(57)【要約】      （修正有）【課題】被投射画面において均一な明るさを維持した状態で色むらやコントラストの改善など更なる高画質化を図ることができる照明装置及びそれを有する投射型画像表示装置を提供する。【解決手段】高圧水銀ランプは、陽極を封止する第１の封止管部と、陰極を封止する第２の封止管部と、前記第１及び第２の封止部とを接続し、発光する発光管部と、前記第１の封止管部と第２の封止管部との間で前記発光管部に亘って配置され、前記陽極と前記陰極との間の絶縁破壊を容易にするトリガー線と、前記陽極及び前記陰極の一方に接続され、当該一方に電力を供給するワイヤーとを有し、前記第１の封止管部の中心を原点とし、前記第１及び第２の方向に平行な直線からなる直交座標系において、前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線に関して前記トリガー線と前記ワイヤーは反対側に配置されていることを特徴とする。【選択図】図１
2006085087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管と前記発光管内の発光部からの光を反射するリフレクタとを含む光源部と、前記光源部からの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、
前記照明光学系が、光軸と垂直な第１方向に配列された複数の第１シリンドリカルレンズを有する第１シリンドリカルレンズアレイを有し、
前記光源部が、前記発光部を覆う発光管部と、陽極を保持する陽極保持部と、陰極を保持する陰極保持部と、前記発光管部の外周を通って前記陽極保持部の外周から前記陰極保持部の外周に至るトリガー線と、前記リフレクタに設けられたハトメ穴を通って前記陽極又は陰極に至るワイヤとを有しており、
前記光源部を、前記光軸を含んで前記第１方向と平行な平面で第１領域と第２領域とに分けたとき、
前記トリガー線により遮光される光の半分以上は、前記発光部から前記第１領域に向けて出射する光であり、
前記ワイヤ及び前記ハトメ穴により遮光される光の半分以上は、前記発光部から前記第２領域に向けて出射する光であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
発光管と前記発光管内の発光部からの光を反射するリフレクタとを含む光源部と、前記光源部からの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、
前記照明光学系が、光軸と垂直な第１方向に配列された複数の第１シリンドリカルレンズを有する第１シリンドリカルレンズアレイを有し、
前記光源部が、前記発光部を覆う発光管部と、陽極を保持する陽極保持部と、陰極を保持する陰極保持部と、前記発光管部の外周を通って前記陽極保持部の外周から前記陰極保持部の外周に至るトリガー線と、前記リフレクタに設けられたハトメ穴を通って前記陽極又は陰極に至るワイヤとを有しており、
前記トリガー線の前記発光管部の外周を通る部分と前記ハトメ穴とが、前記光軸を含んで前記第１方向と平行な平面に関して反対側に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
発光管と前記発光管内の発光部からの光を反射するリフレクタとを含む光源部と、前記光源部からの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、
前記照明光学系が、光軸と垂直な第１方向に配列された複数の第１シリンドリカルレンズを有する第１シリンドリカルレンズアレイを有し、
前記光源部が、前記発光部を覆う発光管部と、陽極を保持する陽極保持部と、陰極を保持する陰極保持部と、前記発光管部の外周を通って前記陽極保持部の外周から前記陰極保持部の外周に至るトリガー線と、前記リフレクタに設けられたハトメ穴を通って前記陽極又は陰極に至るワイヤとを有しており、
前記トリガー線の前記発光管部の外周を通る部分と前記ハトメ穴とが、実質的に前記光軸を含んで前記第１方向と平行な平面内に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
前記複数の第１シリンドリカルレンズに対応する複数の第２シリンドリカルレンズを有する第２シリンドリカルレンズアレイを備え、該第２シリンドリカルレンズアレイが、前記第１シリンドリカルレンズから出射した光束の集光位置近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記光軸を含み、前記第１方向と垂直な平面における光束幅を圧縮するアフォーカル光学系を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
高圧水銀ランプと、当該高圧水銀ランプからの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、
前記照明光学系は、当該高圧水銀ランプからの光束を光軸から見て第１の方向に均一化すると共に前記第１の方向と直交する第２の方向には実質的にパワーを有しない均一化手段を有し、
前記高圧水銀ランプは、
陽極を封止する第１の封止管部と、
陰極を封止する第２の封止管部と、
前記第１及び第２の封止部とを接続し、発光する発光管部と、
前記第１の封止管部と第２の封止管部との間で前記発光管部に亘って配置され、前記陽極と前記陰極との間の絶縁破壊を容易にするトリガー線と、
前記陽極及び前記陰極の一方に接続され、当該一方に電力を供給するワイヤーとを有し、
前記第１の封止管部の長手方向に垂直な方向から前記トリガー線と前記ワイヤーを見た場合に、前記第１の封止管部の中心を原点とし、前記第１及び第２の方向に平行な直線からなる直交座標系において、前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線に関して前記トリガー線と前記ワイヤーは反対側に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
高圧水銀ランプと、当該高圧水銀ランプからの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、
前記照明光学系は、当該高圧水銀ランプからの光束を光軸から見て第１の方向に均一化すると共に前記第１の方向と直交する第２の方向には実質的にパワーを有しない均一化手段を有し、
前記高圧水銀ランプは、
陽極を封止する第１の封止管部と、
陰極を封止する第２の封止管部と、
前記第１及び第２の封止部とを接続し、発光する発光管部と、
前記第１の封止管部と第２の封止管部との間で前記発光管部に亘って配置され、前記陽極と前記陰極との間の絶縁破壊を容易にするトリガー線とを有し、
前記第１の封止管部の長手方向に垂直な方向から前記トリガー線を見た場合に、前記第１の封止管部の中心を原点とし、前記第１及び第２の方向に平行な直線からなる直交座標系において、前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線上に前記トリガー線は配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
高圧水銀ランプと、当該高圧水銀ランプからの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、
前記照明光学系は、当該高圧水銀ランプからの光束を光軸から見て第１の方向に均一化すると共に前記第１の方向と直交する第２の方向には実質的にパワーを有しない均一化手段を有し、
前記高圧水銀ランプは、
陽極を封止する第１の封止管部と、
陰極を封止する第２の封止管部と、
前記陽極及び前記陰極の片方に電力を供給するためのワイヤーとを有し、
前記第１の封止管部の長手方向に垂直な方向から前記ワイヤーを見た場合に、前記第１の封止管部の中心を原点とし、前記第１及び第２の方向に平行な直線からなる直交座標系において、前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線上に前記ワイヤーは整列していることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
高圧水銀ランプと、当該高圧水銀ランプからの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、
前記照明光学系は、当該高圧水銀ランプからの光束を光軸から見て第１の方向に均一化すると共に前記第１の方向と直交する第２の方向には実質的にパワーを有しない均一化手段を有し、
前記高圧水銀ランプは、
陽極を封止する第１の封止管部と、
陰極を封止する第２の封止管部と、
前記陽極及び前記陰極の片方に電力を供給するためのワイヤーとを有し、
前記第１の封止管部の長手方向に垂直な方向から前記ワイヤーを見た場合に、前記第１の封止管部の中心を原点とし、前記第１及び第２の方向に平行な直線からなる直交座標系において、前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線の両側に亘って前記ワイヤーは配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
高圧水銀ランプと、当該高圧水銀ランプからの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、
前記照明光学系は、当該高圧水銀ランプからの光束を光軸から見て第１の方向に均一化すると共に前記第１の方向と直交する第２の方向には実質的にパワーを有しない均一化手段を有し、
前記高圧水銀ランプは、光源部と当該光源部からの放射光を集光して平行光を生成するリフレクタとを有し、
前記光源部は、
陽極を封止する第１の封止管部と、
陰極を封止する第２の封止管部と、
前記第１及び第２の封止部とを接続し、発光する発光管部と、
前記第１の封止管部と第２の封止管部との間で前記発光管部に亘って配置され、前記陽極と前記陰極との間の絶縁破壊を容易にするトリガー線と、
前記陽極及び前記陰極の片方に電力を供給するためのワイヤーとを有し、
前記リフレクタは、前記ワイヤーを外部電源に導くためのハトメ穴を有し、
前記第１の封止管部の長手方向に垂直な方向から前記ワイヤーを見た場合に、前記第１の封止管部の中心を原点とし、前記第１及び第２の方向に平行な直線からなる直交座標系において、前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線に関して前記トリガー線と前記ハトメ穴は反対側に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
高圧水銀ランプと、当該高圧水銀ランプからの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、
前記照明光学系は、当該高圧水銀ランプからの光束を光軸から見て第１の方向に均一化すると共に前記第１の方向と直交する第２の方向には実質的にパワーを有しない均一化手段を有し、
前記高圧水銀ランプは、光源部と当該光源部からの放射光を集光して平行光を生成するリフレクタとを有し、
陽極を封止する第１の封止管部と、
陰極を封止する第２の封止管部と、
前記第１及び第２の封止部とを接続し、発光する発光管部と、
前記第１の封止管部と第２の封止管部との間で前記発光管部に亘って配置され、前記陽極と前記陰極との間の絶縁破壊を容易にするトリガー線と、
前記陽極及び前記陰極の片方に電力を供給するためのワイヤーとを有し、
前記リフレクタは、前記ワイヤーを外部電源に導くためのハトメ穴を有し、
前記第１の封止管部の長手方向に垂直な方向から前記ワイヤーを見た場合に、前記第１の封止管部の中心を原点とし、前記第１及び第２の方向に平行な直線からなる直交座標系において、前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線上に前記トリガー線と前記ハトメ穴は配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
前記照明光学系は、前記第１の方向と光軸によって規定される第１の平面と前記第２の方向と前記光軸によって規定される第２の平面内で異なる屈折力を有し、
前記照明光学系は、前記第１の平面上で前記光束から前記被照明面に重畳される複数の２次光源像を形成することを特徴とする請求項６乃至１１のうちいずれか一項記載の照明装置。
【請求項１３】
前記均一化手段は、
前記光束を受光し、一方向に配列された複数のレンズ素子を有する第１のインテグレータと、
当該第１のインテグレータによって分割集光された個々の光束を取り込み、前記一方向と平行な方向に配列されたレンズ素子を有する第２のインテグレータとを有することを特徴とする請求項６乃至１１のうちいずれか一項記載の照明装置。
【請求項１４】
前記陽極と前記陰極の偏心量が前記第１の方向よりも前記第２の方向において小さくなるように、前記高圧水銀ランプは配置されていることを特徴とする請求項６乃至１３のうちいずれか一項記載の照明装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のうちいずれか一項記載の照明装置と、
前記照明装置によって照明され、前記光を画像変調する画像表示素子と、
当該画像表示素子が画像変調した光を被投射面に投射する投射光学系とを有することを特徴とする投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、画像表示素子を用いた液晶プロジェクタ等の投射型画像表示装置に係り、特に、画像表示素子を照明する照明装置及びそれを有する投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の液晶プロジェクタなどの投射型画像表示装置の普及により、投射型画像表示装置は高画質が益々要請されている。最近の偏光型の液晶プロジェクタは、照明光学系からの照明光を反射型液晶表示素子（又は反射型液晶パネル）で画像変調し、変調後の光を偏光ビームスプリッター（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ（以下、「ＰＢＳ」と呼ぶ。））で検光して投射光学系に導光している（例えば、特許文献１を参照のこと）。かかる投射型画像表示装置はスクリーンに投射された画像が全体に渡って均一に近い明るさを有していることが重要である。
【０００３】
そこで、特許文献１は、照明光学系に２次元的（又はマトリックス状）にレンズ素子が配置された一対のハエの目レンズをランプの後段に配置した、いわゆるダブルインテグレータ構成を採用している。かかるダブルインテグレータ構成により、光源からの照明光の照度分布を２次元的に略均一にし、均一な照度分布で後段の反射型液晶表示素子を照明することができる。また、最近の液晶プロジェクタは、発光効率と大光量のために特許文献２に開示されているような高圧水銀ランプを使用し、多くの角度依存性のある光学部品のために特許文献１に開示されているような放射光を集光して平行光を出射するリフレクタを使用する。
【０００４】
その他の従来技術としては、特許文献３がある。
【特許文献１】特開２００４−１２８６４号公報
【特許文献２】特開２００３−９２０８２号公報
【特許文献３】特開平６−７５２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の高画質化の要請から色むらやコントラストを更に改善するために、本発明者は、特許文献３のように、２次元インテグレータではなく１次元インテグレータを使用することを検討した。かかる構成により、光線束の一断面方向の角度分布を押さえるために薄膜部品に起因する色むらを低減することができると共にコントラストを改善することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献３は、１次元インテグレータが屈折力を持たない断面はレンズ素子の重畳的照明によって照度分布を均一化していないので、画像表示素子上での照度分布がランプの発光分布の劣化や異常に大きく影響される。例えば、図９（ａ）に示すように、バルブ２がリフレクタ４の焦点位置にあるランプ１がある場合、図９（ａ）のＡ方向から見た発光分布は理想状態であれば図９（ｂ）のようになり、Ｘ軸に沿った光量分布は図９（ｃ）のように略対称な２つの山形状となる。２つの山形状になるのは、バルブ２自身がリフレクタ４からの光の影となるからである。また、画像表示素子上のＸ軸に沿った面照度分布は図９（ｄ）のようになる。
【０００７】
しかし、本発明者は、特許文献２に開示されている従来の高圧水銀ランプでは必ずしも理想状態の光量分布が得られないことを発見した。この結果、光源の不均一性により、図９（ｂ）乃至（ｄ）に示す状態から図１０（ａ）乃至（ｃ）に示す状態に変化することになる。ここで、図１０（ａ）は、バルブ２がリフレクタ４の焦点位置から光軸に垂直な面マイナス側にずれた場合の発光分布であり、図１０（ｂ）はその場合のＸ軸に沿った光量分布であり、図１０（ｃ）は画像表示素子上のＸ軸に沿った面照度分布である。この結果、図１０（ｃ）に示すように、画像表示素子上及び被投射画面には照度ムラが発生してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、被投射画面において均一な明るさを維持した状態で色むらやコントラストの改善など更なる高画質化を図ることができる照明装置及びそれを有する投射型画像表示装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としての照明装置は、高圧水銀ランプと、当該高圧水銀ランプからの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、前記照明光学系は、当該高圧水銀ランプからの光束を光軸から見て第１の方向に均一化すると共に前記第１の方向と直交する第２の方向には実質的にパワーを有しない均一化手段を有し、前記高圧水銀ランプは、陽極を封止する第１の封止管部と、陰極を封止する第２の封止管部と、前記第１及び第２の封止部とを接続し、発光する発光管部と、前記第１の封止管部と第２の封止管部との間で前記発光管部に亘って配置され、前記陽極と前記陰極との間の絶縁破壊を容易にするトリガー線と、前記陽極及び前記陰極の一方に接続され、当該一方に電力を供給するワイヤーとを有し、前記第１の封止管部の長手方向に垂直な方向から前記トリガー線と前記ワイヤーを見た場合に、前記第１の封止管部の中心を原点とし、前記第１及び第２の方向に平行な直線からなる直交座標系において、前記トリガー線と前記ワイヤーは前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線に関して反対側又は前記トリガー線及び／又は前記ワイヤーは前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線上に配置されていることを特徴とする。あるいは、前記第１の封止管部の長手方向に垂直な方向から前記ワイヤーを見た場合に、前記第１の封止管部の中心を原点とし、前記第１及び第２の方向に平行な直線からなる直交座標系において、前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線の両側に亘って前記ワイヤーは配置されていてもよい。更に、  前記高圧水銀ランプは、前記第１及び第２の封止管部、前記発光管部、前記トリガー線、及び、前記ワイヤーを備えた光源部と当該光源部からの放射光を集光して平行光を生成するリフレクタとを有し、当該リフレクタは前記ワイヤーを外部電源に導くためのハトメ穴を有し、前記トリガー線と前記ハトメ穴は前記原点を通って前記第１の方向に平行な直線に関して反対側又は前記第１の方向に平行な直線上に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の別の側面としての投射型画像表示装置は、上述の照明装置と、前記照明装置によって照明され、前記光を画像変調する画像表示素子と、当該画像表示素子が画像変調した光を被投射面に投射する投射光学系とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被投射画面において均一な明るさを維持した状態で更なる高画質化を図ることができる照明装置及びそれを有する投射型画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施例は以下のように記載することができる。
【００１４】
本実施例の照明装置は、発光管と前記発光管内の発光部からの光を反射するリフレクタとを含む光源部と、前記光源部からの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、前記照明光学系が、光軸と垂直な第１方向に配列された複数のシリンドリカルレンズを有する第１シリンドリカルレンズアレイを有し、前記光源部が、前記発光部を覆う発光管部と、陽極を保持する陽極保持部と、陰極を保持する陰極保持部と、前記発光管部の外周を通って前記陽極保持部の外周から前記陰極保持部の外周に至るトリガー線と、前記リフレクタに設けられたハトメ穴を通って前記陽極又は陰極に至るワイヤとを有しており、
前記光源部を、前記光軸を含んで前記第１方向と平行な平面で第１領域と第２領域とに分けたとき、前記トリガー線により遮光される光の半分以上は、前記発光部から前記第１領域に向けて出射する光であり、前記ワイヤ及び前記ハトメ穴により遮光される光の半分以上は、前記発光部から前記第２領域に向けて出射する光である。
【００１５】
また、本実施例の照明装置は、発光管と前記発光管内の発光部からの光を反射するリフレクタとを含む光源部と、前記光源部からの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、前記照明光学系が、光軸と垂直な第１方向に配列された複数のシリンドリカルレンズを有する第１シリンドリカルレンズアレイを有し、前記光源部が、前記発光部を覆う発光管部と、陽極を保持する陽極保持部と、陰極を保持する陰極保持部と、前記発光管部の外周を通って前記陽極保持部の外周から前記陰極保持部の外周に至るトリガー線と、前記リフレクタに設けられたハトメ穴を通って前記陽極又は陰極に至るワイヤとを有しており、前記トリガー線の前記発光管部の外周を通る部分と前記ハトメ穴とが、前記光軸を含んで前記第１方向と平行な平面に関して反対側に配置されている。
【００１６】
また、本実施例の照明装置は、発光管と前記発光管内の発光部からの光を反射するリフレクタとを含む光源部と、前記光源部からの光束により被照明面を照明する照明光学系とを有する照明装置であって、前記照明光学系が、光軸と垂直な第１方向に配列された複数のシリンドリカルレンズを有する第１シリンドリカルレンズアレイを有し、前記光源部が、前記発光部を覆う発光管部と、陽極を保持する陽極保持部と、陰極を保持する陰極保持部と、前記発光管部の外周を通って前記陽極保持部の外周から前記陰極保持部の外周に至るトリガー線と、前記リフレクタに設けられたハトメ穴を通って前記陽極又は陰極に至るワイヤとを有しており、前記トリガー線の前記発光管部の外周を通る部分と前記ハトメ穴とが、実質的に前記光軸を含んで前記第１方向と平行な平面内に配置されている。
【００１７】
また、これらの照明装置は、第１シリンドリカルレンズアレイとは別に、この第１シリンドリカルレンズアレイの複数のシリンドリカルレンズに対応する複数のシリンドリカルレンズを有する第２のシリンドリカルレンズを、前記第１シリンドリカルレンズアレイの集光位置近傍に配置することが望ましい。さらに、この照明装置は、光軸を含んで第１方向と垂直な平面内においては、光束を圧縮するアフォーカル光学系（光軸を含んで第１方向と垂直な平面内においてのみアフォーカルな光学系となるような、２つのシリンドリカルレンズを組合わせた系であることが望ましい）を用いて、光束を圧縮しており、好ましくは、この平面内においては、光束を重畳しない、すなわちインテグレートしないことが望ましい。
【００１８】
また、本実施例の投射型画像表示装置は、これらの照明装置を使って、少なくとも１つ（実施例中では３つ）の反射型液晶表示素子を照明し、その照明された反射型液晶表示素子からの光を色合成して、投射する投射光学系とを有する。
【００１９】
以下、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、添付図面を参照して本発明の一実施例である投射型画像表示装置について説明する。投射型画像表示装置は、照明装置と、ライトバルブ（被投射画像）７０と、投射光学系（投射レンズ）８０とを有し、スクリーン画面Ｓに所定の画像を投射する。ここで、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、投射型画像表示装置の単純化された光路図であり、図６（ａ）は、後述するインテグレータ５２及び５４がパワーを有するｙｚ断面を示し、図6（ｂ）は、インテグレータ５２及び５４がパワーを有しないｘｚ断面を示している。ｘ軸は左右、ｙ軸は上下、ｚ軸は光軸方向を表し、ｘｙの原点は光軸である。
【００２０】
照明装置は、高圧水銀ランプと照明光学系５０とを有する。
【００２１】
高圧水銀ランプは、バルブ１０とリフレクタ４０とを有する。バルブ１０は、図７に示すように、陰極１２と、陽極１４と、ワイヤー１６と、ハタ１８と、発光管２０と、口金２６ａ及び２６ｂと、トリガー線２８とを有する。
【００２２】
ワイヤー１６は陽極１２に電力を供給する。ハタ１８は、封止管部２２ａに設けられ、陽極１２とワイヤー１６を溶接して接合する金属部品である。
【００２３】
発光管２０は、封止管部（又は先端部）２２ａ及び２２ｂと、発光管部２４とを有する。封止管部２２ａは陽極１２を封止し、封止管部２２ｂは陰極１４を封止する。口金２６ａは封止管部１１ａの開口部を封止し、口金２６ｂは封止管部２２ｂの開口部を封止する。
【００２４】
トリガー線２８は、封止管部２２ａ及び２２ｂの間で発光管部２４に亘って配置され、陽極１２と陰極１４との間の絶縁破壊を容易にする機能を有する。トリガー線２８は、発光管部２４の表面に接触しないように取り付けられている。これは、トリガー線２８が発光管部２４に接触すると発光管２０のガラス表面に劣化が発生し、劣化によって発光管強度が低下し、破裂に結びつく可能性があるためである。
【００２５】
リフレクタ４０は、バルブ１０からの放射光を集光してほぼ平行光を生成する機能を有し、後述する図１（ａ）に示すように、ワイヤー１６を外部電源に導くためのハトメ穴４２を対角方向の隅に有する。
【００２６】
以下、ワイヤー１６、トリガー線２８及びハトメ穴４２の位置関係について図１を参照して説明する。ここで、図１（ａ）はランプを封止管部２２ａを開口側（長手方向に垂直な方向）から見た（即ち、図７のａ方向からみた）平面図である。図１（ｂ）は、封止管部２２ａを開口側（長手方向に垂直な方向）から見た（即ち、図７のａ方向からみた）拡大平面図である。図１（ａ）点線で示す直交座標系は、封止管部２２ａの中心（即ち、光軸）を原点とし、均一化の方向Ｙとそれと直交する方向Ｘから構成されている。
【００２７】
ワイヤー１６は、図１（ａ）に示すように、バルブ１０からリフレクタ４０の対角方向に張られ、ハトメ穴４２を通して不図示の外部電源と接続される。また、ワイヤー１６は、図１（ｂ）に示すように、ハタ１８を介して陽極１２に溶接されている。ここで、図１（ａ）に示すように、ハタ１８からワイヤー１６に至る方向と正反対の方向にトリガー線２８が位置する。本実施例においては、ワイヤー１６は太さ０．５ｍｍ、トリガー線２８は太さ０．２ｍｍである。また、リフレクタ４０の対角方向は、左右方向に対して±４０度の角度方向である。
【００２８】
バルブ１０から発せられ、リフレクタ４０で反射する光のうち、一部の光はワイヤー１６とトリガー線２８により遮光される。本発明者は、特許文献２に開示されている従来の高圧水銀ランプでは必ずしも理想状態の光量分布が得られない理由を鋭意検討した結果、ランプの光量の不均一性はトリガー線２８とワイヤー１６及びハトメ穴４２の位置関係に起因することを発見した。即ち、従来のランプは、これらの相対的な位置関係を考慮していなかったために、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、Ｙ軸に関してトリガー線２８とワイヤー１６及びハトメ穴４２を同じ方向に配置する場合があった。このような配置は、図１（ａ）における左側の光量を劣化させ、被照明面７０及びスクリーンＳ上の左右方向の照度分布が図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示すように、非対称になる。
【００２９】
これに対して、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施例の照明装置においてはワイヤー１６、トリガー線２８及びハトメ穴４２は特定の位置関係を有する。即ち、本実施例は、図１（ａ）のように、ワイヤー１６（又はハトメ穴４２）とトリガー線２８をＹ軸に関して反対側に配置するために、左右の非対称性を改善し、被照明面７０及びスクリーンＳ上の分布を改善している。
【００３０】
図２は、図１（ａ）に示す位置関係の変形例の概略断面図である。図２における直交座標系は図１（ａ）におけるそれと同様である。本実施例は、ワイヤー１６、トリガー線２８及びハトメ穴４２をＹ軸に沿って整列させている。ワイヤー１６及びトリガー線２８（即ち、遮光部）をＹ軸に沿って配置することにより、Ｙ軸に関する光量の対称性を被照明面７０及びスクリーンＳ上で確保している。なお、本発明は、図１１（ａ）の配置よりもＹ軸に関する照度分布の対称性が改善されている場合を広く含む趣旨であるから、例えば、ワイヤー１６とハトメ穴４２がＹ軸に沿って配置されているがトリガー線２８がＹ軸上からずれている場合や、トリガー線２８がＹ軸上にあるがワイヤー１６とハトメ穴４２がＹ軸からずれている場合も含む。
【００３１】
図３は、図２に示す位置関係の変形例の概略断面図である。図３における直交座標系は図１（ａ）におけるそれと同様である。本実施例は、ワイヤー１６、トリガー線２８及びハトメ穴４２をＹ軸に沿って整列させているが、トリガー線２８をハトメ穴４２と原点との間に配置している点で図２と相違している。本実施例は図２に示す実施例と同様の効果を有することが理解される。また、図２に示す実施例と同様に、ワイヤー１６とハトメ穴４２がＹ軸に沿って配置されているがトリガー線２８がＹ軸上からずれている場合や、トリガー線２８がＹ軸上にあるがワイヤー１６とハトメ穴４２がＹ軸からずれている場合も本発明は含む趣旨である。
【００３２】
また、図１乃至図３においては、ワイヤー１６は直線状に延びていたが、図４に示すように、屈曲していてもよい。これにより、ワイヤー１６がＹ軸を横切ることにより（好ましくは同じ領域（又は長さ）で横切ることにより）、図１１（ａ）に示すワイヤー１６の配置がもたらす照度分布のＹ軸に関する非対称性を緩和又は除去することができる。図４においては、ワイヤー１６がＹ軸をほぼ同じ長さで横切り、トリガー線２８がＹ軸上（−側）に配置されている。トリガー線２８がＹ軸＋側にあってもよいし、ハトメ穴４２が第３象限に限定されないことは上述の実施例と同様である。
【００３３】
また、ランプは、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、陽極１２と陰極１４の偏心の大きい方向をＹ方向（上下方向）にし、Ｘ方向（左右方向）には偏心が小さいようにしておくことが望ましい。これは、陽極１２と陰極１４の左右方向の偏心によって、被照明面７０及びスクリーンＳ上の左右方向の照度分布が非対称となるためである。偏心量としては、大きい場合で０．３〜０．４ｍｍであるので、左右方向の偏心量を０．２ｍｍ以下としておくとよい。
【００３４】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に戻って、照明光学系５０は、ランプ１０からの光を受光して被照明面としてのライトバルブ７０を照明する光学系であり、第１のインテグレータ５２、第２のインテグレータ５４、第１の光束圧縮レンズ５６、コンデンサーレンズ５８、第２の光束圧縮レンズ６０を有する。第１及び第２のインテグレータ５２及び５４は均一化手段として機能し、第１の光束圧縮レンズ５６、コンデンサーレンズ５８、第２の光束圧縮レンズ６０は、集光光学系として機能する。
【００３５】
第１のインテグレータ５２は、ランプからの光束を受光し、Ｘ方向に所定のピッチで並列に配列された複数のレンズ素子（シリンドリカルレンズ）を有するレンズアレイである。各レンズ素子はＹＺ面にのみ同じ屈折力を有する。
【００３６】
第２のインテグレータ５４は、第１のインテグレータ５２によって分割集光された個々の光束を取り込み、Ｙ方向に所定のピッチで並列に配列された複数のレンズ素子（トーリックレンズ）を有する。各レンズ素子は、第１のインテグレータ５２と同様に、ＹＺ面にのみ同じ屈折力を有する。第２のインテグレータ５４は、レンズ配列方向と垂直な方向（ＸＺ断面内）において中央部の２つ又は３つのレンズ素子だけがＹＺ面内と同一又は異なった正の屈折力を有し、ＸＺ面内において屈折力を持たせなくてもよい。
【００３７】
第１及び第２の光束圧縮レンズ５６及び６０はＸＺ面内にのみ正の屈折力を有し、ＹＺ断面方向には屈折力を有しない。コンデンサーレンズ５８は球面系から構成される。
【００３８】
このように、照明光学系５０は、直交する平面（即ち、ＹＺ面及びＸＺ面）内での屈折力が互いに異なっている。ＹＺ面内では、ランプからの光束より複数の２次光源像を形成し、該複数の２次光源像からの光束を被照明面７０上に重畳しており、ＸＺ面ではランプからの光束の光束径を縮小して被照明面７０に導光している。
【００３９】
ｙｚ断面ではバルブ１０から射出された白色光は、リフレクタ４０で反射し、第１のインテグレータ５２、第２のインテグレータ５４を通過する。その後、コンデンサーレンズ５８を介して、ライトバルブ７０に入射する。ｙｚ断面では、第１の光束圧縮レンズ５６と第２の光束圧縮レンズ６０は屈折力は持っておらず、単なるガラスブロックと扱うことができる。第１のインテグレータ５２はバルブ１０からの光束に基づいて第２のインテグレータ５４の近傍に複数の光源像を形成する。一方、第１のインテグレータ５２の各レンズ素子は、第２のインテグレータ５４とコンデンサーレンズ５８の作用で、被照明面であるライトバルブ７０と共役であり、各レンズ素子はコンデンサーレンズ５８によって重畳的に被照明面に結像される。
【００４０】
ｘｚ断面では、バルブ１０から射出された白色光は、リフレクタ４０で反射し、第１のインテグレータ５２に向かう。ｘｚ断面では第１のインテグレータ５２、第２のインテグレータ５４は屈折力は持っておらず、単なるガラスブロックとして扱うことができる。その後、第１の光束圧縮レンズ５６、コンデンサーレンズ５８、第２の光束圧縮レンズ６０を介して、ライトバルブ７０に照明光が入射する。第１の光束圧縮レンズ５６、コンデンサーレンズ５８、第２の光束圧縮レンズ６０は平行光を一定の瞳倍率で圧縮して射出する略アフォーカル系を構成するように配置されている。
【００４１】
投射光学系８０は、被照射面７０からの光束をスクリーンＳ上に投射する。
【００４２】
本実施例の照明装置によれば、非対称なバルブ１０の偏芯等で発生する照度ムラを緩和することが可能である。
【００４３】
以下に、本実施例に用いられる照明光学系５０の数値実施例を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2006085087.tif 000003
【００４５】
以下、図８を参照して、本発明の一実施例の投射型画像表示装置としての液晶プロジェクタ１００について説明する。ここで、図８は、液晶プロジェクタ１００の概略ブロック図である。液晶プロジェクタ１００は、図１０に示すように、偏光光源部１０２と、ダイクロイックミラー１０４と、光生成部１１０と、光生成部１３０と、光合成プリズム１５０と、投射光学系１６０とを有する。
【００４６】
偏光光源部１０２は、所定の偏光状態の照明光をダイクロイックミラー１０４に導光する機能を有し、ここに図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す照明装置を適用することができる。
【００４７】
ダイクロイックミラー１０４は、可視光の特定波長域のみを反射し、他は透過する色分解用ミラーであり、本実施例では、赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）の波長領域の光を反射し、緑色（Ｇ）の波長領域の光を透過する。
【００４８】
光生成部１１０は、所定の偏光状態のＲＢ光を光合成プリズム１５０に導光し、色選択性位相差板１１２ａ及び１１２ｂと、反射型液晶表示素子１１４ａ及び１１４ｂと、１／４波長板１１６ａ及び１１６ｂと、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）１２０とを有する。
【００４９】
色選択性位相差板１１２及び１１２ｂａは、Ｂ光の偏光方向を９０度変換し、Ｒ光の偏光方向は変換しない。反射型液晶表示素子１１４ａは、入射するＲ光を画像変調してＲ用画像を反射する。反射型液晶表示素子１１４ｂは、入射するＢ光を画像変調してＢ用画像を反射する。１／４波長板１１６ａ及び１１６ｂは、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変化させ、１／４波長板１１６ａはＲ光用に設けられ、１／４波長板１１６ｂはＢ光用に設けられる。
【００５０】
ＰＢＳ１２０は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する。ＰＢＳ１２０は、ＲＢの照明光が透過する端面１２１、反射型液晶表示素子１１４ｂに対してＢ光が透過する端面１２２、反射型液晶表示素子１１４ａに対してＲ光が透過する端面１２３、ＲＢの投射光が透過する端面１２４を有する。各端面（光通過面）１２１乃至１２４には、ＲＢの色（波長領域）に極小値がある分光反射特性を有する反射防止膜１２５が形成されている。
【００５１】
光生成部１３０は、所定の偏光状態のＧ光を光合成プリズム１５０に導光し、反射型液晶表示素子１３２と、１／４波長板１３４と、ＰＢＳ１４０とを有する。
【００５２】
反射型液晶表示素子１３２は、入射光を画像変調してＧ用画像を反射する。１／４波長板１３４は、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変化させ、Ｇ光用に設けられる。
【００５３】
ＰＢＳ１４０は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する。ＰＢＳ１４０は、Ｇの照明光が透過する端面１４１、反射型液晶表示素子１３４に対してＧ光が透過する端面１４２、Ｇの投射光が透過する端面１４３を有する。各端面（光通過面）１４１乃至１４３には、Ｇの色（波長領域）に極小値がある分光反射特性を有する反射防止膜１４５が形成されている。
【００５４】
光源部１０２から投射光学系１６０に至る光束は反射型液晶表示素子１１４ａ、１１４ｂ及び１３２において一番細くなるので、反射型液晶表示素子の近傍に配置したＰＢＳ１２０、１４０を色合成プリズム１５０よりも小さく構成している。
【００５５】
投射光学系（投射レンズ）１６０は、図示しないスクリーンにカラー画像を投射する。投射光学系１６０のＦｎｏは、反射型液晶表示素子における回折や取り付け誤差による投射レンズの光軸と集光光学系の光軸のずれを考慮して照明系のＦｎｏよりも明るく設定している。本実施例では、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すライトバルブ７０は反射型液晶表示素子１１４ａ、１１４ｂ又は１３２に対応し、投射光学系８０は投射光学系（投射レンズ）１６０に対応する。
【００５６】
以下、液晶プロジェクタ１００の動作について説明する。
【００５７】
所定の方向に偏光状態が揃えられた白色光を放射する偏光バルブ１０２からの光はダイクロイックミラー１０４でＢとＲの光は反射し、Ｇの光は透過する。
【００５８】
ダイクロイックミラー１０４を反射したＲとＢの光は、色選択性位相差板１１２ａに入射し、これにより、Ｂ光はＰ偏光として、Ｒの光はＳ偏光としてＰＢＳ１２０に入射する。ＰＢＳ１２０においてＲ光は偏光分離面を反射して反射型液晶表示素子１１４ａに至り、Ｂ光は偏光分離面を透過して反射型液晶表示素子１１４ｂに至る。この結果、２つの色光（ＲＢ）に分離される。
【００５９】
ＰＢＳ１２０は、反射光に含まれるＰ偏光の純度と、透過光に含まれるＳ偏光の純度がほぼ等しくなるように調節されており、これにより、ＲとＢのバランスが保たれ色再現性が確保される。
【００６０】
反射型液晶表示素子１１４ａは、Ｒ光を画像変調して反射する。反射されたＲ光のＳ偏光成分は再び偏光分離面で反射され、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、Ｒの反射光のＰ偏光成分はＰＢＳ１２０の偏光分離面を透過、検光され、投射光となる。
【００６１】
反射型液晶表示素子１１４ｂは、Ｂ光を画像変調して反射する。反射されたＢ光のＰ偏光成分は再び偏光分離面で透過され、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、Ｂの反射光のＳ偏光成分はＰＢＳ１２０の偏光分離面を反射、検光され、投射光となる。
【００６２】
この結果、ＢとＲの投射光は一つの光束に合成される。合成されたＲとＢの投射光は色選択性位相差板１１２ｂに入射する。色選択性位相差板１１２ｂはＲの偏光方向のみを９０度回転し、Ｒ、ＢともにＳ偏光としたのち、色合成プリズム１５０に入射し、偏光分離面で反射することでＧの投射光と合成される。
【００６３】
Ｇの光路において、ダイクロイックミラー１０４を透過したＧ光はＰＢＳ１４０にＳ偏光として入射し、ＰＢＳ１４０の偏光分離面で反射され、反射型液晶表示素子１３２に至る。反射型液晶表示素子１３２は、Ｇ光を画像変調して反射する。反射されたＧ光のＳ偏光成分は再び偏光分離面で反射され、光源側に戻され投射光から除去される。一方、Ｇの反射光のＰ偏光成分はＰＢＳ１４０の偏光分離面を透過、検光され、投射光となる。
【００６４】
ＰＢＳ１４０は反射光のＳ偏光の純度が特に高い特性を有する反面、透過光に関しては偏光の純度が通常のＰＢＳより若干劣る特性を有している。このような特性のＰＢＳを用いる事によって、反射型液晶表示素子１３２によって反射され、ＰＢＳ１４０を出射する光の少なくともＰ成分は、映像を表示するためのＰ成分となる。
【００６５】
ＰＢＳ１４０を透過した光は、色合成プリズム１５０に対してはＰ偏光として入射し、不要な成分は除去され、投射光学系１６０へと至る。ＰＢＳ１２０を射出するＲＢの光とＰＢＳ１４０を射出するＧ光は色合成プリズム１５０で合成されて投射光学系１６０へと至り、スクリーンなどに投影される。反射防止膜１２５及び１４５により、スクリーンには高画質（高コントラスト）の画像が投射される。
【００６６】
以上説明したように、本実施例によれば、直交する平面内で屈折力が異なり、ランプからの光で複数の２次光源像を形成し、該複数の２次光源像からの光束を被照明面に重畳する平面と、それと直交する面内では光束を縮小して被照明面に導光するような光学系において、光源部であるランプの前記光束縮小方向に関して対称性を改善することができるために、ランプからの光を被照明面に均等に導光でき、スクリーン上の照度ムラを大幅に改善できる。
【００６７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本実施例では、色合成プリズム１５０は、ＲＢ光の反射光とＧ光の透過光を投射光学系１６０に導光しているが、ＲＢ光の透過光とＧ光の反射光を投射光学系１６０に導光してもよい。また、Ｂを単独光路にしてＲＧを共通光路にする構成でもいいし、クロスプリズムを用いた方式であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施例の照明装置の構成を説明するための概略平面図である。
【図２】図１に示す照明装置の変形例の概略平面図である。
【図３】図２に示す照明装置の変形例の概略平面図である。
【図４】図１に示す照明装置の変形例の概略平面図である。
【図５】図１に示す照明装置の構成の別の特徴を説明するための概略平面図である。
【図６】図１に示す照明装置を適用した投射型画像表示装置の単純化された光路図である。
【図７】図１に示す照明装置の高圧水銀ランプの概略断面図である。
【図８】本発明の別の実施例の投射型画像表示装置の単純化された光路図である。
【図９】照明装置が正常な場合の光量分布を示す図である。
【図１０】照明装置が異常な場合の光量分布を示す図である。
【図１１】従来の照明装置の構成を説明するための概略平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０                    バルブ（光源部）
１２                    陽極
１４                    陰極
１６                    ワイヤー
２２ａ、２２ｂ          封止管部
２４                    発光管部
２８                    トリガー線
４２                    ハトメ穴
５２                    第１のインテグレータ
５４                    第２のインテグレータ
４０                    リフレクタ
１００                  液晶プロジェクタ（投射型画像表示装置）
【図３】
2006085087.tif 000004
【図１】
2006085087.tif 000005
【図２】
2006085087.tif 000006
【図４】
2006085087.tif 000007
【図５】
2006085087.tif 000008
【図６】
2006085087.tif 000009
【図７】
2006085087.tif 000010
【図８】
2006085087.tif 000011
【図９】
2006085087.tif 000012
【図１０】
2006085087.tif 000013
【図１１】
2006085087.tif 000014