよい。
【００８３】
光学素子３０６によれば、入射面１側に対して射出面２側を小径化することができるため、入射した光に対して、照明光の光束断面を小さくすることができる。したがって、例えば、照明対象９０が、光源部１０に対して小さい場合に、光源部１０で発生した光を、効率よく照明対象９０に照射することができる。
【００８４】
（５）第５変形例
次に、第５変形例について説明する。
【００８５】
照明装置１００の例では、屈折率ｎ０を有する第１の接着部材３２Ａおよび屈折率ｎ１を有する第２の接着部材３２Ｂを用いたが、屈折率ｎ０を有する媒体（第１媒体）および屈折率ｎ１を有する媒体（第２媒体）であればこれに限定されない。このような媒体としては、上述した接着部材３２Ａ，３２Ｂの他に、例えば、ガラス、樹脂等が挙げられる。なお、媒体としてガラスを用いる場合、接着部材を用いずに隣り合うロッドインテグレーター３１の界面同士を直接接合する界面接合により接合してもよい。また、例えば、屈折率ｎ０を有する媒体（第１媒体）として空気を用いてもよい。この場合、入射面１から境界部３４の間では隣接するロッドインテグレーター３１間には空気が、境界部３４から射出面２の間では隣接するロッドインテグレーター３１間には屈折率ｎ１を有する媒体（第２媒体）が存在し、この媒体（第２媒体）によって光学素子は一体化されている。
【００８６】
また、例えば、第１媒体および第２媒体は、それぞれ異なる部材からなってもよいし、一体的に構成されていてもよい。例えば、第１媒体および第２媒体は、一体的に形成された光学部材であってもよい。これにより、製造工程を簡略化できる。このような光学部材として、例えば、屈折率ｎ０を有する領域と、屈折率ｎ１とを有する領域と、を備えたガラスや樹脂が挙げられる。
【００８７】
２． 第２実施形態
２．１． 照明装置の構成
次に、第２実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係る照明装置の光学素子３０７を模式的に示す図である。なお、図１０において、第１の接着部材３２Ａの色の濃淡は、屈折率を示しており、濃いほど屈折率が小さいことを意味している。また、図１０は、図３に対応している。以下、第２実施形態に係る照明装置において、上述した照明装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
光学素子３０７では、図１０に示すように、第１の接着部材３２Ａの屈折率は、入射面１側から射出面２側に向かうに従って変化している。図示の例では、第１の接着部材３２Ａの屈折率は、入射面１側から射出面２側に向かって連続的に大きくなっている。また、境界部３４は、射出面２の近傍に設定されており、第１の接着部材３２Ａと第２の接着部材３２Ｂとによって、屈折率が入射面１から射出面２まで連続的に変化している。ただし、境界部３４と射出面２との間に位置する第２の接着部材３２Ｂは、ｚ方向の位置に関係なく一定の屈折率を取る。
【００８９】
例えば、接着部材として、硬化前には流動性を有する接着剤を用い、入射面１側から屈折率ｎ１よりも低い屈折率を有する接着剤を注入し、射出面２側から屈折率ｎ１を有する接着剤を注入することにより、これらの接着剤が混じり合うため、硬化後には、屈折率が入射面１側から射出面２側に向かって連続的に変化する第１の接着部材３２Ａが得られる。
【００９０】
また、例えば、屈折率の異なる複数の接着剤を用いて、第１の接着部材３２Ａを得てもよい。
【００９１】
光学素子３０７によれば、第１の接着部材３２Ａの屈折率が、ロッドインテグレーター３１の屈折率ｎ１の近づくにつれて、隣接するロッドインテグレーター３１間では光は徐々に混じり合いながら伝播するため、光学素子３０７の射出面２では強度分布（照度分布）がより均一な照明光が得られる。また、接着部材３２Ａ，３２Ｂ間における境界面（屈折率が離散的に変化する境界面）が存在せず、その境界面における光反射が無いため、高効率で導光できる。
【００９２】
さらに、ロッドインテグレーターに偏光を入射した場合には、全反射によって偏光状態が影響を受ける（例えば直線偏光が楕円編光化する）が、第１の接着部材３２Ａとロッドインテグレーター３１との境界面では、屈折率差が徐々に小さくなるため、偏光状態が受ける影響を低減でき、偏光状態を高い割合で維持した状態で強度分布（照度分布）の均一化を図ることができる。
【００９３】
２．２． 変形例
次に、第２実施形態の変形例に係る照明装置について説明する。図１１は、本変形例に係る光学素子３０８を模式的に示す図である。なお、図１１において、第１の接着部材３２Ａの色の濃淡は、屈折率を示しており、濃いほど屈折率が小さいことを意味している。以下、第２実施形態の変形例に係る照明装置および光学素子３０８において、上述した照明装置１００および光学素子３０７の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
【００９４】
光学素子３０７の例では、図１０に示すように、第１の接着部材３２Ａの屈折率は、入射面１側から射出面２側に向かって連続的に変化していたが、第１の接着部材３２Ａの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率よりも小さければ、その分布は特に限定されない。
【００９５】
光学素子３０８では、図１１に示すように、第１の接着部材３２Ａは、入射面１側では屈折率が一定となっており、境界部３４近傍で屈折率が徐々に変化して（大きくなって）、第２の接着部材３２Ｂと同じ屈折率となっている。
【００９６】
このような場合でも、上述した光学素子３０７と同様の効果を奏することができる。
【００９７】
３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１２は、第３実施形態に係る照明装置の光学素子３０９を模式的に示す図である。以下、第３実施形態に係る照明装置において、上述した照明装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００９８】
光学素子３０９では、第１の接着部材３２Ａおよび第２の接着部材３２Ｂに加えて、さらに、ロッドインテグレーター３１間に挟まれ、かつ第１の接着部材３２Ａと第２の接着部材３２Ｂとの間に位置する、第３の接着部材３２Ｃおよび第４の接着部材３２Ｄをさらに含む。また、第３の接着部材３２Ｃは、第４の接着部材３２Ｄよりも第１の接着部材３２Ａ側に位置しており、第４の接着部材３２Ｄは、第３の接着部材３２Ｃよりも第２の接着部材３２Ｂ側に位置している。すなわち、光学素子３０９では、入射面１側からｚ方向に沿って、第１の接着部材３２Ａ、第３の接着部材３２Ｃ、第４の接着部材３２Ｄ、第２の接着部材３２Ｂの順で並んでいる。
【００９９】
第３の接着部材３２Ｃの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率と等しい。すなわち、第３の接着部材３２Ｃは、第２の接着部材３２Ｂの屈折率と同じ屈折率ｎ１を有している。
【０１００】
第４の接着部材３２Ｄの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率よりも小さい。第４の接着部材３２Ｄは、例えば、第１の接着部材３２Ａと同じ屈折率ｎ０を有している。なお、第４の接着部材３２Ｄの屈折率は、ロッドインテグレーター３１の屈折率よりも小さければ、特に限定されず、第１の接着部材３２Ａと異なる屈折率を有していてもよい。
【０１０１】
光学素子３０９は、図１および図３に示す光学素子３０を多段化（図示の例では２段）したものともいえる。ここでは、光学素子３０を２段にしたが、その段数は特に限定されず、３段以上であってもよい。
【０１０２】
光学素子３０９によれば、接着部材３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄを設けることにより、アレイ化された各ロッドインテグレーター３１内での強度分布の均一化過程と、光学的に一体化されたロッドインテグレーター３１内での強度分布の均一化過程と、が複数（図示の例では２回）存在させることができる。したがって、光学素子３０９の射出面２では、強度分布がより均一化された照明光を得ることができる。
【０１０３】
さらに、光学素子３０９によれば、入射面１から射出面２まで、ｚ方向には、接続部が存在しないため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じない。したがって、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。
【０１０４】
４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１３は、第４実施形態に係る照明装置２００の構成を示す概略図である。以下、第４実施形態に係る照明装置２００において、上述した照明装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
照明装置１００の例では、図１に示すように、光源部１０は、１つの発光素子１１を有していた。これに対して、照明装置２００では、光源部１０は、複数の発光素子１１を有している。具体的には、照明装置２００は、１つのロッドインテグレーター３１に対して１つの発光素子１１が設けられており、１つの発光素子１１で発生した光は、対応する１つのロッドインテグレーター３１の入射端面３に入射するように構成されている。これにより、光強度の大きな照明光を得ることができる。また、単一の光源から光が入射される場合と比べて、各ロッドインテグレーター３１に入射する光の強度を揃えることができるため、より強度分布が均一化した照明光を得ることができる。なお、光学素子３０に入射させる光が偏光である場合には、偏光度を維持する観点から、ロッドインテグレーター３１のみに光を入射させるか、あるいは、入射面１から境界部３４の間の隣接するロッドインテグレーター３１間に配置される媒体（第１媒体）として光吸収性を有する媒体を用いることが望ましい。隣接するロッドインテグレーター３１間に配置された透光性媒体に光が入射した場合、その光は、ｚ方向に進みながら偏光度を低下し、ロッドインテグレーター３１に入射する可能性がある。したがって、光吸収性を有する媒体を用いて偏光度が低下した光を吸収することによって、光学素子３０から射出される光の偏光度を高い状態に維持することができる。
【０１０６】
５． 第５実施形態
次に、第５実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１４は、第５実施形態に係るプロジェクター１０００を模式的に示す図である。なお、図１４では、便宜上、プロジェクター１０００を構成する筐体の図示は省略している。
【０１０７】
プロジェクター１０００において、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源（照明装置）２００Ｒ，緑色光源（照明装置）２００Ｇ、青色光源（照明装置）２００Ｂは、本発明に係る照明装置（例えば照明装置２００）である。
【０１０８】
プロジェクター１０００は、光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂから射出された光をそれぞれ画像情報に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）１０１０Ｒ，１０１０Ｇ，１０１０Ｂと、液晶ライトバルブ１０１０Ｒ，１０１０Ｇ，１０１０Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）に投射する投射レンズ（投射装置）１０３０と、を備えている。また、プロジェクター１０００は、液晶ライトバルブ１０１０Ｒ，１０１０Ｇ，１０１０Ｂから射出された光を合成して投射レンズ１０３０に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）１０２０を備えていることができる。
【０１０９】
各液晶ライトバルブ１０１０Ｒ，１０１０Ｇ，１０１０Ｂ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１０２０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、合成された光は投射光学系である投射レンズ１０３０によりスクリーン上に投射され、拡大された画像が表示される。
【０１１０】
プロジェクター１０００によれば、上述のように、強度分布（照度分布）が均一化された照明光を高効率で得られる照明装置２００を光源として用いることができる。そのため、プロジェクター１０００は、照度むらが少なく明るい画像を投射することができる。
【０１１１】
なお、上述の例では、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、多数の微小ミラーをマトリクス状に配列したデジタルマイクロミラーデバイスが挙げられる。また、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。
【０１１２】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１１３】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１４】
Ａ１ 第１の領域、Ａ２ 第２の領域、 １ 入射面、２ 射出面、
３，３ａ，３ｂ 入射端面、４，４ａ，４ｂ 射出端面、５ 接続面、１０ 光源部、
１１ 発光素子、１２ 配光角制御素子、２０ 集光素子、３０ 光学素子、
３１，３１Ａ，３１Ｂ ロッドインテグレーター、３２Ａ 第１の接着部材、
３２Ｂ 第２の接着部材、３３Ａ 境界面、３３Ｂ 境界面、３４ 境界部、
３９ 最外面、９０ 照明対象、１００，２００ 照明装置、
３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６，３０７，３０８，３０９ 光学素子
、１０００ プロジェクター、
１０１０Ｒ，１０１０Ｇ，１０１０Ｂ 液晶ライトバルブ（光変調装置）、
１０２０ クロスダイクロイックプリズム、１０３０ 投射レンズ（投射装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１面および第２面を有する光学素子であって、
第１端面と第２端面とを有する第１ロッドインテグレーターと、
第３端面と第４端面とを有する第２ロッドインテグレーターと、
前記第１ロッドインテグレーターと前記第２ロッドインテグレーターとに挟まれた第１媒体および第２媒体と、
を含み、
前記第１端面と前記第３端面とは、前記第１面を構成し、
前記第２端面と前記第４端面とは、前記第２面を構成し、
前記第１媒体は、前記第２媒体よりも前記第１面側に位置し、
前記第２媒体は、前記第１媒体よりも前記第２面側に位置し、
前記第１媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さく、
前記第２媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率と等しい、ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１媒体および前記第２媒体は、前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターを接合する接着部材である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第１媒体および前記第２媒体は、一体的に形成された光学部材である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１ロッドインテグレーターと前記第２ロッドインテグレーターとに挟まれ、かつ前記第１媒体と前記第２媒体との間に位置する、第３媒体および第４媒体をさらに含み、
前記第３媒体は、前記第４媒体よりも前記第１媒体側に位置し、
前記第４媒体は、前記第３媒体よりも前記第２媒体側に位置し、
前記第３媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率と等しく、
前記第４媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さい、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第１媒体の屈折率は、前記第１面側から前記第２面側に向かうに従って大きくなる、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターは、前記第１面から前記第２面に向かうに従って断面積が漸次大きくなる、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターは、前記第１面から前記第２面に向かうに従って漸次断面積が小さくなる、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学素子と、
前記光学素子の前記第１面に入射する光を発生させる光源部と、
を含む、ことを特徴とする照明装置。
【請求項９】
前記光源部は、
前記第１ロッドインテグレーターの前記第１端面に入射する光を発生させる第１発光素子と、
前記第２ロッドインテグレーターの前記第３端面に入射する光を発生させる第２発光素子と、
を有する、ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の照明装置と、
前記照明装置の前記第２面から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項１】
互いに対向する第１面および第２面を有する光学素子であって、
第１端面と第２端面とを有する第１ロッドインテグレーターと、
第３端面と第４端面とを有する第２ロッドインテグレーターと、
前記第１ロッドインテグレーターと前記第２ロッドインテグレーターとに挟まれた第１媒体および第２媒体と、
を含み、
前記第１端面と前記第３端面とは、前記第１面を構成し、
前記第２端面と前記第４端面とは、前記第２面を構成し、
前記第１媒体は、前記第２媒体よりも前記第１面側に位置し、
前記第２媒体は、前記第１媒体よりも前記第２面側に位置し、
前記第１媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さく、
前記第２媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率と等しい、ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１媒体および前記第２媒体は、前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターを接合する接着部材である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第１媒体および前記第２媒体は、一体的に形成された光学部材である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１ロッドインテグレーターと前記第２ロッドインテグレーターとに挟まれ、かつ前記第１媒体と前記第２媒体との間に位置する、第３媒体および第４媒体をさらに含み、
前記第３媒体は、前記第４媒体よりも前記第１媒体側に位置し、
前記第４媒体は、前記第３媒体よりも前記第２媒体側に位置し、
前記第３媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率と等しく、
前記第４媒体の屈折率は、前記第１ロッドインテグレーターの屈折率および前記第２ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さい、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第１媒体の屈折率は、前記第１面側から前記第２面側に向かうに従って大きくなる、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターは、前記第１面から前記第２面に向かうに従って断面積が漸次大きくなる、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第１ロッドインテグレーターおよび前記第２ロッドインテグレーターは、前記第１面から前記第２面に向かうに従って漸次断面積が小さくなる、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学素子と、
前記光学素子の前記第１面に入射する光を発生させる光源部と、
を含む、ことを特徴とする照明装置。
【請求項９】
前記光源部は、
前記第１ロッドインテグレーターの前記第１端面に入射する光を発生させる第１発光素子と、
前記第２ロッドインテグレーターの前記第３端面に入射する光を発生させる第２発光素子と、
を有する、ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の照明装置と、
前記照明装置の前記第２面から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、ことを特徴とするプロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４１１３２（Ｐ２０１３−４１１３２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８２５８（Ｐ２０１１−１７８２５８）
【出願日】平成２３年８月１７日（２０１１．８．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１７日（２０１１．８．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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