(57)【要約】【課題】ライトパイプ１を用いた照明光学系１０において、出射端４から射出する光強度を増大し、かつ、コンパクトに構成する。【解決手段】入射端３から入射された光が光路の外周２において繰り返し反射されて出射端４から射出されるライトパイプ１を含む照明光学系１０において、ライトパイプ１の側面には側面入射端５を設け、ライトパイプ１の光路中には、側面入射端５から入射された光が出射端４の方向へ反射される反射面６と設けた照明光学系１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射端から入射された光が光路の外周において繰り返し反射されて伝送され、出射端から射出されるライトパイプを含む照明光学系において、
前記ライトパイプの側面には側面入射端が設けられており、
前記ライトパイプの光路中には、前記側面入射端から入射された光が前記出射端の方向へ反射される反射面が設けられていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記側面入射端には集光手段が設けられており、
前記反射面は、前記光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小反射部により構成されており、
前記集光手段により集光された光が前記小反射部により前記出射端の方向へ反射されることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記入射端には集光手段が設けられており、
前記反射面には、前記光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小透過部が設けられており、
前記集光手段により集光された光が前記小透過部を透過して前記出射端の方向へ射出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記ライトパイプは中実部材からなる中実型であり、前記側面入射端の光路は前記中実部材の屈折率よりも小さい領域により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記側面入射端の口径は前記ライトパイプの入射端の口径よりも小さく、前記小反射部は前記側面入射端の近傍に設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記反射面は、凹面からなる反射面であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記側面入射端は前記ライトパイプの側面に複数設けられており、前記反射面は前記複数の側面入射端の夫々に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影装置等に用いられるライトパイプを有する照明装置に関する。特に、複数の光源の夫々に対応する複数の入射端から光を入射して、混合された光を一つの出射端から出射する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）の光変調素子を用いて、光源からの光を変調して投影レンズにより拡大投射するプロジェクタが実用化されている。この種の投影装置は、手軽に持ち運んで、壁やスクリーンに投影像を簡便に投影できる利便性を備えている。この利便性を更に向上させるため、近年、特に小型化、軽量化の要請が強い。これに伴い、光変調素子や光源、照明光学系が小型化、軽量化されてきおり、投影像の拡大率も増大し、小型で高輝度の照明装置が求められている。
【０００３】
また、近年、高精細な液晶パネルやＤＭＤが開発され、大きなスクリーンに高精細な投影像を拡大投影することができるようになってきている。そのため、発光光の輝度分布の均一性が高く、かつ高輝度の照明装置が求められている。
【０００４】
特許文献１には、この種の投影装置に用いられる光源装置が記載されている。図８は、特許文献１の図２に記載されている光源装置５０の模式図である。光源装置５０は、ケース本体５８の一辺に設置された３つの発光素子５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂと、各発光素子５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂから発光された光を反射する反射面５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂと、各発光素子５１Ｒ、５１Ｂからの光を反射するミラー５３、５４と、各発光素子５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂから発光された光を合成するクロスダイクロイックプリズム５５と、クロスダイクロイックプリズム５５から射出される光を集光するコンデンサレンズ５６と、コンデンサレンズ５６から集光された光を導入して伝送するライトトンネル５７から構成されている。この構成によって、発光素子５１Ｒの赤色の光、発光素子５１Ｇの緑色の光、発光素子５１Ｂの青色の光の各光を混合して、ライトトンネル５７の出射端から混色光を射出することができる、というものである。
【特許文献１】特開２００６−１０７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の光源装置５０では、ライトトンネル５７の外部（ケース本体５８の一辺）に３つ発光素子を設置し、ライトトンネル５７の外部に２つのミラー５３、５４を設置し、更に、各発光素子５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂからの光を混合するためのクロスダイクロイックプリズム５５を設置する必要がある。そのために、光源装置５０の体積が増大するとともに、各発光素子５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂからライトトンネル５７の射出端までの距離も長くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。
【０００７】
請求項１に係る発明においては、入射端から入射された光が光路の外周において繰り返し反射されて伝送され、出射端から射出されるライトパイプを含む照明光学系において、
前記ライトパイプの側面には側面入射端が設けられており、前記ライトパイプの光路中には、前記側面入射端から入射された光が前記出射端の方向へ反射される反射面が設けられていることを特徴とする照明光学系とした。
【０００８】
請求項２に係る発明においては、前記側面入射端には集光手段が設けられており、前記反射面は、前記光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小反射部により構成されており、前記集光手段により集光された光が前記小反射部により前記出射端の方向へ反射されることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系とした。
【０００９】
請求項３に係る発明においては、前記入射端には集光手段が設けられており、前記反射面には、前記光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小透過部が設けられており、前記集光手段により集光された光が前記小透過部を透過して前記出射端の方向へ射出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明光学系とした。
【００１０】
請求項４に係る発明においては、前記ライトパイプは中実部材からなる中実型であり、前記側面入射端の光路は前記中実部材の屈折率よりも小さい領域により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明光学系とした。
【００１１】
請求項５に係る発明においては、前記側面入射端の口径は前記ライトパイプの入射端の口径よりも小さく、前記小反射部は前記側面入射端の近傍に設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の照明光学系とした。
【００１２】
請求項６に係る発明においては、前記反射面は、凹面からなる反射面であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明光学系とした。
【００１３】
請求項７に係る発明においては、前記側面入射端は前記ライトパイプの側面に複数設けられており、前記反射面は前記複数の側面入射端の夫々に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明光学系とした。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る照明光学系においては、入射端から入射した光を光路の外周において繰り返し反射して伝送し、出射端から射出するライトパイプを含み、ライトパイプの側面には側面入射端を設け、ライトパイプの光路中には、側面入射端から入射した光を出射端の方向に反射する反射面を設けた照明光学系とした。この構成により、ライトパイプの外部に反射面や光混合素子を設置することなく、複数光源から入射した光を合成して出射端から射出させることができる。
【００１５】
また、請求項２に係る照明光学系においては、側面入射端には集光手段を設け、反射面は、光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小反射部により構成し、上記集光手段により集光された光が小反射部により出射端の方向へ反射するようにした。その結果、側面入射端から入射した光の損失を低減して出射端側へ反射させることができるとともに、入射端から入射した光が小反射部により遮蔽される損失も低減できるので、側面入射端及び入射端の両方から入射した光を効率よく合成することができる。
【００１６】
また、請求項３に係る照明光学系においては、入射端には集光手段を設け、反射面には、光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小透過部を設け、集光手段により集光された光が小透過部を通過して出射端の方向へ反射されるようにした。その結果、入射端から入射した光の損失を低減して出射端側へ透過させることができるとともに、側面入射端から入射した光は反射部により損失を低減して出射端側へ反射させることができるので、側面入射端及び入射端の両方から入射した光を効率よく合成することができる。
【００１７】
また、請求項４に係る照明光学系においては、ライトパイプは中実部材を用いた中実型であり、側面入射端の光路はその中実部材よりも屈折率よりも小さい領域により構成した。その結果、入射端から入射した光は、側面入射端の領域と接する界面において全反射するので、側面入射端からの漏れ出しによる損失を低減させることができる。
【００１８】
また、請求項５に係る照明光学系においては、側面入射端の口径はライトパイプの入射端の口径よりも小さく、小反射部は側面入射端の近傍に設けた。この構成により、側壁入射端から光が漏れ出す損失を減少させて、光の利用効率を向上させることができる。
【００１９】
また、請求項６に係る照明光学系においては、上記反射面は凹面からなる反射面とした。これにより、側面入射端から入射した光のライトパイプの外周における反射角を調整することが可能となり、出射端から射出する光の射出角度を調整することができる。
【００２０】
また、請求項７に係る照明光学系においては、側面入射端をライトパイプの側面に複数設け、この複数の側面入射端の夫々に対応して複数の反射面を設けた。これにより、光強度の高い射出光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る照明光学系の基本的な構成を表す縦断面図である。図１に示すように、照明光学系は、ライトパイプ１から構成されている。ライトパイプ１は、光を反射する光路の外周２と、光路に光を入射する入射端３と、光路から光を射出する出射端４と、光路の側面に設置され、光を入射する側面入射端５と、光路中に設置され、側面入射端５から入射した光を出射端４側に反射する反射面６から構成されている。
【００２３】
これにより、入射端３から入射する光と、側面入射端５から入射する光が合成されて、光路の外周により繰り返して反射され、出射端４方向へ伝送される。光路の外周において繰り返し反射されるので、２つの入射端から入射した光がライトパイプ１の内部で混合され、光強度の高い射出光を得ることができる。このように、ライトパイプ１の光路中において光の合成及び混合を行うようにしたので、ライトパイプ１の外に光合成用の反射面やプリズムを設置する必要がなく、ライトパイプ１からなる照明光学系をコンパクトに構成することができる。
【００２４】
後に詳述するが、ライトパイプ１として、内部が空洞の円筒形、或いは、多角形の筒状体とし、内面に金属からなる反射面を形成した中空型とすることができる。また、ライトパイプ１として、内部が透明材料により構成される中実型の円柱或いは多角柱とし、外周面における全反射を利用した中実型とすることができる。反射面６として、透明部材の上に反射面を構成してもよいし、プリズム等を利用することができる。反射面６は、半透過型でもよいし、金属表面などからなる高反射率の表面とすることができる。側面入射端５はライトパイプ１の側面に複数形成することができる。その場合も、各側面入射端に対応して反射面を設ける。このように複数の入射端を構成すれば、出射光の光強度をより高くすることができる。以下、本発明による実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
（実施形態１）
図２は、本発明の実施形態１に係る照明光学系１０を表す模式的な断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。図２に示すように、照明光学系１０は、内部が中空の筒状体からなるライトパイプ１を含んでいる。ライトパイプ１は、光を入射する入射端３と、ライトパイプ１の側面から光を入射する側面入射端５と、光を射出する出射端４と、側面入射端５に光を導く側面入射部１７と、側面入射端５から入射した光を出射端４側に反射する小反射部１８とから構成されている。照明光学系１０は、更に、入射端３に設けた光源１２及び反射部１３と、側面入射部１７に設けた光源１４、反射部１５及び集光手段１６とを含んでいる。
【００２６】
ライトパイプ１の内壁面１１は反射面を構成し、光路の外周となる。ライトパイプ１を、例えば金属により構成した場合には、内壁面１１が反射面となる。ライトパイプ１をガラスやセラミックス、或いはプラスチック材料により構成する場合には、内壁面１１に金属膜を堆積して、反射面を形成する。光源１２及び光源１４は、固体発光素子を使用している。反射部１３及び反射部１５は、内面に鏡面処理が施されており、光源１２及び光源１４から発光した光をライトパイプ１内に導入する。ライトパイプ１内の光路中に設置した小反射部１８は、内壁面１１により規定される光路の外周、即ち光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな形状を有している。側面入射部１７の内部に設置した集光手段１６は、光源１４から発光した光を小反射部１８に集光する。小反射部１８は、透明基板の中央部に反射面を形成し、ライトパイプ１の光路に斜めに挿入して構成することができる。この反射面により、集光された光を出射端４の方向へ反射する。
【００２７】
小反射部１８は、光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さい形状としている。この小さい小反射部１８の反射面６に光源１４からの光を集光するようにすれば、光源１４から入射した光の損失を低減して、出射端４方向に導くことができる。また、小反射部１８の外形が小さいので、光源１２から入射した光が小反射部１８によって遮蔽されることによる光の損失も低減することができる。例えば、小反射部１８の光軸８方向に対する外形をｄとし、ライトパイプ１の光路の外形をＬとして、ｄ／Ｌを略１／２とすれば、光路が小反射部１８により遮蔽される面積の割合は概ね２５％である。即ち、入射端３から入射する光の損失は概ね２５％である。また、ｄ／Ｌを略１／４とすれば、遮蔽される面積の割合は６％、即ち入射端３から入射する光の損失は概ね６％となる。これに対して、例えば、特許文献１に記載されるようなダイクロイックプリズムを使用して２光源からの光を合成する場合に、夫々の光の損失は略５０％となる。従って、本実施形態１による照明光学系１０は、光源からの光の利用効率が大幅に向上していることが理解できる。
【００２８】
また、入射端３から入射する光の角度分布と、小反射部１８の反射面から反射される光の角度分布とを略等しくする。これにより、出射端４から射出される光源１２と光源１４の光の混合率を向上させることができる。ライトパイプ１内を進行する光は、反射面となる内壁面１１において繰り返して反射されるが、その反射角は維持される。つまり、入射端３から入射した光の角度分布は維持されて出射端４から射出され、小反射部１８の反射面で反射した光の角度分布も維持されて出射端４から射出されるので、入射端３から入射する光の角度分布と反射面６から反射される光の角度分布とを略等しくすることにより、出射端４から射出される光の混合率を向上させることができる。また、この理由により、小反射部１８は、ライトパイプ１の光路の中心の位置に設置するのが好ましい。また、小反射部１８の反射面６を凹部とし、反射面の曲率を調整して反射光の角度分布を調整することができる。
【００２９】
なお、入射端３及び側面入射端５に、光源１２、１４と反射部１３、１５を設けているが、これに変えて、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を設置してもよい。ＬＥＤを設置する場合は、照明光学系１０をよりコンパクトに構成することができる。また、光源１２，１４と反射部１３、１５に変えて、水銀ランプやハロゲンランプからの光を集光して、入射端３及び側面入射端５から入射するようにしてもよい。
【００３０】
（実施形態２）
図３は、本発明の他の実施形態２に係る照明光学系１０を表す模式的な断面図である。本実施形態においては中実型のライトパイプ１を使用している。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００３１】
図２に示すように、照明光学系１０は、円柱体又は多角柱体からなるライトパイプ１を含んでいる。ライトパイプ１は、光を入射する入射端３と、ライトパイプ１の側面から光を入射する側面入射端５と、光を射出する出射端４と、側面入射端５に光を導く側面入射部１７と、側面入射端５から入射した光を出射端４側に反射する小反射部１８とから構成されている。照明光学系１０は、更に、入射端３に設けた光源１２及び反射部１３と、側面入射部１７に設けた光源１４、反射部１５及び集光手段１６とを含んでいる。
【００３２】
更に、ライトパイプ１は、透明ガラスや透明樹脂等から形成される中実部１９と、中実部１９の外周を覆い保護する保護部２０とから構成されている。中実部１９の外壁面２１は光を反射する反射面を構成し、光路の外周となる。中実部１９の屈折率が１以上であるために、外壁面に臨界角以上の入射角で入射した光はその表面で全反射する。また、外壁面２１に反射膜を形成すれば入射角に依存しない反射面を構成することができる。光源１２及び光源１４は、固体発光素子を使用している。反射部１３及び反射部１５は、内面に鏡面処理が施されており、光源１２及び光源１４において発光した光をライトパイプ１内に導入する。
【００３３】
小反射部１８は、中実部１９を斜めに切断し、その切断面の少領域に金属反射膜を形成し、分割した中実部１９を透明接着剤により張り合わせて、形成することができる。小反射部１８は、外壁面２１により規定される光路の外周、即ち光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな形状を有している。側面入射部１７の内部に設置した集光手段１６は、光源１４から発光した光を小反射部１８に集光する。集光された光を出射端４の方向へ反射される。その他の構成は、実施形態１と同様なので、説明を省略する。
【００３４】
このように構成することにより、入射端３から外壁面２１に臨界角以上の傾斜角で入射した光は、側面入射端５において全反射される。そのために、側面入射端５から漏れ出す光を低減させることができ、入射光に対する出射光の出射効率を向上させることができる。
【００３５】
（実施形態３）
図４は、本発明の他の実施形態３に係る照明光学系１０を表す模式的な断面図である。本実施形態３においては、入射端３の近傍に集光手段１６を設け、入射端３からの入射光が、光路中に設けた反射面６の中央部の小透過部２２を通過するようにした。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。
【００３６】
図４に示すように、照明光学系１０は、内部が中空の筒状体からなるライトパイプ１を含んでいる。ライトパイプ１は、光を入射する入射端３と、ライトパイプ１の側面から光を入射する側面入射端５と、光を射出する出射端４と、側面入射端５に光を導く側面入射部１７と、側面入射端５から入射した光を出射端４側に反射する内反射部２３とから構成されている。照明光学系１０は、更に、入射端３に設けた光源１２及び反射部１３と、入射端３近傍に設けた集光手段１６と、側面入射部１７に設けた光源１４及び反射部１５とを含んでいる。
【００３７】
ライトパイプ１の内壁面１１は反射面を構成し、光路の外周となる。ライトパイプ１を、例えば金属により構成した場合には、内壁面１１が反射面となる。ライトパイプ１をガラスやセラミックス、或いはプラスチック材料により構成する場合には、内壁面１１の表面に金属膜を堆積して、反射面を形成する。光源１２及び光源１４は、固体発光素子を使用している。反射部１３及び反射部１５は、内面に鏡面処理が施されており、光源１２及び光源１４から発光した光をライトパイプ１内に導入する。ライトパイプ１内の光路中に設置した内反射部２３は、ライトパイプ１の光路を塞ぐように設置され、中央部に小透過部２２が形成されている。内反射部２３の表面は鏡面処理が施され、反射面を構成し、側面入射部１７から入射した光を出射端４に向けて反射する。中央部に形成される小透過部２２は、集光手段１６により集光された光を出射端４方向へ透過する。
【００３８】
小透過部２２の口径は、光路の外形よりも小さい形状としている。この小さい小透過部２２に光源１２からの光を集光するようにすれば、光源１２からの光の損失を低減して、出射端４方向に導くことができる。また、小透過部２２の口径が小さいので、光源１４からの光が小透過部２２を通過することによって生ずる損失も低減させることができる。例えば、小透過部２２の側面入射部１７の光路方向に対する口径をｈとし、側面入射部１７の光路の外形をＰとして、ｈ／Ｐを略１／２とすれば、側面入射端５から入射する光が小透過部２２を透過する割合は概ね２５％である。即ち、側面入射端５から入射する光の損失は概ね２５％である。また、ｈ／Ｐを略１／４とすれば、小透過部２２を通過する光の割合は６％、即ち側面入射端５から入射する光の損失は概ね６％となる。これに対して、例えば、特許文献１に記載されるようなダイクロイックプリズムを使用して２光源からの光を合成する場合に、夫々の光の損失は略５０％となる。従って、本実施形態１による照明光学系１０は、光源からの光の利用効率が大幅に向上していることが理解できる。
【００３９】
また、小透過部２２を通過する光の角度分布と、内反射部２３の反射面から反射される光の角度分布とを略等しくする。これにより、出射端４から射出される光源１２と光源１４の光の混合率を向上させることができる。ライトパイプ１内を進行する光は、反射面となる内壁面１１において繰り返して反射されるが、その反射角は維持される。つまり、入射端３から入射した光の角度分布は維持されて出射端４から射出され、内反射部２３の反射面から反射した光の角度分布も維持されて出射端４から射出されるので、入射端３から入射する光の角度分布と内反射部２３の反射面から反射される光の角度分布とを略等しくすることにより、出射端４から射出される光の混合率を向上させることができる。また、この理由により、小透過部２２は、ライトパイプ１の光路の中心の位置に設置するのが好ましい。また、内反射部２３の反射面を凹面又は凸面とし、その曲率を調整して反射光の角度分布を調整してもよい。
【００４０】
（実施形態４）
図５は、本発明の他の実施形態４に係る照明光学系１０を表す模式的な断面図である。本実施形態４においては、中空型のライトパイプ１の側面に入射端３よりも口径の小さい側面入射端５を形成して、この側面入射端５から光を入射する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００４１】
図５に示すように、照明光学系１０は、筒状体からなる中空型のライトパイプ１を含んでいる。ライトパイプ１は、入射端３と、入射端３の口径よりも小さな口径を有する側面入射端５と、光を射出する出射端４と、側面入射端５の近傍に設置され、側面入射端５から入射した光を出射端４方向に反射する小反射部１８とから構成されている。照明光学系１０は、更に、入射端３に設けた光源１２及び反射部１３と、側面入射端５の外部近傍に設置される光源１４と、光源１４からの光を集光して側面入射端５に集光する集光手段１６を備えている。
【００４２】
小反射部１８は、側面入射端５の近傍に設けている。光源１４において発光した光は、集光手段１６により集光され、側面入射端５からライトパイプ１内に導入される。集光手段１６により入射光が絞られているので、側面入射端５の口径を十分小さくすることができる。小反射部１８は、側面入射端５に近接して配置することにより、十分小さく形成することができる。これにより、入射端３から入射した光が側面入射端５から漏れ出す光の損失を低減することができる。また、小反射部１８の形状を小さくできるので、小反射部１８により光が遮蔽されることによる損失も低減することができる。
【００４３】
また、ライトパイプ１を中空型に代えて中実型としてもよい。この場合の小反射部１８は、中実部を斜めに切断し、その切断面の側面入射端５近傍の小領域に金属反射膜を形成し、分割した中実部を透明接着剤により張り合わせて、構成することができる。その他の構成は、実施形態１又は実施形態２と同様なので、説明を省略する。
【００４４】
（実施形態５）
図６は、本発明の他の実施形態５に係る照明光学系１０を表す模式的な断面図である。本実施形態５においては、ライトパイプ１の側面に複数の入射端を備えている。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００４５】
図６において、照明光学系１０は、ライトパイプ１を含んでいる。ライトパイプ１は、の光を導入する入射端３と、ライトパイプ１の側面に設けた第１側面入射端５ａ及び第２側面入射端５ｂと、光を射出する出射端４と、第１側面入射端５ａ及び第２側面入射端５ｂの夫々に対応して設けた、光を導入するための第１側面入射部１７ａ及び第２側面入射部１７ｂと、第１側面入射端５ａ及び第２側面入射端５ｂの夫々に対応し、入射した光を出射端４方向に反射する第１小反射部１８ａ及び第２小反射部１８ｂとから構成されている。照明光学系１０は、更に、入射端３に光を照射するための光源１２及び反射部１３と、第１側面入射部１７ａに設けた、第１側面入射端５ａに光を照射するための第１光源１４ａ、第１反射部１５ａ及び第１集光手段１６ａと、第２側面入射部１７ｂに設けた、第２側面入射端５ｂに光を照射するための第２光源１４ｂ、第２反射部１５ｂ及び第２集光手段１６ｂとを備えている。
【００４６】
第１小反射部１８ａ及び第２小反射部１８ｂの夫々は、光軸８方向に対する外形が光路の外形の１／２以下である。そして、第１光源１４ａ及び第２光源１４ｂから照射された光は夫々は、第１小反射部１８ａ及び第２小反射部１８ｂの夫々の反射面に集光される。そのために、３つの光源１２、１４ａ、１４ｂから照射される光の損失を低減して高輝度の光を出射端４から射出させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態５において、ライトパイプ１を中空型に代えて中実型とすることができる。また、ライトパイプ１の側面に、更に多数の側面入射端を設けることができる。また、小反射部１８ａ、１８ｂを凹面鏡とすることができる。また、入射端３から入射する光の角度分布と、第１小反射部１８ａ及び第２小反射部１８ｂにより反射される反射光の角度分布と略一致させることにより、各光源からの光を均等に混合することができる。
【００４８】
（実施形態６）
図７は、本発明の実施形態６に係る照明光学系１０を用いた投影装置３０を表す模式的な構成図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。図７に示すように、投影装置３０は、本発明に係る照明光学系１０と、この照明光学系１０から照射される光を平行光に変換するリレーレンズ３１と、平行光を入射して画像光に変調する液晶表示素子３２と、液晶表示素子３２から出射される画像光をスクリーン３４に拡大投射する結像光学系３３とから構成されている。
【００４９】
照明光学系１０は、光を導入する入射端３と、側面から光を導入する側面入射端５と、側面入射端５から入射した光を出射端４方向に反射する小反射部１８を備えるライトパイプ１と、光源１２と、光源１２からの光を入射端３に集光する反射部１３と、光源１４と、光源１４からの光を側面入射端５に集光する反射部１５とを備えている。これにより、出射端４から射出される光は、光源１２及び光源１４の光を合成するので、高強度の光を射出させることができる。そのために、投影像の拡大率を大きくしても、スクリーン３４上に高輝度の投影像を形成することができる。また、ライトパイプ１の外形を例えば数ｍｍ以下とすれば、点光源に近い光を出射端４から射出することができる。その結果、歪の少ない投影像をスクリーン３４上に結像させることができる。
【００５０】
投影装置３０は上記の構成に限定されず、例えば、反射型液晶表示を用いてもよいし、液晶表示素子に代えてＤＭＤを利用することができることは言うまでもない。また、以上説明した照明光学系１０に使用する複数の光源は、同一の波長特性を有するものであってもよいし、補色関係の波長特性を有するものであってもよいし、３つの光源を用いる場合は、赤、青、黄の各色の光源を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。
【図７】本発明に係る照明光学系を用いた投影装置の模式的な構成図である。
【図８】従来公知の光源装置の模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  ライトパイプ
２  外周
３  入射端
４  出射端
５  側面入射端
６  反射面
１０  照明光学系
１１  内壁面
１２、１４  光源
１３、１５  反射面
１６  集光手段
１７  側面入射部
１８  小反射部
２２  小透過部
３０  投影装置
【図１】
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【図２】
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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３】
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