(57)【要約】【課題】光束径と角度分布の広がりが小さい合成光束が効率良く得られ、耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力が得られる照明装置を提供する。【解決手段】本発明の照明装置２は、複数の光源部６，７と、各光源部６，７からの光束を異なる反射面９ａ，９ｂで反射させ、合成光を略一方向に射出させる反射プリズム９と、を備え、反射プリズム９に入射するときの光束の各々が、ランプ光軸Ｌ１，Ｌ２に対して垂直な面内にて互いに直交する２方向で異なる寸法を有する集束光束であり、２つの集束光束の、各々が入射する反射面９ａ，９ｂに沿った断面における断面形状は、２つの反射面９ａ，９ｂの並び方向と同じ方向に短手方向を有する。【選択図】図１
2010170989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源部および第２の光源部と、
前記第１の光源部から射出された光束を反射する第１の反射面と、前記第２の光源部から射出された光束を反射する第２反射面と、を有し、各光源部から射出された光束の各々を略一方向に反射させる光軸変換素子と、を備え、
前記光軸変換素子に入射する光束の各々が、各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる寸法を有し、
前記光軸変換素子は、前記反射面に沿った断面における各々の前記光軸変換素子に入射する光束の断面形状が、前記第１の反射面および前記第２の反射面の並び方向と同じ方向に短手方向を有するように配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記反射面は、対応する前記光軸変換素子に入射する光束の断面形状における前記短手方向の寸法が略最小となる位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光軸変換素子に入射する光束において、前記反射面を経る前後の前記射出光軸を含む面内方向と直交する方向の集光角が、前記面内方向の集光角よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光軸変換素子に入射する光束において、前記反射面を経る前後の前記射出光軸を含む面内方向と直交する方向の集光角が、前記面内方向の集光角よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記各光源部と前記光軸変換素子との間に、前記各光源部から射出された光束を、前記各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる集光角を有するように集光させる集光角変更素子が設けられたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記集光角変更素子は、トーリック面を有する集光素子であることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記集光角変更素子は、シリンドリカル面を有する集光素子であることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項８】
前記集光角変更素子は、レンズ部材であることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記集光角変更素子は、反射鏡であることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記各光源部が、発光体と該発光体から射出された光束を反射させる楕円面リフレクターとを有し、
前記楕円面リフレクターの焦点位置に前記発光体が配置されていることを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記各光源部が、発光体と該発光体から射出された光束を反射させるリフレクターとを有し、
前記リフレクターは、前記発光体から射出された光束を、前記各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる集光角を有するように集光させることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記光軸変換素子から射出された光束を、前記光軸変換素子の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向の発散角が略一致するように射出させる発散角変更素子が設けられたことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記光軸変換素子に入射する光束を平行光に変換し前記光軸変換素子に射出する平行化レンズと、
前記光軸変換素子から射出される前記平行光を発散光に変換する発散光変換素子と、を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記第１の反射面および前記第２の反射面が、２つの前記反射面の並び方向の視野においてｘ字状に交わって設けられていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１５】
発光体を含む複数の光源部と、前記複数の光源部から射出された光束の各々を異なる反射面で略一方向に反射させ、反射された光束を合成光束として略一方向に射出させる光軸変換素子と、を備え、
前記複数の光源部から射出された光束の各々が、各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる集光角を有する集束光束であり、
前記各光源部から射出された光束の、各々対応する前記反射面に沿った断面における、前記複数の光源部の射出光軸と、前記反射面で反射した光束の光軸と、を含む面内方向の寸法が、前記断面における前記面内方向と直交する方向の寸法よりも小さくなる位置に前記反射面が位置するように、前記光軸変換素子が配置されたことを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
前記反射面は、前記面内方向の寸法が略最小となる位置に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の照明装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の照明装置と、前記照明装置から射出された光により画像を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子から射出された光を投写する投写光学系と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【請求項１８】
前記照明装置から射出された光を複数の色光に分離する色分離光学系と、
前記複数の色光の各々に対応した複数の前記画像形成素子と、
前記複数の画像形成素子を介して射出される複数の色光を合成する色合成光学系と、を有し、
前記色分離光学系は、誘電体多層膜からなる波長分離膜を含み、
前記照明装置が有する２つの光源部の射出光軸が、前記波長分離膜を経る前後の前記射出光軸を含む面内方向と直交する方向に配列していることを特徴とする請求項１７に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光変調素子を照明する照明装置と、画像形成素子に形成した光学像を投写レンズによりスクリーン上に投写表示するプロジェクターに関し、より詳しくは、複数個の光源部を備えた照明装置の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大画面映像を表示可能な装置の一つとして、映像情報に応じて光学像を形成する小型の画像形成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表示するプロジェクターが実用化されている。このようなプロジェクターでは、投写画像の大画面化や高輝度化、輝度ムラや色ムラの低減が強く望まれており、それらを実現するための高性能な照明光学系が開発されてきている。
【０００３】
投写画像の高輝度化を図るために、複数の光源部（光源ランプ）を備えたプロジェクターが実用化されている。例えば、下記の特許文献１に開示されている投写型表示装置（プロジェクター）の照明装置（公報の図１参照）では、２つの光源ランプからの光を各々の楕円リフレクターで集光し、それらの集光位置に配置した反射プリズムの反射面でインテグレータ方向に反射して略一方向に射出する合成光とし、射出光量の増大を図っている。楕円リフレクターの第２焦点では光源ランプから射出された光が最小の光束径で集光し、反射プリズムの反射面上には光源像が形成される。このような構成により、反射プリズムに形成される２つの光源像の位置は、本来の光源ランプの位置よりも照明光軸に近づくため、２つの光源ランプを照明光軸に近接させて配置したことと等価になる。そのため、照明光における角度分布の広がりを抑制しつつ、２つの光源ランプからの光が略一つに合成された光を生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５８１５６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、画像形成素子や偏光素子、投写レンズ等の光学素子の大部分は、その光学特性が入射光に対して角度依存性を有するため、光束径と角度分布の広がりがともに小さい合成光とすることが望ましい。そのためには、各楕円リフレクターによって形成される集束光の光束径（換言すると、光源像の大きさ）を可能な限り小さくするとともに、反射プリズムの頂点に可能な限り近い位置に各々の光源像を配置させることが重要となる。しかしながら、集束光の光束径を小さくするほど、反射プリズムの反射面には局所的に非常に大きな光エネルギーが集中することになる。その結果、局所的に発生する熱や熱歪みによって反射面に形成された反射膜が劣化して反射率が低下する、反射面自体が損傷しやすく照明装置として高い光出力を長期にわたって安定的に得られない、といった問題が生じる。
【０００６】
この問題を回避するために、（１）集束光の光束径が最小となる位置から光軸方向に離れた箇所に反射面を配置して局所的な光エネルギーの集中を防止する、（２）光源ランプから反射面に入射する光の強度を制限する、（３）反射面を強力に冷却する、等の方策が考えられる。しかしながら、（１）の方策では、反射プリズムの頂点から離れた位置に集束光が位置することになるため、反射プリズムで反射して略一方向に射出する合成光の光束径が大きくなり、角度分布が広がって照明効率が低下する。（２）の方策では、照明装置としての射出光量を低下させることになるため、投写画像の高輝度化という本来の目的に反する。（３）の方策では、冷却装置が大型化するとともに大きな騒音を発生しやすくなり、使い勝手の低下を招く。このように、いずれの方策も根本的な解決策にはなり得ない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数の光源部からの射出光を用いて、光束径と角度分布の広がりが小さく略一方向に射出する合成光を効率良く得られるとともに、光学系としての耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を得られる照明装置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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の照明装置は、第１の光源部および第２の光源部と、前記第１の光源部から射出された光束を反射する第１の反射面と、前記第２の光源部から射出された光束を反射する第２反射面と、を有し、各光源部から射出された光束の各々を略一方向に反射させる光軸変換素子と、を備え、前記光軸変換素子に入射する光束の各々が、各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる寸法を有し、前記光軸変換素子は、前記反射面に沿った断面における各々の前記光軸変換素子に入射する光束の断面形状が、前記第１の反射面および前記第２の反射面の並び方向と同じ方向に短手方向を有するように配置されていることを特徴とする。なお、「入射する光束」とは、光軸変換素子に入射するときの光束のことであり、「光源部の射出光軸」とは、光源部から射出される光束の中心軸のことである。
【０００９】
本発明の構成によれば、各光源部から射出された光束は集光し、光軸変換素子に入射するときには、各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる断面寸法となっている。そのため、短手方向と直交する方向では短手方向よりも集光されていないため、光束が各光源部の射出光軸に対して垂直な面内で等方的に集光する場合と比べて光エネルギーの集中が抑制され、反射面が過熱されにくい。したがって、光軸変換素子の劣化を防ぎ光学系の耐久性を高めることができる。
【００１０】
またこのとき、光軸変換素子に入射する各光束は、２つの反射面の並び方向と同じ方向に短手方向を有している。そのため、各反射面において、隣の反射面に近づくように各光束を入射することにより、光軸変換素子に入射する光束同士を近接させたのちに、一方向に射出して各光源部からの光束が合成された光束、いわゆる合成光束とすることができる。したがって、合成光束の光束径と角度分布の広がりを小さくすることができる。これらのことから、光束径と角度分布の広がりが小さく略一方向に射出する合成光を効率良く得られるとともに、光学系としての耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を得られる照明装置とすることができる。
【００１１】
本発明において、前記反射面は、対応する前記光軸変換素子に入射する光束の断面形状における前記短手方向の寸法が略最小となる位置に配置されることが望ましい。
この構成によれば、各光源部から射出された光束の反射面に沿った断面における第１，第２の反射面の並び方向と同じ方向（換言すると、光を合成する方向）の断面寸法が略最小となる位置に反射面が位置しているため、各光源部からの光束が合成された光束、いわゆる合成光束の光束径と角度分布の広がりを小さくできる。
【００１２】
前記光軸変換素子に入射する光束の特性としては、以下の２通りが考えられ、例えば前記反射面を経る前後の前記射出光軸を含む面内方向と直交する方向の集光角が、前記面内方向の集光角よりも大きいものを用いても良い。
この構成によれば、複数の光源部からの光束を合成する際の光学系の光路を相対的に短くでき、光学系を小型化できる。
【００１３】
もしくは、前記反射面を経る前後の前記射出光軸を含む面内方向と直交する方向の集光角が、前記面内方向の集光角よりも小さいものを用いても良い。
この構成によれば、複数の光源部からの光束を合成したときの合成光束の角度分布の広がりを抑制しやすく、合成光束の平行性を高められる。
【００１４】
本発明において、前記各光源部と前記光軸変換素子との間に、前記各光源部が有する発光体から射出された光束を、前記各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる集光角を有するように集光させる集光角変更素子が設けられることが望ましい。
この構成によれば、各光源部の射出光軸に対して垂直な面内における互いに直交する２方向の集光角を集光角変更素子の設計によって適宜設定することができる。この場合、光源部自体は前記２方向の集光角が等しいものを使用できるため、汎用の光源部を用いることができる。
【００１５】
本発明において、前記集光角変更素子は、トーリック面を有する集光素子であることが望ましい。
この構成によれば、前記２方向で独立して光軸変換素子に入射する光束の集光角を制御でき、所望の位置で集束径を最小にできる。
【００１６】
もしくは、前記集光角変更素子は、シリンドリカル面を有する集光素子であることとしても良い。
この構成によれば、前記２方向のうちの一方向において独立して光軸変換素子に入射する光束の集光角を制御でき、所望の位置で集束径を最小にできる。
【００１７】
このような集光角変更素子としては、以下の２通りが考えられ、前記集光角変更素子は、レンズ部材であることとすると良い。
集光角変更素子をレンズ部材によって構成すると、照明装置を小型化しやすい。
【００１８】
もしくは、前記集光角変更素子は、反射鏡であることとしても良い。
集光角変更素子を反射鏡によって構成すると、レンズ部材と異なり色収差が発生しないため、レンズ部材を用いる場合よりも光束径をより小さくできる。
【００１９】
本発明において、前記各光源部が、前記発光体から射出された光束を反射させる楕円面リフレクターを備え、前記楕円面リフレクターの焦点位置に前記発光体が配置されていることが望ましい。
楕円リフレクターと放物面リフレクターとを比べると、射出光軸に直交する方向におけるリフレクターの口径が同じ場合には、楕円リフレクターのほうが光源部からの光をより多く取り込むことができ、光利用効率を高めやすい。そのため、高い光出力を目的とする照明装置に適した光源部とすることができる。
【００２０】
本発明において、前記各光源部が、前記発光体から射出された光束を、前記各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる集光角を有するように集光させるリフレクターを備えていても良い。
この構成によれば、集光角変更素子が不要となり、照明装置の部品点数の削減が図れる。
【００２１】
本発明において、前記光軸変換素子から射出された光束を、前記光軸変換素子の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向の発散角が略一致するように射出させる発散角変更素子が設けられることが望ましい。
この構成によれば、前記２方向の集光角が異なる光束が、発散角変更素子によって前記２方向の発散角が略一致するように変更されて射出されるため、後段に光学特性が入射角依存性を持つ光学系を用いた場合、その光学系での光利用効率を高められる。
【００２２】
本発明において、前記光軸変換素子に入射する光束を平行光に変換し前記光軸変換素子に射出する平行化レンズと、前記光軸変換素子から射出される前記平行光を発散光に変換する発散光変換素子と、を有することが望ましい。
この構成によれば、光軸変換素子の配置自由度が高まるため、設計自由度が高い照明装置とすることができる。
【００２３】
本発明において、前記第１の反射面および前記第２の反射面が、２つの前記反射面の並び方向の視野においてｘ字状に交わって設けられていることが望ましい。
この構成によれば、反射面同士の接触箇所において、反射面同士が不連続にならないようにする精緻な加工が不要となり、光軸変換素子の形成が容易となる。
【００２４】
または、本発明の照明装置は、発光体を含む複数の光源部と、前記複数の光源部から射出された光束の各々を異なる反射面で略一方向に反射させ、反射された光束を合成光束として略一方向に射出させる光軸変換素子と、を備え、前記複数の光源部から射出された光束の各々が、各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる集光角を有する集束光束であり、前記各光源部から射出された光束の、各々対応する前記反射面に沿った断面における、前記複数の光源部の射出光軸と、前記反射面で反射した光束の光軸と、を含む面内方向の寸法が、前記断面における前記面内方向と直交する方向の寸法よりも小さくなる位置に前記反射面が位置するように、前記光軸変換素子が配置されたことを特徴とする。
【００２５】
本発明の構成によれば、各光源部から射出された光束が、各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる集光角を有しているので、各光源部から射出された光束の断面寸法は各光源部の射出光軸に対して垂直な面内において互いに直交する２方向で異なる。このとき、光軸変換素子の反射面は、各光源部から射出された光束の反射面に沿った断面における複数の光源部の射出光軸を含む面内方向（換言すると、光を合成する方向）の断面寸法が、前記断面における前記面内方向と直交する方向の寸法よりも小さくなる位置に位置している。そのため、各反射面において、断面寸法が小さくなっている方向で光源部からの光束を近接させることにより、各光源部からの光束が合成された光束、いわゆる合成光束の光束径と角度分布の広がりを小さくできる。
【００２６】
本発明において、前記反射面は、前記面内方向の寸法が略最小となる位置に配置されることが望ましい。
この構成によれば、各光源部から射出された光束の反射面に沿った断面における複数の光源部の射出光軸を含む面内方向（換言すると、光を合成する方向）の断面寸法が略最小となる位置に反射面が位置しているため、各光源部からの光束が合成された光束、いわゆる合成光束の光束径と角度分布の広がりを小さくできる。
【００２７】
本発明のプロジェクターは、前記本発明の照明装置と、前記照明装置から射出された光により画像を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子から射出された光を投写する投写光学系と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、投写画像の表示品位が高く、耐久性に優れたプロジェクターを実現できる。
【００２８】
本発明において、前記照明装置から射出された光を複数の色光に分離する色分離光学系と、前記複数の色光の各々に対応した複数の前記画像形成素子と、前記複数の画像形成素子を介して射出される複数の色光を合成する色合成光学系と、を有し、前記色分離光学系は、誘電体多層膜からなる波長分離膜を含み、前記照明装置が有する２つの光源部の各々の射出光軸が、前記波長分離膜を経る前後の前記射出光軸を含む面内方向と直交する方向に配列していることが望ましい。
この構成によれば、波長分離膜による波長分離の際に色ムラを生じにくく、高品質な画像表示が可能なプロジェクターとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態のプロジェクターにおいて、光源ランプからの光束の断面形状の変化の様子を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態のプロジェクターに用いる集光角変更レンズや発散角変更レンズの作用を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態のプロジェクターにおいて、光源ランプからの光束の断面形状の変化の様子を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態のプロジェクターに用いる集光角変更レンズや発散角変更レンズの作用を説明するための図である。
【図６】本発明の第３実施形態のプロジェクターに用いる集光角変更レンズや発散角変更レンズの作用を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態の変形例を説明する図である。
【図８】本発明の第３実施形態の変形例を説明する図である。
【図９】本発明の第４実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の変形例を説明する図である。
【図１１】本発明の第５実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の変形例を説明する図である。
【図１３】本発明の第６実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図１４】偏光変換光学系を構成するＰＢＳアレイ及び１／２波長板アレイの図である。
【図１５】図１５（Ａ）は、本発明の第７実施形態のプロジェクターの概略構成図、図１５（Ｂ）は、本装置に用いられるリフレクターの斜視図、図１５（Ｃ）はリフレクターの断面形状を模式的に示す図である。
【図１６】本発明の第７実施形態の変形例を説明する図である。
【図１７】本発明の第８実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図１８】本発明の第８実施形態のプロジェクターにおいて、光源ランプからの光束の断面形状の変化の様子を示す斜視図である。
【図１９】本発明の第８実施形態のプロジェクターに用いる集光角変更レンズや発散角変更レンズの作用を説明するための図である。
【図２０】本発明の第８実施形態のプロジェクターの説明図である。
【図２１】本発明の第９実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図２２】４つの光源部を備えた照明装置に用いる反射プリズムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態では、２つの光源部からの光束を合成光束として射出する照明装置を備えたプロジェクターの例を示す。
図１は本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。図２は光源部からの光束の断面形状の変化の様子を模式的に示す斜視図である。図３は本プロジェクターに用いる集光角変更レンズや発散角レンズの作用を説明するための図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００３１】
本実施形態のプロジェクター１は、図１に示すように、照明装置２と、照明光を変調して画像情報を内包した投写光を生成する光変調素子３（画像形成素子）と、光変調素子３から射出された投写光をスクリーン４などの被投写面に投写する投写光学系５と、を備えている。
以下の説明では、照明装置２から射出される照明光の略中心軸を「照明光軸Ｌ」と称し、第１光源部６、第２光源部７の各々のリフレクターの光軸をそれぞれ「ランプ光軸Ｌ１」、「ランプ光軸Ｌ２」と呼称する。「ランプ光軸」は、特許請求の範囲中の「射出光軸」に対応する。
【００３２】
本実施形態の照明装置２は、２つの光源部６，７と、集光角変更レンズ８（集光角変更素子）と、反射プリズム９（光軸変換素子）と、２つの発散角変更レンズ１０，１１（発散角変更素子）と、インテグレータ部１２と、を主に備えている。集光角変更レンズ８は、各光源部６，７から射出された光束の集光角を制御するためのものである。反射プリズム９は、２つの反射面９ａ，９ｂを備えた三角柱状のプリズムであり、２つの光源部６，７から射出された各光束を異なる反射面９ａ，９ｂで略一方向に反射させ、反射された光束を合成光束として略一方向に射出させるものである。２つの発散角変更レンズ１０，１１は、反射プリズム９からの発散光束の発散角を制御するためのものである。以下、２つの光源部６，７の各々を第１光源部、第２光源部と呼称する。本例では、図１において反射プリズム９に対して＋ｘ方向に位置する光源部を第１光源部６、−ｘ方向に位置する光源部を第２光源部７と呼称する。また、２つの発散角変更レンズ１０，１１の各々を反射プリズムに近い側から第１発散角変更レンズ、第２発散角変更レンズと呼称する。
【００３３】
各光源部６，７からランプ光軸Ｌ１，Ｌ２に沿って射出された光束は、集光角変更レンズ８により所望の集光角を有する集束光束となって反射プリズム９に入射し、その反射面９ａ，９ｂで進行方向を略９０度変えられるとともに発散光束となり、照明光軸Ｌに沿って配置された第１発散角変更レンズ１０、第２発散角変更レンズ１１に順次入射する。各光源部６，７から２つの発散角変更レンズ１０，１１に入射した発散光束は、その発散性が弱められ、照明光軸Ｌに対して略平行な合成光束となってインテグレータ部１２に入射する。インテグレータ部１２では、照明対象における照度分布が略均一な照明光束に変換され、照明対象である光変調素子３を照明する。光変調素子３としては、画素構造を備えた液晶表示素子や複数の可動ミラーをアレイ状に備えた微小ミラーアレイ素子が用いられる。光変調素子３に入射した照明光束は、外部からの情報に応じて変調され、画像情報を内包した投写光束となって射出される。射出された投写光束は、投写レンズ等の投写光学系５によってスクリーン４などの被投写面上に導かれ、画像情報を表示する。
【００３４】
２つの光源部６，７は、いずれも同一の構成であり、発光ランプ１４（発光体）と、リフレクター１５と、ＵＶ・ＩＲカットフィルター１６と、を備えている。発光ランプ１４としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を使用できる。リフレクター１５としては、放物面形状の反射面を備え、略平行な光束を射出する放物面リフレクターの使用が好適である。発光ランプ１４は、その発光点がリフレクター１５の焦点に略位置するように配置される。発光ランプ１４から放射された光は、リフレクター１５で反射され、ランプ光軸Ｌ１，Ｌ２に対して略平行な光束となって射出され、ＵＶ・ＩＲカットフィルター１６で不要な紫外光と赤外光とが除去される。ＵＶ・ＩＲカットフィルター１６を透過した略平行な光束は、トーリック面を有する集光角変更レンズ８に入射し、ランプ光軸Ｌ１，Ｌ２と互いに直交する方向で異なる集光角を有する集束光束に変換される。
【００３５】
図２に示すように、第１光源部６から射出された光束は、ランプ光軸Ｌ１と互いに直交するｚ方向（反射プリズム９で反射された後はｘ方向）とｙ方向とにおいて、集光角変更レンズ８（不図示）によって異なる集光角を伴って集光されつつ反射プリズム９に入射し、反射プリズム９で反射された後は発散光束となって発散角変更レンズ１０（不図示）に向かう。ここで、反射プリズム９は集束光束のｚ方向における光束径が最小となる位置に配置されている。これにより、集束光束のｚ方向における光束径は反射プリズム９の反射面９ａの極近傍で最小となる。なお、反射面９ａ（あるいは反射面９ａの法線）はランプ光軸Ｌ１に対して略４５度傾斜させて配置されているため、図中に破線で示す射影像のように、反射面９ａでの光束径は傾斜方向に伸張される。したがって、この射影像が反射プリズム９の頂点９ｔ（２つの反射面９ａ，９ｂに接する稜線）に接しつつ、その像がほとんど欠けることなく形成されるように、反射プリズム９は配置される。一方、集束光束のｙ方向における光束径は反射プリズム９の手前（第１光源部６側）の段階で最小となり、最小径よりも大きくなった状態で反射面９ａに入射する。
【００３６】
このような光束径の変化の様子と集光角変更レンズ８および発散角変更レンズ１０，１１の作用との関係を、図３を用いて説明する。
図３（Ａ）〜（Ｆ）は、説明を判りやすくするために、実際には図２のように反射プリズム９の反射面９ａで略９０度折れ曲がっている第１光源部６から第２発散角変更レンズ１１に至るまでの光路を、ランプ光軸Ｌ１がｚ軸を向くように直線的に描いた図である。
図３（Ａ）は、２つのランプ光軸Ｌ１，Ｌ２を含む平面（ｘｚ平面）における光束径の変化の様子を示す図であり、図３（Ｂ）は、２つのランプ光軸Ｌ１，Ｌ２を含む平面（ｘｚ平面）に垂直な平面（ｙｚ平面）における光束径の変化の様子を示す図である。図３（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、それぞれ図３（Ａ）、（Ｂ）中のＰ１，ｆｙ，ｆｘ，Ｐ２の各位置における集束光のｘｙ平面での断面形状を模式的に示した図である。ただし、図３（Ａ）〜（Ｆ）では第１光源部から反射プリズムの反射面に至るまでのランプ光軸をｚ軸に一致させて描いているため、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示す断面形状は図１に示す実際の装置ではｙｚ平面での断面形状である。
【００３７】
発光ランプ１４の発光部は点状ではなく、有限の大きさを有する発光体である。よって、発光ランプ１４からの光を集束した場合も、点状には集束せず、有限の光束径を持つ集束光となる。よって、位置ｆｙはｙ方向における断面寸法が最小となる位置を示し、位置ｆｘはｘ方向における断面寸法が最小となる位置を示し、位置Ｐ１は集光角変更レンズ８の射出側近傍における任意の位置を示し、位置Ｐ２は第１発散角変更レンズ１０の入射側近傍における任意の位置を示している。また、以下では第１光源部６から第２発散角変更レンズ１１に至る光を例に挙げて説明するが、第２光源部７から第２発散角変更レンズ１１に至る光については、第２光源部７から反射プリズム９までの光の進行方向が逆向きである点を除いて、光束径や集束角の変化の状態は第１光源部からの光と同様である。
【００３８】
本実施形態の集光角変更レンズ８は、ｘ方向に比べてｙ方向の曲率半径が小さいトーリック面を有している。すなわち、集光角変更レンズ８のｘ方向の焦点距離をＬｘ１、ｙ方向の焦点距離をＬｙ１とすると、これらの大小関係はＬｘ１＞Ｌｙ１となっている。これにより、集光角変更レンズ８に入射した略平行な光束は、ｘ方向に比べてｙ方向により大きな集光角を有する集束光束に変換されて射出される。そのため、集束光束のｘｙ平面（位置Ｐ１、ｆｙについては実質的にはｙｚ平面）での断面寸法に着目すると、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、位置ｆｙにおける光束径はｙ方向では最小径ｄｙ１であるが、ｘ方向では位置Ｐ１に比べて小さくなっているものの、未だ最小径には至らない光束径ｄｘ１である。逆に、図３（Ｅ）に示すように、位置ｆｘにおける光束径はｘ方向では最小径ｄｘ２であるが、ｙ方向では最小径よりも大きくなった光束径ｄｙ２である。すなわち、ｘ方向についてはｄｘ１＞ｄｘ２であり、ｙ方向についてはｄｙ１＜ｄｙ２である。
【００３９】
図１に示すように、反射プリズム９では、２つの光源部６，７から射出されて−ｘ方向あるいはｘ方向に進行する光をｚ方向に反射させるため、２つの反射面９ａ，９ｂの法線がｘｚ平面上に位置し、かつ、２つの反射面９ａ，９ｂがランプ光軸Ｌ１，Ｌ２および照明光軸Ｌに対して略４５度の角度をなすように配置される。ここで、２つの光源部６，７からの光束を効率良く合成するとともに、後段の光学素子等での光利用効率を高めるためには、２つの発散光束からなる合成光束の光束径と角度分布の広がりを小さくすることが重要となる。したがって、２つの反射面９ａ，９ｂに入射する光束の径を、２つの光源部６，７からの光束を合成する方向（ランプ光軸Ｌ１，Ｌ２の配列方向）において小さくするとともに、反射プリズム９の頂点９ｔ（２つの反射面に接する稜線）に近い位置で光束を反射させ、照明光軸Ｌとランプ光軸Ｌ１，Ｌ２とを近接させることが重要となる。ただし、２つの光源部６，７からの光束の射影像が欠けることなく反射面９ａ，９ｂ上に略形成されるような位置で光束を反射させることが望ましい。なお、以下では２つの光源部６，７からの光束を合成する場合の効率を「合成効率」と呼ぶ場合がある。
【００４０】
そのため、図３（Ａ）に示すように、ｘｚ平面において光束径が最小となる位置ｆｘで、反射プリズム９の頂点９ｔがランプ光軸Ｌ１から光束径ｄｘ２の半分の距離Ｄだけ離れるように反射面９ａ（およびランプ光軸Ｌ１）は配置される。この配置関係によって、反射面９ａに入射した光束の射影像は頂点９ｔに接するように形成される。これにより、反射プリズム９に入射したほとんど全ての光束は反射面９ａで反射されるとともに、反射後は照明光軸Ｌに極近い位置を通って第１発散角変更レンズ１０に入射する。一方、反射面９ａに入射する光束のｙ方向における光束径の程度（大小）は、照明光軸Ｌと反射面９ａ（およびランプ光軸Ｌ１）との位置関係、すなわち上述の合成効率に影響を及ぼさないため、ｙ方向の光束径は最小化する必要がない。したがって、反射面９ａに入射するときの光束の断面は、ｘｚ平面では最小径であるものの、ｙｚ平面では最小径よりも大きな光束径となっている。このとき、反射面９ａに入射するときの光束の反射面９ａに沿った断面を考えると、ｘｚ平面上の断面寸法が最小であり、ｘｚ平面に直交するｙ軸方向の断面寸法が最小寸法よりも大きくなっている。
【００４１】
反射面９ａで反射された光束は、発散光束となって照明光軸Ｌに沿って順次配置された第１発散角変更レンズ１０、第２発散角変更レンズ１１に入射する。ここで、第１発散角変更レンズ１０は、ｙ方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズである。一方、第２発散角変更レンズ１１は、ｘ方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズである。換言すると、第１発散角変更レンズ１０は、ｙ方向の焦点距離がＬｙ２、ｘ方向の曲率半径が無限大であり、第２発散角変更レンズ１１は、ｘ方向の焦点距離がＬｘ２、ｙ方向の曲率半径が無限大である。第１発散角変更レンズ１０は、図３（Ｂ）に示すように、ｙ方向の光束径が最小となる位置ｆｙから焦点距離Ｌｙ２だけ離れた位置に配置され、第２発散角変更レンズ１１は、図３（Ａ）に示すように、ｘ方向の光束径が最小となる位置ｆｘから焦点距離Ｌｘ２だけ離れた位置に配置される。
【００４２】
したがって、これらの発散角変更レンズ１０，１１に入射した発散光束は、第１発散角変更レンズ１０によりｙ方向の発散性を弱められ、次いで、第２発散角変更レンズ１１によりｘ方向の発散性を弱められて照明光軸Ｌと略平行な光束となり、射出される。厳密には、２つの発散角変更レンズ１０，１１はそれらの中心を照明光軸Ｌが通過するように配置されているのに対して、２つのランプ光軸Ｌ１，Ｌ２は反射面９ａ，９ｂで折れ曲がった後、照明光軸Ｌと僅かな距離Ｄを隔てて平行に配置されており、各発散光束は対応するランプ光軸Ｌ１，Ｌ２に沿って２つの発散角変更レンズ１０，１１に入射する。したがって、第２発散角変更レンズ１１から射出される合成光束は、距離Ｄに起因する角度分布の広がりを有する光束となるが、角度分布の広がりは僅かであるため、概ね平行な光束と見なすことができる。
【００４３】
第２発散角変更レンズ１１から射出された光束は、図１に示すように、２つのレンズアレイ１８，１９、重畳レンズ２０、平行化レンズ２１等を含むインテグレータ部１２に入射し、照明対象における照度分布が略均一な照明光束に変換され、照明対象である光変調素子３を照明する。
【００４４】
本実施形態の照明装置２によれば、反射プリズム９において２つの光源部６，７からの光束を反射させて合成光束を生成する方向（２つの光束の合成方向、ｘ方向もしくはｚ方向）における光束径が最小となる位置ｆｘで、反射プリズム９の頂点９ｔにごく近い位置に各光源部６，７のランプ光軸Ｌ１，Ｌ２が位置するように反射プリズム９の反射面９ａ，９ｂが配置されているため、光束径と角度分布の広がりの小さい合成光束を得ることができる。また、２つの光束の合成方向と直交する方向（図２中の矢印Ｙ方向）については光束径を最小化する必要がなく、また、反射面９ａ，９ｂの寸法にも制約が少ないため、ｙ方向に広がった光束を入射させることができる。すなわち、反射面９ａ，９ｂに入射する光束の断面寸法がランプ光軸Ｌ１，Ｌ２と互いに直交する２方向で略同一である従来の光学系の場合と比べて、集光角変更レンズ８を用いて、反射面９ａ，９ｂに入射する光束の断面寸法をランプ光軸Ｌ１，Ｌ２と互いに直交する２方向で異なる光束を生成することによって、合成効率を低下させることなく反射面９ａ，９ｂに入射する光束の断面積を大きくでき、反射面９ａ，９ｂに入射する光の単位面積あたりの強度を低減できる。その結果、局所的な熱や熱歪みの発生が抑制され、光や熱による反射面の劣化を防止できる。
【００４５】
また、反射面９ａ，９ｂで反射された発散光束を、２つの発散角変更レンズ１０，１１によって照明光軸Ｌに対して概ね平行な光束とすることができる。したがって、２つの光源部６，７から射出された光束の進行方向を反射プリズム９によって変え、２つの光束から合成光束を生成する過程において、光束径が最小となる位置を照明光軸Ｌと互いに直交する２方向で異ならせる工程を採用しても、発散角変更レンズ１０，１１以降の光学系における照明効率（光利用効率）の低下を招くことがほとんどない。以上により、高い光出力を長期にわたって安定的に得られる照明装置を実現できる。さらに、このような照明装置２を備えたことにより、投写画像の表示品位が高く、耐久性に優れたプロジェクター１を実現できる。
【００４６】
なお、集光角変更レンズ８、第１発散角変更レンズ１０、第２発散角変更レンズ１１としては、上述したような単レンズで構成する以外にも、複数のレンズを用いた複合レンズ系、面の曲率が非球面状に変化する非球面レンズ、レンズ面に回折格子を形成したハイブリッドレンズ系、回折素子やホログラム素子を用いた光学系等であっても良い。これらの構成を採用した場合、光束の集光性を一層高められるため、より小径の集束光を生成でき、好適である。
また、２つの反射面９ａ，９ｂのランプ光軸Ｌ１，Ｌ２および照明光軸Ｌに対する設置角度は、本実施形態に限定されない。すなわち、反射面９ａ，９ｂでの反射角を４５度以外に設定した光学配置としても良い。このような構成例については、第５実施形態で説明する。
【００４７】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図４、図５を用いて説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、集光角変更レンズの集光特性が第１実施形態と異なるのみである。
図４、図５は、上記第１実施形態の照明装置の説明に用いた図２、図３に対応する図である。図４、図５において、図２、図３と共通の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４８】
図２、図３に示した上記第１実施形態の照明装置は、ｘ方向における光束の集束位置ｆｘに対してｙ方向における光束の集束位置ｆｙが光源部寄りに位置する、すなわち、ランプ光軸Ｌ１と互いに直交するｘ方向とｙ方向とにおいて、ｘ方向よりもｙ方向の方が光束の集光角が大きくなる構成であった。これに対して、本実施形態の照明装置は、図４、図５に示すように、集光角変更レンズ２８により、ｘ方向における光束の集束位置ｆｘに対してｙ方向における光束の集束位置ｆｙが照明対象寄りに位置する、すなわち、ｘ方向よりもｙ方向の集光角が小さくなる構成である。
【００４９】
本実施形態の照明装置においても、光束径と角度分布の広がりが小さい合成光束を効率良く得られるとともに、耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を有する照明装置を実現できる、という第１実施形態の照明装置と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態の構成によれば、上記実施形態の場合と比べて、集光角変更レンズ２８から第２発散角変更レンズ１１までの距離が長くなるが、集光角が相対的に小さくなるため、２つの発散角変更レンズ１０，１１から射出される光束の平行性を高められる。したがって、第２発散角変更レンズ１１の後段に入射角依存性を有する光学系、例えばインテグレータ、偏光変換光学系、ダイクロイック素子、液晶ライトバルブなどが配置される場合には、これらの光学系における光利用効率を高められるという利点がある。
【００５０】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図６〜図８を用いて説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１、第２実施形態と同様であり、リフレクターの集光特性が第１、第２実施形態と異なるのみである。
図６〜図８は、上記第１実施形態の照明装置の説明に用いた図３、上記第２実施形態の照明装置の説明に用いた図５に対応する図である。図６〜図８において、図３、図５と共通の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５１】
第１、第２実施形態の照明装置は、光源部に放物面リフレクターを備えていたのに対し、本実施形態の照明装置は、光源部２６に楕円リフレクター２５を備えている。楕円リフレクター２５の第１焦点に発光ランプ１４の発光点が位置するように配置され、発光点から放射された光は楕円リフレクター２５で反射されて第２焦点に集束する。図６は、ランプ光軸Ｌ１と互いに直交するｘ方向とｙ方向とにおいて、ｘ方向よりもｙ方向の方が光束の集光角が大きい構成を示し、図７は、ｘ方向よりもｙ方向の方が光束の集光角が小さい構成を示している。これらの図に示すように、楕円リフレクター２５から射出される光束は、ランプ光軸Ｌ１を対称軸とする集束光束であり、ランプ光軸Ｌ１と互いに直交する２方向において等しい集光角を有している。したがって、本実施形態の集光角変更レンズ２９，３０としては、２方向のうちのいずれか一方の集光角を変える機能を持っていれば良く、凸面もしくは凹面を有するシリンドリカルレンズを用いることができる。
【００５２】
凸面を有するシリンドリカルレンズを用いれば、曲率（屈折力）を有する方向において光束の集光角を大きくでき、一方、凹面を有するシリンドリカルレンズを用いれば、曲率（屈折力）を有する方向において光束の集光角を小さくできる。勿論、シリンドリカルレンズは単レンズで構成する以外にも、複数のレンズを用いた複合レンズ系、面の曲率が非球面状に変化する非球面レンズ、レンズ面に回折格子を形成したハイブリッドレンズ系、回折素子やホログラム素子を用いた光学系等であっても良い。これらの構成を採用した場合、光束の集光性を一層高められるため、より小径の集束光を生成でき、好適である。
【００５３】
本実施形態の照明装置においても、光束径と角度分布の広がりが小さい合成光を効率良く得られるとともに、耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を有する照明装置を実現できる、という第１実施形態の照明装置と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態の構成によれば、シリンドリカル面を有する集光角変更レンズ２９，３０はトーリック面を有する集光角変更レンズに比べて製造が容易であり、光学系の低コスト化を実現しやすい。また、楕円リフレクター２５から光束が射出された段階で既に集束光束となっているため、光源部６から集束位置ｆｘ，ｆｙまでの距離を短くでき、光学系を小型化しやすい。加えて、楕円リフレクター２５と放物面リフレクターとを比べると、ランプ光軸Ｌ１に直交する方向における口径が同じ場合には、楕円リフレクターのほうが発光ランプ１４からの光をより多く取り込むことができ、光利用効率を高めやすいことが知られている。本実施形態の照明装置では、光源部２６が楕円リフレクター２５を備えているため、高い光出力を実現することができる。
【００５４】
なお、図６、図７では、集光角変更レンズ２９，３０として、凸面を有するシリンドリカルレンズを用いた場合を説明したが、２方向のうちのいずれか一方の集光角を変える機能を持っていさえすれば良いため、後述する様に、凹面を有するシリンドリカルレンズを用いた構成としても良い。
【００５５】
図８は、本実施形態の変形例を示す説明図であり、図６に対応する図である。図に示す集光角変更レンズ３１は、凹面を有するシリンドリカルレンズであり、ｙ方向にのみ曲率を有している。集光角変更レンズ３１は、楕円リフレクター２５の曲率に基づいて、光源部２６から射出される集束光束を、ｙ方向において略平行光に変換できる曲率を有するものを選択する。
【００５６】
そのため、図８（Ａ）に示すように、光源部２６から射出される集束光束は、集光角変更レンズ３１を透過することにより、ｘ方向においては集光角が変更されることなく、集束光束として反射プリズム９に入射する。一方、図８（Ｂ）に示すように、ｙ方向においては、光源部２６から射出される集束光束は、集光角が変更され略平行光として反射プリズム９に入射する。反射プリズム９で反射した光は、ｘ方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズである発散角変更レンズ１１を透過することで、略平行光に変換されて射出される。
【００５７】
このような構成であっても、上述のように集光角変更レンズ２９，３０として凸面を有するシリンドリカルレンズを備えた構成と同様に、光束径と角度分布の広がりが小さい合成光を効率良く得られるとともに、耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を有する照明装置を実現できる、という第１実施形態の照明装置と同様の効果が得られる。
【００５８】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図９，図１０を用いて説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第３実施形態と同様であり、反射プリズム９への入射前と、反射プリズム９からの射出後（反射後）に、光源部から射出された光が更にレンズを透過することが第３実施形態と異なるのみである。
図９、図１０は、上記第３実施形態の照明装置の説明に用いた図８に対応する図であり、図９と図１０では、光源部のリフレクターの集光特性と、光源部から射出される光が入射する集光角変更レンズの構成と、が異なっている。図９、図１０において、図８と共通の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５９】
図９に示す本実施形態の照明装置は、放物面リフレクター１５を有する光源部６と、ｘ方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズである集光角変更レンズ３０と、反射プリズム９と、の間の光路上に、平行化レンズ３４を有し、反射プリズム９と発散角変更レンズ１１との間の光路上に発散光変換レンズ（発散光変換素子）３５を有している。平行化レンズ３４、発散光変換レンズ３５は、いずれも凹面を有するシリンドリカルレンズであり、後段に設けられている発散角変更レンズ１１と同じ方向（ｘ方向）にのみ曲率を有している。平行化レンズ３４は、集光角変更レンズ３０の焦点位置（集束位置ｆｘ）よりも光源部６側に配置されており、発散光変換レンズ３５は、集光角変更レンズ３０の焦点位置（集束位置ｆｘ）よりも光源部６とは反対側（発散角変更レンズ１１側）に配置されている。
【００６０】
本実施形態の照明装置では、このような平行化レンズ３４、発散光変換レンズ３５を備えることにより、放物面リフレクター１５を備えた光源部６から射出された略平行光は、まず集光角変更レンズ３０によってｘ方向のみが集光する集束光束に変換される。集束光束は、集束位置ｆｘに向かって集束するが、集束位置ｆｘに達する前に平行化レンズ３４に入射して略平行光に変換されて、反射プリズム９に入射する。反射プリズム９で反射した略平行光は、発散光変換レンズ３５によってｘ方向のみが発散する光束に変換され、次いで入射する発散角変更レンズ１１を透過することにより、略平行光に変換されて射出される。なお、反射プリズム９は、第１実施形態と同様に、反射面９ａにおける集束光束の射影像が、反射プリズム９の頂点９ｔに接しつつ、その像がほとんど欠けることなく形成されるように配置されている。
【００６１】
図１０に示す本実施形態の他の照明装置は、楕円リフレクター２５を有する光源部２６を有している。光源部２６から射出される集束光束は、凹面を有するシリンドリカルレンズである集光角変更レンズ３１に入射する。集光角変更レンズ３１は、ｙ方向にのみ曲率を有しており、自身に入射する集束光束について、ｙ方向を略平行光に変換することで、ｘ方向のみが集光する集束光束に変換する。
【００６２】
その後は、上述の図９の構成と同様に、平行化レンズ３４を介することにより、ｘ方向が集束した略平行光が反射プリズム９に入射し、発散光変換レンズ３５および発散角変更レンズ１１を介することにより、反射プリズム９から射出された略平行光よりもｘ方向が拡大された略平行光に変換されて射出される。
【００６３】
本実施形態の照明装置においても、反射プリズム９に入射する光がｘ方向に集束しているため、光束径と角度分布の広がりが小さい合成光を効率良く得られるとともに、耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を有する照明装置を実現できる、という第１実施形態の照明装置と同様の効果が得られる。また、本実施形態の構成によれば、反射プリズム９に入射する光が略平行光であるため、反射面９ａに入射する光の入射角度範囲を狭めることができ、反射面９ａでの反射率を向上させることができる。さらに、集束位置ｆｘに基づいて定まる位置に限ることなく、反射プリズム９を配置可能であるため、反射プリズム９の配置自由度が高まり、設計自由度が高い照明装置とすることができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、平行化レンズ３４、発散光変換レンズ３５をシリンドリカルレンズであることとしたが、これに限らない。例えば、集光角変更レンズがトーリック面を有するトーリックレンズである場合には、平行化レンズ３４、発散光変換レンズ３５に対応するレンズとして、該集光角変更レンズと同じ方向に異なる曲率を有する平行化レンズおよび発散角変更レンズを用いることとしても良い。
【００６５】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１１、図１２を用いて説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、反射プリズムに対する光源部の配置が第１実施形態と異なっている。
図１１は、本実施形態の照明装置を備えたプロジェクター４１の概略構成図であり、図１２は、本実施形態の他の例の照明装置を備えたプロジェクター４３の概略構成図である。
図１１、図１２において、図１と共通の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６６】
第１実施形態の照明装置２は、反射プリズム９の反射面９ａ，９ｂでランプ光軸Ｌ１，Ｌ２を略９０度折り曲げた後、照明光軸Ｌに対して２つのランプ光軸Ｌ１，Ｌ２を略平行に配置した構成とした。これに対して、図１１に示す本実施形態の照明装置４２は、第１光源部６のランプ光軸Ｌ１と照明光軸Ｌとのなす角度が＋θ、第２光源部７のランプ光軸Ｌ２と照明光軸Ｌとのなす角度が−θとなるように第１、第２光源部６，７が配置されている。図１１の構成では、第１実施形態と同様、照明光軸Ｌに対して４５度の角度をなす反射面９ａ，９ｂを有する反射プリズム９を使用しており、照明光軸Ｌと直交する軸Ｌ’に対して第１光源部６のランプ光軸Ｌ１が−θの角度をなし、第２光源部７のランプ光軸Ｌ２が＋θの角度をなすように第１、第２光源部６，７が配置されている。
【００６７】
本実施形態の照明装置４２においても、光束径と角度分布の広がりが小さい合成光束を効率良く得られるとともに、耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を有する照明装置を実現できる、という第１実施形態の照明装置と同様の効果が得られる。さらに、反射プリズム９の反射面９ａ，９ｂが照明光軸Ｌとなす角度を変え、例えば４５度以外の任意の角度に設定すれば、２つの光源部６，７をｘｚ平面上の任意の位置に配置でき、照明装置の設計やデザインにおける自由度を向上できる。
【００６８】
例えば、図１２に示す本実施形態の照明装置４４では、照明光軸Ｌに対して４５度よりも大きい角度をなす反射面４９ａ，４９ｂを有する反射プリズム４９を使用している。第１光源部６および第２光源部７は、反射面４９ａ，４９ｂへの入射角φ（反射面４９ａ，４９ｂの法線とランプ光軸Ｌ１，Ｌ２とが成す角度）が４５度未満となるように、且つ、反射面４９ａ，４９ｂで反射した後は、ランプ光軸Ｌ１およびランプ光軸Ｌ２は照明光軸Ｌと略平行となるように配置されている。
【００６９】
このように、反射プリズム４９の反射面４９ａ，４９ｂが照明光軸Ｌと大きな角度をなすように、換言すると三角柱状の反射プリズム９の頂角が鈍角となるようにすれば、反射プリズム４９を通って照明光軸Ｌと直交する軸Ｌ’よりも照明対象側に２つの光源部６，７を配置することができる。このような構成にすれば、各光源部６，７からの集束光束が反射プリズム４９の反射面４９ａ，４９ｂに入射する際の入射角を小さくでき、反射面４９ａ，４９ｂに入射する際の光束径の拡大（射影像の拡幅）を抑えることができる。具体的には、各光源部６，７のランプ光軸Ｌ１，Ｌ２が反射面４９ａ，４９ｂの法線と成す角度を入射角φとすると、入射面内においては、反射面９ａ，９ｂに形成される光束の射影像の寸法は、光束断面の寸法の１／cosφ倍となるため、入射角φを小さくするほど光束断面の寸法を小さくすることができる。
【００７０】
図１２（Ｂ）は、反射プリズム９を反射光の射出方向（ｚ方向）から見た図であり、反射面に入射する直前での光束の断面形状（破線で示す符号ＢＳ１）、および反射面４９ａ，４９ｂにおける光束の断面形状（実線で示す符号ＢＳ２）を示す模式図である。反射面４９ａ，４９ｂに対して斜めから光束を照射すると、傾斜方向へ光束径が伸張し光束径が拡大するが、照明装置４４のように入射角φが小さい場合、このような光束径の伸張が軽減されるため、射影像の光束径を小さくすることができる。
【００７１】
このような照明装置４４では、第１実施形態の照明装置と同様の効果に加え、反射プリズム４９の頂点４９ｔにより近い位置で、各光源部６，７から射出される光束を反射させることができるため、合成光束の光束径と角度分布の広がりをより小さくできる。また、照明装置の奥行き寸法を小さくでき、装置を小型化できる。
【００７２】
なお、上述の全ての実施形態では、反射プリズム９以降（投写光学系５側）において２つのランプ光軸Ｌ１，Ｌ２はいずれも照明光軸Ｌと平行となるように設定されていたが、本実施形態の照明装置４２の様に、発散角変更レンズやインテグレータ光学系の入射端において、全てのランプ光軸が照明光軸Ｌと交わるように、ランプ光軸を設定しても良い。このような構成においては、発散角変更レンズやインテグレータ光学系に入射する合成光束の光束径を、上述の実施形態の場合と比べて一層小さくできるため、光学系の小型化やインテグレータ光学系以降の光学系での光利用効率を向上できる。
【００７３】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図１３、図１４を用いて説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、照明装置に偏光変換光学系を加えた点のみが第１実施形態と異なっている。
図１３は、本実施形態の照明装置を備えたプロジェクター５１の概略構成図である。図１４は、本照明装置の偏光変換光学系を構成するＰＢＳアレイと１／２波長板アレイを示す図である。
図１３において、図１と共通の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７４】
本実施形態の照明装置５２は、図１３に示すように、レンズアレイ１９と重畳レンズ２０との間に、偏光分離プリズムアレイ５３（以下、ＰＢＳアレイと略記する）と１／２波長板アレイ５４とからなる偏光変換光学系５５を備えている。図１４に示すように、ＰＢＳアレイ５３における一対の偏光分離面と反射面とが配列された方向、すなわち偏光分離方向は、２つの光源部６，７が配置されたｘｚ平面（各光源部６，７からの光束が合成される方向）と直交する方向（ｙ方向）に設定されている。２つの発散角変更レンズ１０，１１、２つのレンズアレイ１８，１９を透過した合成光束は、偏光変換光学系５５によって略一種類の偏光光束に変換され、照明対象である光変調素子３に入射する。特に、画像表示に際して偏光を扱う必要がある液晶表示素子を光変調素子３として用いる際には、偏光変換光学系５５の採用は光利用効率を向上できる点で効果的である。
【００７５】
本実施形態の照明装置５２においても、光束径と角度分布の広がりが小さい合成光束を効率良く得られるとともに、耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を有する照明装置を実現できる、という第１実施形態の照明装置と同様の効果が得られる。
【００７６】
ところで、ＰＢＳアレイ５３を用いた偏光変換光学系５５は、２つのレンズアレイ１８，１９で生成した部分光束の各々を偏光方向の違いによって更に空間的に分離し、偏光状態が異なる２種類の偏光部分光束を生成する。ここで、本実施形態の照明装置５２では、２つの光源部６，７に対応して２つの部分光束がこれらの光束が合成される方向に並んで形成される。そのため、上述したように、ＰＢＳアレイ５３における偏光分離方向を光束の合成方向と直交する方向に設定すれば、光源部の数に起因して生成される部分光束から更に偏光分離して生成された偏光部分光束を互いに近接させて配置できる。これにより、光束の１／２波長板アレイ５４への入射効率を高められ、高い偏光変換効率を実現できる。
【００７７】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図１５，図１６を用いて説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態、第２実施形態と同様であり、照明装置が集光角変更レンズを備えていない点のみが第１実施形態、第２実施形態と異なっている。
図１５（Ａ）は、本実施形態の照明装置を備えたプロジェクター６１の概略構成図である。図１５（Ｂ）は、本照明装置に用いられるリフレクターの斜視図、図１５（Ｃ）はリフレクターの断面形状を模式的に示す図である。また、図１６は、上記第１実施形態の照明装置の説明に用いた図３に対応する図である。
図１５，図１６において、図１と共通の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７８】
図１５に示す本実施形態の照明装置６２は、図１５（Ａ）に示すように、第１実施形態の照明装置と異なり、各光源部３６，３７から射出された光が入射する集光角変更レンズ８を備えておらず、ＵＶ・ＩＲカットフィルター１６から射出された光が反射プリズム９の反射面９ａ，９ｂに直接入射する構成となっている。図１５（Ｂ）に示す本実施形態のリフレクター６５は、ｘ方向に光を射出する楕円リフレクターであるが、図１５（Ｃ）に示すように、リフレクター６５のｘｚ平面における断面形状６５ｘｚとｘｙ平面における断面形状６５ｘｙとが異なっており、ｘｙ平面よりもｘｚ平面における曲率半径の方が大きい。このような構成のリフレクター６５は、第１実施形態の集光角変更レンズ８と同様の機能を果たし、ランプ光軸Ｌ１，Ｌ２に互いに直交する２方向で異なる集光角を有する集束光束を生成する。
【００７９】
すなわち、２つの光源部３６，３７から射出した集束光束は、ランプ光軸Ｌ１，Ｌ２と互いに直交するｚ方向とｙ方向とにおいて、ｚ方向における集光角がｙ方向における集光角よりも小さくなる。そのため、集束光束のｙ方向における光束径は反射プリズム９の反射面９ａ，９ｂよりも光源部３６，３７側で最小化した後、その最小径よりも大きくなった状態で反射面９ａ，９ｂに入射する。一方、ｚ方向における光束径は最小径となった状態で反射面９ａ，９ｂに入射する。したがって、２つの光源部３６，３７からの光束を合成する場合の合成効率を低下させることなく、反射面９ａ，９ｂに入射する光束の単位面積あたりの強度を低減できる。
【００８０】
また、図１６に示す本実施形態の他の例の照明装置では、光源部４６が有するリフレクター６６は、ランプ光軸Ｌ１を通るｘｚ平面での断面形状は楕円形状となっており、ランプ光軸Ｌ１を通るｙｚ平面での断面形状は放物線形状となっている。そのため、光源部４６から射出される集束光束は、集束位置ｆｘにおいてｘ方向のみが集束している。
【００８１】
すなわち、集束光束のｘ方向における光束径は、最小化した状態で反射面９ａ，９ｂに入射する。一方、ｙ方向における光束径は光源部４６から射出された直後と変わらず略平行光のままで反射面９ａ，９ｂに入射する。したがって、２つの光源部からの光束を合成する場合の合成効率を低下させることなく、反射面９ａ，９ｂに入射する光束の単位面積あたりの強度を低減できる。
【００８２】
このような集束光束は、反射面９ａで反射された後、発散角変更レンズ１１に入射する。発散角変更レンズ１１は、ｘ方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズである。そのため、発散角変更レンズ１１に入射する集束光束は、発散角変更レンズ１１を透過することにより略平行光に変換されて射出される。
【００８３】
このような照明装置においても、光束径と角度分布の広がりが小さい合成光束を効率良く得られるとともに、耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を有する照明装置を実現できる、という第１実施形態の照明装置と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態では集光角変更レンズ８が不要となり、部品点数の削減が図れる。
【００８４】
［第８実施形態］
以下、本発明の第８実施形態について、図１７〜図２０を用いて説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、反射プリズムの代わりに、２つの反射ミラーで構成される反射部８９を備えている点が第１実施形態と異なっている。
図１７は、本実施形態の照明装置を備えたプロジェクター８１の概略構成図である。図１８は光源部からの光束の断面形状の変化の様子を模式的に示す斜視図である。図１９は本プロジェクターに用いる集光角変更レンズや発散角レンズの作用を説明するための図である。図２０は、本実施形態のプロジェクター８１における作用を説明する説明図である。
図１７〜図１９において、既に説明済みの構成要素については既出の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８５】
図１７に示すように、本実施形態のプロジェクター８１は、上述の実施形態と異なり、光変調素子を３枚備えた所謂３板式のプロジェクターとなっている。プロジェクター８１は、概略すると以下のように動作する。
【００８６】
まず、照明装置８２から射出された光は、色分離光学系８４により複数の色光に分離される。色分離光学系８４により分離された複数の色光は、それぞれ対応する光変調素子３ａ〜３ｃに入射して変調される。光変調素子３ａ〜３ｃにより変調された複数の色光は、色合成素子８８に入射して合成される。色合成素子８８により合成された光は、投写光学系５によりスクリーン４に拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。以下、プロジェクター８１の各構成要素について説明する。
【００８７】
照明装置８２が有する反射部８９は、反射ミラー８９Ａと反射ミラー８９Ｂとを有している。各反射ミラー８９Ａ，８９Ｂは、それぞれ照明光軸Ｌと略４５度の角度をなすとともに、ｘｚ平面の法線方向から視てＸ字状に重なるように、照明光軸Ｌをまたいで配置されている。各光源部６，７から射出された略平行光は、それぞれ反射ミラー８９Ａ，８９Ｂで反射され、色分離光学系８４に入射する。
【００８８】
色分離光学系８４は、ダイクロイックミラー８４１、８４２、ミラー８４３〜８４５、平行化レンズ２１ａ〜２１ｃ、リレーレンズ（リレー光学系）８５、８６を含んでいる。ダイクロイックミラー８４１、８４２は、例えばガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー８４１、８４２は、所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる特性を有している。ここでは、ダイクロイックミラー８４１が緑色光と青色光とを反射させ、ダイクロイックミラー８４２が緑色光を反射させる。
【００８９】
照明装置８２から射出された合成光束は、ダイクロイックミラー８４１に入射する。合成光束のうちの赤色光Ｌａは、ダイクロイックミラー８４１を通ってミラー８４３に入射し、ミラー８４３で反射して平行化レンズ２１ａに入射する。赤色光Ｌａは、平行化レンズ２１ａにより略平行化された後に、光変調素子３ａに入射する。
【００９０】
また、合成光束のうちの緑色光Ｌｂと青色光Ｌｃとは、ダイクロイックミラー８４１で反射して、ダイクロイックミラー８４２に入射する。緑色光Ｌｂは、ダイクロイックミラー８４２で反射して平行化レンズ２１ｂに入射する。緑色光Ｌｂは、平行化レンズ２１ｂにより略平行化された後に、光変調素子３ｂに入射する。
【００９１】
さらに、ダイクロイックミラー８４２を通った青色光Ｌｃは、リレーレンズ８５を通りミラー８４４で反射した後、リレーレンズ８６を通りミラー８４５で反射して平行化レンズ２１ｃに入射する。青色光Ｌｃは、平行化レンズ２１ｃにより略平行化された後に、光変調素子３ｃに入射する。
【００９２】
光変調素子３ａ〜３ｃは、例えば透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。光変調素子３ａ〜３ｃは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続されている。光変調素子３ａ〜３ｃは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに変調して画像を形成する。光変調素子３ａ〜３ｃは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。光変調素子３ａ〜３ｃにより変調（形成）された光（画像）は、色合成素子８８に入射する。
【００９３】
色合成素子８８は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光が反射し緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射し緑色光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投写光学系５によってスクリーン４に拡大投写される。
【００９４】
図１８に示すように、第１光源部６と第２光源部７とは、ランプ光軸Ｌ１とランプ光軸Ｌ２とが、ｙ方向に異なる２つの平面（ｘｚ平面）内に存在するように、ｙ方向において異なる位置に配置されている。各光源部６，７から射出された略平行光は、ｙ方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズである集光角変更レンズ２９を介することによりｙ方向に集光する集束光束に変換され、反射部８９に入射する。反射部８９で反射された集束光束は、ｙ方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズである発散角変更レンズ１０を介することにより略平行光に変換され、合成光束として射出される。
【００９５】
ここで、反射部８９に入射する集束光束は、ｘｚ平面の法線方向から視ると照明光軸Ｌをまたいで各反射ミラー８９Ａ，８９Ｂの反射面８９ａ，８９ｂに入射する。また、このとき集束光束は、反射面８９ａ，８９ｂで反射したランプ光軸Ｌ１およびランプ光軸Ｌ２が、ｘｚ平面の法線方向から視て照明光軸Ｌと重なる位置に入射する。
【００９６】
さらに、図１９に示すように、第１光源部６から射出された集束光束は、反射ミラー８９Ａにおいて、隣接する反射ミラー８９Ｂ側によせて、反射ミラー８９Ａの端部に集束光束が接する様に照射されている。同様に、不図示の第２光源部から射出された集束光束も、同様に反射ミラー８９Ｂにおいて、隣接する反射ミラー８９Ａ側によせて照射されている。このように集束光束を照射ことで、ランプ光軸Ｌ１，Ｌ２がｙ方向で近接した状態で、合成光束が形成されることとなる。
上述したように、２つの光源部６，７に対応する２つのランプ光軸Ｌ１，Ｌ２はｙｚ平面内のｙ方向において異なる位置に配置されているため、光束の合成方向はｙｚ平面に含まれるｙ方向となる。したがって、本実施形態の照明装置８２においては、ＰＢＳアレイ５３における偏光分離方向を光束の合成方向と直交する方向であるｘ方向に設定している。
【００９７】
図２０は、上述の合成光束（白色光ＷＬ）がダイクロイックミラー８４１に入射する様子を示す説明図である。図に示すように、ダイクロイックミラー８４１に対して角度αで白色光ＷＬが入射する場合、不図示の光源部に係るランプ光軸Ｌ１，Ｌ２は、ダイクロイックミラー８４１に対する入射面Ｓ１に直交し、且つ照明光軸Ｌを含む仮想面Ｓ２に含まれるように位置する。そのため合成光束は、仮想面Ｓ２内で角度分布の広がりを有することになる。図に示す入射面Ｓ１は、ダイクロイックミラー８４１で反射し折れ曲がるランプ光軸Ｌ１を含む面である。
【００９８】
ここで、ダイクロイックミラー８４１は、光を分離する能力が光の入射角に強く影響を受ける角度依存性を有していることが知られている。入射角が変化すると、誘電体層内を光が透過する距離が変化し、光が誘電体層から受ける影響の度合が変化するためである。
【００９９】
図中符号Ｄ１で示すように、合成光束が、入射面Ｓ１内で角度分布の広がりを有する場合には、広がりの範囲内において、ダイクロイックミラー８４１に対する入射角が大きく変化することになる。すると、入射角度に応じてダイクロイックミラー８４１による分離波長が変化するため、幅広い波長の閾値を有することとなり色ムラを生じやすい。
【０１００】
対して、図中符号Ｄ２で示すように、合成光束が、仮想面Ｓ２内で角度分布の広がりを有する場合には、広がりの範囲内において、ダイクロイックミラー８４１に対する入射角には大きな差がない。誘電体層内を光が透過する距離（入射面Ｓ１方向の成分）にあまり変化がないためである。そのため、角度分布の広がりの範囲で入射角度が変化しても、ダイクロイックミラー８４１による分離波長が変化しにくく、色ムラを生じにくい。
【０１０１】
したがって、ダイクロイックミラー８４１に入射する合成光束が、上述のような角度分布の広がりを有すると、例えば入射面Ｓ１内で角度分布の広がりを有する場合と比べて、色ムラの発生を抑制しやすく好適である。
【０１０２】
このような照明装置８２においても、光束径と角度分布の広がりが小さい合成光束を効率良く得られるとともに、耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を有する照明装置を実現できる、という第６実施形態の照明装置と同様の効果が得られる。また、反射部８９が有する一対の反射ミラー８９Ａ，８９Ｂは、各光源部６，７から射出された光の合成方向に沿ってＸ字状に配置されている。そのため、上述の実施形態で示した反射プリズム９では、反射面９ａ，９ｂが頂点９ｔで接しているのに対し、反射部８９では、反射ミラーが接する稜線（頂点）を有していない。したがって、例えば、反射プリズム９では、頂点９ｔが９０度となるように形成し、反射面９ａ，９ｂが不連続にならないような接合面とする必要があるのに対し、反射部８９ではこのような特別な接合面を形成する必要が無く形成が容易となる。
なお、このような照明装置８２においても、第５実施形態の照明装置４２の様に、発散角変更レンズやインテグレータ光学系において、全てのランプ光軸が照明光軸Ｌと交わるように、ランプ光軸を設定しても良い。
【０１０３】
［第９実施形態］
以下、本発明の第９実施形態について、図２１を用いて説明する。  
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態、第２実施形態と同様であり、集光角変更レンズの代わりに、凹面状の反射ミラーを備えている点が第１実施形態、第２実施形態と異なっている。
図２１は、本実施形態の照明装置を備えたプロジェクター９１の概略構成図である。
図２１において、図１と共通の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０４】
図に示すように、本実施形態の照明装置９２が有する各光源部６，７から射出された略平行光は、ｘ方向とｙ方向において曲率が異なる凹面状の反射ミラー（集光角変更素子）９５に入射し反射され、集束光束に変換されて反射プリズム９に入射する。
【０１０５】
このような照明装置９２においても、光束径と角度分布の広がりが小さい合成光束を効率良く得られるとともに、耐久性が高く、長期にわたって安定して高い光出力を有する照明装置を実現できる、という第１実施形態の照明装置と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態では、集光角を変更するためにミラーを用いているため、レンズと異なり色収差が発生しないため、集光角変更レンズを用いる場合よりも光束径をより小さくできる。また、反射ミラー９５として、軸外し放物面ミラーや、トーリック面で構成されたトロイダルミラーも用いることができ、このような場合には、色収差に加えて球面収差や非点収差の発生を抑えられるため、光束径を一層小さくできる。
【０１０６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、２つの光源部を備えた照明装置の例を示したが、光源部の数は２つに限るものではなく、それ以外の数、例えば４つであっても良い。図２２は、４つの光源部を備えた照明装置に用いる四角錐台状の反射プリズム７９を光射出側から見た模式図である。この図に示すように、４つの光源部の各々でランプ光軸Ｌ１〜Ｌ４に対して互いに直交する２方向で集光角を異ならせ、プリズムの反射面の傾斜方向（図２２中の矢印Ａ方向）での断面寸法が小さく、傾斜方向と直交する方向（図２２中の矢印Ｂ方向）での断面寸法が大きな光束を生成すれば良い。
【０１０７】
また、均一照明系を構成するインテグレータ光学系として、上記実施形態のレンズアレイ方式に代えて、ロッドレンズを備えたインテグレータ光学系も使用できる。その場合には、反射プリズムの反射面で反射された発散光束（合成光束）を再度集光させるような特性を持つ発散角変更レンズを用いることが望ましい。発散角変更レンズにより各光束を集光させた位置にロッドレンズを配置して、各光源部からの光束をロッドレンズに入射させる構成とすることができる。もしくは、口径が大きなロッドレンズを用いる場合には、発散角変更レンズを用いることなく、反射プリズムの直後にロッドレンズを配置し、各光源部からの光束をロッドレンズに入射させる構成としても良い。その他、照明装置、プロジェクターを構成する各部材の形状、数、配置等の具体的な構成については、上記実施形態に限ることなく適宜変更が可能である。
【０１０８】
さらにまた、反射プリズム９はプリズムの形態に限定されない。光源部からの光束を反射するための複数の反射面が所定の角度で配置されていれば良い。例えば、複数の平板状の反射ミラーを所定の角度で配置した構成を採用できる。この構成の場合には、反射ミラーの裏面側から反射面を冷却できるため、反射面の耐久性を向上させ易い。また、上記実施形態では、各光源部から射出された光束の反射プリズムの反射面に沿った断面におけるランプ光軸と反射面で反射した光束の光軸とを含む面内方向の寸法が最小となるように反射プリズムを配置したが、上記断面寸法が略最小となるように反射プリズムを配置すれば良い。
【０１０９】
そして、上記実施形態では、第８実施形態のみ３板式のプロジェクターの構成を採用したが、言うまでもなく、他の実施形態の照明装置を３板式のプロジェクターの構成に採用することも可能である。その場合、図２０で示したように、ランプ光軸Ｌ１，Ｌ２は、色分離光学系が有するダイクロイックミラーに対する入射面に直交し、且つ照明光軸を含む仮想面に含まれるように位置することが望ましい。
【符号の説明】
【０１１０】
１，４１，４３，５１，６１，８１，９１…プロジェクター、２，４２，４４，５２，６２，８２，９２…照明装置、３…光変調素子（画像形成素子）、５…投写光学系、６，７，２６，３６，３７，４６…光源部、８，２８，２９，３０，３１…集光角変更レンズ（集光角変更素子）、９，７９…反射プリズム（光軸変換素子）、９ａ，９ｂ…反射面、１０，１１…発散角変更レンズ（発散角変更素子）、１４…発光ランプ（発光体）、１５，２５，６５，６６…リフレクター、３４…平行化レンズ、３５…発散光変換レンズ（発散光変換素子）、８９…反射部（光軸変換素子）、９５…反射ミラー（集光角変更素子）、Ｌ…照明光軸、Ｌ１，Ｌ２…ランプ光軸（射出光軸）
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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