(57)【要約】【課題】光の利用効率を簡易・確実に向上させることが可能な照明装置及びこの照明装置を備えるプロジェクタを提供すること。【解決手段】各発光管１１、２１の発光点１１ｆ、２１ｆが、各リフレクタ１２、２２の第１焦点Ｆａ、Ｆｂから光反射方向ＤＲ（＋ｚ方向）に距離ｄ１だけシフトしている。これにより、反射面３０ａ、３０ｂ上における出射光ＩＬの最大照度の位置も、各リフレクタ１２、２２の光軸ＲＸと合成ミラー３０の反射面３０ａ、３０ｂとの交わる点を基準として、合成ミラー３０の光反射方向ＤＲ側の反対側にシフトしたものとなる。これにより、反射面３０ａ、３０ｂ上において、より多くの光を取り込むことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ光源光を発生する第１及び第２の発光管を有する発光源と、
前記第１及び第２の発光管から発生した光源光をそれぞれ集光するように出射するとともに、互いに対向した状態で離間して配置される第１及び第２のリフレクタと、
前記第１及び第２のリフレクタ間のうち、前記第１及び第２のリフレクタからそれぞれ出射された各出射光が集光する位置に配置され、当該各出射光を同一方向に反射することにより合成するＶ字状の合成ミラーと
を備え、
前記第１及び第２の発光管のうち少なくとも一方は、対応する前記リフレクタの光軸から前記合成ミラーの光反射方向側に所定量シフトした位置に配置される照明装置。
【請求項２】
前記リフレクタの光軸は、前記合成ミラーの光反射方向に対して垂直に延びる、請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１及び第２のリフレクタは、各光軸を略同一軸とするように配置されている、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記リフレクタから出射された出射光についての前記合成ミラーの反射面上における最大照度の位置は、前記リフレクタの光軸と前記合成ミラーの反射面との交わる点を基準として、前記合成ミラーの光反射方向側と反対側にシフトしている、請求項１から請求項３までのいずれか一項記載の照明装置。
【請求項５】
前記最大照度の位置は、前記合成ミラーの反射面上における光反射方向側の端部と当該端部の反対側の端部との中央にある、請求項４記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の発光管は、ともに前記第１及び第２のリフレクタの光軸から前記合成ミラーの光反射方向側にシフトしている、請求項１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】
前記第１及び第２の発光管は、前記第１及び第２のリフレクタの光軸から前記所定量として前記合成ミラーの光反射方向側に同じ量だけシフトしている、請求項６記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光管の発光点は、楕円状の曲面を有する前記リフレクタの第１焦点から前記合成ミラーの光反射方向側に前記所定量だけシフトした位置にある、請求項１から請求項７までのいずれか一項記載の照明装置。
【請求項９】
前記合成ミラーの反射面は、前記リフレクタの第２焦点またはその近傍に配置される、請求項８記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９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。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等の投射型画像表示装置において、２つの光源装置を有する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、２参照）。特に、２つの光源装置からの照明光束をＶ字状の反射面を有するミラーにより略同一の方向に向けて反射させることにより２つの光を合成して照明光を形成するものであって、反射された２つの光源装置からの各光軸を所定の角度傾けてレンズアレイ上で交差させることにより、光利用効率を向上させるものが知られている（特許文献２参照）。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献２のように、Ｖ字状の反射面を有するミラーを用いることにより２つの光を略同一の方向に向けて反射して合成させる場合、光の利用効率等をよくするためには、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、当該ミラーの反射面のうち、できるだけＶ字状のエッジ部分（先端部分）に近い側即ちミラーが光を反射する方向側に光を入射させることが望ましい。しかしながら、２つの光の入射位置をＶ字状のミラーのエッジ部分に近接させすぎると、ミラーの反射面上における照明光束の形状や照度分布等によっては、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。特に、ミラーの反射面上における光束サイズは、誤差によって広がる傾向があり製品ごとの性能にバラツキが生じやすくなる。
【０００４】
そこで、本発明は、光の利用効率を簡易・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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、それぞれ光源光を発生する第１及び第２の発光管を有する発光源と、第１及び第２の発光管から発生した光源光をそれぞれ集光するように出射するとともに、互いに対向した状態で離間して配置される第１及び第２のリフレクタと、第１及び第２のリフレクタ間のうち、第１及び第２のリフレクタからそれぞれ出射された各出射光が集光する位置に配置され、当該各出射光を同一方向に反射することにより合成するＶ字状の合成ミラーとを備え、第１及び第２の発光管のうち少なくとも一方は、対応するリフレクタの光軸から合成ミラーの光反射方向側に所定量シフトした位置に配置される。ここで、Ｖ字状の合成ミラーとは、２つの反射面の端部を繋げてエッジを形成することにより平面視Ｖ字状となるミラーを言う。当該２つの反射面がそれぞれ第１及び第２のリフレクタからの各出射光を同一方向に反射することで、合成ミラーを経た光が合成される。また、当該合成ミラーで合成された光が全体として進む方向を光反射方向としている。
【０００６】
上記照明装置では、発光管が対応するリフレクタ内においてリフレクタの光軸から合成ミラーの光反射方向側に所定量シフトした位置に配置されることで、反射面上における光の最大照度の位置を、例えば合成ミラーのエッジから遠ざけるように調節することが可能となり、光の利用効率を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、リフレクタや合成ミラーの配置位置等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。
【０００７】
また、本発明の具体的な態様によれば、リフレクタの光軸が、合成ミラーの光反射方向に対して垂直に延びる。この場合、合成ミラーにおいてバランスのとれた合成を行うことができる。また、この場合、所定量シフトする発光管のシフト方向がリフレクタの光軸に対して垂直なものとなる。
【０００８】
また、本発明の別の態様によれば、第１及び第２のリフレクタが、各光軸を略同一軸とするように配置されている。この場合、２つの光源からの光を対称性のよいバランスされた光学系で合成させることができる。
【０００９】
また、本発明の別の態様によれば、リフレクタから出射された出射光についての合成ミラーの反射面上における最大照度の位置が、リフレクタの光軸と合成ミラーの反射面との交わる点を基準として、合成ミラーの光反射方向と反対側にシフトしている。これにより、光束が部分的に遮断されるけられ等による光のロスを確実に抑制させることができる。
【００１０】
また、本発明の別の態様によれば、最大照度の位置が、合成ミラーの反射面上における光反射方向側の端部と当該端部の反対側の端部との中央にある。これにより、光の利用効率をさらに向上させることが可能性となる。
【００１１】
また、本発明の別の態様によれば、第１及び第２の発光管が、ともに第１及び第２のリフレクタの光軸から合成ミラーの光反射方向側にシフトしている。この場合、第１の発光管と第２の発光管とがともにシフトすることで、各発光管からの光をバランスよく合成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の発光管が、第１及び第２のリフレクタの光軸から上述の所定量として合成ミラーの光反射方向側に同じ量だけシフトしている。この場合、各発光管から出射された光について、合成ミラーの反射面上においてシフトした照度分布の状態が、合成ミラーのエッジを通る本照明装置の照明光軸を基準として対称なものとなるようにできる。
【００１３】
また、本発明の別の態様によれば、発光管の発光点が、楕円状の曲面を有するリフレクタの第１焦点から合成ミラーの光反射方向側に上述の所定量だけシフトした位置にある。この場合、リフレクタの第１焦点を基準として発光管の発光点を適度にシフトさせることで、光の利用効率を簡易に上げることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の別の態様によれば、合成ミラーの反射面が、リフレクタの第２焦点またはその近傍に配置される。この場合、合成ミラーの反射面上の光束断面を小さくすることができるので、２方向から入射してくる光の合成を利用効率等のよい状態で行うことができる。
【００１５】
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。この場合、上記照明装置を用いることにより、プロジェクタは、光の利用効率の向上により輝度を向上させた画像の投射を可能にするものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、第１実施形態に係る照明装置が組み付けられたプロジェクタの光学系を説明するための模式的な平面図であり、図２は、図１のうち、照明装置について拡大して示した平面図である。
【００１７】
このプロジェクタ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。
【００１８】
照明装置５０は、それぞれ光源光を発生する第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からの出射光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から入射する照明光の偏光状態を調整する偏光変換素子３７と、複数の部分光束の光路を調整する重畳レンズ３８とを備える。このうち、第１の光源ランプユニット１０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の発光管１１と、第１の発光管１１から出射された光源光を反射する反射部材である第１のリフレクタ１２とを備える。同様に、第２の光源ランプユニット２０は、第２の発光管２１と、第２のリフレクタ２２とを備える。
【００１９】
図２等から明らかなように、照明装置５０のうち、両光源ランプユニット１０、２０は、同一の構造を有しており、同一規格の第１及び第２の発光管１１、２１と、第１及び第２のリフレクタ１２、２２とをそれぞれ有している。各発光管１１、２１は、例えば、高圧水銀ランプなどであり、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のリフレクタ１２と第２のリフレクタ２２とは、互いに対向した状態で離間して、同一軸上に光軸ＲＸを共有した状態で配置されている。各リフレクタ１２、２２は、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集光するように合成ミラー３０に向けて出射する。各リフレクタ１２、２２の内側面は、楕円を補正した自由曲線を光軸の回りに回転させた軌跡となっている。つまり、各リフレクタ１２、２２は、回転楕円面に近似した自由曲面を反射面として有している。各リフレクタ１２、２２は、それぞれ上記基本の回転楕円面に対応する第１及び第２焦点を通る軸を光軸ＲＸとしている。また、光軸ＲＸは、照明装置５０の照明光軸ＯＣと垂直になっており、各リフレクタ１２、２２は、照明光軸ＯＣについて軸対称に配置されている。なお、図中において、光軸ＲＸの方向をｘ方向、照明光軸ＯＣの方向をｚ方向としている。また、照明装置５０は、図１に示すプロジェクタ１００において、照明光軸ＯＣをシステム光軸ＯＡと同一軸とするように組み込まれている（図２に示す）。
【００２０】
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、ともに各リフレクタ１２、２２の光軸ＲＸから合成ミラー３０の光反射方向ＤＲ（ｚ方向）側にシフト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１２、２２の第１焦点Ｆａ、Ｆｂに合わせて発光管を設置した場合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だけ光反射方向ＤＲ側にシフトして即ち光軸ＲＸに垂直な方向に同じ量の距離ｄ１だけ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、照明装置５０全体の仕様によるが、例えば０．２ｍｍ程度である。
【００２１】
合成ミラー３０は、三角柱状のプリズム３０ｐの側面に第１及び第２反射面３０ａ、３０ｂが形成されたものである。つまり、合成ミラー３０は、第１反射面３０ａと第２反射面３０ｂとの片端が繋がってエッジを形成することにより平面視Ｖ字状の反射面を有するものとなっている。ここで、第１反射面３０ａと第２反射面３０ｂとによって形成されるエッジ部分を頂点側端部ＰＫとし、各反射面３０ａ、３０ｂのもう一方の端部を後部側端部ＥＧとする。合成ミラー３０は、第１反射面３０ａと第２反射面３０ｂとを照明光軸ＯＣについて対称とするように配置されている。また、第１及び第２反射面３０ａ、３０ｂは、それぞれリフレクタ１２、２２の第２焦点（不図示）近傍にくるように配置されている。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ＩＬを略同一の方向に反射する。より詳しく説明すると、まず、合成ミラー３０において、第１反射面３０ａと第２反射面３０ｂとのなす角αは、例えば９２°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ＩＬは、各反射面３０ａ、３０ｂにおいてその中心軸ＣＸを照明光軸ＯＣに対してやや傾いた角度θ（約２°）とする状態で反射される。このような合成ミラー３０での反射により対向する方向からの出射光ＩＬが、略同一の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。なお、ここでは、当該反射により合成された照明光ＳＬ全体としての進行方向は、図中ｚ方向であるものとし、この方向を合成ミラー３０の光反射方向ＤＲとする。また、この場合、照明光ＳＬ全体としての中心軸は、照明光軸ＯＣとなっている。
【００２２】
合成ミラー３０の光路上流に配置される第１及び第２の光源ランプユニット１０、２０内において、各発光管１１、２１が光軸ＲＸから軸ずれした配置となっていることにより、第１及び第２の光源ランプユニット１０、２０から出射される各出射光ＩＬの光束形状は、光軸ＲＸについて軸対称とはならず、図中実線の矢印Ａ１、Ｂ１に示す方向に傾いた状態となっている。つまり、仮想発光管１１ａ、２１ａを用いた場合には、各出射光は点線で示す矢印ＶＡ、ＶＢの方向に、光軸ＲＸに対して偏ることなくこれに沿った方向を主たる進行方向として出射されるのに対して、実際の発光管１１、２１を光源とする各出射光ＩＬは、偏りを有した状態で出射される。このため、合成ミラー３０の各反射面３０ａ、３０ｂ上における光の照度分布も仮想発光管１１ａ、２１ａを用いるか実際の発光管１１、２１を用いるかで異なるものとなる。なお、第１及び第２のリフレクタ１２、２２の第２焦点近傍に各反射面３０ａ、３０ｂを配置しているが、各発光管１１、２１の発光点（アーク）が一定の広がりを有すること等により、反射面３０ａ、３０ｂ上における出射光ＩＬは、光束断面の小さなものとなっているものの一点に集中することはなく、ある程度の広がりを持った状態で各反射面３０ａ、３０ｂに入射する。
【００２３】
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。
【００２４】
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、照明光軸ＯＣ即ちシステム光軸ＯＡ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。各要素レンズ３５ａの輪郭形状は、後述する図１の光変調部６０における各液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒ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ている。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ＯＡに直交する面内に上述した複数の要素レンズ３６ａを備えているが、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６１ｂ、６１ｇ、６１ｒの被照明領域と対応している必要はない。
【００２５】
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ＯＡ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ＯＡ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ため、図１の光変調部６０で利用する光の利用率を向上させることができる。
【００２６】
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、図１の光変調部６０の液晶パネル６１ｂ、６１ｇ、６１ｒの画像形成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。この重畳レンズ３８から出射された光束は、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。
【００２７】
この照明装置５０では、上記のように、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ＩＬが、その中心軸ＣＸを照明光軸ＯＣに対してやや傾いた角度θ（約２°）とする状態で光路下流側の各光学系に照明光を入射するものとなっている。このような光学的設計を施すことにより、例えば２つの出射光ＩＬ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、これにより光の利用効率を向上させることができる。
【００２８】
以上説明した照明装置５０のうち、各光源ランプユニット１０、２０及び合成ミラー３０において、既述のように、第１及び第２の発光管１１、２１の発光点１１ｆ、２１ｆは、光学的設計上の基準となる各リフレクタ１２、２２の第１焦点Ｆａ、Ｆｂから光反射方向ＤＲ側にシフトした位置に配置されている。これにより、反射面３０ａ上における照度分布も通常とは異なるものとなっている。図３は、照明装置５０のうち、第１の発光管１１の発光点１１ｆから平行化光学系３４までの光路について示す図である。また、図４（Ａ）及び４（Ｂ）は、図３に示す反射面３０ａを含む出射光ＩＬの被照射領域ＷＡにおいて、発光点の設置位置の差に起因する光の照度分布の違いを示すための図である。なお、第２の光源ランプユニット２０（図２参照）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。
【００２９】
図３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１２の第１焦点Ｆａから光反射方向ＤＲ（＋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をより照明光軸ＯＣに近い側にシフトしていることに相当する。この場合、光束は一旦光軸ＲＸからはずれるが、形成される照明光ＳＬは、後述するように結果的により光の利用効率が高いものとなる。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１２を経て出射される出射光ＩＬは、矢印Ａ１に示すように、全体として紙面左側、即ち光反射方向ＤＲとは反対側の方向（−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ＩＬの中心点ＭＰ（最大照度の位置）も、リフレクタ１２の光軸ＲＸと合成ミラー３０の反射面３０ａとの交わる点ＣＳを基準として、光反射方向ＤＲ側とは反対側即ち合成ミラー３０の後部側端部ＥＧ側に距離ＤＡ１だけ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ＭＰが基準となる点ＣＳから距離ＤＡ１だけ離れたところに位置するものとなる。なお、反射面３０ａは、第１のリフレクタ１２の第２焦点近傍に位置しているが、既述のように、反射面３０ａ上における出射光ＩＬは、一点に集中するものとはならず、図４（Ａ）に示すように中心点ＭＰを最大照度とする円状に広がる照度分布を有する状態となっている。図４（Ｂ）は、比較例として、図３において点線で示す第１焦点Ｆａを発光点とする仮想発光管１１ａを用いた場合の照度分布を示す図である。なお、図４（Ｂ）の場合、図３の点ＣＳが最大照度の位置となる。図４（Ａ）と図４（Ｂ）とを比較して分かるように、本実施形態に係る発光管１１を用いた場合、反射面３０ａ上において、仮想発光管１１ａによる照度の中心である点ＣＳが相対的に合成ミラー３０の先端部分である頂点側端部ＰＫ側に位置するのに比べ、発光管１１の照度の中心点ＭＰは、相対的に合成ミラー３０の周辺部分である後部側端部ＥＧ側にシフトした位置にある。つまり、図３に示すように、反射面３０ａ上における仮想発光管１１ａからの光の入射位置の左右の比率については、中心である点ＣＳを基準として、ａ：ｂとなっているのに対して、実際の発光管１１からの光の入射位置の比率については、照度の中心点ＭＰを基準として、ａ´：ｂ´（ａ／ｂ＞ａ´／ｂ´）となっている。つまり、合成ミラー３０のエッジ（先端部分）である頂点側端部ＰＫから遠ざけるように調節されている。この結果、比較例の場合に比べて、出射光ＩＬの光束が部分的に遮断されるといった、けられ等による光のロスが低減され、反射面３０ａ上において照度分布の比較的高い領域がより多く含まれるものとなっている。これにより、第１のリフレクタ１２や合成ミラー３０等の光学的設計については、旧来のものを流用し、その光学的設計による特徴を保持したままでありながらも、反射面３０ａ上において出射光ＩＬをより多く反射させることができ光の利用効率を向上させることが可能となる。なお、この場合、合成ミラー３０の反射面３０ａ上における光束サ���ズの誤差による製品ごとの性能のバラツキを低減することも可能となる。
【００３０】
以下、図１に戻って、照明装置５０より光路下流側に配置されるプロジェクタ１００の各構成について説明する。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
図５、図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、本実施形態に係る照明装置５０の変形例について説明するための図である。図５は、図３についての変形を示す図であり、図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、図５に示す反射面３０ａを含む出射光ＩＬの被照射領域ＷＡにおいて、発光点の設置位置の差に起因する光の照度分布の違いを示すための図である。つまり、図６（Ａ）は、図５の中心点ＭＰを最大照度とする円状に広がる照度分布を示し、図６（Ｂ）は、点ＣＳを最大照度とする光の照度分布の比較例である。なお、第２の光源ランプユニット２０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。
【００３８】
図５において、発光管１１の発光点１１ｆは、第１のリフレクタ１２の第１焦点Ｆａから光反射方向ＤＲ（＋ｚ方向）に距離ｄ２だけシフトしている。ここで、距離ｄ２は、図３の距離ｄ１に比べて大きな値になっている。これに伴い、矢印Ａ２に示すように出射光ＩＬは、光反射方向ＤＲとは反対側の方向（−ｚ方向）にさらに大きくシフトし、照度の中心点ＭＰが距離ｄ２に対応して、基準となる点ＣＳから距離ＤＡ２だけ離れたところに位置するものとなる。より具体的には、図６（Ａ）に示すように、照度の中心点ＭＰは、反射面３０ａの中央に位置するものとなっている。つまり、反射面上における光反射方向ＤＲ側の端部である頂点側端部ＰＫと頂点側端部ＰＫの反対側の後部側端部ＥＧとの中間に位置する。この場合、図６（Ａ）と図６（Ｂ）とを比較して分かるように、照度のより大きな中心部分を余すことなく反射面３０ａ上において反射させることが可能となる。つまり、反射面３０ａ上での出射光ＩＬの取り込み量を最大とすることができ、より光の利用効率の高い照明光ＳＬの形成が可能となる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る照明装置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、確実により高強度の光を出射させることができる。また、本実施形態に係るプロジェクタ１００は、図２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、高強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。
【００４０】
なお、照明装置５０の製造方法としては、例えば、先に第１及び第２のリフレクタ１２、２２や合成ミラー３０等についての光学的設計がなされ、その後、第１及び第２の発光管の位置決めをし、取り付けることによって、最適な照度を得られた状態の照明装置５０を製造することができる。
【００４１】
また、本願発明は、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。
【００４２】
まず、上記実施形態では、第１及び第２の発光管１１、２１の発光点１１ｆ、２１ｆを、ともに第１焦点Ｆａ、Ｆｂから光軸ＲＸに垂直な方向に同じ量だけシフトして配置しているが、これに限らず、各発光管１１、２１のそれぞれについて発光点のシフト量を調整するものとしてもよい。また、この場合、第１及び第２の発光管１１、２１の一方については、発光点のシフト量がゼロとなり、結果的に１つの発光管の発光点のみが所定量シフトしたものとなってもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、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、例えば第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。
【００４４】
また、上記実施形態では、照明装置５０の光源ランプユニットを第１及び第２の光源ランプユニット１０、２０の２つとしているが、光源ランプユニットの数は、これ以上であってもよく、例えば照明装置が４つの光源ランプユニットを有し、各光源ランプユニットからの光を複数回合成することで照明光を形成するものとしてもよい。
【００４５】
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にも適用することが可能である。
【００４６】
また、上記実施形態において、プロジェクタ１００は、像形成光学部３０において画像形成素子として液晶ライトバルブ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ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。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタを説明する概念図である。
【図２】プロジェクタのうち照明装置の構成を説明する図である。
【図３】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４】（Ａ）、（Ｂ）は、照明装置の一実施例での合成ミラーの反射面における照度分布について説明するための図及びその比較例の図である。
【図５】照明装置の変形例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６】（Ａ）、（Ｂ）は、照明装置の変形例での合成ミラーの反射面における照度分布について説明するための図及びその比較例の図である。
【符号の説明】
【００４８】
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、  ３０…合成ミラー、  １００…プロジェクタ、  ＤＲ…光反射方向、  ＩＬ…出射光、  Ａ１、Ｂ１…光束の向き、  ＲＸ…リフレクタ光軸、  ＣＸ…中心軸、  ＯＣ…照明光軸、  ＯＡ…システム光軸、  ＳＬ…照明光、  ＷＡ…被照明領域、  ＥＧ、ＰＫ…合成ミラー端部、  ｄ１、ｄ２…シフト量、  ＭＰ…中心点、  Ｆａ、Ｆｂ…第１焦点
【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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