(57)【要約】【課題】  配列された複数の光源から出射される照明光の照度ムラを低減することができる光源装置を提供する。【解決手段】  複数の光源と、複数の光源からの光が入射する第１ロッドインテグレータと、第１ロッドインテグレータからの光が入射する第２ロッドインテグレータと、を備え、第１ロッドインテグレータは、複数の光源の各々に対向して配置される複数の入射側端面を備え、第１ロッドインテグレータの複数の出射側端面の各々の面積は、第１ロッドインテグレータの複数の入射側端面の各々の面積よりも大きく、第１ロッドインテグレータの複数の出射側端面の各々は、密接して配置され、第２ロッドインテグレータの入射側端面は、第１ロッドインテグレータの複数の出射側端面の集合面の面積より大きい、又は、同じである光源装置による。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
前記複数の光源からの光が入射する第１ロッドインテグレータと、
前記第１ロッドインテグレータからの光が入射する第２ロッドインテグレータと、
を備え、
前記第１ロッドインテグレータは、前記複数の光源の各々に対向して配置される複数の入射側端面を備え、
前記第１ロッドインテグレータの複数の出射側端面の各々の面積は、前記第１ロッドインテグレータの複数の入射側端面の各々の面積よりも大きく、
前記第１ロッドインテグレータの複数の出射側端面の各々は、密接して配置され、
前記第２ロッドインテグレータの入射側端面は、前記第１ロッドインテグレータの複数の出射側端面の集合面の面積より大きい、又は、同じである、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第１ロッドインテグレータと前記第２ロッドインテグレータとの光路中には、拡散素子が配置されている、
請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記複数の光源の各々は、長さｐの面光源であり、
前記複数の光源同士は、間隔Ｐで横縦にｍ×ｎ（ｍ，ｎ：正の整数、ｍ＞ｎ）に配列され、
前記第１ロッドインテグレータの入射側端面の面形状は、正方形であり、
前記第１ロッドインテグレータの出射側端面の面形状は、正方形であり、
前記第１ロッドインテグレータの入射側端面の一辺の長さをｐ＿ｉｎ、
前記第１ロッドインテグレータの出射側端面の一辺の長さをｐ＿ｏｕｔ、
としたとき、
ｐ＿ｉｎ＜ｐ＿ｏｕｔ
ｐ≦ｐ＿ｉｎ＜Ｐ
ｐ＿ｏｕｔ＝Ｐ
であり、
前記第２ロッドインテグレータの入射側端面の面形状は、長方形であり、
前記第２ロッドインテグレータの出射側端面の面形状は、長方形であり、
前記第２ロッドインテグレータの入射側端面の長方形の長辺の長さをＭ、
前記第２ロッドインテグレータの入射側端面の長方形の短辺の長さをＮ、
としたとき、
Ｍ≧ｍ×ｐ＿ｏｕｔ
Ｎ≧ｎ×ｐ＿ｏｕｔ
である、
請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】
前記第２ロッドインテグレータの入射側端面の面積は、前記第２ロッドインテグレータの出射側端面の面積よりも大きい、
請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
前記第１ロッドインテグレータの出射側端面と前記第２ロッドインテグレータの入射側端面とは、接着剤で固定されている、
請求項１乃至４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】
前記第２ロッドインテグレータの入射側端面には、前記第１ロッドインテグレータの複数の出射側端面の集合面の面形状に応じた窪みが形成されている、
請求項１乃至５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１ロッドインテグレータの出射側端面と前記第２ロッドインテグレータの入射側端面の少なくともいずれか一方は、拡散面である、
請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。
【請求項８】
前記第２ロッドインテグレータの出射端面が物体となるリレー光学系と、
前記第２ロッドインテグレータからの光を前記リレー光学系に導光する色合成手段と、を備え、
前記リレー光学系は、前記リレー光学系の出射側に像を形成する、
請求項１乃至７のいずれかに記載の光源装置。
【請求項９】
前記色合成手段は、無偏光クロスダイクロイックプリズムである、
請求項８記載の光源装置。
【請求項１０】
前記リレー光学系の倍率は、等倍である、
請求項８または９記載の光源装置。
【請求項１１】
前記リレー光学系のＦ値は、１．１以下である、
請求項８乃至１０のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１２】
前記光源は、固体光源である、
請求項１乃至１１のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１３】
画像情報を表示するための光空間変調素子に光源からの光を照射する照明光学系であって、
前記光源は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の光源装置である、
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項１４】
画像情報を表示するための光空間変調素子に光源からの光を照射する照明光学系と、
前記光空間変調素子により変調された光を拡大投射する投射光学系と、
を有し、
前記照明光学系は、請求項１３記載の照明光学系である、
ことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、光源装置を備える照明光学系、及び、これらを備える画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンに拡大画像を投射する画像表示装置（プロジェクタともいう）は、投射光学系を介してスクリーンに画像を投射する。投射される画像は、照明光学系を介した光により照明された光変調素子によって形成される。光変調素子を照明する光は、光源装置から供給される。よって、プロジェクタを用いてスクリーン上に表示される画像の画質は、光源装置から出射される光による照度分布に影響を受ける。
【０００３】
プロジェクタに用いられる光源装置が備える光源には、種々のものある。その一つとして、複数の光源を規則的に配列して面光源を形成する光源アレイが知られている。光源アレイは、例えば、複数の固体発光素子を光源とするが、これら固体発光素子への配線などを施すため、発光面に若干の隙間が生じる。そうすると、面光源ではあるが、発光点が離散的なことから照度ムラが生じる。
【０００４】
このような照度ムラが生じている光によって光変調素子を照明すると、表示する画像にも照度ムラが生じることになるため、照度ムラを低減させることが求められる。そこで、照度ムラを低減させる光源装置として、テーパ形状のロッドインテグレータと直方体形状のロッドインテグレータとを組み合わせた光源装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、複数の光源と、各光源に対応した複数のロッドインテグレータと、単一のロッドインテグレータと、を組み合わせた光源装置も知られている（例えば、特許文献２を参照）。また、間隔をもって設置された複数の光源のそれぞれに対してテーパ状のロッドレンズアレイを配置し、光源からの光を光路合成プリズムに導く構成を備えた光源装置も知られている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００５】
上記の特許文献１から３の光源装置は、いずれも光源から出射された光の照度ムラを低減することはできる。しかし、特許文献１の光源装置は、光源アレイを用いた光源装置には適さない。また、特許文献２および３の光源装置は、面光源からの光の照明ムラを低減するには不十分であり、光変調素子への照明光の照度分布の均一にするには不十分である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、複数の光源を備える光源装置において、光変調素子への照明光の照度ムラを低減することができる光源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】
【０００７】
本発明は、複数の光源と、前記複数の光源からの光が入射する第１ロッドインテグレータと、前記第１ロッドインテグレータからの光が入射する第２ロッドインテグレータと、を備え、前記第１ロッドインテグレータは、前記複数の光源の各々に対向して配置される複数の入射側端面を備え、前記第１ロッドインテグレータの複数の出射側端面の各々の面積は、前記第１ロッドインテグレータの複数の入射側端面の各々の面積よりも大きく、前記第１ロッドインテグレータの複数の出射側端面の各々は、密接して配置され、前記第２ロッドインテグレータの入射側端面は、前記第１ロッドインテグレータの複数の出射側端面の集合面の面積より大きい、又は、同じである、ことを最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、複数の光源を備える光源装置において、光変調素子への照明光の照度ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る光源装置の実施形態を示す図であって、（ａ）長手方向から見た構成図、（ｂ）短手方向からみた構成図、である。
【図２】上記光源装置が備える第１ロッドインテグレータと第２ロッドインテグレータの外観形状を示す図であって、（ａ）第１ロッドインテグレータの入射側端面の方向から見た図、（ｂ）第１ロッドインテグレータの入射側端面からの斜視図、である。
【図３】本発明に係る光源装置の別の実施形態を示す図であって、（ａ）長手方向から見た構成図、（ｂ）短手方向からみた構成図、である。
【図４】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す長手方向から見た構成図である。
【図５】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す図であって、（ａ）斜視図、（ｂ）長手方向からみた構成図、である。
【図６】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す長手方向から見た構成図である。
【図７】本発明に係る光源装置の固定方法の例を示す図である。
【図８】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す斜視図。
【図９】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す斜視図。
【図１０】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す図であって、（ａ）長手方向からみた構成図、（ｂ）拡散素子の例を示す拡大図、である。
【図１１】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す図であって、（ａ）長手方向から見た構成図、（ｂ）拡散面の拡大図、である。
【図１２】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す図であって、（ａ）長手方向から見た構成図、（ｂ）拡散面の拡大図、である。
【図１３】本発明に係る光源装置が備える第１ロッドインテグレータを構成するロッドインテグレータエレメントによる光線進行の原理を説明する図である。
【図１４】本発明に係る光源装置が備える第１ロッドインテグレータを構成するロッドインテグレータエレメントによる光線進行の原理を説明する別の図である。
【図１５】本発明に係る光源装置が備える第２ロッドインテグレータによる光線進行の原理を説明する図である。
【図１６】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す構成図である。
【図１７】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す構成図である。
【図１８】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す構成図である。
【図１９】本発明に係る照明光学系の実施形態を示す構成図である。
【図２０】本発明に係る照明光学系の別の実施形態を示す構成図である。
【図２１】本発明に係る照明光学系のさらに別の実施形態を示す構成図である。
【図２２】本発明に係る照明光学系に照明される空間光変調素子の例を示す（ａ）平面図、（ｂ）一部拡大図、（ｃ）側面図、（ｄ）照明光の反射状態図、である。
【図２３】本発明に係る光源装置が備える光源の配光分布の例を示すグラフである。
【図２４】上記光源装置が備える光源の照度分布の例を示すグラフである。
【図２５】上記光源装置が備える第１ロッドインテグレータの照度分布の例を示すグラフである。
【図２６】上記光源装置が備える第１ロッドインテグレータの照度分布の別の例を示すグラフである。
【図２７】上記光源装置が備える第１ロッドインテグレータの照度分布のさらに別の例を示すグラフである。
【図２８】上記光源装置が備える第１ロッドインテグレータの照度分布のさらに別の例を示すグラフである。
【図２９】上記光源装置が備える第１ロッドインテグレータの配光分布の例を示すグラフである。
【図３０】上記光源装置が備える第１ロッドインテグレータの配光分布の別の例を示すグラフである。
【図３１】上記光源装置が備える第１ロッドインテグレータの配光分布のさらに別の例を示すグラフである。
【図３２】上記光源装置が備える第１ロッドインテグレータの配光分布のさらに別の例を示すグラフである。
【図３３】上記光源装置が備える第２ロッドインテグレータの照度分布の例を示すグラフである。
【図３４】上記光源装置が備える第２ロッドインテグレータの配光分布の例を示すグラフである。
【図３５】本発明に係る光源装置の照度分布の例を示すグラフである。
【図３６】上記光源装置の配光分布の例を示すグラフである。
【図３７】本発明に係る光源装置の照度分布の別の例を示すグラフである。
【図３８】上記光源装置の配光分布の別の例を示すグラフである。
【図３９】Ｅｔｅｎｄｕｅの説明図である。
【図４０】本発明に係る画像表示装置の実施形態を示す光学配置図である。
【図４１】本発明に係る画像表示装置の別の実施形態を示す光学配置図である。
【図４２】本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す構成図である。
【図４３】本発明に係る照明光学系のさらに別の実施形態を示す光学配置図である。
【図４４】上記照明光学系に係る光源装置の配光分布の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
●光源装置の第１実施形態
以下、本発明に係る光源装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る光源装置１の構成を示す構成図である。図１（ａ）は、光源装置１を長手方向から見た構成図である。図１（ｂ）は、光源装置１を短手方向から見た構成図である。図１に示すように、光源装置１は、第１ロッドインテグレータ１１と、第２ロッドインテグレータ１２と、光源アレイ１３と、を有してなる。
【００１１】
光源アレイ１３は、複数の光源１３１同士が光の出射方向と直交する方向に所定の間隔Ｐをもって配置された光源ユニットである。言い換えると、光源アレイ１３は、物理的に離散している複数の光源１３１から出射された光をもって、面光源を形成する光源ユニットである。光源１３１は、例えば、発光ダイオードやレーザダイオードなどの固体光源からなる。
【００１２】
各光源１３１は、発光方向（光の出射方向）が、同一方向になるように配置されている。なお、光源１３１は、少なくとも１つの発光点を備えればよく、複数の発光点を備えてもよい。例えば、一つの光源１３１は、光の３原色に対応した発光点（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を備えるものであってもよい。
【００１３】
光源アレイ１３の外形は、長方形、正方形、または円形などである。本実施形態では、光源アレイ１３の外形は、長方形であるものとして以下に説明する。
【００１４】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、光源アレイ１３の光源１３１は、長手方向に３つ、短手方向に２つ、それぞれ配置されている。光源１３１の一つ当たりの大きさは、光源１３１の発光領域の形状によって異なる。つまり、光源１３１の一つ当たりの大きさは、例えば、円形であるならば直径、正方形ならば一辺の長さ、長方形であるならば長辺または短辺のいずれかの辺の長さ、により決まる。ここで本実施形態において光源１３１の発光領域の形状は、正方形とする。すなわち、光源１３１の大きさ（サイズ）は、光源１３１の発光領域の一辺の長さで決まる。
【００１５】
第１ロッドインテグレータ１１は、光源１３１側の端面である入射側端面と、第２ロッドインテグレータ１２側の端面である出射側端面と、を有し、入射側端面の面積よりも出射側端面の方が大きいロッドインテグレータエレメント１１１の集合物である。
【００１６】
以下の説明において、各ロッドインテグレータエレメント１１１の入射側端面の集合面を「第１ロッドインテグレータ１１の入射側端面」という。また、各ロッドインテグレータエレメント１１１の出射側端面の集合面を「第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面」という。
【００１７】
図１に示すように、各ロッドインテグレータエレメント１１１の入射側端面は、各光源１３１にそれぞれ対向している。すなわち、各ロッドインテグレータエレメント１１１の入射側端面は、離間して配置されている。一方、各ロッドインテグレータエレメント１１１の出射側端面は、各々密接して一つの集合面を形成している。
【００１８】
第１ロッドインテグレータ１１の入射側端面と出射側端面とを結ぶ胴体部は、入射側端面から出射側端面に向かって、断面積が徐々に広がるテーパ形状になっている。
【００１９】
第２ロッドインテグレータ１２は、第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面と同等の大きさからなる入射側端面と、入射側端面と同等の大きさからなる出射側端面と、を有してなる直方体形状の光学素子である。
【００２０】
なお、以下の説明において、第１ロッドインテグレータ１１の長手方向（光線進行方向）の長さ（ロッドインテグレータエレメント１１１の長さも同様である）を「Ｌ１」で表す。第２ロッドインテグレータ１２の長さを「Ｌ２」で表す。また、光源装置１の長手方向に配列される光源１３１の数を「ｍ」で表し、短手方向の数を「ｎ」で表し、各光源１３１の配列間隔（ピッチ）を「Ｐ」で表す。さらに、光源１３１の発光領域の一辺の長さを「ｐ」で表す。
【００２１】
ここで、光源装置１が備える第１ロッドインテグレータ１１と第２ロッドインテグレータ１２の外観形状について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、第１ロッドインテグレータ１１を入射側端面の方向から見た図である。図２（ｂ）は、第１ロッドインテグレータ１１と、第２ロッドインテグレータ１２を示す斜視図である。図２（ａ）に示すように、第１ロッドインテグレータ１１を構成するロッドインテグレータエレメント１１１の各入射側端面の形状は、光源１３１の外形と同一形状か、相似形である。本実施形態において光源１３１は正方形であるから、各ロッドインテグレータエレメント１１１の入射側端面も正方形である。このロッドインテグレータエレメント１１１の入射側端面の一辺の長さを「ｐ＿ｉｎ」とする。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、第２ロッドインテグレータ１２は、直方体形状であって、入射側端面には、第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面（ロッドインテグレータエレメントの各出射側端面の集合面）が接している。
【００２３】
図１に戻る。第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面の面形状は正方形であり、第１ロッドインテグレータ１１を構成する各ロッドインテグレータエレメント１１１の出射側端面の一辺の長さをｐ＿ｏｕｔとする。ロッドインテグレータエレメント１１１は、出射側端面に向かって広がるテーパ形状であるから、ｐ＿ｉｎ＜ｐ＿ｏｕｔの関係が成り立つ。
【００２４】
光源装置１は、ｐ≦ｐ＿ｉｎ＜Ｐ及びｐ＿ｏｕｔ＝Ｐ、の関係が成り立つように構成されている。したがって、光源装置１は、光源アレイ１３が備える光源１３１が物理的に離散して配置されていることで、発光領域間に隙間があったとしても、第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面において、隙間がない面光源を形成することができる。すなわち、第１ロッドインテグレータ１１によって、光源アレイ１３における光源１３１の隙間を埋めて（無くして）、照度ムラを低減することができる。
【００２５】
図１に示すように、第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面は、長辺の長さがｍ×ｐ＿ｏｕｔ、短辺の長さがｎ×ｐ＿ｏｕｔである。第２ロッドインテグレータ１２の長辺の長さを「Ｍ」、短辺の長さを「Ｎ」とすると、Ｍ＝ｍ×ｐ＿ｏｕｔ、Ｎ＝ｎ×ｐ＿ｏｕｔである。この場合、ｐ＿ｏｕｔ＝Ｐである。
例えば、ｐ＝１．０ｍｍ、Ｐ＝ｐ＿ｏｕｔ＝２．１ｍｍ、ｍ＝３、ｎ＝２とすると、第２ロッドインテグレータ１２の長辺の長さＭは６．３ｍｍであり、第２ロッドインテグレータ１２の短辺の長さｎは４．２ｍｍである。
【００２６】
すなわち、第２ロッドインテグレータ１２の入射側端面の面形状は長方形であり、第２ロッドインテグレータ１２の出射側端面の面形状も長方形である。
【００２７】
なお、第１ロッドインテグレータ１１及び第２ロッドインテグレータ１２は、ガラス、又はプラスチック樹脂を素材とする。
【００２８】
ここで、ロッドインテグレータエレメント１１１による光線進行の原理について説明する。図１３は、ロッドインテグレータエレメント１１１を長手方向から見た図である。既に説明したとおり、ロッドインテグレータエレメント１１１の入射側端面のサイズ（面積）は、出射側端面のサイズ（面積）よりも小さい。なお、ロッドインテグレータエレメント１１１の入射側端面と出射側端面は、平行である。図１３において、軸１１１１は、ロッドインテグレータエレメント１１１の入射側端面に垂直な軸である。また、軸１１１２は、ロッドインテグレータエレメント１１１の出射側端面に垂直な軸である。
【００２９】
図１３において、図示を省略しているが、ロッドインテグレータエレメント１１１の入射側には、光源１３１が配置されているものとする。また、ロッドインテグレータエレメント１１１の出射側には、種々の光学系が配置されている。ロッドインテグレータエレメント１１１の出射側に配置されている光学系の光軸は、軸１１１１及び軸１１１２と平行である。
【００３０】
図示しない光源１３１から出射した光は、入射角度θｉｎをもってロッドインテグレータエレメント１１１に入射する。入射した光は、図１３に示すように、例えば、ロッドインテグレータエレメント１１１の上側の側壁で全反射される。このとき、側壁に対する入射角と、側壁による反射角の角度は等しく、例えば「θ１」とする。反射した光は、今度は下側の側壁で全反射される。このときの入射角と反射角の角度は等しく、例えば「θ２」である。ここで、θ１とθ２の関係は、θ１＞θ２が成り立つ。その後、光はロッドインテグレータエレメント１１１の出射側端面で屈折して、出射される。この出射側端面における屈折角度である出射角度θｏｕｔは、入射側端面における入射角度θｉｎよりも小さい。すなわち、θｏｕｔ＜θｉｎの関係が成り立つ。
【００３１】
出射角度θｏｕｔの大きさは、入射角度θｉｎと、ロッドインテグレータエレメント１１１のテーパの度合い（入射側端面のサイズと出射側端面のサイズの比）と、ロッドインテグレータエレメント１１１の長さＬ１に依存する。一般に、ロッドインテグレータエレメント１１１の長さＬ１が長くなるほど、内部での反射回数は多くなるので、出射角度θｏｕｔは小さくなる。出射角度θｏｕｔが小さくなると、入射した光と出射する光は、平行に近くなる。また、出射角度θｏｕｔが小さくなると、光源アレイ１３の配光分布から生じる照度分布も均一になる。なお、ロッドインテグレータエレメント１１１の内部で光は全反射を繰り返すため、界面でのエネルギー損失がない。
【００３２】
仮に、ロッドインテグレータエレメント１１１の入射側端面と出射側端面を逆にすると、図１４に示すようになる。図１４も、ロッドインテグレータエレメント１１１による光線進行の原理について説明する図である。図１４に示すように、逆テーパ状であっても、出射角度θｏｕｔの大きさは、入射角度θｉｎと、ロッドインテグレータエレメント１１１のテーパの度合いと、ロッドインテグレータエレメント１１１の長さＬ１に依存する。長さＬ１が長くなるほど反射回数は多くなり、出射角度θｏｕｔは小さくなる。出射角度θｏｕｔが小さくなると、入射した光と出射する光は平行に近くなる。また、出射角度θｏｕｔが小さくなると、光源アレイ１３の配光分布から生じる照度分布も均一になる。
【００３３】
次に、第２ロッドインテグレータ１２による光線進行の原理について、図１５を用いて説明する。図１５に示すように、第２ロッドインテグレータ１２は、テーパ形状ではない角柱形状であるから、入射角度θｉｎと出射角度θｏｕｔは等しい。すなわち、第２ロッドインテグレータ１２では、光の角度は変わらない。しかし、長さＬ２が長くなるほど、出射側端面における照度は万華鏡の原理と同様に、均一化される。
【００３４】
なお、以下の説明において、第２ロッドインテグレータ１２の出射角度θｏｕｔを照明角、または、出射角ともいう。
【００３５】
本実施形態に係る光源装置１は、図１３に示したテーパ状の第１ロッドインテグレータ１１と、図１５に示した角柱状の第２ロッドインテグレータ１２とを組み合わせている。すなわち、第２ロッドインテグレータ１２の照明角は、第１ロッドインテグレータ１１の出射角度θｏｕｔにより決定される。光源１３１から第１ロッドインテグレータ１１に入射した光は、第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面において、照度分布が均一化されて、第２ロッドインテグレータ１２に入射する。第２ロッドインテグレータ１２に入射した光は、上述のとおり、光の照度分布がさらに均一化される。このように、複数のロッドインテグレータを組み合わせることで、照度分布の均一化を向上させることができる。
【００３６】
次に、上記構成を備える光源装置１の効果について説明する。各光源１３１から出射した光は、これに対向しているロッドインテグレータエレメント１１１の入射側端面にそれぞれ入射して、その内面において全反射しながら出射側端面に向けて進行する。すなわち、光源アレイ１３からの光は、第１ロッドインテグレータ１１の内面において全反射されて、エネルギーの損失は生じずに、第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面から出射される。第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面における照度の均一性は、ロッドインテグレータエレメント１１１の長さＬ１に依存するので、ロッドインテグレータエレメント１１１が長いほど、出射側端面における照度分布は、均一になる。
【００３７】
第２ロッドインテグレータ１２は、第１ロッドインテグレータ１１では充分に均一化を図ることができなかった光を、均一化することができる。ここで、第２ロッドインテグレータ１２で均一化されるのは、照度分布と照明角である。第２ロッドインテグレータ１２は，テーパ形状ではないので、入射側端面への照明角と、出射側端面における入射側端面とは、変わらない。
【００３８】
ここで、仮に、Ｍ＜ｍ×ｐ＿ｏｕｔ、Ｎ＜ｎ×ｐ＿ｏｕｔの場合は、第１ロッドインテグレータ１１と第２ロッドインテグレータ１２との間で光量の損失が生じて、カップリング効率が低下する。言い換えると、第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面の面積が、第２ロッドインテグレータ１２の入射側端面の面積よりも大きい場合、第１ロッドインテグレータ１１と第２ロッドインテグレータ１２との間で光量の損失が生じて、カップリング効率が低下する。よって、光量の損失が生じることなく、カップリング効率を維持することができるように、光源装置１を構成することが望ましい。
【００３９】
なお、以上説明した本発明に係る光源装置の実施形態は、光源の配列数を、長手方向に３個、短手方向に２個としているが、本発明はこれに限るものではなく、光源の配列を、２×１、３×４，５×６等にしてもよい。
【００４０】
光源の配列数を如何なるものにするかは、空間光変調素子の画面サイズと、光源の放射（出射）角、投射光学系のＦ値などにより決定される。
【００４１】
●光源装置の第２実施形態
次に、本発明に係る光源装置の別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図３は、本実施形態に係る光源装置２を示す構成図である。光源装置２は、光量損失が生じること無く、カップリング効率を維持可能なものである。図３に示すように、光源装置２は、第２ロッドインテグレータ２２の入射側端面の長辺のサイズＭが、光源２３１の長手方向の配列数ｍとロッドインテグレータエレメント２１１の出射側端面のサイズｐ＿ｏｕｔの積よりも大きい。つまり、Ｍ＞ｍ×ｐ＿ｏｕｔである。また、光源装置２は、第２ロッドインテグレータ２２の入射側端面の短辺のサイズＮが、光源２３１の短手方向の配列数ｎとロッドインテグレータエレメント２１１の出射側端面のサイズｐ＿ｏｕｔの積よりも大きい。つまり、Ｎ＞ｎ×ｐ＿ｏｕｔである。
【００４２】
このように、第２ロッドインテグレータ２２の入射側端面の面積が、第１ロッドインテグレータ２１の出射側端面の面積よりも大きいときは、光の損失は生じないため、カップリング効率を高く維持できる。また，図３に示すようにロッドインテグレータエレメント２１１を配列することで、配列にも余裕が生じる。
【００４３】
上記構成を備える光源装置２も、光源装置１と同様に、各光源２３１から出射した光は、これに対向しているロッドインテグレータエレメント２１１の入射側端面にそれぞれ入射して、その内面において全反射しながら出射側端面に向けて進行する。すなわち、光源アレイ２３からの光は、第１ロッドインテグレータ２１の内面において全反射されて、エネルギーの損失は生じずに、第１ロッドインテグレータ２１の出射側端面から出射される。第１ロッドインテグレータ２１の出射側端面における照度の均一性は、ロッドインテグレータエレメント２１１の長さＬ１に依存するので、ロッドインテグレータエレメント２１１が長いほど、出射側端面における照度分布は、均一になる。
【００４４】
第２ロッドインテグレータ２２は、第１ロッドインテグレータ２１では、充分な均一化を図ることができなかった光を、均一化することができる。ここで、第２ロッドインテグレータ２２で均一化されるのは、照度分布と照明角である。第２ロッドインテグレータ２２はテーパ形状ではないので、入射側端面への照明角と、出射側端面における入射側端面とは、変わらない。
【００４５】
光源装置２によれば、複数の光源から出射された光の照度分布を均一にすることができ、面光源の照度ムラを低減させることができる。
【００４６】
まお、本明細書中において説明に用いる関係式のうち、等号に関しては略等しいものも含まれるものとし、指定した公差の範囲で一致するものとする。例えば，ｐ＿ｏｕｔ＝Ｐの場合、ｐ＿ｏｕｔ＝２．１０±０．０５ｍｍ、Ｐ＝２．１０±０．０５ｍｍである。この公差範囲内であれば等号が成立するものとする。ただし、公差は、要求仕様や加工精度に依存して、±０．１ｍｍで良い場合もあれば、±０．０２ｍｍ、或いはそれ以上の精度を必要とする場合もある。また不等号に関しては、指定した公差の範囲内でのばらつきは含まないものとする。
【００４７】
●光源装置の第３実施形態
次に、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。すでに説明した光源装置１は、光源１３１の発光面が、第１ロッドインテグレータ１１の入射側端面に直接触れるように、対向配置されていた。本実施形態に係る光源装置３が備える光源アレイ３３は、図４に示すように、光源３３１と、カップリングレンズ３３２と、カップリングレンズ３３２を保持する構造体３３３と、を有してなる。
【００４８】
カップリングレンズ３３２は、各光源３３１から出射された光を、対向するロッドインテグレータエレメント３１１の入射側端面に向けて屈折させるように作用する。これによって、光源アレイ３３から出射された光の配光特性（出射角度）を変えることができる。ここで、カップリングレンズ３３２の設置間隔は、光源３３１の配置間隔Ｐと同一の間隔にすることが望ましく、また、光源アレイ３３と一体成形すればよい。
【００４９】
なお、カップリングレンズ３３２は，所望する配光特性に応じて凹面、凸面、または非球面であっても良い。
【００５０】
●光源装置の第４実施形態
次に、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図５は、本実施形態に係る光源装置４の外観を示す（ａ）斜視図、および、（ｂ）光源装置４を長手方向から見た構成図（ｂ）である。光源装置４は、第１ロッドインテグレータ４１と、第２ロッドインテグレータ４２と、光源アレイ４３と、を有してなる。
【００５１】
光源装置４は、第１ロッドインテグレータ１１と同等の第１ロッドインテグレータ４１と、逆テーパ状のロッドインテグレータエレメント１１１と同様の逆テーパ形状である第２ロッドインテグレータ４２とを組み合わせてなる。
【００５２】
第２ロッドインテグレータ４２は、入射側端面の大きさが出射側端面よりも大きい。すなわち、第２ロッドインテグレータ４２は、入射側端面から出射側端面に向かって断面積が徐々に小さくなっている、
【００５３】
第２ロッドインテグレータ４２の出射角は，第１ロッドインテグレータ４１と第２ロッドインテグレータ４２により決定される。第１ロッドインテグレータ４１では、光源４３１からの放射角を小さくするが、第２ロッドインテグレータ４２では、その角度を再度大きくする。ここで、第２ロッドインテグレータ４２で再度大きくされる角度の大きさは、第１ロッドインテグレータ４１および第２ロッドインテグレータ４２のテーパの度合いと、それぞれの長手方向の長さに依存する。また、テーパの度合いにより第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面のサイズを調整することができる。
【００５４】
以上のように、逆テーパ形状の第２ロッドインテグレータ４２によって、出射される照明光の照度分布の均一性を向上させることができる。また、第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面の大きさと、出射側端面からの光の出射角（照明角）を制御することができる。
【００５５】
これによって、空間光変調素子（不図示）の表示面と共役にする照明光学系において、第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面の面積及び照明角と、空間光変調素子の表示面の面積及び照明角との間に、好適な関係を設定できる。また、第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面の面積及び照明角と、後続の投射光学系の取り込み角（Ｆ値）との間に、好適な関係を設定できる。また、光源装置４によれば、第２ロッドインテグレータ４２の出射角と出射側端面の面積の両者を調整できるので、設計の自由度が向上する。
【００５６】
以上説明した光源装置４によれば、第１ロッドインテグレータ４１のテーパ形状によって、光源４３１からの光の発散角を平行に近づけて、第２ロッドインテグレータ４２の逆テーパ形状によって、光の発散角を大きくすることができる。
【００５７】
●光源装置の第５実施形態
次に、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図６は、本実施形態に係る光源装置５を長手方向から見た構成図である。図６において、光源装置５は、第１ロッドインテグレータ５１の出射側端面と、第２ロッドインテグレータ５２の入射側端面とを、接着剤７００により接着している。
【００５８】
これまで説明した、例えば光源装置１は、第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面と、第２ロッドインテグレータ１２の入射側端面の面精度を高くし、かつ清浄して接触させることで、光学接着（オプティカルコンタクト）により固定している。このように、接着剤７００を用いずとも、第１ロッドインテグレータ１１と第２ロッドインテグレータ１２を固定することはできる。
【００５９】
しかし、光源装置５は、より高い信頼性を考慮して、接着剤７００を用いている。第１ロッドインテグレータ５１と第２ロッドインテグレータ５２とを接着固定することで、両者の固定を堅牢にできる。ここで、接着剤７００は、紫外線硬化樹脂が好ましいが、熱硬化樹脂であっても良い。
【００６０】
図７は、光源装置５における固定方法の例を示す図である。まず、第１ロッドインテグレータ５１の出射側端面、または、第２ロッドインテグレータ５２の入射側端面、または、両者に、接着剤７００を塗布する。次に、各ロッドインテグレータエレメント５１１の入射側端面の間隔が光源５３１の間隔（Ｐ）になるように配慮しながら、ロッドインテグレータエレメント５１１の出射側端面を接着剤７００の塗布面に密着させる。接着剤７００に紫外線硬化樹脂を用いる場合は、ロッドインテグレータエレメント５１１間に隙間が無くなるように圧力をかけながら、紫外線６００を照射して、接着剤７００を硬化させる。
【００６１】
ここで、紫外線６００の照射方向は、第１ロッドインテグレータ５１の入射側端面からでもよい。紫外線６００を接着剤７００に、より均一に照射するには第２ロッドインテグレータ５２の出射側端面から紫外線６００を入射するとよい。このように、接着剤７００を用いることで、第１ロッドインテグレータ５１の位置合わせを容易に行うことができる。
【００６２】
なお、接着剤７００の厚さは、数μｍであることが好ましい。また，接着剤７００の屈折率は第１ロッドインテグレータ５１及び第２ロッドインテグレータ５２に近づけることが好ましい。
【００６３】
●光源装置の第６実施形態
次に、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図８は、本実施形態に係る光源装置６が備える第１ロッドインテグレータ６１と第２ロッドインテグレータ６２の例を示す斜視図である。なお、図８において、光源アレイ６３は図示を省略している。
【００６４】
第１ロッドインテグレータ６１は、既に説明した実施形態に係る第１ロッドインテグレータ１１と同様のものである。第２ロッドインテグレータ６２の入射側端面には、第１ロッドインテグレータ６１の出射側端面に合わせた溝６２１が形成されている。
【００６５】
溝６２１は、第２ロッドインテグレータ６２の入射側端面を、研磨または切削等の加工により形成される凹みであって、第１ロッドインテグレータ６１の複数の出射側端面の集合面の面形状に応じた窪みである。溝６２１の大きさは、第１ロッドインテグレータ６１の複数の出射側端面の集合面に合致する大きさである。
【００６６】
ここで、第１ロッドインテグレータ６１の出射側端面と、第２ロッドインテグレータ６２の入射側端面とは、光学接着（オプティカルコンタクト）により接着されてもよい。あるいは、図９に示すように、溝６２１の内側の面に、接着層６２２を接着剤７００等によって形成し、第１ロッドインテグレータ６１を張り合わせても良い。
【００６７】
以上説明した光源装置６によれば、第１ロッドインテグレータ６１と第２ロッドインテグレータ６２とを容易に正確に位置決めした上で、より確実に固定することができる。
【００６８】
●光源装置の第７実施形態
次に、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図１０は、本実施形態に係る光源装置７を示す構成図である。図１０（ａ）は、光源装置７を長手方向から見た構成図、図１０（ｂ）は、光源装置７に含まれる拡散素子８００の例を示す拡大図である。図１０において、光源装置７は、第１ロッドインテグレータ７１の出射側端面と、第２ロッドインテグレータ７２の入射側端面との間、すなわち、第１ロッドインテグレータ７１と第２ロッドインテグレータ７２との光路中に、拡散素子８００が配置されている。
【００６９】
拡散素子８００は、照度分布の均一化を向上させるために、第２ロッドインテグレータ８２に入射する光を拡散させる光学素子である。拡散素子８００は、シート状であっても、板状であってもよく、表面を荒らした摺りガラス状の光学素子である。
【００７０】
図１０（ｂ）に示すように、拡散素子８００には、第１ロッドインテグレータ７１側の面が粗くなっている拡散素子８０２、第２ロッドインテグレータ７２側の面が粗くなっている拡散素子８０３、両面が粗くなっている拡散素子８０４、などがある。なお、図１０（ｂ）では、基板或いはシートの厚みに対して表面粗さを誇張して描いている。
【００７１】
拡散素子８００の厚みは、数μｍから数十μｍである。表面粗さは、例えばＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）で数ｎｍ〜数十ｎｍである。
【００７２】
なお、第１ロッドインテグレータ７１と、拡散素子８００と、第２ロッドインテグレータ７２のそれぞれは、紫外線硬化樹脂などを用いて接着固定すればよい。 
【００７３】
ここで、拡散素子８００を用いる効果について説明する。第１ロッドインテグレータ７１を形成するときに、ロッドインテグレータエレメント７１１同士の間に微小な隙間が生じると、空間光変調素子上における照度ムラの原因になる。そうすると、投射光学系を経て，スクリーン上に投射される画像にも照度ムラが生じることになる。
【００７４】
拡散素子８００を第１ロッドインテグレータ７１と第２ロッドインテグレータ７２の間に挿入すると、第１ロッドインテグレータ７１から出射された光は拡散して第２ロッドインテグレータ７２に入射する。すなわち、拡散素子８００によって、ロッドインテグレータエレメント７１１同士の間に微小な隙間があっても、それを埋めるように第２ロッドインテグレータ７２へと入射するようになる。これによって、第２ロッドインテグレータ７２の出射側端面では、照度ムラが低減された状態になる。
【００７５】
●光源装置の第８実施形態
次に、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図１１は、本実施形態に係る光源装置８を示す図であって、（ａ）長手方向から見た構成図、（ｂ）拡散面の拡大図、である。光源装置８は、第１ロッドインテグレータ８１と、第２ロッドインテグレータ８２と、光源アレイ８３と、を有してなる。第１ロッドインテグレータ８１を構成するロッドインテグレータエレメント８１１の出射側端面には、拡散構造８１２が形成されている。この拡散構造８１２は、図１１（ｂ）に示すように、ロッドインテグレータエレメント８１１の出射側端面を粗くした構造である。この拡散構造８１２により、第１ロッドインテグレータ８１から出射された光は、拡散してから第２ロッドインテグレータ８２に入射する。これによって、第２ロッドインテグレータ８２の出射側端面における照度ムラの低減を図ることができる。
【００７６】
なお、図１２に示すように、光源装置８が備える第２ロッドインテグレータ８２の入射側端面に、拡散面８２１を備えてもよい。拡散面８２１は、図１２（ｂ）に示すように、第２ロッドインテグレータ８２の入射側端面を粗くした構造である。これによって、第１ロッドインテグレータ８１から出射された光が、第２ロッドインテグレータ８２に入射するときに拡散して入射し、第２ロッドインテグレータ８２の出射側端面における照度ムラの低減を、さらに図ることができる。
【００７７】
以上のように、第１ロッドインテグレータ８１の出射側端面に拡散構造８１２を設けるか、または、第２ロッドインテグレータ８２の入射側端面に拡散構造８２２を設けることによって、部品点数を減らしつつ、さらに照明ムラを低減させることができる。
【００７８】
●三色対応光源装置の第１実施形態
次に、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図１６は、本実施形態に係る光源装置１０を示す構成図である。図１６において、光源装置１０は、赤色の光を出射する光源ユニット１０１と、緑色の光を出射する光源ユニット１０２と、青色の光を出射する光源ユニット１０３と、各色の光を合成して出射するクロスダイクロイックプリズム１０４と、を有してなる。
【００７９】
光源ユニット１０１は、第１ロッドインテグレータ１０１１と、第２ロッドインテグレータ１０１２と、赤色の光を出射する光源を配列してなる光源アレイ１０１３と、を有してなる。第２ロッドインテグレータ１０１２の出射側端面は、クロスダイクロイックプリズム１０４の複数ある入射面の一つに対向している。
【００８０】
光源ユニット１０２は、第１ロッドインテグレータ１０２１と、第２ロッドインテグレータ１０２２と、緑色の光を出射する光源を配列してなる光源アレイ１０２３と、を有してなる。第２ロッドインテグレータ１０２２の出射側端面は、クロスダイクロイックプリズム１０４の複数ある入射面の一つに対向している。
【００８１】
光源ユニット１０３は、第１ロッドインテグレータ１０３１と、第２ロッドインテグレータ１０３２と、青色の光を出射する光源を配列してなる光源アレイ１０３３と、を有してなる。第２ロッドインテグレータ１０３２の出射側端面は、クロスダイクロイックプリズム１０４の複数ある入射面の一つに対向している。
【００８２】
クロスダイクロイックプリズム１０４は、各入射面から入射した光を合成して、出射面から出射する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム１０４の出射面側には、照明光学系を構成するレンズ３０１が配置されている。これによってクロスダイクロイックプリズム１０４により合成された光が、空間光変調素子３０６に結像される。
【００８３】
照明光学系は、光源ユニット１０１、光源ユニット１０２、光源ユニット１０３の各出射側端面のそれぞれが、空間光変調素子３０６の表示面と共役になるように設計される。図１６は、図の簡略化のために、照明光学系をレンズ３０１のみで表しているが、実際の照明光学系は、複数のレンズと、複数のミラーにより構成される。なお、光源ユニット１０１、光源ユニット１０２、光源ユニット１０３の各出射側端面のサイズは、同一サイズである。ただし、照明光学系における色収差が大きいときは、その収差の度合いに応じて、色ごとにサイズを変更してもよい。なお、照明光学系の倍率は、各光源ユニットの出射側端面のサイズと、空間光変調素子３０６の表示面のサイズにより決定される。
【００８４】
図１６において、光源ユニット１０１、光源ユニット１０２、光源ユニット１０３、の各出射側端面はそれぞれ、クロスダイクロイックプリズム１０４の入射面と若干の隙間をもって配置されている。しかし、光源装置１０の構成は、これに限ることはなく、例えば図１７に示すように、各光源ユニットの出射側端面と、クロスダイクロイックプリズム１０４の各入射面とを密着させてもよい。また、各出射側端面とクロスダイクロイックプリズム１０４の各入射面とを、両者の屈折率に近い屈折率を有する接着剤によって接着してもよい。これによって、表面反射による界面でのエネルギーの損失を低減できる。
【００８５】
以上のように本実施形態に係る光源装置１０は、光の３原色のそれぞれに対応した各光源ユニットが、すでに説明をした光源装置１と同様のものである。これによって、クロスダイクロイックプリズム１０４により合成されて出射される光の照度ムラを低減して均一化を図ることができる。
【００８６】
●三色対応の光源装置の第２実施形態
次に、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図１８は、本実施形態に係る光源装置２０を示す構成図である。光源装置２０は、赤色の光を出射する光源ユニット２０１と、緑色の光を出射する光源ユニット２０２と、青色の光を出射する光源ユニット２０３と、各色の光を構成して出射するクロスダイクロイックプリズム２０４と、を有してなる
【００８７】
光源ユニット２０１は、第１ロッドインテグレータ２０１１と、第２ロッドインテグレータ２０１２と、赤色の光を出射する光源を配列してなる光源アレイ２０１３と、を有してなる。第２ロッドインテグレータ１０１２の出射側端面は、クロスダイクロイックプリズム２０４の複数ある入射面の一つに対向している。
【００８８】
光源ユニット２０２は、第１ロッドインテグレータ２０２１と、第２ロッドインテグレータ２０２２と、緑色の光を出射する光源を配列してなる光源アレイ２０２３と、を有してなる。第２ロッドインテグレータ２０２２の出射側端面は、クロスダイクロイックプリズム２０４の複数ある入射面の一つに対向している。
【００８９】
光源ユニット２０３は、第１ロッドインテグレータ２０３１と、第２ロッドインテグレータ２０３２と、青色の光を出射する光源を配列してなる光源アレイ２０３３と、を有してなる。第２ロッドインテグレータ２０３２の出射側端面は、クロスダイクロイックプリズム１０４の複数ある入射面の一つに対向している。
【００９０】
第２ロッドインテグレータ２０１２、第２ロッドインテグレータ２０２２、第２ロッドインテグレータ２０３２は、それぞれ、入射側端面の面積よりも出射側端面の面積の方が小さい。すなわち、入射側から出射側に向けて逆テーパ形状になっている。
【００９１】
クロスダイクロイックプリズム１０４は、各入射面から入射した光を合成し、合成光を出射面から出射する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム１０４の出射面側には、照明光学系を構成するレンズ３０１が配置されている。これによってクロスダイクロイックプリズム１０４により合成された光が、空間光変調素子３０６に結像される。
【００９２】
照明光学系は、光源ユニット１０１、光源ユニット１０２、光源ユニット１０３の各出射側端面のそれぞれが、空間光変調素子３０６の表示面と共役になるように、設計される。なお、光源ユニット１０１、光源ユニット１０２、光源ユニット１０３の各出射側端面のサイズは、同一サイズであるものとする。ただし、照明光学系における色収差が大きいときは、その収差の度合いに応じて、色ごとにサイズを変更してもよい。
【００９３】
以上のように本実施形態に係る光源装置２０は、光の３原色のそれぞれに対応した各光源ユニットが、すでに説明をした光源装置４と同様のものである。これによって、クロスダイクロイックプリズム１０４により合成されて出射される光の照度ムラを低減して均一化を図ることができる。
【００９４】
●三色対応の光源装置の第３実施形態
【００９５】
次に、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図４２は、本実施形態に係る光源装置５００を示す構成図である。光源装置５００は、赤色の光を出射する光源ユニット５０１と、緑色の光を出射する光源ユニット５０２と、青色の光を出射する光源ユニット５０３と、各色の光を構成して出射するクロスダイクロイックプリズム５０４と、リレー光学系５０５と、を有してなる。
【００９６】
クロスダイクロイックプリズム５０４は、色合成手段であって、白色を出す場合は、光源ユニット５０１、光源ユニット５０２、光源ユニット５０３、からそれぞれ出射された光を合成して出射する。Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ単色で出射するときは、対応する光源ユニット５０１、光源ユニット５０２、光源ユニット５０３、のいずれかのみを発光させればよい。このような発光制御は、図示しない信号制御系により実行される。
【００９７】
クロスダイクロイックプリズム５０４は、例えば一片の長さが１０ｍｍの立方体であって、各光源ユニットから出射された光をリレー光学系５０５へと導光する。なお、各光源ユニットの出射側端面の中心と、クロスダイクロイックプリズム５０４の各入射面の中心が一致するように配置される
【００９８】
光源装置５００は、クロスダイクロイックプリズム５０４の後段（出射側）に、リレー光学系５０５を配置してなる。光源装置５０は、光源ユニット５０１、光源ユニット５０２、光源ユニット５０３、がそれぞれ備える第２ロッドインテグレータの出射面が、リレー光学系５０５の物体位置であり、リレー光学系５０５の出射側に、像が形成される。
【００９９】
●リレー光学系の数値例
ここで、リレー光学系５０５の具体的な数値例を表１に示す。リレー光学系５０５は、５枚のレンズから構成されていて、倍率は等倍である。なお、Ｆ値は１．０６である。
（表１）
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【０１００】
光源ユニット５０１、光源ユニット５０２、光源ユニット５０３、のそれぞれの出射側端面は、クロスダイクロイックプリズム５０４の各入射面に密着していることが好ましい。またリレー光学系５０５の最もクロスダイクロイックプリズム５０４に近いレンズも、クロスダイクロイックプリズム５０４の出射面に密着していることが好ましい。
【０１０１】
ここで、「密着」とは、オプティカルコンタクト、又は、接着剤を用いて、各面が隙間なく接した状態をいう。なお、接着剤を用いるときは、光源ユニット５０１、光源ユニット５０２、光源ユニット５０３、クロスダイクロイックプリズム５０４、リレー光学系５０５の屈折率と近い屈折率を有するものを用いることが望ましい。
【０１０２】
次に、光源装置５００を備える照明光学系の実施形態について説明する。図４３は、本実施形態に係る照明光学系３５０の構成を構成図である。図４３において、照明光学系３５０は、光源装置５００と、第１リレーレンズ３５１と、第２リレーレンズ３５２と、第１折り返しミラー３５３と、第２折り返しミラー３５４と、空間光変調素子であるＤＭＤ３５５と、ＤＭＤカバーガラス３５６と、投射レンズ３５７と、を有してなる。
【０１０３】
光源装置５００が備えるリレー光学系５０５により形成される像は、照明光学系３５０の物体位置になっている。よって、照明光学系３５０は、リレー光学系５０５の中間像がＤＭＤ３５５の近傍に形成される。
【０１０４】
ＤＭＤ３５５は、一片１０μｍ前後の正方形状の微小ミラーにより、光を投射光学系に向けて反射する。すなわち、ＤＭＤ３５５は偏光に関係せず，無偏光の光を用いることができる。色合成系であるクロスダイクロイックプリズム５０４は、無偏光型を用いることが好ましい。無偏光型のクロスダイクロイックプリズム５０４によれば、各光源ユニットとクロスダイクロイックプリズム５０４との間に偏光素子を用いる必要がないから、部品点数を低減できる。
【０１０５】
光源装置５００において、各光源ユニットから出射される光の放射角と、出射側端面の大きさ（物体のサイズ）が、照明光学系３５０に対して適切な場合は、物体のサイズと放射角を変える必要は無い。この場合、光源装置５００が備えるリレー光学系５０５の倍率は等倍であればよい。なお、「リレー光学系の倍率は等倍である」というとき、略等倍も含むものとする。
【０１０６】
例えば、光源ユニット５０１、光源ユニット５０２、光源ユニット５０３、がそれぞれ備える光源は、一辺が１ｍｍの正方形である。この光源に対向するテーパ形状のロッドインテグレータの入射面は、正方形であって一辺が１．０５ｍｍである。このロッドインテグレータの出射面は、一辺が２．１ｍｍの正方形である。なお、このロッドインテグレータの長手方向の長さは１０ｍｍである。
【０１０７】
上記のサイズからなるテーパ形状のロッドインテグレータが３×２の配列をもって設置されているので、出射側端面の全体のサイズは６．３ｍｍ×４．２ｍｍになる。テーパ形状のロッドインテグレータの出射側端面に入射側端面が対向する逆テーパ形状のロッドインテグレータは、入射側端面が６．３×４．２ｍｍである。
【０１０８】
また、逆テーパ形状のロッドインテグレータの長手方向の長さは１０ｍｍであって、出射側端面のサイズは５．７ｍｍ×３．４ｍｍである。なお、これらの硝材はＢＫ７である。
【０１０９】
ここで、光源ユニット５０１、光源ユニット５０２、光源ユニット５０３のそれぞれの出射側端面における配光分布について、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ，Ｉｎｃ．のＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ７．３．０を用いて行ったシミュレーション実験の結果に基づいて説明する。図４４は、上記ツールを使用したシミュレーション結果を示す配光分布である。図４４は、横軸を放射角、縦軸を光の強度とするグラフである。図４４に示すように、各光源ユニットの出射側端面の強度が０．５のときの放射角は、半値全幅で、長手方向が４４．５°、短手方向が５５．９°である．光源の放射角は５４°であるが、短手方向でこの値よりも大きく、長手方向でこの値よりも小さくなっているのは、各ロッドインテグレータの特性による。
【０１１０】
各光源ユニットの放射角が５５．９°の場合、Ｆ値に換算すると約１．１になる。照明光学系３５０における効率を向上させるには、各光源ユニットからの光をすべて取り込む必要があるから、光源装置５０が備えるリレー光学系５０５のＦ値は１．１以下が好ましい。
【０１１１】
次に、照明光学系３５０の配置座標の数値例を表２に示す。
（表２）
2014126604.tif 000004
【０１１２】
表２に示す各構成部品の座標は、ＤＭＤ３５５の中央を原点（０，０，０）として規定されている。なお、ＤＭＤ３５５の対角サイズは０．６５インチであって１２００×８００画素のＷＸＧＡ規格である。なお、一画素は一片１０．８μｍの正方画素である。
【０１１３】
次に、照明光学系３５０が備える第１リレーレンズ３５１（第１レンズ）と、第２リレーレンズ３５２（第２レンズ）と、第１折り返しミラー３５３と、第２折り返しミラー３５４の具体的な仕様を表３に示す。
（表３）
2014126604.tif 000005
【０１１４】
なお、第１折り返しミラー３５３はシリンダーミラーである。第２折り返しミラー３５４は、球面ミラーであって、投射光学系の鏡筒（不図示）との機械的接触を避けるため，切り欠き部を有する。
【０１１５】
●照明光学系の第１実施形態
次に、本発明に係る照明光学系の実施形態について説明する。図１９は、本実施形態に係る照明光学系３００の構成図である。照明光学系３００は、例えば、光源装置１を備えている。なお、照明光学系３００には、光源装置１以外の既に説明をした光源装置２から８のいずれも用いることができる。
【０１１６】
照明光学系３００は、光源装置１と、第１リレーレンズ３０２と、第２リレーレンズ３０３と、第１折り返しミラー３０４と、第２折り返しミラー３０５と、を有してなる。この照明光学系３００により、空間光変調素子３０６の反射面が照明され、その反射光が投射光学系３０７によってスクリーン（不図示）に投射される。
【０１１７】
照明光学系３００において、第１リレーレンズ３０２と第２リレーレンズ３０３は、球面レンズ、非球面レンズのいずれでもよい。第１折り返しミラー３０４は平面ミラー、シリンダーミラー、球面ミラーのいずれかであればよい。第２折り返しミラー３０５は球面ミラーであればよい。
【０１１８】
なお、空間光変調素子３０６は，反射型のものであって、具体的にはテキサスインスツルメンツ社のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ＭｉｃｒｏＭｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いればよい。ＤＭＤの説明は後述する。
【０１１９】
図１９において、投射光学系３０７をレンズ一枚のみで構成しているが、実際には複数枚のレンズ、あるいはミラーからなる。
【０１２０】
なお、図１９（ｂ）に示すように、照明光学系３００は、リレーレンズを第１リレーレンズ３０２だけで構成してもよい。
【０１２１】
以上のように本実施形態に係る照明光学系３００は、本発明に係る光源装置を備えるから、照度ムラが低減されて、照度分布が均一な照明光によりＤＭＤ３０６を照明することができる。これによって、投射光学系３０７を介してスクリーン（不図示）に投射される光の照度分布も均一化される。
【０１２２】
●照明光学系の第２実施形態
次に、本発明に係る照明光学系の別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図２０は、本実施形態に係る照明光学系３１０の構成図である。照明光学系３１０は、例えば、既に説明した光源装置１を備えている。なお、照明光学系３１０に用いることができるものは、光源装置１に限るものではなく、既に説明をした光源装置２から８のいずれも用いることができる。
【０１２３】
図２０（ａ）に示すように、照明光学系３１０は、光源装置１と、第１リレーレンズ３１２と、第２リレーレンズ３１３と、折り返しミラー３１４と、非球面レンズ３１５と、を有してなる。この照明光学系３1０により、空間光変調素子であるＤＭＤ３1６の反射面が照明され、その反射光が投射光学系３１７によってスクリーン（不図示）に投射される。
【０１２４】
図２０（ａ）では、投射光学系３１７をレンズ一枚のみで構成しているが、実際には複数枚のレンズ、あるいはミラーからなる。なお、リレーレンズは、図２０（ｂ）に示すように第１リレーレンズ３１２の一枚で構成しても良い。
【０１２５】
また、非球面レンズ３１５の非球面は、片側であっても、両側であっても良い。
【０１２６】
以上のように本実施形態に係る照明光学系３１０は、本発明に係る光源装置を備えるものであるから、照度ムラが低減されて、照度分布が均一な照明光によりＤＭＤ３１６を照明することができる。これによって、投射光学系３１７を介してスクリーン（不図示）に投射される光の照度分布も均一化される。
【０１２７】
●照明光学系の第３実施形態
次に、本発明に係る照明光学系の別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図２１は、本実施形態に係る照明光学系３２０の構成図である。照明光学系３２０は、例えば、既に説明した光源装置１を備えている。なお、照明光学系３２０に用いることができるものは、光源装置１に限るものではなく、既に説明をした光源装置２から８のいずれも用いることができる。
【０１２８】
図２１（ａ）において、照明光学系３２０は、光源装置１と、第１リレーレンズ３２２と、第２リレーレンズ３２３と、折り返しミラー３２４と、フィールドレンズ３２５と、を有してなる。この照明光学系３２０により、空間光変調素子であるＤＭＤ３２６の反射面が照明され、その反射光が投射光学系３２７によってスクリーン（不図示）に投射される。
【０１２９】
図２１（ａ）では、投射光学系３２７をレンズ一枚のみで構成しているが、実際には複数枚のレンズ、あるいはミラーからなる。なお、リレーレンズは、図２１（ｂ）に示すように第１リレーレンズ３２２の一枚だけで構成してもよい。また、フィールドレンズ２１５は、照明光学系３２０と投射光学系３１７で共用するレンズである。
【０１３０】
以上のように本実施形態に係る照明光学系３２０は、本発明に係る光源装置を備えるものであるから、照度ムラが低減されて、照度分布が均一な照明光によりＤＭＤ３２６を照明することができる。これによって、投射光学系３２７を介してスクリーン（不図示）に投射される光の照度分布も均一化される。
【０１３１】
●空間変調素子の説明
これまで説明した照明光学系の実施形態は、空間変調素子としてＤＭＤを用いている。しかし、本発明に係る照明光学系は、これに限ることはなく、透過型液晶空間光変調素子や、反射型液晶空間光変調素子であってもよい。
【０１３２】
ここで、ＤＭＤ３０６を例にして、空間変調素子について説明する。図２２は、ＤＭＤ３０６の概要を表した図である。図２２（ａ）はＤＭＤ３０６を上から見た平面図、図２（ｂ）はＤＭＤ３０６の画像表示領域の一部拡大図、図２２（ｃ）は、ＤＭＤ３０６の側面図、図２（ｄ）は、ＤＭＤ３０６における画像投射光の反射の様子を表す図、である。
【０１３３】
図２２（ａ）に示すように、ＤＭＤ３０６の外観は矩形であって、複数の微小ミラーを配列してなる画像表示領域３０６０を備えている。画像表示領域３０６０の一部の領域３０６０ａを拡大した図を図２２（ｂ）に示す。
【０１３４】
図２２（ｂ）に示すように、一部画像表示領域３０６０ａを拡大すると、複数の微小ミラー３０６１が配列されている。微小ミラー３０６１は、正方形であって、１つの微小ミラー３０６１が、投射画像の１画素に相当する。微小ミラー３０６１の配列周期を画素ピッチｇＰという。画素ピッチｇＰは、例えば、約１０μｍである。画像表示領域３０６０の対角線の長さによって、投射画像の表示サイズが決定される。
【０１３５】
画素ピッチｇＰに対する実際のミラーサイズを開口率という。微小ミラー３０６１のそれぞれは、その対角線を回転軸として回転することができる。微小ミラー３０６１の回転方向は、回転軸に対して時計方向をプラスとし反時計方向をマイナスとする。また回転角度は±１０°から±１２°である。
【０１３６】
ＤＭＤ３０６の上面側には、図２２（ｃ）に示すように、保護ガラス３０８が配置されている。この保護ガラス３０８は、微小ミラー３０６１の表面に埃等が付着することを防ぐためのものである。
【０１３７】
図２２（ｄ）に示すように、微小ミラー３０６１は、対角線を回転軸として時計方向と反時計方向に回転することができる。微小ミラー３０６１ａは、時計方向に回転しているので、反射された光はＯＮ光となって、図示しない投射レンズの入射瞳に向かう。微小ミラー３０６１ｂは、反時計方向に回転しているので、反射された光はＯＦＦ光となって、図示しない投射レンズの入射瞳には向かわず、吸収部材に向かう。
【０１３８】
●光源装置のシミュレーション結果
次に、本発明に係る光源装置および照明光学系の効果について、光線追跡計算を用いたシミュレーション実験結果に基づいて説明する。なお、以下の説明に係るシミュレーション実験は、シミュレーションソフトとしてＳｙｎｏｐｓｙｓ，Ｉｎｃ．のＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ７．２．０及び７．３．０を用いたものである。
【０１３９】
すでに説明をした光源装置１に基づくシミュレーション実験について説明する。光源装置１が備える光源１３１は正方形である。この光源１３１の一片の長さを１ｍｍとし、放射角を全角で５４°として、ランバート分布に設定したシミュレーション実験に基づく光源１３１の配光分布を図２３に示す。図２３は、横軸を放射角とし、縦軸を光源１３１から出射される光の強度とするグラフである。図２３に示すように、光源１３１の半値全幅（ＦＷＨＭ）は、５４°となっている。
【０１４０】
図２３に示した配光分布を有する光源１３１を、２．１ｍｍ間隔で、長手方向に３個、短手方向に２個を配列し、その直前に受光面を置いたときの照度分布を図２４に示す。照度分布は、光の強度が強い部分（明るい部分）は白く表現され、光の強度が弱い部分（暗い部分）は黒く表現される。図２４は、白く正方形状で表されている部分が、規則的な間隔で配置されている。この白い正方形状の部分が、光源１３１の配列と合致している。すなわち、白く正方形状に表されている部分が、光源装置１が備える光源１３１の照明領域を表している。
【０１４１】
次に、図２４に示した照度分布になる光源１３１を備える光源アレイ１３に対して、すでに説明した第１ロッドインテグレータ１１を用いた場合のシミュレーション実験結果を図２５から図２８を用いて説明する。なお、第１ロッドインテグレータ１１の硝材はＢＫ７である。また、第１ロッドインテグレータ１１の入射側端面は、一片が１．１ｍｍの正方形であって、出射側端面は、一片が２．１ｍｍの正方形としている。
【０１４２】
光源装置１の各寸法に合わせてｐ＝１ｍｍ、Ｐ＝２．１ｍｍ、ｐ＿ｉｎ＝１．１ｍｍ、ｐ＿ｏｕｔ＝２．１ｍｍ（＝Ｐ）とし、ｐ＿ｉｎ＜ｐ＿ｏｕｔ、ｐ≦ｐ＿ｉｎ＜Ｐ、ｐ＿ｏｕｔ＝Ｐの条件を満たすように条件を設定する。
【０１４３】
第１ロッドインテグレータ１１を構成するロッドインテグレータエレメント１１１の長さＬ１を、１ｍｍに設定したときの照度分布を図２５に示す。また、長さＬ１を５ｍｍに設定したときの照度分布を図２６、長さＬ１を１０ｍｍに設定したときの照度分布を図２７、長さＬ１を２０ｍｍに設定したときの照度分布を図２８に示す。なお、シミュレーション実験に用いた光線本数は６千万本であって、受光面はロッドインテグレータエレメント１１１の出射側端面である。
【０１４４】
図２５に示すように、ロッドインテグレータエレメント１１１の長さＬ１が１ｍｍのときは、ロッドインテグレータエレメント１１１内における反射回数が少ないから、光が十分に拡散せず、照度分布の明るい部分に隙間がある。このように、ロッドインテグレータエレメント１１１が短いときは、第１ロッドインテグレータ１１の出射側端面における照度分布は均一にならない。
【０１４５】
また、図２６に示すように、ロッドインテグレータエレメント１１１の長さＬ１が５ｍｍのときは、図２５に比べて照度分布の隙間は詰まるが、均一化は不十分で照度ムラが生じている。
【０１４６】
また、図２７に示すように、ロッドインテグレータエレメント１１１の長さが１０ｍｍのときは、図２６に比べてさらに照度分布の隙間は詰まり、照度分布の均一化もされてきている。しかし、光源１３１の位置が判別可能な程度の照度ムラが残っている。
【０１４７】
また、図２８に示すように、ロッドインテグレータエレメント１１１の長さが２０ｍｍのときは、照度分布に隙間がなく均一になっている。このように、ロッドインテグレータエレメント１１１の長さＬ１を、ある程度の長さ以上にすることで、第１ロッドインテグレータ１１により、照度分布の照度ムラを均一にすることができる。
【０１４８】
例えば、図２７のような照度分布（ロッドインテグレータエレメントの長さＬ１が１０ｍｍ）の光が、照明光学系を介して空間変調素子に結像されて、投射光学系を介してスクリーンに投射された場合、スクリーン上でも同様の照度ムラが観察されることになる。照度分布をある程度均一化した光に基づく投射を、通常のプロジェクタを用いて行った場合は、スクリーン中央の照度が高く、スクリーン周辺に向うにつれて照度は徐々に低下する。よって、中央部分が明るく、周辺部分は中央部分よりは暗い照度分布になる。このような照度分布は、照度の低下度合いが大きくないときは目立たない。しかし、図２７に示した照度分布のように、周期的な照度ムラは、スクリーン上でより目立つ。
【０１４９】
そこで、第１ロッドインテグレータ１１の長さＬ１を２０ｍｍとする光源装置１を用いることで、スクリーン上の照度ムラを低減することができる。これによって、投射画像の品質を向上させることができる。
【０１５０】
次に、ロッドインテグレータエレメント１１１の配光分布のシミュレーション実験の結果について説明する。図２９から図３２は、ロッドインテグレータエレメント１１１の長さＬを、それぞれ１ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍとしたときの、配光分布である。
【０１５１】
図２３に示した光源１３１の配光分布と比較すると、ロッドインテグレータエレメント１１１によって、配光分布が変化することが分かる。また、第１ロッドインテグレータ１１の長さＬ１が長くなるにつれて、半値全幅（ＦＷＨＭ）が、８７°（図２９参照）、４１°（図３０参照）、４３°（図３１参照）、４０°（図３２参照）というように、狭くなっている。以上の結果から、テーパ状のロッドインテグレータエレメント１１１によって、照度分布と配光分布が変化することが分かる。
【実施例１】
【０１５２】
次に、本発明に係る光源装置の詳細な実施例について説明する。本実施例は、図１を用いて説明した光源装置１に基づくシミュレーション実験の結果である。光源アレイ１３を構成する光源１３１の１辺の長さｐを１ｍｍ、第１ロッドインテグレータ１１を構成するロッドインテグレータエレメント１１１の長さＬ１を１０ｍｍとする。第２ロッドインテグレータ１２の入射側端面は、長手方向の一辺が６．３ｍｍ、短手方向の一辺が４．２ｍｍの長方形である。また、第２ロッドインテグレータ１２の出射側端面も、長手方向の一辺は６．３ｍｍ、短手方向の一辺は４．２ｍｍの長方形である。なお、第２ロッドインテグレータ１２の長さＬ２を１０ｍｍとし、硝材はＢＫ７とする。
【０１５３】
上記の設定に基づくシミュレーション実験の結果から得られた第２ロッドインテグレータ１２の出射側端面における照度分布を図３３に示す。また、第２ロッドインテグレータ１２の出射側端面における配光分布を図３４示す。図３３に示すように、光源装置１において、第２ロッドインテグレータ１２の出射側端面における照度分布は均一になっている。このように、第２ロッドインテグレータ１２を用いることで、照度ムラを低減させることができる。
【０１５４】
図３４に示すように、第２ロッドインテグレータ１２における半値全幅（ＦＷＨＭ）は４３°である。すなわち、図３１において示した第１ロッドインテグレータ１１の長さＬ１を１０ｍｍにしたときの配光分布とほぼ同じである。すなわち、第２ロッドインテグレータ１２によって、配光分布は変化しないことが分かる。これは、第２ロッドインテグレータ１２が直方体であり、図１５を用いて説明した通り、光の入射角度と反射角度が維持されるためである。したがって、第２ロッドインテグレータ１２は、配光分布を維持し、かつ、照度分布を均一化する効果を有する。
【実施例２】
【０１５５】
次に、本発明に係る光源装置の詳細な別の実施例について説明する。本実施例は、図５を用いて説明した光源装置４に基づくシミュレーション実験の結果である。光源アレイ４３を構成する光源４３１の１辺の長さｐを１ｍｍ、第１ロッドインテグレータ４１を構成するロッドインテグレータエレメント４１１の長さＬ１を１０ｍｍとする。
【０１５６】
第２ロッドインテグレータ４２の入射側端面は、長手方向の一辺が６．３ｍｍ、短手方向の一辺が４．２ｍｍの長方形とする。また、第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面は、長手方向の一辺は５．０４ｍｍ、短手方向の一辺は３．３６ｍｍとする。なお、第２ロッドインテグレータ１２の長さＬ２を１０ｍｍとし、硝材はＢＫ７とする。
【０１５７】
上記の設定に基づくシミュレーション実験の結果から得られた第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面における照度分布を図３５に示す。また、第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面における配光分布を図３６に示す。図３５に示すように、光源装置４において、第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面における照度分布は、図３３に示した光源装置１に比べると、均一性が低下している。
【０１５８】
また、図３６に示すように、本実施例に係る第２ロッドインテグレータ４２の長手方向（横方向）の半値全幅（ＦＷＨＭ）は、６１°であって、第２ロッドインテグレータ４２の短手方向（縦方向）における半値全幅（ＦＷＨＭ）は、４６°である。
【０１５９】
以上のように、本実施例に係る光源装置４によれば、第２ロッドインテグレータ４２によって、配光分布を変えることができる。また，第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面の面積を変えることもできる。
【実施例３】
【０１６０】
次に、本発明に係る光源装置の詳細なさらに別の実施例について説明する。本実施例は、図５を用いて説明した光源装置４に基づくシミュレーション実験の結果である。光源アレイ４３を構成する光源４３１の１辺の長さｐを１ｍｍ、第１ロッドインテグレータ４１を構成するロッドインテグレータエレメント４１１の長さＬ１を１０ｍｍとする。
【０１６１】
第２ロッドインテグレータ４２の入射側端面は、長手方向の一辺が６．３ｍｍ、短手方向の一辺が４．２ｍｍの長方形とする。また、第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面は、長手方向の一辺は６．０ｍｍ、短手方向の一辺は４．０ｍｍの長方形とする。なお、第２ロッドインテグレータ４２の長さを１０ｍｍとし、硝材はＢＫ７とする。
【０１６２】
上記の設定に基づくシミュレーション実験の結果から得られた第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面における照度分布を図３７に示す。また、第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面における配光分布を図３８に示す。図３７に示すように、光源装置４が備える第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面における照度分布は、図３３に示した光源装置１の照度分布に比べて、均一性は低下する。しかし、実施例２において図３５にて示した照度分布と比較すると、均一になっている。
【０１６３】
また、図３８に示すように、本実施例に係る第２ロッドインテグレータ４２の長手方向（横方向）の半値全幅（ＦＷＨＭ）と短手方向（縦方向）における半値全幅（ＦＷＨＭ）は、ともに４４°である。
【０１６４】
以上のように、本実施例に係る光源装置４によれば、第２ロッドインテグレータ４２によって、配光分布を変えることができる。また，第２ロッドインテグレータ４２の出射側端面の面積を変えることもできる。
【０１６５】
●光源装置と照明光学系のマッチング
次に、本発明に係る光源装置と、照明光学系のマッチングについて説明する。まず、空間変調素子のＥｔｅｎｄｕｅによるマッチングの例について説明する。以下の説明において、照明光学系の効率を「η［照明光学系］」、光源のＥｔｅｎｄｕｅを「Ｅ［光源］」、空間変調素子のＥｔｅｎｄｕｅを「Ｅ［空間変調素子］」と表記する。一般にη［照明光学系］は、以下の式１によって求められる。
（式１）
η［照明光学系］＝Ｅ［空間変調素子］／Ｅ［光源］
【０１６６】
ここで、Ｅｔｅｎｄｕｅとは、保存量であって光源の発光している面積と光源から発散していく光の立体角の積により求められる。Ｅｔｅｎｄｕｅについて、図４０を用いて説明する。図４０は、発光面積Ａの光源から出射される光の法線方向における広がりである出射角（放射角）θを模式的に示す図である。図４０から明らかなように、Ｅｔｅｎｄｕｅは、光源の発光面積をＡ、光源からの光線の出射角（放射角）θとしたときに、以下の式２により求められる。
（式２）
Ｅ＝πＡｓｉｎ２θ
【０１６７】
なお、光源の出射各（放射角）θは、配光分布の半値全幅などで定義される。
【０１６８】
式１から明らかな通り、η［照明光学系］を向上させるには、Ｅ［空間変調素子］を大きくするか、または、Ｅ［光源］を小さくするか，その両方を同時に行うか、のいずれかによる。Ｅ［光源］を小さくするには、光源を小さくするか、発光面積を小さくするか、また、光の放射角を小さくするか、これらを同時に行うか、のいずれかによる。
【０１６９】
したがって、面光源である光源アレイ１３において、Ｅ［空間変調素子］が固定であると仮定すると、η［照射光学系］を向上させることは困難である。そこで、Ｅｔｅｎｄｕｅのマッチングを考慮する必要がある。
【０１７０】
実施例１に係る光源装置１において、第２ロッドインテグレータ１２の出射側端面の面積は２６．４６ｍｍ２（６．３ｍｍ×４．２ｍｍ）であって、出射角は２１．５°である。ＥｔｅｎｄｕｅをＥ［光源］とすると、Ｅ［光源］は、１１．１７ｍｍ２・ｓｔｅｒａｄｉａｎとなる。
【０１７１】
空間変調素子であるＤＭＤ３０６が備える微小ミラーの傾き角度は、±１２°であるから、投射光学系の取り込み角（Ｆ値）はこの前後に設定される。投射光学系のＦ値をＦ２．５とすると、投射角度θ［投射］は、１１．３１°となる。
【０１７２】
ＤＭＤ３０６の解像度を、１０２４×７６８画素のＸＧＡ規格とし、画素ピッチを０．０１０８ｍｍ、ＤＭＤ３０６の対角線のサイズを０．５５インチとすると、表示面の面積は、９１．７３ｍｍ２になる。上記を前提として、ＤＭＤ２０６のＥｔｅｎｄｕｅ（Ｅ［ＤＭＤ］）を算出すると、Ｅ［ＤＭＤ］は１１．０８ｍｍ２・ｓｔｅｒａｄｉａｎとなる。これに基づいて式（１）によりη［照明光学系］を算出すると、９９．２％となる。
【０１７３】
上記の実施例２に係る光源装置４において、第２ロッドインテグレータ１２の出射角を５３．５°（＝（６１°＋４６°）／２）とすると、Ｅ［光源］は３４．３８ｍｍ２・ｓｔｅｒａｄｉａｎである。
【０１７４】
ＤＭＤ３０６の対角線のサイズを０．５５インチとするとη［照明光学系］は、３２．２％になり、低効率である。しかし、対角線のサイズが０．９インチ、解像度を２５６０×１６００画素（ＷＱＸＧＡ規格）、画素ピッチを０．００７５ｍｍとするＤＭＤ３０６を用いた場合は、Ｅ［ＤＭＤ］は３３．３４ｍｍ２・ｓｔｅｒａｄｉａｎである。よって、η［照明光学系］が９７．０％になる。
【０１７５】
以上のように、本発明に係る照明光学系において、光源装置と空間光変調素子とのＥｔｅｎｄｕｅによるマッチングを考慮することで、第２の出射側端面（第２ロッドインテグレータの出射面）の面積及び出射角の制御を行うことができる。これによって、効率の高い照明光学系を得ることができる。
【０１７６】
●画像表示装置の第１実施形態
次に、本発明に係る画像表示装置の実施形態について説明する。図４０は、本実施形態に係る画像表示装置５０００の光学配置図である。画像表示装置５０００は、照明光学系３３０と、空間光変調素子であるＤＭＤ４１７と、ＤＭＤカバーガラス４１６と、投射レンズ４１８と、を有してなる。
【０１７７】
照明光学系３３０は、上記にて説明をした光源装置２０と、第１リレーレンズ４１２と、第２リレーレンズ４１３と、平面ミラーである第１折り返しミラー４１４と、球面ミラーである第２折り返しミラー４１５と、を有してなる。
【０１７８】
なお、第２折り返しミラー４１５は、投射レンズ４１８の鏡胴（不図示）との機械的干渉を避けるため切り欠きを有している。
【０１７９】
画像表示装置５０００は、本発明に係る光源装置２０を有する照明光学系３３０を備えているので、ＤＭＤ４１７を照明する光の照度分布の均一化を図ることができ、投射される画像の照度ムラを低減することができる。
【０１８０】
●画像表示装置の第２実施形態
次に、本発明に係る画像表示装置の別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる点を中心に説明する。図４１は、本実施形態に係る画像表示装置５００１の光学配置図である。画像表示装置５００１は、超至近距離からの投射が可能なプロジェクタである。画像表示装置５００１は、照明光学系３４０と、空間光変調素子であるＤＭＤ４２７と、ＤＭＤカバーガラス４２６と、投射レンズ４２８と、を有してなる。
【０１８１】
照明光学系３４０は、上記にて説明をした光源装置２０と、第１リレーレンズ４２２と、第２リレーレンズ４２３と、平面ミラーである第１折り返しミラー４２４と、球面ミラーである第２折り返しミラー４２５と、を有してなる。
【０１８２】
画像表示装置５００１は、投射レンズ４２８、投射系折り返しミラー４２９、自由曲面ミラー４３０、によって構成される投射光学系を備えている。投射光学系に自由曲面ミラー４３０を用いることにより、スクリーン近傍からの投射が可能となる。
【０１８３】
画像表示装置５００１は、本発明に係る光源装置２０を有する照明光学系３４０を備えているので、ＤＭＤ４２７を照明する光の照度分布の均一化を図ることができ、投射される画像の照度ムラを低減することができる。
【０１８４】
以上説明したように、本発明に係る画像表示装置によれば、照度分布のムラを低減させることができる光源装置及び照明光学系を備えるので、照度ムラがなく、品質が高い画像を投射することができる。
【符号の説明】
【０１８５】
１    光源装置
１１  第１ロッドインテグレータ
１２  第２ロッドインテグレータ
１３  光源アレイ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８６】
【特許文献１】特開２００７−１２７７９５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８２１１４号公報
【特許文献３】特開２００９−５８５９４号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図２３】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３４】
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【図３６】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４４】
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【図４】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図３３】
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【図３５】
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【図３７】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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