(57)【要約】【課題】２つのランプからの光の合成によって得られる照明光を比較的簡易に目的に応じた状態に調整することで、光の特性及び利用効率を簡易・確実に向上させることが可能な照明装置及びこのような照明装置を備えるプロジェクターを提供すること。【解決手段】照明装置５０は、発光管１１、２１の発光点１１ｆ、２１ｆを、各リフレクター１２、２２の焦点Ｆａ、Ｆｂからシステム光軸ＯＣの延びる方向（ｚ方向）に所定量シフトさせていることにより、出射光ＩＬ１、ＩＬ２のピーク照度の光線光路である光束軸ＫＸ１、ＫＸ２を基準面ＳＳ上で交差させることにより基準面ＳＳ上において光の特性及び利用効率の高い状態の照明光ＳＬを形成させることを可能としている。【選択図】図１
2010181443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の発光管でそれぞれ発生した光源光を反射する第１及び第２のリフレクターをそれぞれ有するとともに、互いに対向した状態で装置全体のシステム光軸に対して対称に配置される第１及び第２のランプと、
前記第１及び第２のランプにそれぞれ対向するように配置される第１及び第２の反射面を有し、前記第１及び第２の反射面により前記第１及び第２のランプの光軸を前記システム光軸に対して所定の傾斜角度方向に折り返し、前記システム光軸上で交差させて合成する合成ミラーと
を備え、
前記第１及び第２の発光管を標準位置から所定量シフトした位置に配置して、前記システム光軸上の光取込口の位置での前記第１及び第２のランプの照度ピーク位置を、前記第１及び第２のランプの光軸よりも前記システム光軸に近づく側にシフトさせてなることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記システム光軸上において、前記第１のランプの光軸と前記第２のランプの光軸とが交差する交点位置に対し、前記光取込口の位置が光路上流側にあり、
前記第１及び第２のランプからの光束の最大照度をそれぞれ基準とする第１及び第２の光束軸は、前記第１及び第２の反射面における前記第１及び第２の光束軸の入射位置が、前記第１及び第２のランプの光軸の入射位置よりも前記システム光軸に近づく側にシフトしていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１及び第２のランプは、前記第１及び第２の発光管を、前記標準位置から前記合成ミラーを貫通して延びる前記システム光軸を基準として光路上流側に向かう方向に所定量シフトさせてなることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記システム光軸上において、前記第１のランプの光軸と前記第２のランプの光軸とが交差する交点位置に対して前記光取込口の位置が光路下流側にあり、
前記第１及び第２のランプからの光束の最大照度をそれぞれ基準とする第１及び第２の光束軸は、前記第１及び第２の反射面における前記第１及び第２の光束軸の入射位置が、前記第１及び第２のランプの光軸の入射位置よりも前記システム光軸から離れる側にシフトしていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項５】
前記第１及び第２のランプは、前記第１及び第２の発光管を、前記標準位置から前記合成ミラーを貫通して延びる前記システム光軸を基準として光路下流側に向かう方向に所定量シフトさせてなることを特徴とする請求項４記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の発光管をシフトする所定量は、前記交点位置と前記光取込口の位置との差に応じて定まることを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれか一項記載の照明装置。
【請求項７】
前記合成ミラーの光路下流側において、合成された光束を平行化する平行化光学系と、前記平行化光学系を通過した光束を均一化する均一化光学系とをさらに備える請求項１から請求項６までのいずれか一項記載の照明装置。
【請求項８】
前記合成ミラーの光路下流側において、合成された光束を均一化するロッドインテグレーターをさらに備える請求項１から請求項６までのいずれか一項記載の照明装置。
【請求項９】
前記第１及び第２のリフレクターは、楕円面型であることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項記載の照明装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２のリフレクターは、放物面型であり、
前記第１及び第２のランプは、前記第１及び第２のリフレクターの光路下流側に出射光を集光させる集光レンズを有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項記載の照明装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか一項記載の照明装置と、
前記照明装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置を経た像光を投射する投射光学系と
を備えるプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のランプから発生した光を合成して照明光を形成する照明装置及び当該照明装置を備えるプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等の投射型画像表示装置において、２つのランプを有し両ランプからの光束をプリズムで合成する構造の照明装置を用いて明るい画像を形成するものが知られている（例えば特許文献１参照）。特に、この種の２つのランプを有する照明装置として、光利用効率を向上させるために、照明装置の光軸に対して２つのランプからの光の光軸をプリズムの出射側で微小角度だけ互いに反対向きに傾斜させ、かつ、当該ランプからの光の光軸をレンズアレイ上で交差させるものが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８０７９６号公報
【特許文献２】特許第４０４５６９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献２のように、照明装置の光軸に対して２つのランプの光軸を微小角度傾斜させ、かつ、レンズアレイ上で交差させる場合、照明光の特性を揃え装置サイズを小型化する観点からは、プリズムでの合成の際に２つの光ができるだけ近接していることが望ましい。つまり、当該プリズムの反射面のうち、先端であるエッジ部分に近い側に光を入射させてあたかも１つの光源から得た照明光であるかのような状態としておくことが望ましい。この場合、レンズアレイ等が配置されるべき光軸の交差位置をプリズム側に近づけることが容易になり、結果的に光路の短縮が可能となる。しかしながら、２つの光の入射位置をエッジ部分に近接させすぎると、プリズムでの反射の際に、けられ等による光のロスが増加し、かえって光の利用効率を下げてしまう可能性がある。以上のように、ランプやプリズム、レンズアレイの配置関係等については、相反する状況による光学的設計上の制限がある。このため、例えば、レンズアレイ等の出力対象上に、高い照度を有しかつ適度な範囲の分布を有する照明光を形成させることは必ずしも容易ではない。
【０００５】
そこで、本発明は、２つのランプからの光の合成によって得られる照明光を比較的簡易に目的に応じた状態に調整することで、光の特性及び利用効率を簡易・確実に向上させることが可能な照明装置及びこのような照明装置を備えるプロジェクター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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、第１及び第２の発光管でそれぞれ発生した光源光を反射する第１及び第２のリフレクターをそれぞれ有するとともに、互いに対向した状態で装置全体のシステム光軸に対して対称に配置される第１及び第２のランプと、第１及び第２のランプにそれぞれ対向するように配置される第１及び第２の反射面を有し、第１及び第２の反射面により第１及び第２のランプの光軸をシステム光軸に対して所定の傾斜角度方向に折り返し、システム光軸上で交差させて合成する合成ミラーとを備え、第１及び第２の発光管を標準位置から所定量シフトした位置に配置して、システム光軸上の光取込口の位置での第１及び第２のランプの照度ピーク位置を、第１及び第２のランプの光軸よりもシステム光軸に近づく側にシフトさせてなることを特徴とする。ここで、各ランプの照度ピーク位置とは、ランプから出射される光束についての光束断面のうち最も照度が大きくなる位置を言う。
【０００７】
上記照明装置では、第１及び第２の発光管を標準位置から所定量シフトした位置に配置することにより、システム光軸上の光取込口の位置での第１及び第２のランプの照度ピーク位置を第１及び第２のランプの光軸よりもシステム光軸に近づく側にシフトさせている。これにより、光取込口の位置における各ランプの照度ピーク位置を調節して、光の利用効率を簡易・確実に向上させることができる。また、この場合、光の最大照度の位置の調節は、発光管のシフトによって行われるため、リフレクターや合成ミラー、レンズアレイ等の配置位置については変更する必要がなく基本的な光学的設計が保たれる。従って、簡易な構成で小型化を可能にする照明装置を前提とし、かかる照明装置において、光取込口の位置における照度パターンをシステム光軸の回りに比較的均等な対称性を有するものとし、かつ、合成効果を損うことなく高い照度を得る状態にすることができるため、光の特性及び利用効率を確実に向上させることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の具体的な態様によれば、システム光軸上において、第１のランプの光軸と第２のランプの光軸とが交差する交点位置に対し、光取込口の位置が光路上流側にあり、第１及び第２のランプからの光束の最大照度をそれぞれ基準とする第１及び第２の光束軸は、第１及び第２の反射面における第１及び第２の光束軸の入射位置が、第１及び第２のランプの光軸の入射位置よりもシステム光軸に近づく側にシフトしていることを特徴とする。ここで、第１及び第２の光束軸とは、第１及び第２のランプから出射される光のピーク照度の光線光路を言う。この場合、第１のランプの光軸と第２のランプの光軸とが交差する交点位置に対して光取込口の位置が光路上流側に位置する場合であっても、第１及び第２の反射面における第１及び第２の光束軸の入射位置が第１及び第２のランプの光軸の入射位置よりもシステム光軸に近づく側にシフトしていることにより、光取込口の位置またはその近傍において第１及び第２の光束軸を交差させて光取込口の位置での照明光の状態を所望のものとすることができる。
【０００９】
また、本発明の別の態様によれば、第１及び第２のランプが、第１及び第２の発光管を、標準位置から合成ミラーを貫通して延びるシステム光軸を基準として光路上流側に向かう方向に所定量シフトさせてなることを特徴とする。この場合、第１及び第２の発光管を所定量シフトさせることで、当該所定量に応じて、第１及び第２の反射面における第１及び第２の光束軸の入射位置を合成ミラーの先端側に適宜シフトさせることができる。
【００１０】
また、本発明の別の態様によれば、システム光軸上において、第１のランプの光軸と第２のランプの光軸とが交差する交点位置に対して光取込口の位置が光路下流側にあり、第１及び第２のランプからの光束の最大照度をそれぞれ基準とする第１及び第２の光束軸は、第１及び第２の反射面における第１及び第２の光束軸の入射位置が、第１及び第２のランプの光軸の入射位置よりもシステム光軸から離れる側にシフトしていることを特徴とする。この場合、第１のランプの光軸と第２のランプの光軸とが交差する交点位置に対して光取込口の位置が光路下流側に位置する場合であっても、第１及び第２の反射面における第１及び第２の光束軸の入射位置が第１及び第２のランプの光軸の入射位置よりもシステム光軸から離れる側にシフトしていることにより、光取込口の位置またはその近傍において第１及び第２の光束軸を交差させて光取込口の位置での照明光の状態を所望のものとすることができる。
【００１１】
また、本発明の別の態様によれば、第１及び第２のランプが、第１及び第２の発光管を、標準位置から合成ミラーを貫通して延びるシステム光軸を基準として光路下流側に向かう方向に所定量シフトさせてなることを特徴とする。この場合、第１及び第２の発光管を所定量シフトさせることで、当該所定量に応じて、第１及び第２の反射面における第１及び第２の光束軸の入射位置を合成ミラーの先端から離れる側に適宜シフトさせることができる。
【００１２】
また、本発明の別の態様によれば、第１及び第２の発光管をシフトする所定量が、交点位置と光取込口の位置との差に応じて定まることを特徴とする。この場合、各発光管を所定量シフトすることで、光取込口の位置において第１の光束軸と第１の光束軸とを交差させることができる。
【００１３】
また、本発明の別の態様によれば、照明装置が、合成ミラーの光路下流側において、合成された光束を平行化する平行化光学系と、平行化光学系を通過した光束を均一化する均一化光学系とをさらに備える。この場合、光が平行化後に均一化されるので、例えばプロジェクター等に組み込むのに適した照明装置となる。
【００１４】
また、本発明の別の態様によれば、照明装置が、合成ミラーの光路下流側において、合成された光束を均一化するロッドインテグレーターをさらに備える。この場合、ロッドインテグレーターにより均一化された照明光を形成することができ、例えばプロジェクター等に組み込むのに適した照明装置となる。
【００１５】
また、本発明の別の態様によれば、第１及び第２のリフレクターが、楕円面型であることを特徴とする。この場合、第１及び第２のリフレクターでの反射により、第１及び第２のランプからそれぞれ集光するように光を出射させることができる。これにより、合成ミラーの反射面において狭い範囲で光を反射させることができる。
【００１６】
また、本発明の別の態様によれば、第１及び第２のリフレクターが、放物面型であり、第１及び第２のランプが、第１及び第２のリフレクターの光路下流側に出射光を集光させる集光レンズを有することを特徴とする。この場合、第１及び第２のリフレクターで平行化された状態で出射された光を、集光レンズにより集光させることができる。これにより、合成ミラーの反射面において狭い範囲で光を反射させることができる。
【００１７】
また、本発明の具体的な態様として、本発明に係るプロジェクターは、上記いずれかの照明装置と、照明装置からの照明光によって照明される光変調装置と、光変調装置を経た像光を投射する投射光学系とを備える。本発明のプロジェクターは、上記照明装置を用いることにより、光の利用効率を向上させ輝度を向上させた画像の投射を可能にするものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る照明装置を説明する平面図である。
【図２】照明装置における照明光の形成について説明する概念図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、照明装置の一実施例での基準面における照度分布について説明するための図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、照明装置の照度分布についての比較例の図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、照明装置の一実施例での照度分布と比較例の照度分布とを対比するための図である。
【図６】第２実施形態に係るプロジェクターの概念的な平面図である。
【図７】第３実施形態に係る照明装置を説明するための概念図である。
【図８】第４実施形態に係る照明装置を説明するための概念図である。
【図９】第５実施形態に係る照明装置を説明するための概念図である。
【図１０】第６実施形態に係る照明装置を説明するための概念図である。
【図１１】第７実施形態に係る照明装置を説明するための概念図である。
【図１２】第８実施形態に係る照明装置を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１に示すように第１実施形態に係る照明装置５０は、それぞれ光源光を発生するランプである第１及び第２の光源ランプユニット１０、２０と、第１及び第２の光源ランプユニット１０、２０からの出射光ＩＬ１、ＩＬ２を略同一の方向に反射することにより合成する合成ミラー３０と、合成ミラー３０により１つにまとまった照明光ＳＬを平行化するレンズである平行化光学系３４と、平行化された光束を複数の部分光束に分割するとともに部分光束の発散角を調整する第１及び第２フライアイレンズ３５、３６と、第２フライアイレンズ３６を通過した照明光の偏光状態を調整する偏光変換素子３７と、複数の部分光束を光路下流側において重畳させるための重畳レンズ３８とを備える。
【００２０】
図１に示すように、照明装置５０のうち、第１及び第２光源ランプユニット１０、２０は、可視光波長領域を含む光源光を発生させる発光源である第１及び第２の発光管１１、２１と、第１及び第２の発光管１１、２１から出射された光源光を反射する反射部材である第１及び第２のリフレクター１２、２２とをそれぞれ有している。なお、第１の光源ランプユニット１０と第２の光源ランプユニット２０とは、同一構造の光学系であり、照明装置５０全体のシステム光軸ＯＣに対して互いに対称に配置されている。第１及び第２の発光管１１、２１は、例えば高圧水銀ランプ等の高圧放電ランプであり、例えばプロジェクター等の画像表示装置に用いるにあたって像光形成の必要に足る光量を有する略白色の光源光を発生する。第１及び第２のリフレクター１２、２２は、楕円面型であり、各発光管１１、２１で発生した光源光を内側面で反射する。より具体的には、第１及び第２のリフレクター１２、２２の内側面は、楕円をその第１及び第２焦点を通る軸である光軸ＲＸ１、ＲＸ２の回りに回転させた回転楕円面となっており、凹の反射面として機能している。各リフレクター１２、２２は、回転楕円面形状を有することにより、第１及び第２の発光管１１、２１から発生した光源光をそれぞれ反射して出射光ＩＬ１、ＩＬ２として、出射面１２ａ、２２ａから集光するように合成ミラー３０に向けて出射する。さらに、第１のリフレクター１２と第２のリフレクター２２とは、それぞれの光軸ＲＸ１、ＲＸ２を同一軸上に配するように互いに対向した状態で離間して配置されている。この場合、光軸ＲＸ１、ＲＸ２は、照明装置５０のシステム光軸ＯＣと垂直となる。なお、ここで、システム光軸ＯＣが合成ミラー３０を貫通して延びる方向をｚ方向とし、システム光軸ＯＣにおける光路上流から下流へ向かう方向をｚ方向の正方向とする。また、光軸ＲＸ１、ＲＸ２に平行な方向をｘ方向とし、第１のリフレクター１２から合成ミラー３０に向けて出射する出射光ＩＬ１について光路上流から下流へ向かう方向をｘ方向の正方向とする。ｚ方向及びｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。
【００２１】
ここで、両光源ランプユニット１０、２０において、第１及び第２の発光管１１、２１は、ともに基準位置である各光軸ＲＸ１、ＲＸ２上の位置からシステム光軸ＯＣ上光路上流側に向かう方向に即ち−ｚ方向に所定量シフト（偏倚）した状態で配置されている。より具体的に説明すると、まず、図中において点線により示す仮想発光管１１ａ、２１ａは、各リフレクター１２、２２の第１焦点Ｆａ、Ｆｂに合わせて基準位置に設置した通常の配置状態を示すものである。つまり、両仮想発光管１１ａ、２１ａの発光点は、各リフレクター１２、２２の第１焦点Ｆａ、Ｆｂに一致している。これに対して、実際の発光管１１、２１の発光点１１ｆ、２１ｆは、ともに第１焦点Ｆａ、Ｆｂよりも距離ｄ１だけ−ｚ方向側にシフトして配置されている。なお、ここで、距離ｄ１の値については、必要となる調節量や照明装置５０全体の仕様等によるが、例えば０．２ｍｍ程度である。
【００２２】
また、上記のように、第１及び第２の発光管１１、２１が標準位置から所定量シフトした位置に配置されていることに伴い、通常の配置に比べて出射光ＩＬ１、ＩＬ２のピーク照度の位置即ち光量の最も大きくなる箇所がシステム光軸ＯＣ寄りにシフトしている。より具体的に説明すると、まず、仮に、一般的な配置である仮想発光管１１ａ、２１ａのように第１焦点Ｆａ、Ｆｂに発光点を合わせて光源ランプユニット１０、２０から光を出射した場合、光源ランプユニット１０、２０からの光束において光の最も強くなるピーク照度の光線光路は、光束の中心部分である光軸ＲＸ１、ＲＸ２となる。これに対して、実際の発光管１１、２１は、上記のような標準位置から所定量シフトしているため、ピーク照度の光線光路は、光軸ＲＸ１、ＲＸ２ではなく、図中一点鎖線で示す光束軸ＫＸ１、ＫＸ２となる。
【００２３】
合成ミラー３０は、一対の第１及び第２のミラー板３１、３２により構成されている。第１及び第２のミラー板３１、３２は、いずれも平面視矩形で同一構造を有し、第１及び第２の光源ランプユニット１０、２０にそれぞれ対向してシステム光軸ＯＣに対して対称に配置されている。第１のミラー板３１は、第１の光源ランプユニット１０からの出射光ＩＬ１に対応する第１の反射面３０ａを表側に有しており、第２のミラー板３２は、第２の光源ランプユニット２０からの出射光ＩＬ２に対応する第２の反射面３０ｂを表側に有している。なお、各反射面３０ａ、３０ｂは、いずれもｘｚ平面に対して垂直である。合成ミラー３０において、第１のミラー板３１の端部と第２のミラー板の端部とを突き合わせることにより合成ミラー３０の先端部分であるエッジＥＧが形成されている。エッジＥＧは、システム光軸ＯＣ上に配置され、第１及び第２のミラー板３１、３２は、システム光軸ＯＣに対して軸対称となっている。また、第１及び第２反射面３０ａ、３０ｂは、それぞれリフレクター１２、２２の第２焦点（不図示）近傍に配置されている。合成ミラー３０は、第１及び第２反射面３０ａ、３０ｂによって、第１及び第２の光源ランプユニット１０、２０からそれぞれ出射される各出射光ＩＬ１、ＩＬ２を略同一の方向に反射する。より詳しく説明すると、第１のミラー板３１と第２のミラー板３２とのなす角αは、例えば９２°程度かあるいはそれよりやや大きい程度となっている。これにより、各光源ランプユニット１０、２０からそれぞれ出射された出射光ＩＬ１、ＩＬ２は、各反射面３０ａ、３０ｂにおいてシステム光軸ＯＣに対してやや傾いた状態で反射される。つまり、照明光ＩＬ１、ＩＬ２の光束軸ＫＸ１、ＫＸ２は、いずれもシステム光軸ＯＣに対して微小角度θ（約２°）傾いた状態となっている。このように、合成ミラー３０での反射により対向する方向からの出射光ＩＬ１、ＩＬ２が、互いに小角度２θ（約４°）を成しつつも略同一の方向（ｚ方向）に反射されることで合成され、照明光ＳＬが形成される。この際、光束軸ＫＸ１と光束軸ＫＸ２とは、システム光軸ＯＣ上にあり、かつ、光取込口である基準面ＳＳ（図中では後述する第１フライアイレンズ３５前面）上にある交点ＦＸで交差している。これに対して、光軸ＲＸ１、ＲＸ２は基準面ＳＳよりも光路下流側の位置で交差している。なお、両光源ランプユニット１０、２０及び合成ミラー３０の基準面ＳＳに対する配置の詳細については、図２を用いて後述する。
【００２４】
合成ミラー３０での反射により合成された照明光ＳＬは、合成ミラー３０の光路下流に配置される各光学系に出射される。合成ミラー３０によって形成された照明光ＳＬは、合成ミラー３０の光路下流側に位置する平行化光学系３４に入射する。なお、合成ミラー３０の反射面３０ａ、３０ｂは、第１及び第２のリフレクター１２、２２の第２焦点近傍に位置しているが、反射面３０ａ、３０ｂ上における出射光ＩＬ１、ＩＬ２は、一点に集中するものとはならず、中心付近を最大照度として同心円状に広がる照度分布を有する状態となっている。
【００２５】
平行化光学系３４は、反射された光を合成する集光レンズであり、合成ミラー３０での反射により１つの光束に合成された照明光ＳＬの平行化を行う。平行化光学系３４から出射された照明光ＳＬは、略平行化された状態で均一化光学系である第１及び第２フライアイレンズ３５、３６に入射する。
【００２６】
第１及び第２フライアイレンズ３５、３６は、それぞれマトリックス状に配置された複数の要素レンズ３５ａ、３６ａからなるレンズアレイであり、これらの要素レンズ３５ａ、３６ａによって、平行化光学系３４を経て平行化された光を分割して個別に集光・発散させる。より具体的には、第１フライアイレンズ３５は、平行化光学系３４を経た光の光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、システム光軸ＯＣと直交する面内に上述した複数の要素レンズ３５ａを備えて構成される。第２フライアイレンズ３６は、前述した第１フライアイレンズ３５により分割された複数の部分光束の発散角を調整する光学素子である。この第２フライアイレンズ３６は、第１フライアイレンズ３５と同様にシステム光軸ＯＣに直交する面内に上述した複数の要素レンズ３６ａを備えている。なお、第１フライアイレンズ３５の各要素レンズ３５ａの輪郭形状は、照明装置５０を例えば液晶型のプロジェクター内に組み込む場合に、当該プロジェクターの液晶パネル上の被照明領域（画像情報が形成される有効画素領域）の形状と略相似形状をなすように設定される。一方、第２フライアイレンズ３６の各要素レンズ３６ａは、発散角の調整を目的としているため、各要素レンズの輪郭形状が上記液晶パネルの被照明領域と対応している必要はない。
【００２７】
上述のように、第１及び第２フライアイレンズ３５、３６を経て形成された照明光ＳＬは、偏光変換素子３７に入射する。偏光変換素子３７は、ＰＢＳアレイを有し、第１フライアイレンズ３５により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。具体的な構造等について説明すると、この偏光変換素子３７は、システム光軸ＯＣに対して傾斜配置される偏光分離膜３７ａ及び反射ミラー３７ｂを交互に配列した構成を具備している。前者の偏光分離膜３７ａは、各部分光束に含まれるＰ偏光光束及びＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、後者の反射ミラー３７ｂによって光路を折り曲げられ、一方の偏光光束の出射方向、すなわちシステム光軸ＯＣに沿った方向に出射される。出射された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子３７の光束出射面にストライプ状に設けられる位相差板３７ｃによって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子３７を用いることにより、照明装置５０から出射される光束を、一方向の偏光光束に揃えることができる。
【００２８】
重畳レンズ３８は、第１フライアイレンズ３５、第２フライアイレンズ３６、及び偏光変換素子３７を経た複数の部分光束を集光して、所定の被照明領域上に重畳させて入射させるための重畳光学素子である。例えば、液晶型プロジェクターの光源として照明装置５０を用いる場合、液晶パネルの画像形成領域を均一に照明する。
【００２９】
なお、以上において、各リフレクター１２、２２から出射された出射光ＩＬ１、ＩＬ２は、合成ミラー３０で折り返された後においてシステム光軸ＯＣに対して微小角度θ（約２°）だけ傾いた略垂直な状態で、光路下流側の第１フライアイレンズ３５に入射する。従って、例えば２つの出射光ＩＬ１、ＩＬ２のいずれについても第２フライアイレンズ３６の各要素レンズ３６ａ内にアーク像を形成させることができ、光の利用効率を向上させることができる。
【００３０】
以上のように、合成ミラー３０により形成された照明光ＳＬは、平行化光学系３４から重畳レンズ３８にかけての光学系によって平行化及び均一化がなされることで、例えば液晶型プロジェクターの光源に適した状態の光となって照明装置５０から出射される。このような照明装置５０の作製において、第１フライアイレンズ３５の前面等合成ミラー３０の光路下流側の光路上のいずれかの位置を基準面ＳＳとして光学的設計を行う場合、光を有効に利用するためには、光軸ＲＸ１、ＲＸ２を基準面ＳＳ上において正確に交差させることが望ましいと考えられる。しかしながら、このような理想的な状態を保った光学系の光学的設計を行う場合、照明光ＳＬの被照射対称領域である基準面ＳＳの位置をどこに置くかによってその都度光学系全体の設計を行う必要がある。これに対して、本実施形態に係る照明装置５０では、光束の最大照度を基準とする光路である光束軸ＫＸ１、ＫＸ２の観点で照明方法を捉えることにより、既存の光学系を保ったまま基準面ＳＳの位置を調整可能としている。つまり、上述のように、各発光管１１、２１を光軸ＲＸ１、ＲＸ２から−ｚ方向に所定量軸ずれした配置とすることにより、任意に設定した基準面ＳＳとなるべき位置で光束軸ＫＸ１、ＫＸ２を交差させることで照明光ＳＬを最適化された状態に保っている。これにより、例えば高い照度を維持することを前提としながら、相反する条件である装置全体の小型化と光の特性の維持との双方を、既存の光学系全体を変更することなく達成できる。
【００３１】
以下、照明装置５０における第１及び第２の光源ランプユニット１０、２０及び合成ミラー３０の基準面ＳＳに対する配置について説明する。図２は、照明装置５０のうち、第１の発光管１１の発光点１１ｆから基準面ＳＳまでの光路について模式的に示す図である。なお、図２以下の各図では、分かりやすくするため、光路の寸法等を誇張して図示している。また、図２において、第２の光源ランプユニット２０（図１参照）については、対称性により第１の光源ランプユニット１０の場合と同様であるため説明及び図示を省略する。また、反射面３０ａで折り返された後の光軸ＲＸ１は、基準面ＳＳでは交差せず基準面ＳＳよりも光路下流側においてシステム光軸ＯＣと交差しているものとして説明する。より具体的には、基準面ＳＳの位置は、反射面３０ａで折り返された後の光軸ＲＸ１とシステム光軸ＯＣとの交点ＶＸよりも距離ｄ２だけ光路上流側に位置しているものとする。なお、反射面３０ａで折り返される前の光軸ＲＸ１の延長線とシステム光軸ＯＣとの交点ＣＣから基準面ＳＳまでを距離Ｄｆとする。
【００３２】
まず、既述のように、図２において、第１の発光管１１の発光点１１ｆは、第１のリフレクター１２の第１焦点Ｆａから−ｚ方向に距離ｄ１だけシフトしている。これは、光源ランプユニット１０を反射面３０ａで折り返すことによって展開して考えた場合に、第１の発光管１１をよりシステム光軸ＯＣに遠い側にシフトさせていることに相当する。この第１の発光管１１の発光点１１ｆのシフト（偏倚）に伴い、第１のリフレクター１２を経て出射される出射光ＩＬ１は、全体として紙面右側、即ち＋ｚ方向に偏って出射した状態となっている。この結果、反射面３０ａ上における出射光ＩＬ１の最大照度に対応する光束軸ＫＸ１の入射点ＣＳが、基準となる光軸ＲＸ１の入射点ＶＳよりも所定距離だけ合成ミラー３０のエッジＥＧに近づく側即ちシステム光軸ＯＣに近づく側にシフトしたものとなる。つまり、発光点１１ｆがシフトした距離ｄ１に対応して、照度の中心点である入射点ＣＳがよりシステム光軸ＯＣに近い側に位置する。これと同様のことが図１の光源ランプユニット２０についても言える。つまり、両発光管１１、２１をシフトさせることは、両光源ランプユニット１０、２０をより合成ミラー３０のエッジＥＧに近づけ、合成ミラー３０からの反射光を１つの光源からの光に近い状態にすることに相当する。これに伴い、図２に示すように、反射面３０ａで折り返された後の光束軸ＫＸ１は、本来の光学的設計上の場合よりも光路上流側でシステム光軸ＯＣと交差する。ここで、光束軸ＫＸ１の入射点ＣＳの位置及び入射角度は、発光管１１のシフト量である距離ｄ１に応じて定まるものである。従って、距離ｄ１を適宜調節することで、図示のように交点ＦＸを交点ＶＸから光路上流側に距離ｄ２だけシフトさせてシステム光軸ＯＣ上の基準面ＳＳの位置に一致させることが可能となる。これにより、交点ＣＣから基準面ＳＳまでの距離Ｄｆを短く設定しつつ、照明光の特性及び利用効率を保つことができる。つまり、仮に、光軸ＲＸ１、ＲＸ２の交点ＶＸの位置を優先して光学的設計を行う場合、基準面ＳＳの位置を交点ＶＸの位置に合わせることになるため、距離ｄ２の分だけ光学系全体が長く（大きく）なる。このような場合に比べて、本実施形態の照明装置５０は、装置全体が小型化されたものとなっている。
【００３３】
なお、例えば以上説明した照明装置５０の場合とは異なり、各発光管１１、２１を基準位置からシフトさせず、単純に両光源ランプユニット１０、２０全体を＋ｚ方向へ平行移動するようにシフトすることで光軸ＲＸ１、ＲＸ２をエッジＥＧ側に近づけてシステム光軸ＯＣ上での光軸ＲＸ１、ＲＸ２の交差位置を近づけ小型化することも考えられる。この場合、平行移動により光軸ＲＸ１、ＲＸ２の反射面３０ａ、３０ｂへの入射位置を変えることができるが、入射角度は保たれたままである。これに対して、本発明の場合、図１に示すように各発光管１１、２１のみを−ｚ方向に移動しているので、光束軸ＫＸ１、ＫＸ２は、反射面３０ａ、３０ｂにおける入射位置が変わるだけでなく入射角度もより大きくなっている。これにより、上記のような光源ランプユニット１０、２０全体をシフトする場合と比べても、発光管１１、２１のわずかなシフトでより効果的に光束軸ＫＸ１、ＫＸ２の交点ＦＸ即ち基準面ＳＳを合成ミラー３０に近づけることができる。
【００３４】
図３（Ａ）及び３（Ｂ）は、図１に示す照明装置５０のうち、出射光ＩＬ１、ＩＬ２それぞれに対応する被照射領域である基準面ＳＳにおける光の照度分布を個別に示す図であり、図３（Ｃ）は、出射光ＩＬ１、ＩＬ２を合成した照明光ＳＬの照度分布を示す図である。つまり、図３（Ａ）〜３（Ｃ）は、いずれも各光を進行方向（ｚ方向）に対して垂直な面である基準面ＳＳで光束を切ったときの光束断面を示している。また、図４（Ａ）〜４（Ｃ）は、図３（Ａ）〜３（Ｃ）の比較例の図であり、図１の仮想発光管１１ａ、２１ａを用いた場合の照度分布を示している。また、図５（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態の照度分布と比較例とを対比するための図であり、このうち図５（Ａ）及び５（Ｃ）は、本実施形態の照度分布である図３（Ｃ）と比較例である図４（Ｃ）とを並べたものであり、図５（Ｂ）と５（Ｄ）とは、それぞれ図５（Ａ）と５（Ｃ）とにおけるＸ−Ｘ断面についての照度の大きさを示すグラフである。
【００３５】
まず、照明装置５０について、図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示すように、合成ミラー３０から出射された出射光ＩＬ１、ＩＬ２それぞれの照度分布は、いずれも光束断面内で最も照度の大きくなる位置である照度ピーク位置Ｐ１、Ｐ２を中心付近に１箇所有している。特に、照明装置５０では、図３（Ｃ）に示すように、出射光ＩＬ１、ＩＬ２を合成した照明光ＳＬの照度分布も、照度ピーク位置ＰＰ１を１箇所有するものとなっている。つまり、照明装置５０では、既述のように、２種の出射光ＩＬ１、ＩＬ２の照度ピーク位置がシステム光軸ＯＣに近づく側にシフトしていることにより、基準面ＳＳ上において出射光ＩＬ１の照度ピーク位置Ｐ１と出射光ＩＬ２の照度ピーク位置Ｐ２とが重なるか略重なった状態となっている。これに対して、比較例の図４（Ａ）〜（Ｃ）では、各出射光ＩＬ１、ＩＬ２のそれぞれは、１つの照度ピーク位置Ｐ１´、Ｐ２´を有するが、これらを合成した照明光ＳＬは、２つの照度ピーク位置ＰＰ１´を有するものとなっている。つまり、比較例の場合、図５（Ｄ）中破線で囲んだ領域に示すように、照度ピーク位置Ｐ１´、Ｐ２´は重ならず、照度のピークが２箇所存在する状態となり、各ピークは比較的低い値に止まっている。一方、本実施形態の照明装置５０の場合、図５（Ｃ）中破線で囲んだ領域に示すように、照度ピーク位置ＰＰ１が１箇所であるため、１つの照度のピークが比較的高い値を有するものとなっており、これは照明光としてより適した状態と言える。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る照明装置５０は、発光管１１、２１の発光点１１ｆ、２１ｆを、各リフレクター１２、２２の焦点Ｆａ、Ｆｂからシステム光軸ＯＣの延びる方向（ｚ方向）に所定量シフトさせていることにより、出射光ＩＬ１、ＩＬ２のピーク照度の光線光路である光束軸ＫＸ１、ＫＸ２を基準面ＳＳ上で交差させることにより基準面ＳＳ上において光の利用効率の高い状態の照明光ＳＬの形成させることを可能としている。このように、照明装置５０は、既に光学的設計がなされているリフレクター１２、２２や合成ミラー３０等については構成を変更することを要さず、旧来のものを流用できる簡易なものでありながらも、リフレクター１２、２２の光軸の方向や合成ミラー３０の反射面の角度を変更するといった光学系全体に影響する設計変更による調整に匹敵する程度の調整を照明光ＳＬに関して行うことができる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
図６は、第２実施形態に係るプロジェクターについて示す図である。より具体的には、第１実施形態において図１に示す照明装置５０が組み込まれたプロジェクター１００を説明するための概念的な平面図である。
【００３８】
このプロジェクター１００は、照明光を形成して出射する照明装置５０と、照明装置５０からの照明光を青（Ｂ）、緑（Ｇ）及び赤（Ｒ）の３色に分離する色分離光学系４０と、各色の像光を形成する光変調部６０と、光変調部６０から出射された各色の像光を合成してカラーの画像光を形成するクロスダイクロイックプリズム７０と、クロスダイクロイックプリズム７０を経た画像光を投射する投射光学系８０とを備える。
【００３９】
照明装置５０については、第１実施形態で説明した通りであるため再度の説明を省略し、以下、照明装置５０より光路下流側に配置されるプロジェクター１００の各構成について説明する。なお、照明装置５０を用いた場合、重畳レンズ３８から出射された光束は、重畳によって均一化されつつ光路下流側の色分離光学系４０に出射される。つまり、両フライアイレンズ３５、３６と重畳レンズ３８とを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系４０を経て、光変調部６０の照明領域すなわち各色の液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒの画像形成領域を均一に照明する。また、照明装置５０の偏光変換素子３７により、出射される光束を一方向の偏光光束に揃えることができるため、後述する光変調部６０で利用する光の利用率を向上させることができるものとなる。また、図６に示すように、照明装置５０のシステム光軸ＯＣは、重畳レンズ３８から色分離光学系４０にかけてのプロジェクター１００全体としてのシステム光軸ＯＡに合致しているものとする。
【００４０】
色分離光学系４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ、４１ｂと、反射ミラー４２ａ、４２ｂ、４２ｃと、フィールドレンズ４３ｂ、４３ｇ、４３ｒと、リレーレンズ４５、４６とを備える。これらのうち、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ、４１ｂは、照明光を、青（Ｂ）色光、緑（Ｇ）色光、及び赤（Ｒ）色光の３つの光束に分離する。各ダイクロイックミラー４１ａ、４１ｂは、透明基板上に、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過する波長選択作用を有する誘電体多層膜を形成することによって得た光学素子であり、プロジェクター１００のシステム光軸ＯＡに対してともに傾斜した状態で配置される。第１ダイクロイックミラー４１ａは、Ｂ・Ｇ・Ｒの３色のうち青色光ＬＢを反射し、緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、入射した緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲのうち緑色光ＬＧを反射し赤色光ＬＲを透過させる。色分離光学系４０の出射側に設けられた各色用のフィールドレンズ４３ｂ、４３ｇ、４３ｒは、第２フライアイレンズ３６から出射され光変調部６０に入射する各部分光束が、システム光軸ＯＡに対して適当な収束度又は発散度となるように設けられている。一対のリレーレンズ４５、４６は、青色用の第１光路ＯＰ１や緑色用の第２光路ＯＰ２よりも相対的に長い赤色用の第３光路ＯＰ３上に配置されている。これらのリレーレンズ４５、４６は、入射側の第１のリレーレンズ４５の直前に形成された像を、ほぼそのまま出射側のフィールドレンズ４３ｒに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止している。
【００４１】
この色分離光学系４０において、照明装置５０から出射された照明光ＳＬは、まず第１ダイクロイックミラー４１ａに入射する。第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された青色光ＬＢは、第１光路ＯＰ１に導かれ、反射ミラー４２ａを経てフィールドレンズ４３ｂに入射する。また、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過して第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、第２光路ＯＰ２に導かれフィールドレンズ４３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した赤色光ＬＲは、第３光路ＯＰ３に導かれ、反射ミラー４２ｂ、４２ｃやリレーレンズ４５、４６を経てフィールドレンズ４３ｒに入射する。
【００４２】
光変調部６０は、３色の照明光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲがそれぞれ入射する３つの液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒと、各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒを挟むように配置される３組の偏光フィルター６２ｂ、６２ｇ、６２ｒとを備える。ここで、例えば青色光ＬＢ用の液晶パネル６１ｂと、これを挟む一対の偏光フィルター６２ｂ、６２ｂとは、照明光を画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。同様に、緑色光ＬＧ用の液晶パネル６１ｇと、対応する偏光フィルター６２ｇ、６２ｇも、液晶ライトバルブを構成し、赤色光ＬＲ用の液晶パネル６１ｒと、偏光フィルター６２ｒ、６２ｒも、液晶ライトバルブを構成する。各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒは、一対の透明なガラス基板間に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、それぞれに入射した偏光光束の偏光方向を変調する。
【００４３】
この光変調部６０において、第１光路ＯＰ１に導かれた青色光ＬＢは、フィールドレンズ４３ｂを介して液晶パネル６１ｂ内の画像形成領域を照明する。第２光路ＯＰ２に導かれた緑色光ＬＧは、フィールドレンズ４３ｇを介して液晶パネル６１ｇ内の画像形成領域を照明する。第３光路ＯＰ３に導かれた赤色光ＬＲは、第１及び第２リレーレンズ４５、４６及びフィールドレンズ４３ｒを介して液晶パネル６１ｒ内の画像形成領域を照明する。各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変化させるための非発光で透過型の光変調装置である。各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒにそれぞれ入射した各色光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲは、各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で偏光状態が調整される。その際、偏光フィルター６２ｂ、６２ｇ、６２ｒによって、各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒから出射される光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒ及び偏光フィルター６２ｂ、６２ｇ、６２ｒによって、それぞれに対応する各色の像光が形成される。
【００４４】
クロスダイクロイックプリズム７０は、各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒから出射された色光ごとに変調された像光を合成してカラー画像を形成する光合成光学系である。このクロスダイクロイックプリズム７０は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜７１、７２が形成されている。一方の第１誘電体多層膜７１は青色光を反射し、他方の第２誘電体多層膜７２は赤色光を反射する。このクロスダイクロイックプリズム７０は、液晶パネル６１ｂからの青色光ＬＢを第１誘電体多層膜７１で反射して進行方向右側に出射させ、液晶パネル６１ｇからの緑色光ＬＧを第１及び第２誘電体多層膜７１、７２を介して直進・出射させ、液晶パネル６１ｒからの赤色光ＬＲを第２誘電体多層膜７２で反射して進行方向左側に出射させる。
【００４５】
このようにクロスダイクロイックプリズム７０で合成された像光は、拡大投影レンズとしての投射光学系８０を経て、適当な拡大率でスクリーン（不図示）にカラー画像として投射される。
【００４６】
以上説明したように、第２実施形態に係るプロジェクター１００は、第１実施形態において図１等に示す構造の照明装置５０を光源として用いることにより、高照度の光を出射させることができるので、各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒの適切な照明が可能となり、高輝度の画像を投影することができる。
【００４７】
〔第３実施形態〕
図７は、第３実施形態に係る照明装置について説明するための平面図である。なお、本変実施形態の照明装置１５０は、図１等に示す照明装置５０を変形したものであり、第１の発光管１１を除き、照明装置５０と同符号の各部材の構造・機能は同様であるので詳しい説明を省略する。また、第２の光源ランプユニット２０についても、対称性により第１の光源ランプユニット１０の場合と同様であるため説明及び図示を省略する。ここで、図７の場合、図２に示す場合とは逆で、反射面３０ａで折り返された後の光軸ＲＸ１は、基準面ＳＳでは交差せず基準面ＳＳよりも距離ｄ２だけ光路上流側においてシステム光軸ＯＣと交差しているものとして説明する。
【００４８】
照明装置１５０において、第１の発光管１１の発光点１１ｆは、第１焦点Ｆａから＋ｚ方向に距離ｄ１だけシフトしている。この場合、反射面３０ａ上における出射光ＩＬ１の最大照度である光束軸ＫＸ１の入射点ＣＳが、光軸ＲＸ１の入射点ＶＳよりも所定距離だけ合成ミラー３０のエッジＥＧから離れる側にシフトしたものとなる。つまり、発光点１１ｆがシフトした距離ｄ１に対応して、照度の中心点である入射点ＣＳがよりシステム光軸ＯＣから離れる側に位置する。これに伴い、反射面３０ａで折り返された後の光束軸ＫＸ１は、光軸ＲＸ１よりも光路下流側でシステム光軸ＯＣと交差する。ここで、光束軸ＫＸ１の入射点ＣＳの位置及び入射角度は、発光管のシフト量である距離ｄ１に応じて定まるものである。従って、距離ｄ１を適宜調節することで、図示のようにシステム光軸ＯＣ上において、交点ＦＸ即ち光取込用の基準面ＳＳの位置を交点ＶＸよりも距離ｄ２だけ光路下流側にシフトさせることが可能となる。これにより、図１等の照明装置５０と同様に、基準面ＳＳ上において光の特性及び利用効率の高い状態の照明光ＳＬの形成させることを可能としている。また、この照明装置１５０も、例えば液晶型プロジェクター等の照明装置として使用可能である。
【００４９】
〔第４実施形態〕
図８は、第４実施形態に係る照明装置について説明するための平面図である。なお、本変実施形態の照明装置２５０は、図１等に示す照明装置５０を変形したものであり、両光源ランプユニット１０、２０及び合成ミラー３０は、照明装置５０と同等であるので説明を省略する。
【００５０】
照明装置２５０は、ロッドインテグレーターを用いたタイプの照明装置であり、第１及び第２のランプユニット及び合成ミラー３０の後段の光学系として、照明光ＳＬを集光する集光レンズ２３４と、集光レンズ２３４で集光された光を均一化するロッドインテグレーター２３５とを備える。つまり、照明装置２５０において、集光レンズ２３４は、各光源ランプユニット１０、２０から出射され、合成ミラー３０で合成された照明光ＳＬをロッドインテグレーター２３５の光取込口である入射面２３５ａに集光させた状態で入射させる。ロッドインテグレーター２３５は、入射面２３５ａから入射した照明光ＳＬを内面反射の繰り返しによって均一化する。以上において、各発光管１１、２１は、光取込口である入射面２３５ａを基準面ＳＳとしてシフトしている。つまり、光束軸ＫＸ１、ＫＸ２は、入射面２３５ａ上に交点ＦＸを有している。これにより、図１等の照明装置５０と同様に、基準面ＳＳ上において光の特性及び利用効率の高い状態の照明光ＳＬの形成させることを可能としている。また、この照明装置２５０も、例えば液晶型プロジェクター等の照明装置として使用可能である。例えば、図示を省略するが、ロッドインテグレーター２３５の光路下流側に結像レンズ等を介して液晶パネルを配置することで照明装置２５０を液晶型プロジェクターの照明装置として機能させることが可能である。なお、以上において、集光レンズ２３４は、照明光ＳＬの集光を行っているが、光の反転を行うものではない。
【００５１】
〔第５実施形態〕
図９は、第５実施形態に係る照明装置について説明するための平面図である。なお、本変実施形態の照明装置３５０は、図１等に示す照明装置５０を変形したものであり、第１の光源ランプユニット３１０の構造を除き、他の各部材については、照明装置５０と同等であるので説明を省略する。また、照明装置３５０の第２の光源ランプユニットについては、第１の光源ランプユニット３１０と同一の構造を有し、配置等についても対称性により第１の光源ランプユニット３１０の場合と同様であるため説明及び図示を省略する。
【００５２】
本実施形態に係る照明装置３５０において、光源ランプユニット３１０は、発光管１１のほか、放物面型のリフレクター３１２と、凸レンズ形状の集光レンズＶＬとを備える。放物型のリフレクター３１２は、回転放物面を内側面として有しており、発光管１１から発生した光を略平行化して光源光として出射する。集光レンズＶＬは、リフレクター３１２の出射側に配置され、略平行化された光源光を反射面３０ａで集光するように屈折させる。以上のようにして、光源ランプユニット３１０は、図１等の光源ランプユニット１０と同様に、反射面３０ａで集光するように出射光ＩＬ１を出射する。出射光ＩＬ１の光束軸ＫＸ１は、光取込用の基準面ＳＳ上に交点ＦＸを有している。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態においても、照明装置３５０は、図１等の照明装置５０と同様に、基準面ＳＳ上において光の特性及び利用効率の高い状態の照明光ＳＬの形成させることを可能としている。また、光路下流側に液晶パネルを配置することで照明装置３５０を液晶型プロジェクターの照明装置として機能させることが可能である。
【００５４】
〔第６実施形態〕
図１０は、第６実施形態に係る照明装置について説明するための平面図である。なお、本変実施形態の照明装置４５０は、図９に示す照明装置３５０を変形したものであり、光源ランプユニット４１０及び合成ミラー４３０の構造を除き、他の各部材については、照明装置３５０と同等であるので説明を省略する。また、第２の光源ランプユニットについても、対称性により第１の光源ランプユニット４１０の場合と同様であるため説明及び図示を省略する。
【００５５】
本実施形態に係る照明装置４５０において、第１の光源ランプユニット４１０は、発光管１１のほか、放物面型のリフレクター４１２を備えている。放物型リフレクター４１２は、回転放物面を内側面として有しており、発光管１１から発生した光を略平行化して出射光ＩＬ１として出射する。なお、合成ミラー４３０は、第１のミラー板４３１と第２のミラー板４３２とを角度α´で配置している。出射光ＩＬ１は、第１のミラー板４３１上の反射面３０ａで反射される。以上において、特に、合成ミラー４３０の角度α´の値が９０°となっている場合、反射面３０ａで折り返された後の光軸ＲＸ１がシステム光軸ＯＣに平行となるため、光軸ＲＸ１とシステム光軸ＯＣとは交差しないものとなる。しかしながら、光束軸ＫＸ１は、発光管１１が−ｚ方向にシフトしているため、反射面３０ａで折り返された後もシステム光軸ＯＣに平行とはならない。従って、光路下流側に行くに従い近づく方向に延びるので、システム光軸ＯＣと交差することが可能である。このことは、対称性により不図示の第２の光源ランプユニットについても同様であるので両光源ランプユニットは、システム光軸ＯＣで各光束軸の交点（不図示）を有する状態で合成される。
【００５６】
以上のように、本実施形態においても、照明装置４５０も、光の特性及び利用効率の高い状態の照明光ＳＬの形成させることを可能としている。また、光路下流側に液晶パネルを配置することで照明装置４５０を液晶型プロジェクターの照明装置として機能させることが可能である。
【００５７】
〔第７実施形態〕
図１１は、第７実施形態に係る照明装置について説明するための平面図である。なお、本変実施形態の照明装置５５０は、図１等に示す照明装置５０を変形したものであり、光源ランプユニット１０から合成ミラー３０にかけての構造を除き、他の各部材については、照明装置５０と同等であるので説明を省略する。また、第２の光源ランプユニット２０についても、対称性により第１の光源ランプユニット１０の場合と同様であるため説明及び図示を省略する。
【００５８】
本実施形態に係る照明装置５５０は、光源ランプユニット１０と合成ミラー３０との間に、光を反転させるための反転レンズＴＬを有している。この場合、図示のように、発光管１１のシフトする方向と光束軸ＫＸ１の反射面３０ａにおける入射点ＣＳのシフトする方向との関係が、図１の照明装置５０の場合とは逆になる。つまり、図７の発光管１１を図１の照明装置５０の場合とは反対に基準位置から＋ｚ方向にシフトさせると、入射点ＣＳが合成ミラー３０のエッジＥＧに近づく側にシフトする。これにより、図示のようにシステム光軸ＯＣ上において、交点ＦＸ即ち光取込用の基準面ＳＳの位置を交点ＶＸよりも距離ｄ２だけ光路上流側にシフトさせることが可能となる。以上のように、本実施形態の場合も、図１等の照明装置５０と同様に、基準面ＳＳ上において光の特性及び利用効率の高い状態の照明光ＳＬの形成させることを可能としている。また、この照明装置５５０も、例えば液晶型プロジェクター等の照明装置として使用可能である。なお、この場合、逆に、発光管１１を基準位置から−ｚ方向にシフトさせることで、入射点ＣＳをエッジＥＧ側から遠ざけ、交点ＶＸよりも合成ミラー３０から遠い位置に交点ＦＸ即ち光取込用の基準面ＳＳの位置を設定することも可能である。
【００５９】
〔第８実施形態〕
図１２は、第８実施形態に係る照明装置について説明するための平面図である。なお、本変実施形態の照明装置６５０は、図８に示す照明装置２５０を変形したものであり、合成ミラー３０の光路下流側の構造を除き、他の各部材については、照明装置２５０と同等であるので説明を省略する。また、第２の光源ランプユニットについても、対称性により第１の光源ランプユニット１０の場合と同様であるため説明及び図示を省略する。
【００６０】
本実施形態に係る照明装置５５０は、合成ミラー３０と光取込用の基準面ＳＳとの間に、反転レンズＴＬを有している。この反転レンズＴＬは、図８の集光レンズ２３４と同様に照明光ＳＬを基準面ＳＳ上に集光させているが、これに加え、光束軸ＫＸ１を反転させている点が図８の照明装置２５０とは異なる。この場合、図示のように、発光管１１のシフトする方向と交点ＦＸのシフトする方向との関係が、図８の照明装置２５０の場合とは逆になっており、発光管１１を基準位置から＋ｚ方向にシフトさせると、交点ＦＸ即ち光取込用の基準面ＳＳが−ｚ方向即ち光路上流側にシフトする。これにより、システム光軸ＯＣ上において、交点ＦＸ即ち光取込用の基準面ＳＳの位置を交点ＶＸよりも距離ｄ２だけ光路上流側にシフトさせることが可能となる。これにより、本実施形態の場合も、図８の照明装置２５０と同様に、基準面ＳＳ上において光の特性及び利用効率の高い状態の照明光ＳＬの形成させることを可能としている。また、この照明装置５５０も、例えば液晶型プロジェクター等の照明装置として使用可能である。なお、この場合、逆に、発光管１１を基準位置から−ｚ方向にシフトさせることで、入射点ＣＳをエッジＥＧ側に近づけ、交点ＶＸよりも合成ミラー３０から遠い位置に交点ＦＸ即ち光取込用の基準面ＳＳの位置を設定することも可能である。
【００６１】
本発明は、上記の実施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おいて実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６２】
まず、上記実施形態に係る照明装置５０等では、合成ミラー３０を２枚のミラー板３１、３２により構成しているが、発熱等の問題がなければ、プリズムにより合成ミラー３０を形成することも可能である。つまり、大きなプリズムを互いに垂直な面で切り出すことにより、合成ミラー３０としての反射面を有するプリズムを形成してもよい。また、反射面３０ａと反射面３０ｂとのなす角度αも９２°程度としているが、垂直であってもよい。この場合、例えば光軸ＲＸ１、ＲＸ２をシステム光軸ＯＣに対して垂直ではなく、傾けた状態とすることで、同様の構成が可能となる。
【００６３】
また、例えば照明装置５０では、各リフレクター１２、２２の内側面を回転楕円面により構成しているが、当該回転楕円面を補正した自由曲面を各リフレクター１２、２２の内側面として用いてもよい。
【００６４】
また、各光源ランプユニット１０、２０と合成ミラー３０との間にＩＲ光やＵＶ光を除去するための光カットフィルターＦＴを別途設けるものとしてもよい。
【００６５】
また、各光源ランプユニット１０、２０に用いる各発光管１１、２１として、高圧水銀ランプに代えて、例えばメタルハライドランプ等他の高圧放電ランプを用いてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、例えば第１実施形態において、照明装置５０を第１及び第２の光源ランプユニット１０、２０から重畳レンズ３８までとしているが、第１及び第２の光源ランプユニット１０、２０から合成ミラー３０までを一物品として流通させる照明装置としてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、透過型液晶ライトバルブを用いたプロジェクター１００に照明装置５０を適用した場合の例について説明したが、反射型液晶ライトバルブを用いたプロジェクターにも適用することが可能である。
【００６８】
また、上記実施形態において、プロジェクター１００は、光変調装置として液晶ライトバルブを用いているが、画素がマイクロミラーによって構成されたデバイスのような光変調装置やフィルムやスライドのような画像形成手段を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００６９】
５０…照明装置、  １０、２０…光源ランプユニット、  １１、２１…発光管、  １２、２２…リフレクター、  ３０、１３０…合成ミラー、  ３１、３２…ミラー板、  ３０ａ、３０ｂ…反射面、  ３４…平行化光学系、  ３５、３６…フライアイレンズ、  ３７…偏光変換素子、  ３８…重畳レンズ、  １００…プロジェクター、  ＩＬ１、ＩＬ２…出射光、  ＳＬ…照明光、  ＲＸ１、ＲＸ２…ランプユニットの光軸、  ＫＸ１、ＫＸ２…ランプユニットの光束軸、  ＥＧ…エッジ、  ＯＣ、ＯＡ…システム光軸、  θ、α、α´…角度、  ｄ１、ｄ２、Ｄｆ…距離
【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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【図１２】
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