(57)【要約】  光利用効率が高く、スクリーン上の照度均一性も高く、光源装置の長寿命化を実現できる投写型表示装置であって、この投写型表示装置の光源装置（１０）において、第１の光源ランプ（１１）からリレー光学系（１３）を経由して光強度均一化素子（１５）の入射端（１５ａ）に至る第１の光束（Ｌ１）の光軸（１１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３）と第２の光源ランプ（１２）から入射端（１５ａ）に至る第２の光束の光軸（１２ｃ）とが一致する部分を持たないように、且つ、入射端（１５ａ）に入射する直前での第１の光束（Ｌ１）の光軸（１１ｃ３）と第２の光源ランプ（１２）から入射端（１５ａ）に至る第２の光束（Ｌ２）の光軸（１２ｃ）とが、互いに略平行な方向となるように、第１の光源ランプ（１１）、第２の光源ランプ（１２）、及びリレー光学系（１３）を配置した。
2010116725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射端及び出射端を有し、前記入射端に入射された光束を強度分布が均一化された光束に変換して前記出射端から出射する光強度均一化部と、
第１の光束を出射する第１の光源部と、
前記第１の光源部から出射された前記第１の光束を前記光強度均一化部の前記入射端に導く少なくとも１つの折り曲げ部と、
前記光強度均一化部の前記入射端に向かう第２の光束を出射する第２の光源部と
を備え、
前記第１の光源部から前記折り曲げ部を経由して前記光強度均一化部の前記入射端に至る前記第１の光束の光軸と前記第２の光源部から前記光強度均一化部の前記入射端に至る前記第２の光束の光軸とが一致する部分を持たないように、且つ、前記光強度均一化部の前記入射端に入射する直前での前記第１の光束の光軸と前記第２の光源手段から前記光強度均一化部の前記入射端に至る前記第２の光束の光軸とが、互いに略平行な方向となるように、前記第１の光源部、前記第２の光源部、及び前記折り曲げ部を配置した
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第１の光束の内の前記第１の光源部の発光中心から出射される前記第１の光束の中心成分及び前記第２の光束の内の前記第２の光源部の発光中心から出射される前記第２の光束の中心成分は、集光光束であり、
前記第１の光束の中心成分の最終集光点が最も前記光強度均一化部の近くに配置された前記折り曲げ部である最終折り曲げ部より前記光強度均一化部側に位置し、前記第２の光束の中心成分の集光点が前記最終折り曲げ部より前記光強度均一化部側に位置するように、前記第１の光源部、前記第２の光源部、前記最終折り曲げ部、及び前記光強度均一化部を配置した
ことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記最終折り曲げ部が、前記第２の光源部から前記入射端に向かう前記第２の光束の中心光線を遮らない位置になるように配置されたことを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
少なくとも１つの前記折り曲げ部の位置若しくは角度又はそれらの両方を調整可能とする折り曲げ調整部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第１及び／又は第２の光源部の位置若しくは角度又はそれらの両方を調整可能とする光源調整部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１の光束の中心光線が前記入射端に入射する第１の入射位置と前記第２の光束の中心光線が前記入射端に入射する第２の入射位置とが、互いに異なる位置であり、且つ、前記光強度均一化部の光軸からずれた位置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１の入射位置と前記第２の入射位置とは、前記光強度均一化部の光軸を基準に互いに反対側にずれた位置である
ことを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項８】
前記入射端は、長辺と短辺を有する矩形であり、
前記第１の入射位置と前記第２の入射位置とは、前記長辺方向に、前記光強度均一化部の光軸を基準に互いに反対側にずれた位置である
ことを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項９】
前記第１の入射位置と前記第２の入射位置とは、前記光強度均一化部の光軸を通り前記長辺方向に延びる第１の基準線上の位置である
ことを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１０】
前記入射端は、長辺と短辺を有する矩形であり、
前記第１の入射位置と前記第２の入射位置とは、前記長辺方向に、前記光強度均一化部の光軸を基準に互いに反対側にずれた位置であり、且つ、前記短辺方向に、前記光強度均一化部の光軸を基準に互いに反対側にずれた位置である
ことを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項１１】
前記最終折り曲げ部は、
前記第１の光束を反射する反射面、前記反射面の裏側の面である裏面、前記反射面と前記裏面を結ぶ側面を有し、
前記反射面の、前記第２の光束の中心光線に最も近い辺から、前記第２の光束の中心光線までの第１の距離が、前記側面の、前記第２の光束の中心光線に最も近い部分から、前記第２の光束の中心光線までの第２の距離以下になるような形状である
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記入射端に隣接して設けられ、前記第１の光源部から出射され前記入射端に入射しない光を遮光する遮光部を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光強度均一化部は、内面を光反射面とした管状部材を含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記光強度均一化部は、透明材料による多角柱状の部材を含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記光強度均一化部は、複数のレンズ素子を２次元配列したレンズアレイを含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記第１の光源部から出射された直後での前記第１の光束の光軸と前記第２の光源部から出射された直後での前記第２の光束の光軸とが略平行になるように、前記第１の光源部及び前記第２の光源部が配置されたことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記第１の光源部から出射された直後での前記第１の光束の光軸と前記第２の光源部から出射される前記第２の光束の光軸との成す角度が６°以内となるように、前記第１の光源部及び前記第２の光源部が配置されたことを特徴とする請求項１６に記載の光源装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光源装置を備える投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源ランプを用いた光源装置及び投写型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投写型表示装置によって表示される映像の大画面化及び高輝度化を実現するために、複数の光源ランプを備えた多灯式の光源装置を備えた投写型表示装置が提案されている。例えば、特許文献１（特開２００１−３５９０２５号公報の段落００１３〜００１８、図１）には、互いに対向配置された２つの光源ランプからの光束を、光源ランプの集光点付近に配置したプリズムを用いて合成する投写型表示装置用の光源装置が提案されている。さらに、特許文献２（特開２００５−１１５０９４号公報の段落００９９〜０１０８、図９、図１０．Ａ、図１０．Ｂ）には、２つの光源ランプからの光束を、互いに異なる方向に傾けて配置された２枚の合成ミラーを用いて、ロッドインテグレータの入射端面に導く構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５９０２５号公報
【特許文献２】特開２００５−１１５０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置においては、２つの光源ランプをプリズムを挟んで対向配置しているので、光源ランプのロス光の内の対向する光源ランプの発光部に到達する光の割合が高くなり、光利用効率が低下する問題、及び、ロス光の入射に伴う光源ランプの温度上昇による光源ランプの寿命の短縮の問題がある。【０００５】
また、特許文献２に記載の装置においては、各合成ミラーがロッドインテグレータの光軸に直交する方向にずれた位置に配置されているため、各光源ランプから出射され各合成ミラーで反射してロッドインテグレータに入射する各光束の入射角が大きくなる（その結果、２つの合成ミラーで反射してロッドインテグレータに入射する２つの光束を１つの光束とみなした場合における集光角が大きくなる）。ロッドインテグレータに入射する光が大きな集光角を有することに起因する悪影響（不十分な光強度均一化）を軽減（補正）するために、ロッドインテグレータにテーパー形状の部分を備えている。しかし、このような構成においては、ロッドインテグレータ内における光線の反射回数にバラツキが生じ、ロッドインテグレータの出射面における光強度の均一性（その結果、スクリーン上の照度均一性）が劣化するという問題がある。また、このような補正が、不十分な場合には、スクリーンの照射に利用されない角度成分の光の存在により、光利用効率が低下するという問題がある。【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光利用効率が高く、スクリーン上の照度均一性も高く、光源装置の長寿命化を実現できる投写型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光源装置は、入射端及び出射端を有し、前記入射端に入射された光束を強度分布が均一化された光束に変換して前記出射端から出射する光強度均一化部と、第１の光束を出射する第１の光源部と、前記第１の光源部から出射された前記第１の光束を前記光強度均一化部の前記入射端に導く少なくとも１つの折り曲げ部と、前記光強度均一化部の前記入射端に向かう第２の光束を出射する第２の光源部とを備え、前記第１の光源部から前記折り曲げ部を経由して前記光強度均一化部の前記入射端に至る前記第１の光束の光軸と前記第２の光源部から前記光強度均一化部の前記入射端に至る前記第２の光束の光軸とが一致する部分を持たないように、且つ、前記光強度均一化部の前記入射端に入射する直前での前記第１の光束の光軸と前記第２の光源部から前記光強度均一化手段の前記入射端に至る前記第２の光束の光軸とが、互いに略平行な方向となるように、前記第１の光源部、前記第２の光源部、及び前記折り曲げ部を配置したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光利用効率が高く、スクリーン上の照度均一性も高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る投写型表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】（ａ）は、比較例における光強度均一化素子の入射端における光束の分布を概略的に示す図であり、（ｂ）は、実施の形態１における光強度均一化素子の入射端における光束の分布を概略的に示す図であり、（ｃ）は、実施の形態１における光強度均一化素子の入射端における光束の分布の他の例を概略的に示す図である。
【図３】比較例における折り曲げミラーの配置を概略的に示す図である。
【図４】実施の形態１に係る投写型表示装置の要部の構成を示す図である。
【図５】第１の光源ランプからの第１の光束の中心光線の偏心量及び第２の光源ランプからの第２の光束の中心光線の偏心量と、光利用効率の関係を計算する際の構成を示す説明図である。
【図６】第１の光源ランプからの第１の光束の中心光線の偏心量及び第２の光源ランプからの第２の光束の中心光線の偏心量と、光利用効率の関係を計算した結果を示す図である。
【図７】図４に示す偏心量ｄ３と光利用効率の関係を計算した結果を示す図である。
【図８】折り曲げミラーの形状の一例を示す図である。
【図９】折り曲げミラーの形状の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る投写型表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る投写型表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る投写型表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図１３】（ａ）は、実施の形態１に係る光強度均一化素子の入射端における第１の光源ランプからの第１の光束の分布及び第１の光束の中心光線の偏心量を示す図であり、（ｂ）は、光強度均一化素子の入射端における第２の光源ランプからの第２の光束の分布及び第２の光束の中心光線の偏心量を示す図である。
【図１４】光強度均一化素子の入射端において図１３（ａ）に示される分布を持つ第１の光束の代表的な光線を示す図である。
【図１５】光強度均一化素子の入射端において図１３（ｂ）に示される分布を持つ第２の光束の代表的な光線を示す図である。
【図１６】実施の形態１に係る光強度均一化素子の入射端における第１の光源ランプからの第１の光束の分布及び第２の光源ランプからの第２の光束の分布の一例を示す図である。
【図１７】実施の形態１に係る光強度均一化素子の入射端における第１の光源ランプからの第１の光束の分布及び第２の光源ランプからの第２の光束の分布の他の例を示す図である。
【図１８】実施の形態１に係る光強度均一化素子の入射端におけるロス光の振る舞いを概念的に示す図である。
【図１９】折り曲げミラーの形状の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る投写型表示装置の構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、実施の形態１に係る投写型表示装置は、強度が均一化された光束を出射する光源装置１０と、光源装置１０から出射された光束Ｌ３を入力映像信号に応じて変調して画像光Ｌ４に変換する画像表示素子（ライトバルブ）６１と、画像光Ｌ４をスクリーン６３に拡大投写する投写光学系６２とを有している。図１には反射型の画像表示素子６１を示しているが、画像表示素子６１は、透過型の画像表示素子であってもよい。画像表示素子６１は、例えば、液晶ライトバルブ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などである。背面投写型の投写型表示装置の場合には、スクリーン６３は投写型表示装置の一部である。また、光源装置１０、画像表示素子６１、投写光学系６２、及びスクリーン６３の配置は、図示の例に限定されない。
【００１１】
光源装置１０は、第１の光束Ｌ１を出射する第１の光源部である第１の光源手段としての第１の光源ランプ１１と、第１の光源ランプ１１に平行になるように配置され、第２の光束Ｌ２を出射する第２の光源部である第２の光源手段としての第２の光源ランプ１２と、入射端１５ａに入射された光束を強度分布が均一化された光束に変換して出射端１５ｂから出射する光強度均一化部である光強度均一化手段としての光強度均一化素子１５と、第１の光源ランプ１１から出射された第１の光束Ｌ１を入射端１５ａに導くリレー光学系１３とを有している。
【００１２】
実施の形態１において、第１の光源ランプ１１から出射される第１の光束Ｌ１及び第２の光源ランプ１２から出射される第２の光束Ｌ２は、それぞれ集光光束である。より正確に言えば、第１の光束Ｌ１の内の、第１の光源ランプ１１の発光中心から出射される第１の光束の中心成分、及び、第２の光束Ｌ２の内の、第２の光源ランプ１２の発光中心から出射される第２の光束の中心成分は、それぞれ集光光束である。第１の光源ランプ１１又は第２の光源ランプ１２の発光体は有限の大きさを持つので、発光中心以外の位置からも光束が出射され、発光中心以外の位置から出射された光束は、厳密には、第１の光束の中心成分及び第２の光束の中心成分が収束する集光点に収束しないからである。なお、発光中心以外の位置から出射された光束も、第１の光束の中心成分及び第２の光束の中心成分の集光点の周囲に、広がりをもって集光する。第１の光源ランプ１１からリレー光学系１３を経由して光強度均一化素子１５の入射端１５ａに至る第１の光束Ｌ１の光軸１１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３（すなわち、第１の光束Ｌ１の中心光線）と第２の光源ランプ１２から光強度均一化素子１５の入射端１５ａに至る第２の光束Ｌ２の光軸１２ｃ（すなわち、第２の光束Ｌ２の中心光線）とが一致する部分を持たないように、且つ、入射端１５ａに入射する直前での第１の光束Ｌ１の光軸１１ｃ３と第２の光束Ｌ２の光軸１２ｃとが略平行になるように、第１の光源ランプ１１、第２の光源ランプ１２、及びリレー光学系１３のそれぞれの構成、並びに、光強度均一化素子１５に対する第１の光源ランプ１１、第２の光源ランプ１２、及びリレー光学系１３の配置を決定している。
【００１３】
「略平行になるように配置」とは、第１の光源ランプ１１の光軸１１ｃ３（すなわち、第１の光源ランプ１１から出射された第１の光束の光強度均一化素子１５の入射端１５аにおける中心光線）と第２の光源ランプ１２の光軸１２ｃ（すなわち、第２の光源ランプ１２から第２の光束が出射された第２の光束の光強度均一化素子１５の入射端１５аにおける中心光線）とが平行になるように又は平行とみなすことができるように、第１の光源ランプ１１と第２の光源ランプ１２及びリレー光学系１３とを配置することである。図１には、第１の光源ランプ１１の第１の光軸１１ｃ３と光強度均一化素子１５の光軸１５ｃとが平行であり、且つ、第２の光源ランプ１２の第２の光軸１２ｃと光強度均一化素子１５の光軸１５ｃとも平行になるように、第１の光源ランプ１１、第２の光源ランプ１２、リレー光学系１３、及び光強度均一化素子１５を配置した場合を示している。また、リレー光学系１３は、第１の光束Ｌ１の光路を折り曲げる折り曲げ部である第１の折り曲げミラー１３аおよび第２の折り曲げミラー１３ｄと、２枚のレンズ素子１３ｂ及び１３ｃとを有している。
【００１４】
なお、リレー光学系を配置する代わりに、第１の光源ランプ１１の光軸１１ｃ１と第２の光源ランプ１２の光軸１２ｃとが直角となるように第１の光源ランプ１１と第２の光源ランプ１２とを配置し、１つの折り曲げミラーで第１の光束Ｌ１を光強度均一化素子１５の入射端１５ａに導く構成も可能である。この場合の折り曲げミラーや、上述の第２の折り曲げミラー１３ｄのように最も光強度均一化素子１５の入射端１５ａに近い折り曲げミラーを最終折り曲げ部とする。
【００１５】
第１の光源ランプ１１は、例えば、白色光を出射する発光体１１ａと、この発光体１１ａの周囲に設けられた楕円面鏡１１ｂとから構成される。楕円面鏡１１ｂは、楕円の第１中心に対応する第１焦点から出射された光束を反射して、楕円の第２中心に対応する第２焦点に収束させる。発光体１１ａは、楕円面鏡１１ｂの第１焦点近傍に配置されており、この発光体１１ａから出射された光束は、楕円面鏡１１ｂの第２焦点近傍に収束される。また、第２の光源ランプ１２は、例えば、白色光を出射する発光体１２ａと、この発光体１２ａの周囲に設けられた楕円面鏡１２ｂとから構成される。楕円面鏡１２ｂは、楕円の第１中心に対応する第１焦点から出射された光束を反射して、楕円の第２中心に対応する第２焦点に収束させる。発光体１２ａは、楕円面鏡１２ｂの第１焦点近傍に配置されており、この発光体１２ａから出射された光束は、楕円面鏡１２ｂの第２焦点近傍に収束される。なお、楕円面鏡１１ｂ及び１２ｂに代えて放物面鏡を用いてもよい。この場合には、発光体１１ａ及び１２ａから出射された光束を放物面鏡により略平行化した後、コンデンサレンズ（図示せず）により収束させればよい。また、楕円面鏡１１ｂ及び１２ｂに代えて放物面鏡以外の凹面鏡を用いることもできる。また、光源ランプの数は３台以上とすることもできる。
【００１６】
図１における第１の光束Ｌ１は、発光体１１аから出射した光束が楕円面鏡１１ｂの第１の集光点Ｆ１近傍に集光する様子を概念的に示したものである。同様に、第２の光束Ｌ２は、発光体１２аから出射した光束が楕円面鏡１２ｂの集光点Ｆ３近傍に集光する様子を概念的に示したものである。なお、実際の光源ランプにおいては、発光体は理想的な点光源ではなく有限の大きさを有しているため、光束Ｌ１、Ｌ２は、図１に直線（破線）で示すような集光点に収束する光束成分だけでなく、集光点に集光しない光束（集光点に集光する光束成分の外側に分布する成分）を多数含むのが一般的である。集光点に集光しない光束については、後述の図１４及び図１５に図示している。
【００１７】
また、実施の形態１に係る投写型表示装置においては、第１の光束Ｌ１の第１の集光点Ｆ１が第１の折り曲げミラー１３аより光強度均一化素子１５側に位置するように、第１の光源ランプ１１と第１の折り曲げミラー１３аを配置している。さらに、第１の集光点Ｆ１で集光した第１の光束Ｌ１は、レンズ１３ｂとレンズ１３ｃ及び第２の折り曲げミラー１３ｄによって第２の集光点Ｆ２（最終集光点）が強度均一化素子１５の入射端１５а近傍となるように、レンズ素子１３ｂ、レンズ素子１３ｃ、第２の折り曲げミラー１３ｄ、及び光強度均一化素子１５を配置している。楕円面鏡１２ｂによって集光される第２の光束Ｌ２は、特に光学素子を介すことなく直接光強度均一化素子１５の入射端１５ａ近傍の集光点Ｆ３に集光する。また、実施の形態１に係る投写型表示装置においては、第１の光束Ｌ１の中心光線（すなわち、光軸１１ｃ３）（実施の形態１においては、光軸１１ｃ３に平行かつ光強度均一化素子１５の光軸１５ｃに平行）が入射端１５ａに入射する第１の入射位置と第２の光束Ｌ２の中心光線（すなわち、光軸１２ｃ）（実施の形態１においては、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃに平行）が入射端１５ａに入射する第２の入射位置とは、互いに異なる位置であり、且つ、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃからずれた位置（後述する、偏心量ｄ１，ｄ２だけずれた位置）である。なお、図１においては、第１の集光点Ｆ１を第１の折り曲げミラー１３аより光強度均一化素子１５側に配置したが、これに限定されるものではない。
【００１８】
最終折り曲げ部である第２の折り曲げミラー１３ｄは、第２の光源ランプ１２から入射端１５ａに向かう第２の光束Ｌ２の中心光線（光軸１２ｃに一致）を遮らない位置になるように配置することが望ましい。すべての第２の光束の中心成分を遮らない位置になるように配置できれば、さらに望ましい。光束の中心成分とは、光源ランプの発光中心から発光されて集光点に集光する光束成分のことである。
第２の折り曲げミラー１３ｄの第２の光源ランプ１２の光軸１２ｃ側の端部（光反射面とその裏面とを繋ぐ側面）１３ｅの光軸１５ｃに垂直な方向の位置は、通常は、光軸１５ｃ上又はその近傍である。ただし、例えば、第１の光源ランプ１１の発光強度を第２の光源ランプ１２の発光強度より大きくする場合には、装置全体の光利用効率を高くするために、端部１３ｅが光軸１５ｃよりも第２の光源ランプ１２の光軸１２ｃ（第２の光束Ｌ２の中心光線）側になるように、構成することが望ましい。逆に、例えば、第２の光源ランプ１２の発光強度を第１の光源ランプ１１の発光強度より大きくする場合には、装置全体の光利用効率を高くするために、端部１３ｅが光軸１５ｃよりも第１の光束Ｌ１の中心光線（光軸１１ｃ３）側になるように、構成することが望ましい。
【００１９】
第２の折り曲げミラー１３ｄが第２の光束Ｌ２を遮る程度は、その位置だけでなく大きさにも依存する。第２の光束Ｌ２を遮る程度を小さくするには、第２の折り曲げミラー１３ｄは小さい方が望ましい。逆に、入射端１５ａに向かう第１の光束Ｌ１を多くするには、第２の折り曲げミラー１３ｄは大きい方が望ましい。第２の折り曲げミラー１３ｄは、第１の光束の中心成分をすべて反射できる大きさの反射面を有することが望ましい。
そこで、この実施の形態１では、図１に示すように、第１の光束の中心成分をすべて反射できる第２の折り曲げミラー１３ｄを、第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２とが十分に集光した位置であり、すべての第２の光束の中心成分を遮らない位置に配置している。なお、第２の折り曲げミラー１３ｄが第１の光束の中心成分の一部を反射できなかったり、第２の光束の中心成分の一部を遮ってもよい。
【００２０】
光強度均一化素子１５は、入射端１５ａから入射する第１の光束Ｌ１及び第２の光束Ｌ２を、当該光束断面内（すなわち、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃに直交する平面内）における光強度を均一化する（すなわち、照度ムラを低減する）機能を有する。光強度均一化素子１５としては、例えば、ガラス又は樹脂等の透明材料で作られ、側壁内側が全反射面となるように構成された多角形柱状のロッド（すなわち、断面形状が多角形の柱状部材）、又は、光反射面を内側にして筒状に組み合わされ、断面形状が多角形のパイプ（管状部材）がある。光強度均一化素子１５が多角柱状のロッドである場合には、光強度均一化素子１５は、入射端から入射した光を透明材料と空気界面との全反射作用を利用して複数回反射させた後に出射端から出射させる。光強度均一化素子１５が多角形のパイプである場合には、光強度均一化素子１５は、入射端から入射した光を内側を向く鏡の反射作用を利用して複数回反射させた後に出射端（出射口）から出射させる。光強度均一化素子１５は、光束の進行方向に適当な長さを確保すれば、内部で複数回反射した光が光強度均一化素子１５の出射端１５ｂの近傍に重畳照射され、光強度均一化素子１５の出射端１５ｂ近傍においては、略均一な強度分布が得られる。
【００２１】
図２（ａ）、（ｂ）は、光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおける光束の分布を概略的に示す説明図である。図２（ａ）、（ｂ）において、濃度の濃く描かれている（黒色に近い）範囲は光束が強い（明るい）領域であり、濃度が薄くなるほど（白色に近づくほど）光束が弱い（暗い）領域である。図２（ａ）は、光源ランプを１灯使用した比較例の場合における光強度均一化素子の入射端の光束の分布の一例を示している。図２（ａ）は、入射端１５ａの中央付近に光強度のピークがあり、周辺に向かって徐々に暗くなる分布を示している。また、図２（ｂ）は、光源ランプを２灯使用した本発明の場合における光強度均一化素子１５の入射端１５ａの光束の分布の例を示している。また、図２（ｂ）は、光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおいて、第１の光源ランプ１１の光照射領域と第２の光源ランプ１２による光照射領域の一部が入射端１５ａにおいて重複している例を示している。
【００２２】
ここで、光源ランプ１灯を使用した場合において、入射端１５ａにおける光束が、図２（а）に示したような分布を持つ理由について説明する。光源ランプにおける発光体が理想的な点光源である場合、発光体から出射された光束は、楕円面鏡の集光点に理想的には収束することになる。しかし、発光体は有限の大きさ（一般的に、光軸方向の直径が０．８ｍｍ〜１．５ｍｍ程度）を持っていることや、発光体の配置精度や楕円面鏡の形状精度等の影響を受け、実際には、集光光束が図２（а）のような分布を持つことになる。また、集光光束が図２（а）のような分布を持つため、全ての光束が光強度均一化素子１５の入射端１５ａに取り込まれずに、一部の光束は入射端１５ａから外れて、画像投写に使用されない。
【００２３】
図３は、比較例における折り曲げミラーの配置を概略的に示す図である。図３は、光源ランプ（図示せず）を１灯配置し、光源ランプから折り曲げミラー１１３に入射するまでの光束の中心光線（光軸１１１ｃ）と光強度均一化素子１１５の光軸１１５ｃとが直交し、折り曲げミラー１１３で反射した光束Ｌ１の中心光線が光強度均一化素子の光軸１１５ｃと一致するように構成された場合を示している。図３の比較例の場合には、折り曲げミラー１１３の反射面の大きさを十分に大きくすることができるので、光源ランプからの光束Ｌ１を、ロスを低減して、折り曲げることが可能である。
【００２４】
図４は、実施の形態１に係る投写型表示装置の要部の構成を示す図である。図４には、第２の折り曲げミラー１３ｄ、及び光強度均一化素子１５が示されている。実施の形態１においては、リレー光学系１３（図１に示す）から第１の光束Ｌ１の集光点Ｆ２及び第２の光源ランプ１２（図１に示す）の楕円面鏡１２ｂの第２焦点（集光点Ｆ３）が光強度均一化素子１５の入射端１５ａ付近となるよう、各構成を配置している。また、第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１の光軸の内の折り曲げミラー１３ｄよりも光強度均一化素子１５側の第１の光軸１１ｃ３と、第２の光源ランプ１２からの第２の光束の第２の光軸１２ｃとは略平行に配置されるとともに、一致する部分を持たないように構成されている。
【００２５】
第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１をリレー光学系１３を用いて光強度均一化素子１５の入射端１５ａに入射させ、同時に、第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２を光強度均一化素子１５の入射端１５ａに入射させる場合には、第２の折り曲げミラー１３ｄは、第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２をできるだけ遮らないようにするために、十分な大きさを確保することができなくなる。そのために、図４に示す構成においては、第１の光束Ｌ１及び第２の光束Ｌ２がある程度ロスすることは免れない。
【００２６】
仮に、第２の折り曲げミラー１３ｄで折り曲げられた第１の光束Ｌ１の中心光線Ｌ１０（光軸１３ｃ１）及び第２の光束Ｌ２の中心光線Ｌ２０（光軸１２ｃ）を、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃに一致させようとすると、光のロスはさらに大きくなる。このため、実施の形態１に係る投写型表示装置においては、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃに対する第１の折り曲げミラー１３で折り曲げられた第１の光束Ｌ１の中心光線Ｌ１０の偏心量ｄ１及び光強度均一化素子１５の光軸１５ｃに対する第２の光束Ｌ２の中心光線Ｌ２０の偏心量ｄ２を、０より大きい値にする。
【００２７】
図５は、偏心量ｄ１，ｄ２と光利用効率の関係を計算する際の構成を示す説明図である。図５に示すように、例えば、第１の光源ランプ１１からの第１の光束の中心光線Ｌ１０が偏心量ｄ１の位置に入射するように構成すると、第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１が光強度均一化素子１５の入射端１５ａ上で偏心量ｄ１だけずれた位置に集光するため、光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおける光利用効率が低下する。同様に、図５に示すように、例えば、第２の光源ランプ１２からの第２の光束の中心光線Ｌ２０が偏心量ｄ２の位置に入射するように構成すると、第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２が光強度均一化素子１５の入射端１５ａ上で偏心量ｄ２だけずれた位置に集光するため、光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおける光利用効率が低下する。
【００２８】
図１３（ａ）は、実施の形態１に係る光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおける第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１の分布及び第１の光束Ｌ１の中心光線（光軸１１ｃ３）の偏心量ｄ１を示す図であり、同図（ｂ）は、光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおける第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２の分布及び第２の光束Ｌ２の中心光線（光軸１２ｃ）の偏心量ｄ２を示す図である。また、図１４は、光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおいて図１３（ａ）に示される分布を持つ第１の光束Ｌ１の代表的な光線（集光点Ｆ２に集光しない光線の例）Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを示す図である。さらに、図１５は、光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおいて図１３（ｂ）に示される分布を持つ第２の光束Ｌ２の代表的な光線（集光点Ｆ３に集光しない光線の例）Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄを示す図である。
【００２９】
偏心量ｄ１は、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃから第１の光束Ｌ１の光軸１１ｃ３までの距離であり、偏心量ｄ２は、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃから第２の光束Ｌ２の光軸１２ｃまでの距離である。既に説明したように、発光体１１ａ，１２ａは大きさを持つランプであること、発光体１１ａ，１２ａの位置誤差、楕円面鏡１１ｂ，１２ｂの形状誤差及び位置誤差などの要因から、第１の光束Ｌ１は、図１４に示すように、集光点Ｆ２に集光しない光束成分（例えば、光線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ）を含んでおり、第２の光束Ｌ２は、図１５に示すように、集光点Ｆ３に集光しない光束成分（例えば、光線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ）を含んでいる。その結果、既に、図２（а）及び（ｂ）並びに図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、光源ランプからの集光光束は入射端１５ａにおいて分布（拡がり）を持った光束となっている。
【００３０】
図１６は、実施の形態１に係る光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおける第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１の分布及び第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２の分布の一例を示す図である。図１６に示す例では、入射端１５ａは、長辺と短辺を有する矩形であり、入射端１５ａにおける、第１の光束Ｌ１の中心光線１１ｃ３の位置（第１の入射位置）と第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃの位置（第２の入射位置）とは、長辺方向に、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃを基準に互いに反対側にずれた位置（偏心量ｄ１，ｄ２の位置）にある。また、図１６に示す例では、第１の入射位置（図１６における光軸１１ｃ３の位置）と第２の入射位置（図１６における光軸１２ｃの位置）とは、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃを通り長辺方向に延びる第１の基準線Ｈ０上の位置である。
【００３１】
図１７は、実施の形態１に係る光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおける第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１の分布及び第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２の分布の他の例を示す図である。図１７に示す例では、入射端１５ａは、長辺と短辺を有する矩形であり、入射端１５ａにおける、第１の光束Ｌ１の中心光線１１ｃ３の位置（第１の入射位置）と第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃの位置（第２の入射位置）とは、長辺方向に、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃを基準に互いに反対側にずれた位置（偏心量ｄ１，ｄ２の位置）であり、且つ、短辺方向に、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃを基準に互いに反対側にずれた位置（偏心量ｖ１，ｖ２の位置）である。入射端１５ａに入射する２つの光束の位置を図１６に示されるように長辺方向に並べるか、図７に示されるように斜め方向（又は対角方向）に並べるかは、光利用効率を高め、且つ、スクリーン上における照度均一性を高めるという観点に基づいて、決定することが望ましい。
【００３２】
図１８は、実施の形態１に係る光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおけるロス光の振る舞いを概念的に示す図である。第１の光束Ｌ１及び第２の光束Ｌ２が偏心量ｄ１，ｄ２だけずれると、集光光束も偏心量ｄ１，ｄ２だけずれた位置に集光するため、さらに光強度均一化素子１５の入射端１５а上に入らない（すなわち、利用できないロス光となる）光束が増加してしまうことになる。なお、図１３（ａ）及び（ｂ）において、光強度均一化素子１５の入射端１５аの方に向かうが入射端１５а上に入らないロス光は、第１の光束Ｌ１及び第２の光束Ｌ２の、入射端１５ａの外側の部分として示されている。
【００３３】
図６は、偏心量ｄ１，ｄ２と光利用効率Ｂの関係のシミュレーション計算の結果を示す図である。図６におけるシミュレーションは、光強度均一化素子１５の断面形状を、７ｍｍ×４．５ｍｍの矩形で形成した場合の計算例である。図６において、光利用効率Ｂは、偏心量ｄ１，ｄ２が０のとき、すなわち、図４に示されるように、光強度均一化素子１５に入射する光束の中心光線が光強度均一化素子１５の光軸１５ｃに一致した場合の光利用効率に対する比で示されている。厳密には、図６におけるシミュレーションでは、第２の光束に関しては、第２の折り曲げミラー１３ｄに遮られるロス光が存在しないとして、光利用効率Ｂを求めている。第１の光束に関しては、図６に示す光利用効率Ｂは、第２の折り曲げミラー１３ｄが十分な大きさを持ち、第２の折り曲げミラー１３ｄで反射されないために入射面１５ａに入射できないロス光が存在しない場合のものである。
図６より、偏心量ｄ１が０のとき、光利用効率Ｂは１となる。偏心量ｄ１が０．５ｍｍのとき、光利用効率Ｂは０．９９、偏心量ｄ１を１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍと増やしていくと、光利用効率Ｂは０．９７、０．９２、０．８４と低下していく。実施の形態１においては、例えば、光利用効率Ｂが０．９以上と高く、且つ、第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２が第１の折り曲げミラー１４によって遮られ難くなるように（すなわち、干渉を緩和するように）、偏心量ｄ１及びｄ２をともに１．５ｍｍとする。ただし、偏心量ｄ１及びｄ２は、各構成の形状、サイズ、配置、光束の進行方向、各構成の光学的特性、求められる性能などの各種要因に応じて決定することができる。
【００３４】
図６において、光強度均一化素子１５の断面形状が７ｍｍ×４．５ｍｍに対して、偏心量ｄ１を１．５ｍｍとした場合、図１３（а）のように光強度均一化素子１５の入射端１５аにおける分布も１．５ｍｍずれた位置に集光することになる。同様に、偏心量ｄ２を１．５ｍｍとした場合、光強度均一化素子１５の入射端１５аにおける分布も、図１３（ｂ）のように１．５ｍｍずれた分布となる。このように、偏心量ｄ１及びｄ２を１．５ｍｍとした場合、光強度均一化素子１５の入射端１５аにおける光源ランプ１１及び光源ランプ１２からの集光光束の分布は、図２（ｂ）に示すように、各々のランプの集光光束の一部が重複するように構成されるため、光利用効率を向上することが可能となる。
【００３５】
図７は、偏心量ｄ３と光利用効率Ｃの関係のシミュレーション計算の結果を示す図である。図４に示されるように、実施の形態１においては、第１の折り曲げミラー１３ｄの光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ側の端部１３ｅは、第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２との干渉を極力避けるために、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ上又は光強度均一化素子１５の光軸１５ｃよりも第１の光源ランプ１１側（図４における上側）になるように配置している。図７には、図４における偏心量ｄ１を１．５ｍｍに固定し、偏心量ｄ３を変化させた場合の光利用効率Ｃをシミュレーション計算した結果が示されている。図７における光利用効率Ｃは、偏心量ｄ３が１ｍｍの場合の光利用効率に対する比で示されている。図７には、偏心量ｄ３を１ｍｍから５ｍｍまで変化させた場合の光利用効率Ｃの変化が示されている。図７から、偏心量ｄ３が小さいと、リレー光学系１３からの光束が光強度均一化素子１５の側面（図４における光強度均一化素子１５の上側）で遮られ、光利用効率Ｃは低下する。偏心量ｄ３を１ｍｍから大きくしていくと徐々に光利用効率Ｃは高くなり、偏心量ｄ３が３ｍｍ及び３．５ｍｍのとき、光利用効率Ｃが最も高くなることがわかる。
【００３６】
実施の形態１においては、光源ランプを２灯使用し、合成部に第２の折り曲げミラー１３ｄを配置しているが、２つの光源ランプ１１，１２からの光束の一部は、光強度均一化素子１５の入射端１５аに入射できないロス光となってしまう。ロス光の主な種類としては、図１８に示すように、光源ランプ１１からの光束において、折り曲げミラー１３ｄに反射されず突き抜けてしまう光束Ｌ１１と、折り曲げミラー１３ｄで反射されるが光強度均一化素子１５の入射端１５аに入射しない光束Ｌ１２と折り曲げミラー１３ｄで反射されず光強度均一化素子１５の入射端１５аから外れた方向に向かう光束Ｌ１３がある。また、光源ランプ１２からの光束においては、折り曲げミラー１３ｄの裏面で吸収或いは反射されてしまう光束Ｌ２１と、光強度均一化素子１５の入射端１５аに入射できないＬ２２のような光束とが、ロス光となってしまう。折り曲げミラー１３ｄは、できるだけ多くの第１の光束Ｌ１を入射端１５аに向かうように反射し、かつ、遮られる第２の光束Ｌ２１ができるだけ少なくなるような位置と大きさとなるようにする。
【００３７】
図７において、光利用効率Ｃの変化について説明したが、偏心量ｄ３が小さいと光源ランプ１１からの光束におけるロス光Ｌ１１の成分が増加してしまうため光源ランプ１１の光利用効率は減少してしまう。一方、光源ランプ１２からの光束については、光強度均一化素子１５の入射端１５аに近いほど収束した光束となるため、偏心量ｄ３が小さいと、ロス光Ｌ２１及びＬ２２は少なくなり、光源ランプ２２の光利用効率は向上する。これに対し、偏心量ｄ３を徐々に増加していくと、光源ランプ１１の光利用効率は増加し、光源ランプ１２の光利用効率は逆に減少していくので、偏心量ｄ３がある所定値までは光源ランプ１２と光源ランプ２２の全体としての光利用効率Ｃは増加する。しかし、偏心量ｄ３が所定値を超えて大きくなりすぎると（図７において偏心量ｄ３が３．５ｍｍを超えると）光源ランプ１１も光源ランプ１２も光束径の大きい箇所（すなわち収束が不十分な箇所）に第２の折り曲げミラー１３が配置されることになり、ロス光成分が増加し光利用効率Ｃも低下してしまう。
【００３８】
図８は、第２の折り曲げミラー（最終折り曲げ部）１３の形状の一例を示す図である。図８に示す折り曲げミラー１３ｄは光強度均一化素子１５側の端面１３ｅが光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ上になるように配置している。つまり、端面１３ｅが第２の光束Ｌ２の中心光線（すなわち、光軸１２ｃ）と平行な面となるように配置している。第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１をできるだけ多く光強度均一化素子１５の入射端１５аに導くためには、第２の折り曲げミラー１３ｄの反射面１３ｆをできるだけ大きく配置したい。一方、第２の折り曲げミラー１３ｄと第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２との干渉を極力避けるためには、第２の折り曲げミラー１３ｄをできるだけ小さく構成したい。そこで、図８に示したように、第２の折り曲げミラー１３ｄの光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ側の端部１３ｅを、第２の折り曲げミラー１３ｄの裏面１３ｇよりも反射面１３ｆの方が大きくなるように構成している。図８においては、第２の折り曲げミラー１３ｄの反射面１３ｆと端部１３ｅの成す角度を鋭角（９０°未満）とし、端部１３ｅと光軸１５ｃと略平行に配置している。端部１３ｅと光軸１５ｃとが所定の角度を持ち、端部１３ｅにおける入射面１５ａに近い側の光軸１５ｃとの間の距離が、端部１３ｅにおける入射面１５ａに遠い側での光軸１５ｃとの間の距離よりも小さくなるようにしてもよい。これにより、第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１の光利用効率が高くなるとともに、第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２と第２の折り曲げミラー１３ｄとの干渉も小さくなり、第２の光源ランプ１２の光利用効率も向上することができる。
【００３９】
図９は、第２の折り曲げミラー（最終折り曲げ部）の形状の他の例を示す図である。図９に示す折り曲げミラー１３ｄ２は光強度均一化素子１５側の端面１３ｅ２が光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ上になるように配置している。第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１をできるだけ多く光強度均一化素子１５の入射端１５аに導くためには、第２の折り曲げミラー１３ｄ２の反射面１３ｆ２をできるだけ大きく配置したい。一方、第２の折り曲げミラー１３ｄ２と第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２との干渉を極力避けるためには、第２の折り曲げミラー１３ｄ２をできるだけ小さく構成したい。そこで、図９に示したように、第２の折り曲げミラー１３ｄ２の光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ側、つまり第２の光束に対向する側の端部１３ｅ２を、第２の折り曲げミラー１３ｄ２の裏面１３ｇ２よりも反射面１３ｆ２の方が大きくなるように凸状の曲面で構成している。図９においては、第２の折り曲げミラー１３ｄ２の反射面１３ｆ２と端部１３ｅ２の成す角度を鋭角（９０°未満）としている。端部１３ｅ２を凸状の曲面で構成する理由は、反射面１３ｆ２と端部１３ｅ２の成す角度を小さくし過ぎると、構造的に弱くなる、及び、製造が難しくなるからである。これにより、図８の第２の折り曲げミラー１３ｄの端面１３ｅの角部１３ｈが、図９の第２の折り曲げミラー１３ｄ２の端面１３ｅ２の角部１３ｈ２に示されるように丸くなっているので、第２の光源ランプから光強度均一化素子１５の入射端１５ａに向かう第２の光束Ｌ２を遮りにくい。つまり、反射面１３ｆ２の光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ側の端が第２の光束の中心光線（すなわち、第２の光束Ｌ２の光軸１２ｃ）に最も近い形状をしている。言い換えれば、反射面１３ｆ２の、第２の光束Ｌ２の中心光線に最も近い辺から、第２の光束Ｌ２の中心光線までの距離を第１の距離とし、第２の折り曲げミラー１３ｄ２の第２の光束Ｌ２に対向する側面の、第２の光束Ｌ２の中心光線に最も近い部分から、前記第２の光束Ｌ２の中心光線までの距離を第２の距離とすると、第１の距離が、第２の距離以下になるような形状である。図９の構成の第２の折曲げミラーを採用した場合にも、第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１の光利用効率が高くなるとともに、第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２と第２の折り曲げミラー１３ｄ２との干渉も小さくなり、第２の光源ランプ１２の光利用効率も向上させることができる。
【００４０】
なお、図８及び図９においては、第２の折り曲げミラー１３ｄ、１３ｄ２の反射面１３ｆ、１３ｆ２が裏面１３ｇ、１３ｇ２よりも大きくなるように構成したが、これは、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ側の形状について適用した概念である。例えば、図１９に示すように、第２の折り曲げミラー１３ｄ３において、裏面１３ｇ３の形状を、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ側の光反射面１３ｆ３の形状と同じ形状とすれば、反射面１３ｆ３と裏面１３ｇ３の大きさは同じになる。図１９のように構成された場合にも、光反射面１３ｆ３と端部（側面）１３ｆ２の成す角度を鋭角とすれば、図８及び図９の場合と同様に、光利用効率を高めることができる。言い換えれば、反射面１２ｆ３の、第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃに最も近い端部から、第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃまでの第１の距離（例えば、ｕ１）が、側面１３ｆ２の、第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃに最も近い部分から、第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃまでの第２の距離（例えば、ｕ２）以下になるような形状（すなわち、ｕ１≦ｕ２）にすれば、光利用効率を高めることができる。ただし、図９のように、ｕ１＞ｕ２であっても、（ｕ１−ｕ２）の値を極力小さくすることによって、光利用効率を高めることができる。
【００４１】
以上に説明したように、実施の形態１に係る投写型表示装置においては、第１の光源ランプ１１の第１の光軸１１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３と第２の光源ランプ１２の第２の光軸１２ｃとが互いに一致する部分を持たないように、且つ、第１の光束Ｌ１の光軸１１ｃ３と第２の光束Ｌ２の光軸１２ｃとが略平行になるように、配置しているので、光利用効率が高く、光源ランプ１１及び光源ランプ１２がお互いのロス光の影響を受けない構成が可能となる。
【００４２】
また、実施の形態１に係る投写型表示装置においては、第１の光源ランプ１１と第２の光源ランプ１２の集光点を光強度均一化素子１５の入射端１５ａ近傍に配置したため、光利用効率が高い光学系を提供することができる。
【００４３】
さらに、実施の形態１に係る投写型表示装置においては、第１の光源ランプ１１と第２の集光点Ｆ２までの間にリレー光学系１３を配置し、第１の光束Ｌ１を光強度均一化素子１５の入射端１５а近傍に集光し、第２の光源ランプ１２の第２の光束Ｌ２は直接光強度均一化素子１５の入射端１５а近傍に集光する構成としているため、光利用効率が高い光学系を提供することができる。
【００４４】
また、実施の形態１に係る投写型表示装置において、第２の折り曲げミラー１３ｄは、その反射面１３の形状が裏面１３ｇの形状が異なるように、且つ、裏面１３ｇよりも大きくなるように形成しているため、光利用効率が高い光学系を提供することができる。
【００４５】
また、実施の形態１に係る投写型表示装置において、折り曲げミラー１３а若しくは折り曲げミラー１３ｄ又はそれらの両方に、位置若しくは角度又はそれらの両方を調整できる折り曲げ調整部であるミラー調整手段（後述の図１１に示す機構２７）を備えることもできる。この場合には、光源ランプ１１及び光源ランプ１２の大きさの違いや位置ずれが生じた場合であっても、ミラー調整手段の調整によって、光強度均一化素子１５に入射する光量を調整することが可能となるため、光利用効率が高い光学系を提供することができる。さらに、このようなミラー調整手段を備える場合には、光源ランプ１１又は光源ランプ１２のいずれか一方のみを点灯する１灯点灯時に、折り曲げミラー１３ｄの位置を、点灯していない光源側に移動する（光源ランプ１１のみ点灯した場合には、折り曲げミラー１３ｄを光源ランプ１２の光軸１２ｃ側に移動し、光源ランプ１２のみ点灯する場合には、折り曲げミラー１３ｄを光源ランプ１１の光軸１１ｃ側に移動する。）ことにより、１灯点灯時の光利用効率が高い光学系を提供することができる。
【００４６】
また、実施の形態１に係る投写型表示装置において、光源ランプ１１若しくは光源ランプ１２又はそれらの両方に、位置若しくは角度又はそれらの両方を調整できる光源調整部である光源ランプ調整手段（後述の図１１に示す機構２８）を備えることもできる。この場合には、光源ランプ１１及び光源ランプ１２の位置にずれが生じたり、大きさに違いがある場合であっても、光源ランプ調整手段の調整によって、光強度均一化素子１５に入射する光量を調整することが可能となるので、光利用効率が高い光学系を提供することができる。
【００４７】
また、実施の形態１に係る投写型表示装置において、光強度均一化素子１５を内面を光反射面とした管状部材で構成する場合には、光強度均一化素子１５の保持構造の設計が容易になり、また、放熱性能が向上する。
【００４８】
また、実施の形態１に係る投写型表示装置において、光強度均一化素子１５を透明材料で構成された断面形状が多角形の柱状光学素子とする場合には、光強度均一化素子１５の設計が容易になる。
【００４９】
さらに、実施の形態１に係る投写型表示装置においては、第２の折り曲げミラー１３ｄよりも光強度均一化素子１５側に集光点が位置するように、各構成を配置したので、折り曲げミラーの発熱を抑制できる。このため、実施の形態１に係る投写型表示装置においては、冷却装置等の追加の必要がなく、構成の簡素化、装置の低コスト化を実現できる。
【００５０】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る投写型表示装置の光源装置２０の構成を概略的に示す図である。図１０に示される光源装置２０は、図１（実施の形態１）に示される投写型表示装置の光源装置として使用することができる。図１０における第１の光源ランプ２１、第２の光源ランプ２２、リレー光学系２３はそれぞれ、図１（実施の形態１）における第１の光源ランプ１１、第２の光源ランプ１２、リレー光学系１３と同様の構成である。図１０における発光体２１ａ及び２２ａ、楕円面鏡２１ｂ及び２２ｂ、光軸２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｃ３及び２２ｃはそれぞれ、図１における発光体１１ａ及び１２ａ、楕円面鏡１１ｂ及び１２ｂ、光軸１１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３及び１２ｃと同様の構成である。実施の形態２に係る投写型表示装置は、光強度均一化素子２５の構成が、上記実施の形態１に係る投写型表示装置のものと相違する。図１０に示されるように、実施の形態２においては、光強度均一化素子２５は、複数のレンズ素子を２次元配列したレンズアレイ２５ａ及び２５ｂを光軸２５ｃ方向に並べて配置することによって構成されている。第１の光源ランプ１１の第１の光束Ｌ１と第２の光源ランプ１２の第２の光束Ｌ２は、レンズ素子２６аと２６ｂによって光強度均一化素子２５に導かれる。このような構成の光強度均一化素子２５によって、照明光束の断面内の強度分布を均一にし、照度ムラを抑えることが可能になる。また、実施の形態２に係る投写型表示装置によれば、光強度均一化素子を光学部材のロッドで構成した場合に比べて、光軸２５ｃ方向のサイズを小さくすることが可能になる。
【００５１】
なお、実施の形態２において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。
【００５２】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る投写型表示装置の光源装置３０の構成を概略的に示す図である。図１１に示される光源装置３０は、図１（実施の形態１）に示される投写型表示装置の光源装置として使用することができる。図１１における第１の光源ランプ３１、第２の光源ランプ３２、リレー光学系３３、及び光強度均一化素子３５はそれぞれ、図１における第１の光源ランプ１１、第２の光源ランプ１２、リレー光学系１３及び光強度均一化素子１５と同様の構成である。図１１における発光体３１ａ及び３２ａ、楕円面鏡３１ｂ及び３２ｂ、光軸３１ｃ１，３１ｃ２，３１ｃ３及び３２ｃ、入射端３５ａ、出射端３５ｂ、並びに、光軸３５ｃはそれぞれ、図１における発光体１１ａ及び１２ａ、楕円面鏡１１ｂ及び１２ｂ、光軸１１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３及び１２ｃ、入射端１５ａ、出射端１５ｂ、並びに、光軸１５ｃと同様の構成である。実施の形態３に係る投写型表示装置は、第１の光束Ｌ１の光軸３１ｃ１，３１ｃ２，３１ｃ３と光強度均一化素子３５の光軸３５ｃとが平行ではなく、第２の光束Ｌ２の光軸３２ｃと光強度均一化素子３５の光軸３５ｃとが平行にならないように、第１の光源ランプ３１、第２の光源ランプ３２、リレー光学系３３、及び光強度均一化素子３５を配置した点が、上記実施の形態１に係る投写型表示装置の場合と相違する。したがって、第１の光源ランプ３１から出射された直後での第１の光束Ｌ１の光軸３１ｃ１と第２の光源ランプ３２から出射された直後での第２の光束Ｌ２の光軸３２ｃとは、光束が進むに従い互いの間隔を増加させる方向となるように、第１の光源ランプ３１及び第２の光源ランプ３２が配置されている。実施の形態３の構成によれば、光源装置３０の図１１における縦方向のサイズを短縮できる。
【００５３】
また、図１１に示されるように、投写型表示装置に、折り曲げミラー３３а若しくは折り曲げミラー３３ｄ又はそれらの両方に、位置若しくは角度又はそれらの両方を調整できるミラー調整手段（機構２７）を備えることもできる。さらに、投写型表示装置に、光源ランプ１１若しくは光源ランプ１２又はそれらの両方に、位置若しくは角度又はそれらの両方を調整できる光源ランプ調整手段（機構２８）を備えることもできる。機構２７及び２８は、折り曲げミラー又は光源ランプを支持する構造物を移動又は回動させる機械的構造を含む。また、機構２７及び２８は、それらを構成する機械的構造を駆動させるモータなどの駆動源を備えてもよい。また、機構２７及び２８は、他の実施形態にも適用可能である。
【００５４】
また、図１１においては、第１の光源ランプ３１を図１１における上側に、第２の光源ランプ３２を図１１における下側になるように配置したが、その逆の方向に配置することも可能である。また、第１の光源ランプ３１又は第２の光源ランプ３２のいずれか一方の光軸（３１ｃ１又は３２ｃ）を光強度均一化素子３５の光軸３５ｃと平行に配置することも可能である。
【００５５】
第１の光源ランプ３１から出射された直後での１の光束の光軸と第２の光源ランプ３２から出射された直後での第２の光束の光軸のそれぞれの傾き角度は、図１１の水平方向に対して約±１５°程度までの範囲内とすることが可能であるが、第１の光源ランプ３１及び第２の光源ランプ３２の十分な性能を得るためには±５°までの範囲内で構成することが望ましい。また、リレー光学系３３の構成のし易さなどを考慮に入れると、第１の光源ランプ３１の光軸及び第２の光源ランプ３２の光軸の傾き角度は、図１１の水平方向に対して±３°までの範囲内で構成すること（又は、第１の光源ランプ３１の光軸及び第２の光源ランプ３２の光軸の成す角度が６°以内となるように構成すること）がより望ましい。
【００５６】
なお、実施の形態３において、上記以外の点は、上記実施の形態１又は２の場合と同じである。また、実施の形態３の第１の光源ランプ３１又は第２の光源ランプ３２を実施の形態２の光源装置に適用することも可能である。
【００５７】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係る投写型表示装置の光源装置４０の構成を概略的に示す図である。図１２に示される光源装置４０は、図１（実施の形態１）に示される投写型表示装置の光源装置として使用することができる。図１２における第１の光源ランプ４１、第２の光源ランプ４２、リレー光学系４３、及び光強度均一化素子４５はそれぞれ、図１における第１の光源ランプ１１、第２の光源ランプ１２、リレー光学系１３、及び光強度均一化素子１５と同様の構成である。図１２における発光体４１ａ及び４２ａ、楕円面鏡４１ｂ及び４２ｂ、光軸４１ｃ１，４１ｃ２，４１ｃ３及び４２ｃ、入射端４５ａ、出射端４５ｂ、並びに、光軸４５ｃはそれぞれ、図１における発光体１１ａ及び１２ａ、楕円面鏡１１ｂ及び１２ｂ、光軸１１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３及び１２ｃ、入射端１５ａ、出射端１５ｂ、並びに、光軸１５ｃと同様の構成である。
【００５８】
実施の形態４に係る投写型表示装置は、光強度均一化素子４５の入射端４５аに隣接して、第１の光源ランプ４１からの光束の内の第２の折り曲げミラー４３ｄに到達しないロス光Ｌ５を遮光（反射又は吸収）する遮光部である遮光板４６を備えた点が、上記実施の形態１に係る投写型表示装置と相違する。また、遮光板４６は、第１の光源ランプ４１から出射され光強度均一化素子４５の側面（図１２における光強度均一化素子４５の上側の面）に向かう光束を遮光（反射又は吸収）する機能も持つ。遮光板４６の材料は、光を透過させない材料であればよい。
【００５９】
遮光板４６は、第１の光源ランプ４１から第２の折り曲げミラー４３ｄに向かう光束Ｌ１を遮らない位置に配置することが望ましい。また、遮光板４６は、第１の光源ランプ４１からの光束の内の第２の折り曲げミラー４３ｄに到達しないロス光Ｌ５をできるだけ多く遮光する位置、大きさ（長さ及び幅）、及び形状にすることが望ましい。
【００６０】
図１２に示されるように、実施の形態４においては、第１の光源ランプ４１からの光束の内の第１の折り曲げミラー７３に到達しないロス光Ｌ５、及び、第２の光源ランプ７２からの光束の内のロス光を、遮光板４６によって遮光することができる。このため、第１の光源ランプ４１から光強度均一化素子４５の側面に向かうロス光は減少するため、光強度均一化素子４５が受ける熱的な影響を小さくすることができるという効果がある。
【００６１】
なお、実施の形態４において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。また、遮光板４６を、上記実施の形態２又は３に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０，２０，３０，４０  光源装置、  １１，２１，３１，４１  第１の光源ランプ、  １１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ  発光体、  １１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ  楕円面鏡、  １１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３，２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｃ３，３１ｃ１，３１ｃ２，３１ｃ３，４１ｃ１，４１ｃ２，４１ｃ３  第１の光源ランプの光軸、  １２，２２，３２，４２  第２の光源ランプ、  １２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ  発光体、  １２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ  楕円面鏡、  １２ｃ，２２ｃ，３２ｃ，４２ｃ  第２の光源ランプの光軸、  １３，２３，３３，４３  リレー光学系、  １５，２５，３５，４５  光強度均一化素子、  １５ａ，２５ａ，３５ａ，４５ａ  光強度均一化素子の入射端、  １５ｂ，２５ｂ，３５ｂ，４５ｂ  光強度均一化素子の出射端、  １５ｃ，２５ｃ，３５ｃ，４５ｃ  光強度均一化素子の光軸、  ２７  ミラー調整手段、  ２８  光源ランプ調整手段、  ６１  画像表示素子、  ６２  投写光学系、  ６３  スクリーン、  ４６  遮光板、  Ｌ１  第１の光束、  Ｌ２  第２の光束、  Ｌ３  光強度均一化素子からの出射光、  Ｌ４  画像光、  Ｌ５  第１のロス光、  Ｌ１０  第１の光束の中心光線、  Ｌ２０  第２の光束の中心光線、  Ｆ１  第１の集光点、  Ｆ２  第２の集光点、  Ｆ３  第３の集光点。
【図１】
2010116725.tif 000003
【図２】
2010116725.tif 000004
【図３】
2010116725.tif 000005
【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】
2010116725.tif 000010
【図９】
2010116725.tif 000011
【図１０】
2010116725.tif 000012
【図１１】
2010116725.tif 000013
【図１２】
2010116725.tif 000014
【図１３】
2010116725.tif 000015
【図１４】
2010116725.tif 000016
【図１５】
2010116725.tif 000017
【図１６】
2010116725.tif 000018
【図１７】
2010116725.tif 000019
【図１８】
2010116725.tif 000020
【図１９】
2010116725.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月9日(2010.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射端及び出射端を有し、前記入射端に入射された光束を強度分布が均一化された光束に変換して前記出射端から出射する光強度均一化部と、
第１の光束を出射する第１の光源部と、
前記第１の光源部から出射された前記第１の光束を前記光強度均一化部の前記入射端に導く少なくとも１つの折り曲げ部と、
前記光強度均一化部の前記入射端に向かう第２の光束を出射する第２の光源部と
を備え、
前記少なくとも１つの折り曲げ部のうちの、前記光強度均一化部の前記入射端の最も近くに配置された折り曲げ部は、
前記第１の光束を反射する反射面、前記反射面の裏側の面である裏面、及び前記反射面と前記裏面を結ぶ側面を有し、
前記側面のうちの前記反射面側の端部が最も前記第２の光束の中心光線に近い
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第１の光束の内の前記第１の光源部の発光中心から出射される前記第１の光束の中心成分及び前記第２の光束の内の前記第２の光源部の発光中心から出射される前記第２の光束の中心成分は、集光光束であり、
前記第１の光束の中心成分の最終集光点が最も前記光強度均一化部の近くに配置された前記折り曲げ部である最終折り曲げ部より前記光強度均一化部側に位置し、前記第２の光束の中心成分の集光点が前記最終折り曲げ部より前記光強度均一化部側に位置するように、前記第１の光源部、前記第２の光源部、前記最終折り曲げ部、及び前記光強度均一化部を配置した
ことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記最終折り曲げ部が、前記第２の光源部から前記入射端に向かう前記第２の光束の中心光線を遮らない位置になるように配置されたことを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
少なくとも１つの前記折り曲げ部の位置若しくは角度又はそれらの両方を調整可能とする折り曲げ調整部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第１及び／又は第２の光源部の位置若しくは角度又はそれらの両方を調整可能とする光源調整部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１の光束の中心光線が前記入射端に入射する第１の入射位置と前記第２の光束の中心光線が前記入射端に入射する第２の入射位置とが、互いに異なる位置であり、且つ、前記光強度均一化部の光軸からずれた位置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１の入射位置と前記第２の入射位置とは、前記光強度均一化部の光軸を基準に互いに反対側にずれた位置である
ことを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項８】
前記入射端は、長辺と短辺を有する矩形であり、
前記第１の入射位置と前記第２の入射位置とは、前記長辺方向に、前記光強度均一化部の光軸を基準に互いに反対側にずれた位置である
ことを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項９】
前記第１の入射位置と前記第２の入射位置とは、前記光強度均一化部の光軸を通り前記長辺方向に延びる第１の基準線上の位置である
ことを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１０】
前記入射端は、長辺と短辺を有する矩形であり、
前記第１の入射位置と前記第２の入射位置とは、前記長辺方向に、前記光強度均一化部の光軸を基準に互いに反対側にずれた位置であり、且つ、前記短辺方向に、前記光強度均一化部の光軸を基準に互いに反対側にずれた位置である
ことを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項１１】
前記入射端に隣接して設けられ、前記第１の光源部から出射され前記入射端に入射しない光を遮光する遮光部を備えたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記光強度均一化部は、内面を光反射面とした管状部材を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光強度均一化部は、透明材料による多角柱状の部材を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記光強度均一化部は、複数のレンズ素子を２次元配列したレンズアレイを含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記第１の光源部から出射された直後での前記第１の光束の光軸と前記第２の光源部から出射された直後での前記第２の光束の光軸とが略平行になるように、前記第１の光源部及び前記第２の光源部が配置されたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記第１の光源部から出射された直後での前記第１の光束の光軸と前記第２の光源部から出射される前記第２の光束の光軸との成す角度が６°以内となるように、前記第１の光源部及び前記第２の光源部が配置されたことを特徴とする請求項１５に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記第１の光源部から前記折り曲げ部を経由して前記光強度均一化部の前記入射端に至る前記第１の光束の光軸と前記第２の光源部から前記光強度均一化部の前記入射端に至る前記第２の光束の光軸とが一致する部分を持たないように、且つ、前記光強度均一化部の前記入射端に入射する直前での前記第１の光束の光軸と前記第２の光源部から前記光強度均一化部の前記入射端に至る前記第２の光束の光軸とが、互いに略平行な方向となるように、前記第１の光源部、前記第２の光源部、及び前記折り曲げ部を配置したことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光源装置を備える投写型表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る光源装置は、入射端及び出射端を有し、前記入射端に入射された光束を強度分布が均一化された光束に変換して前記出射端から出射する光強度均一化部と、第１の光束を出射する第１の光源部と、前記第１の光源部から出射された前記第１の光束を前記光強度均一化部の前記入射端に導く少なくとも１つの折り曲げ部と、前記光強度均一化部の前記入射端に向かう第２の光束を出射する第２の光源部とを備え、前記少なくとも１つの折り曲げ部のうちの、前記光強度均一化部の前記入射端の最も近くに配置された折り曲げ部は、前記第１の光束を反射する反射面、前記反射面の裏側の面である裏面、及び前記反射面と前記裏面を結ぶ側面を有し、前記側面のうちの前記反射面側の端部が最も前記第２の光束の中心光線に近いことを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
「略平行になるように配置」とは、第１の光源ランプ１１の光軸１１ｃ３（すなわち、第１の光源ランプ１１から出射された第１の光束の光強度均一化素子１５の入射端１５аにおける中心光線）と第２の光源ランプ１２の光軸１２ｃ（すなわち、第２の光源ランプ１２から出射された第２の光束の光強度均一化素子１５の入射端１５аにおける中心光線）とが平行になるように又は平行とみなすことができるように、第１の光源ランプ１１と第２の光源ランプ１２及びリレー光学系１３とを配置することである。図１には、第１の光源ランプ１１の第１の光軸１１ｃ３と光強度均一化素子１５の光軸１５ｃとが平行であり、且つ、第２の光源ランプ１２の第２の光軸１２ｃと光強度均一化素子１５の光軸１５ｃとも平行になるように、第１の光源ランプ１１、第２の光源ランプ１２、リレー光学系１３、及び光強度均一化素子１５を配置した場合を示している。また、リレー光学系１３は、第１の光束Ｌ１の光路を折り曲げる折り曲げ部である第１の折り曲げミラー１３аおよび第２の折り曲げミラー１３ｄと、２枚のレンズ素子１３ｂ及び１３ｃとを有している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、実施の形態１に係る投写型表示装置においては、第１の光束Ｌ１の第１の集光点Ｆ１が第１の折り曲げミラー１３аより光強度均一化素子１５側に位置するように、第１の光源ランプ１１と第１の折り曲げミラー１３аを配置している。さらに、第１の集光点Ｆ１で集光した第１の光束Ｌ１は、レンズ１３ｂとレンズ１３ｃ及び第２の折り曲げミラー１３ｄによって第２の集光点Ｆ２（最終集光点）が強度均一化素子１５の入射端１５а近傍となるように、レンズ素子１３ｂ、レンズ素子１３ｃ、第２の折り曲げミラー１３ｄ、及び光強度均一化素子１５を配置している。楕円面鏡１２ｂによって集光される第２の光束Ｌ２は、特に光学素子を介すことなく直接光強度均一化素子１５の入射端１５ａ近傍の集光点Ｆ３に集光する。また、実施の形態１に係る投写型表示装置においては、第１の光束Ｌ１の中心光線（すなわち、光軸１１ｃ３）（実施の形態１においては、光軸１２ｃに平行かつ光強度均一化素子１５の光軸１５ｃに平行）が入射端１５ａに入射する第１の入射位置と第２の光束Ｌ２の中心光線（すなわち、光軸１２ｃ）（実施の形態１においては、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃに平行）が入射端１５ａに入射する第２の入射位置とは、互いに異なる位置であり、且つ、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃからずれた位置（後述する、偏心量ｄ１，ｄ２だけずれた位置）である。なお、図１においては、第１の集光点Ｆ１を第１の折り曲げミラー１３аより光強度均一化素子１５側に配置したが、これに限定されるものではない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図１７は、実施の形態１に係る光強度均一化素子１５の入射端１５ａにおける第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１の分布及び第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２の分布の他の例を示す図である。図１７に示す例では、入射端１５ａは、長辺と短辺を有する矩形であり、入射端１５ａにおける、第１の光束Ｌ１の中心光線１１ｃ３の位置（第１の入射位置）と第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃの位置（第２の入射位置）とは、長辺方向に、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃを基準に互いに反対側にずれた位置（偏心量ｄ１，ｄ２の位置）であり、且つ、短辺方向に、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃを基準に互いに反対側にずれた位置（偏心量ｖ１，ｖ２の位置）である。入射端１５ａに入射する２つの光束の位置を図１６に示されるように長辺方向に並べるか、図１７に示されるように斜め方向（又は対角方向）に並べるかは、光利用効率を高め、且つ、スクリーン上における照度均一性を高めるという観点に基づいて、決定することが望ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図６は、偏心量ｄ１，ｄ２と光利用効率Ｂの関係のシミュレーション計算の結果を示す図である。図６におけるシミュレーションは、光強度均一化素子１５の断面形状を、７ｍｍ×４．５ｍｍの矩形で形成した場合の計算例である。図６において、光利用効率Ｂは、偏心量ｄ１，ｄ２が０のとき、すなわち、図４に示されるように、光強度均一化素子１５に入射する光束の中心光線が光強度均一化素子１５の光軸１５ｃに一致した場合の光利用効率に対する比で示されている。厳密には、図６におけるシミュレーションでは、第２の光束に関しては、第２の折り曲げミラー１３ｄに遮られるロス光が存在しないとして、光利用効率Ｂを求めている。第１の光束に関しては、図６に示す光利用効率Ｂは、第２の折り曲げミラー１３ｄが十分な大きさを持ち、第２の折り曲げミラー１３ｄで反射されないために入射面１５ａに入射できないロス光が存在しない場合のものである。
図６より、偏心量ｄ１が０のとき、光利用効率Ｂは１となる。偏心量ｄ１が０．５ｍｍのとき、光利用効率Ｂは０．９９、偏心量ｄ１を１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍと増やしていくと、光利用効率Ｂは０．９７、０．９２、０．８４と低下していく。実施の形態１においては、例えば、光利用効率Ｂが０．９以上と高く、且つ、第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２が第１の折り曲げミラー１３ｄによって遮られ難くなるように（すなわち、干渉を緩和するように）、偏心量ｄ１及びｄ２をともに１．５ｍｍとする。ただし、偏心量ｄ１及びｄ２は、各構成の形状、サイズ、配置、光束の進行方向、各構成の光学的特性、求められる性能などの各種要因に応じて決定することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図７は、偏心量ｄ３と光利用効率Ｃの関係のシミュレーション計算の結果を示す図である。図４に示されるように、実施の形態１においては、第２の折り曲げミラー１３ｄの光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ側の端部１３ｅは、第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２との干渉を極力避けるために、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ上又は光強度均一化素子１５の光軸１５ｃよりも第１の光源ランプ１１側（図４における上側）になるように配置している。図７には、図４における偏心量ｄ１を１．５ｍｍに固定し、偏心量ｄ３を変化させた場合の光利用効率Ｃをシミュレーション計算した結果が示されている。図７における光利用効率Ｃは、偏心量ｄ３が１ｍｍの場合の光利用効率に対する比で示されている。図７には、偏心量ｄ３を１ｍｍから５ｍｍまで変化させた場合の光利用効率Ｃの変化が示されている。図７から、偏心量ｄ３が小さいと、リレー光学系１３からの光束が光強度均一化素子１５の側面（図４における光強度均一化素子１５の上側）で遮られ、光利用効率Ｃは低下する。偏心量ｄ３を１ｍｍから大きくしていくと徐々に光利用効率Ｃは高くなり、偏心量ｄ３が３ｍｍ及び３．５ｍｍのとき、光利用効率Ｃが最も高くなることがわかる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図７において、光利用効率Ｃの変化について説明したが、偏心量ｄ３が小さいと光源ランプ１１からの光束におけるロス光Ｌ１１の成分が増加してしまうため光源ランプ１１の光利用効率は減少してしまう。一方、光源ランプ１２からの光束については、光強度均一化素子１５の入射端１５аに近いほど収束した光束となるため、偏心量ｄ３が小さいと、ロス光Ｌ２１及びＬ２２は少なくなり、光源ランプ１２の光利用効率は向上する。これに対し、偏心量ｄ３を徐々に増加していくと、光源ランプ１１の光利用効率は増加し、光源ランプ１２の光利用効率は逆に減少していくので、偏心量ｄ３がある所定値までは光源ランプ１１と光源ランプ１２の全体としての光利用効率Ｃは増加する。しかし、偏心量ｄ３が所定値を超えて大きくなりすぎると（図７において偏心量ｄ３が３．５ｍｍを超えると）光源ランプ１１も光源ランプ１２も光束径の大きい箇所（すなわち収束が不十分な箇所）に第２の折り曲げミラー１３ｄが配置されることになり、ロス光成分が増加し光利用効率Ｃも低下してしまう。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図８は、第２の折り曲げミラー（最終折り曲げ部）１３ｄの形状の一例を示す図である。図８に示す折り曲げミラー１３ｄは光強度均一化素子１５側の端面１３ｅが光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ上になるように配置している。つまり、端面１３ｅが第２の光束Ｌ２の中心光線（すなわち、光軸１２ｃ）と平行な面となるように配置している。第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１をできるだけ多く光強度均一化素子１５の入射端１５аに導くためには、第２の折り曲げミラー１３ｄの反射面１３ｆをできるだけ大きく配置したい。一方、第２の折り曲げミラー１３ｄと第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２との干渉を極力避けるためには、第２の折り曲げミラー１３ｄをできるだけ小さく構成したい。そこで、図８に示したように、第２の折り曲げミラー１３ｄの光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ側の端部１３ｅを、第２の折り曲げミラー１３ｄの裏面１３ｇよりも反射面１３ｆの方が大きくなるように構成している。図８においては、第２の折り曲げミラー１３ｄの反射面１３ｆと端部１３ｅの成す角度を鋭角（９０°未満）とし、端部１３ｅと光軸１５ｃと略平行に配置している。端部１３ｅと光軸１５ｃとが所定の角度を持ち、端部１３ｅにおける入射面１５ａに近い側の光軸１５ｃとの間の距離が、端部１３ｅにおける入射面１５ａに遠い側での光軸１５ｃとの間の距離よりも小さくなるようにしてもよい。これにより、第１の光源ランプ１１からの第１の光束Ｌ１の光利用効率が高くなるとともに、第２の光源ランプ１２からの第２の光束Ｌ２と第２の折り曲げミラー１３ｄとの干渉も小さくなり、第２の光源ランプ１２の光利用効率も向上することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
なお、図８及び図９においては、第２の折り曲げミラー１３ｄ、１３ｄ２の反射面１３ｆ、１３ｆ２が裏面１３ｇ、１３ｇ２よりも大きくなるように構成したが、これは、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ側の形状について適用した概念である。例えば、図１９に示すように、第２の折り曲げミラー１３ｄ３において、裏面１３ｇ３の形状を、光強度均一化素子１５の光軸１５ｃ側の光反射面１３ｆ３の形状と同じ形状とすれば、反射面１３ｆ３と裏面１３ｇ３の大きさは同じになる。図１９のように構成された場合にも、光反射面１３ｆ３と端部（側面）１３ｅ３の成す角度を鋭角とすれば、図８及び図９の場合と同様に、光利用効率を高めることができる。言い換えれば、反射面１３ｆ３の、第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃに最も近い端部から、第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃまでの第１の距離（例えば、ｕ１）が、側面１３ｅ３の、第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃに最も近い部分から、第２の光束Ｌ２の中心光線１２ｃまでの第２の距離（例えば、ｕ２）以下になるような形状（すなわち、ｕ１≦ｕ２）にすれば、光利用効率を高めることができる。ただし、図９のように、ｕ１＞ｕ２であっても、（ｕ１−ｕ２）の値を極力小さくすることによって、光利用効率を高めることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、実施の形態１に係る投写型表示装置において、第２の折り曲げミラー１３ｄは、その反射面１３ｆの形状が裏面１３ｇの形状が異なるように、且つ、裏面１３ｇよりも大きくなるように形成しているため、光利用効率が高い光学系を提供することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
第１の光源ランプ３１から出射された直後での第１の光束の光軸と第２の光源ランプ３２から出射された直後での第２の光束の光軸のそれぞれの傾き角度は、図１１の水平方向に対して約±１５°程度までの範囲内とすることが可能であるが、第１の光源ランプ３１及び第２の光源ランプ３２の十分な性能を得るためには±５°までの範囲内で構成することが望ましい。また、リレー光学系３３の構成のし易さなどを考慮に入れると、第１の光源ランプ３１の光軸及び第２の光源ランプ３２の光軸の傾き角度は、図１１の水平方向に対して±３°までの範囲内で構成すること（又は、第１の光源ランプ３１の光軸及び第２の光源ランプ３２の光軸の成す角度が６°以内となるように構成すること）がより望ましい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
図１２に示されるように、実施の形態４においては、第１の光源ランプ４１からの光束の内の第２の折り曲げミラー４３ｄに到達しないロス光Ｌ５、及び、第２の光源ランプ７２からの光束の内のロス光を、遮光板４６によって遮光することができる。このため、第１の光源ランプ４１から光強度均一化素子４５の側面に向かうロス光は減少するため、光強度均一化素子４５が受ける熱的な影響を小さくすることができるという効果がある。
【国際調査報告】
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