(57)【要約】【課題】  照明光の輝度やビームサイズを簡易に切り替えることができる光源装置、並びにこれを用いた照明装置及びプロジェクタを提供すること。【解決手段】  液晶パネル５１は、外部からの画像信号によって変調されて２次元的屈折率分布を有しており、照明光ＩＬを２次元空間的に画素単位で変調する。このように、液晶パネル５１で変調された光すなわち像光は、投射レンズ１７０に入射し、適当な倍率でスクリーンに投影される。なお、本プロジェクタ１１０では、光源装置１２０の切り換え（凹面リフレクタ２４等の回転位置の設定）により、照明のＦ値の切り換えが可能になり、光変調部１５０に高コントラストの表示をさせたり、光変調部１５０に明るい表示をさせたりすることができる。【選択図】  図３
2006139926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源ランプと、前記光源ランプから射出された光を反射するリフレクタと、を備えた光源装置であって、
前記リフレクタは、同一の回転軸を含む平面を挟んで接合され、かつ、一致した幾何学的焦点を有する放物面リフレクタと楕円面リフレクタとによって構成され、
前記楕円面リフレクタの光束射出面には、前記楕円面リフレクタによって反射された光を平行化する平行化レンズが設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記放物面リフレクタの位置と、前記楕円面リフレクタ及び前記平行化レンズとの位置は、前記平面の一方と他方とで入れ替え可能になっていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記平行化レンズは、前記回転軸に関して回転対称な形状のうち半分を、当該回転軸を含む前記平面で切り取った形状を有することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光源装置と、前記光源装置から射出された光を複数の部分光束に分割するレンズアレイと、前記レンズアレイによって分割された各部分光束を、被照明領域上で重畳する重畳光学系と、を有する照明装置であって、
前記レンズアレイは、前記回転軸及び前記回転軸を含む平面に対して垂直に設けられ、かつ、前記平面の一方に設けられ、
前記平面の他方側には、反射ミラーが設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
前記反射ミラーは、前記回転軸の方向に関して前記リフレクタと前記レンズアレイとの間に設けられていることを特徴とする請求項４記載の照明装置。
【請求項６】
前記反射ミラーは、前記回転軸に対して垂直に設けられていることを特徴とする請求項４記載の照明装置。
【請求項７】
請求項４から請求項６の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る光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平行化された光束を発生する光源装置並びにこれを用いた照明装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタのランプ光源用の反射鏡として、光軸が通る中央部であって光源の後方側に放物面鏡を有し、放物面鏡の周囲に連続して楕円面又は球面の反射鏡を設けたものが存在する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２４１００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の反射鏡を用いた光源装置では、集光率を比較的大きくすることができるが、照明光の輝度やビームサイズを切り替えたり、調節したりすることができない。
【０００４】
そこで、本発明は、照明光の輝度やビームサイズを簡易に切り替えることができる光源装置、並びにこれを用いた照明装置及びプロジェクタ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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る光源装置は、光源ランプと、光源ランプから射出された光を反射するリフレクタと、を備えた光源装置であって、リフレクタは、同一の回転軸を含む平面を挟んで接合され、かつ、一致した幾何学的焦点を有する放物面リフレクタと楕円面リフレクタとによって構成され、楕円面リフレクタの光束射出面には、楕円面リフレクタによって反射された光を平行化する平行化レンズが設けられている。
【０００６】
上記光源装置では、共通の何学的焦点に光源ランプを配置することにより、回転軸を含む平面を挟んで一方の放物面リフレクタからは平行光束が射出され、平面を挟んで他方の楕円面リフレクタからは集光光束が射出されるが平行化レンズによって平行化される。この結果、光源装置からは全体として平行光束が射出される。ここで、楕円面リフレクタ及び平行化レンズ側から射出される光は、放物面リフレクタ側から射出される光に比較して、光束の断面積が小さく輝度が大きくなっており、このような特性の異なる一対の光束を適宜切り替えて照明等を含む各種用途に合わせて使用することが可能になる。
【０００７】
本発明の具体的側面又は態様では、上記光源装置において、放物面リフレクタの位置と、楕円面リフレクタ及び平行化レンズとの位置は、平面の一方と他方とで入れ替え可能になっている。この場合、例えば平面の一方側に、楕円面リフレクタ及び平行化レンズ側から射出される高輝度で比較的小サイズの光束と、放物面リフレクタ側から射出される低輝度で比較的サイズの光束とを、簡易に切り替えて射出させることができる。
【０００８】
本発明の別の具体的態様では、平行化レンズが、回転軸に関して回転対称な形状のうち半分を当該回転軸を含む平面で切り取った形状を有する。この場合、楕円面リフレクタのみからの光束を効率良く平行光束化することができる。
【０００９】
また、本発明に係る照明装置は、上述の光源装置と、光源装置から射出された光を複数の部分光束に分割するレンズアレイと、レンズアレイによって分割された各部分光束を、被照明領域上で重畳する重畳光学系と、を有する照明装置であって、レンズアレイが、回転軸及び回転軸を含む平面に対して垂直に設けられ、かつ、平面の一方に設けられ、平面の他方側に、反射ミラーが設けられている。この場合、楕円面リフレクタ及び平行化レンズ側から射出される光束が反射ミラーによって楕円面リフレクタ及び放物面リフレクタに戻されて再利用され、或いは、放物面リフレクタ側から射出される光束が反射ミラーによって放物面リフレクタ及び楕円面リフレクタに戻されて再利用され、開放された一方のリフレクタ側から高輝度の光束が射出される。このように開放された一方のリフレクタ側から射出された光束は、レンズアレイや重畳光学系によって均一化される。
【００１０】
本発明の具体的態様では、上記照明装置において、反射ミラーが、回転軸の方向に関してリフレクタとレンズアレイとの間に設けられている。この場合、反射ミラーが光路の妨げとなることを防止でき、楕円面リフレクタや放物面リフレクタからの光束を無駄なく活用することができる。
【００１１】
本発明の具体的態様では、上記照明装置において、反射ミラーが、回転軸に対して垂直に設けられている。この場合、楕円面リフレクタ及び平行化レンズ側から射出される光束、或いは放物面リフレクタ側から射出される光束を正確に逆行させることができ、光源ランプからの光束を効率良く利用することができる。
【００１２】
また、本発明に係るプロジェクタは、上記照明装置と、照明装置によって照明される光変調装置と、光変調装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を備えている。この場合、楕円面リフレクタ及び平行化レンズ側から射出される高輝度で比較的小サイズの光束と、放物面リフレクタ側から射出される低輝度で比較的大サイズの光束とを、簡易に切り替えてレンズアレイ及び重畳光学系に入射させることができる。楕円面リフレクタ及び平行化レンズ側から射出される光束は、レンズアレイ等を経て、比較的開口比の小さな光束として光変調装置に入射し高コントラストの表示を可能にし、放物面リフレクタ側から射出される光束は、レンズアレイを経て、比較的開口比の大きな光束として光変調装置に入射し明るい表示を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る光源装置を説明する側断面図であり、図２は、図１の光源装置の平面図である。この光源装置２０は、略点状の発光部を形成する光源ランプ２１と、光源ランプ２１から射出される光源光をコリメートして射出する光源光学系２２とを備える。
【００１４】
このうち、光源ランプ２１は、例えば高圧水銀ランプ等のランプ光源からなり、略白色の光源光を発生する。なお、光源ランプ２１は、近似的に点状の光源とみることができ、焦点Ｆ０から光源光を周囲に放射状に射出する。
【００１５】
また、光源光学系２２は、凹面リフレクタ２４と、平行化レンズ２５とを備える。凹面リフレクタ２４は、幾何学的な焦点及び回転軸（対称軸）を共有する一対のリフレクタ部分２６，２８から形成されている。ここで、一方のリフレクタ部分２６は、図２等に示すように、放物面リフレクタを対称軸を通るある平面ＡＰで半分だけ切り取ったものからなり、対称軸である光軸ＯＡ０方向から見ると半円形に見える。他方のリフレクタ部分２８は、楕円面リフレクタを上述の平面ＡＰで半分切り取ったものからなり、対称軸である光軸ＯＡ０方向から見ると半円形に見える。そして、両リフレクタ部分２６，２８は、平面ＡＰを挟んで共通する対称軸すなわち光軸ＯＡ０を中心に焦点Ｆ０が一致するように配置され、この状態で接合されることによって一体化されており、段差を有するが全体として凹面鏡になっている。
【００１６】
平行化レンズ２５は、円形の平凹レンズを上述の平面ＡＰで半分切り取ったものであり、対称軸である光軸ＯＡ０方向から見ると、半円形であり、リフレクタ部分２８と重なるように配置されている。この平行化レンズ２５は、リフレクタ部分２８によって反射されて収束する光を平行化するためのもので、この際、リフレクタ部分２８の第２焦点Ｆ２が虚像の焦点となるようにされている。
【００１７】
図１の光源装置２０において、光源ランプ２１から射出された光源光のうち凹面リフレクタ２４のリフレクタ部分２６側に入射した光線Ｌ１は、リフレクタ部分２６の放物面で反射されて平行光線Ｌ１’とされる。また、光源ランプ２１から射出された光源光のうち凹面リフレクタ２４のリフレクタ部分２８側に入射した光線Ｌ２は、リフレクタ部分２８の楕円面で反射されて集光光線Ｌ２’とされるが、平行化レンズ２５を経て平行光線Ｌ２"とされる。この結果、凹面リフレクタ２４から射出される光束は、全体として略平行光束となるが、リフレクタ部分２６側から射出される平行光線Ｌ１’の断面積の方が、リフレクタ部分２８側から射出される平行光線Ｌ２"の断面積よりも大きくなる。つまり、リフレクタ部分２６側から射出される平行光線Ｌ１’の輝度の方が、リフレクタ部分２８側から射出される平行光線Ｌ２"の輝度よりも小さくなるので、単一の光源装置２０でありながら、輝度が異なる一対の平行光線Ｌ１’，Ｌ２"を使い分けて利用することができる。
【００１８】
なお、リフレクタ部分２６の正面には、例えばリフレクタ部分２６側の開口を覆うように光軸ＯＡ０に垂直な反射ミラー２９を配置することができる。この場合、リフレクタ部分２６からの光線Ｌ１’が反射ミラー２９で反射されて逆行し、焦点Ｆ０を経てリフレクタ部分２８に入射する。このような反射ミラー２９からの戻り光は、光源ランプ２１からリフレクタ部分２８に直接入射した場合と同様の光路、すなわち平行光線Ｌ２’，Ｌ２"の光路をたどる。よって、リフレクタ部分２６及び平行化レンズ２５の正面から、反射ミラー２９がない場合の２倍程度の輝度の平行光束が射出される。
【００１９】
逆に、リフレクタ部分２８の正面に、リフレクタ部分２８の開口側及び平行化レンズ２５を覆うように光軸ＯＡ０に垂直な反射ミラー２９を配置することもできる。この場合、平行化レンズ２５を通過した平行光線Ｌ２"が反射ミラー２９で反射されて逆行し、焦点Ｆ０を経てリフレクタ部分２６に入射する。このような反射ミラー２９からの戻り光は、光源ランプ２１からリフレクタ部分２６に直接入射した場合と同様の光路、すなわち平行光線Ｌ１’の光路をたどる。よって、リフレクタ部分２６の正面から、反射ミラー２９がない場合の２倍程度の輝度の平行光束が射出される。
【００２０】
〔第２実施形態〕
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタを説明する図である。このプロジェクタ１１０は、光源部分として、図１に示す第１実施形態の光源装置２０に相当するものを組み込んだものである。
【００２１】
プロジェクタ１１０は、光源光を発生する光源装置１２０と、光源装置１２０からの照明光を均一化する均一化光学系１３０と、均一化光学系１３０を経た照明光によって照明される光変調部１５０と、光変調部１５０を経て変調された像光をスクリーン（不図示）に投射する投射レンズ１７０とを備える。このうち光源装置１２０と、均一化光学系１３０とは、均一な照度分布の照明光を形成するための照明装置を構成する。
【００２２】
プロジェクタ１１０において、光源装置１２０は、上述のように、図１に示す第１実施形態の光源装置２０に相当するものであり、詳細な説明は省略するが光軸ＯＡに沿って平行光線を射出する。
【００２３】
なお、光源装置１２０のうち、光源ランプ２１と、凹面リフレクタ２４と、平行化レンズ２５とからなる可動部１８０は、回転駆動装置１８１に駆動されて光軸ＯＡ０を中心として一体的に回転可能になっている。つまり、放物面型のリフレクタ部分２６の位置と、楕円面型のリフレクタ部分２８の位置とは、１８０゜の回転によって互いに入れ替え可能になっている。これにより、リフレクタ部分２６側から断面積が大きく低輝度の平行光線（光源光）Ｌ１’を射出させることができ、或いはリフレクタ部分２８側から断面積が小さく高輝度の平行光線（光源光）Ｌ２"を射出させることができる。
【００２４】
均一化光学系１３０は、一対のフライアイ光学系３１，３２と、波面分割光を重ね合わせるための重畳レンズ３３と、照明光を所定の偏光成分に変換する偏光変換部材３４とを備える。一対のフライアイ光学系３１，３２は、マトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって、光源装置１２０からの照明光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材３４は、フライアイ光学系３１，３２から射出された照明光を一種類の偏光光（例えば図３の紙面に垂直なＳ偏光成分のみ）に変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ３３は、重畳光学系であり、偏光変換部材３４を経た照明光を全体として適宜収束させて、光変調部１５０に設けた光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイ光学系３１，３２と重畳レンズ３３とを経た照明光ＩＬは、光変調部１５０を構成する液晶パネル５１の画像形成領域を均一に重畳照明する。
【００２５】
なお、光源装置１２０が図３（ａ）の状態にあって楕円型のリフレクタ部分２８から照明光ＩＬが射出されている場合、均一化光学系１３０から射出された直後の照明光ＩＬは、高輝度で比較的小サイズの光束となっており、照明のＦ値（開口比）が小さな状態となる。このように照明のＦ値が小さくなると、光変調部１５０に限られた視野角の照明光ＩＬが入射し、高コントラストの表示を可能にする。一方、光源装置１２０が図３（ｂ）の状態にあって放物型のリフレクタ部分２６から照明光ＩＬが射出されている場合、、均一化光学系１３０から射出された直後の照明光ＩＬは、低輝度で比較的大サイズの光束となっており、照明のＦ値（開口比）が大きな状態となる。このように照明のＦ値が大きくなると、光変調部１５０に広い視野角の照明光ＩＬが入射し、明るい表示を可能にする。
【００２６】
光変調部１５０は、照明光ＩＬが入射する液晶パネル５１と、この液晶パネル５１を挟むように配置される１組の偏光フィルタ５２とを備える。ここで、非発光で透過型の光変調装置である液晶パネル５１と、これを挟む一対の偏光フィルタ５２，５２とは、照明光ＩＬを２次元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。なお、このような液晶ライトバルブの入射側前段には、フィールドレンズ１４３が配置されており、液晶ライトバルブへの照明光ＩＬの入射角を調節する。
【００２７】
ここで、液晶パネル５１は、入射した照明光ＩＬの偏光方向の空間的分布を変化させるための非発光で透過型の光変調装置であり、液晶パネル５１に入射した照明光ＩＬは、液晶パネル５１に電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態が調整される。その際、偏光フィルタ５２，５２によって、液晶パネル５１に入射する照明光ＩＬの偏光方向が調整されるとともに、各液晶パネル５１から射出される光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。なお、図示の液晶パネル５１は、各画素にＲＧＢのフィルタを配列したタイプのカラー表示パネルであって白色光源で照明されるものであるが、ＲＧＢのフィルタを有しないモノクロタイプの表示パネルとすることもできる。
【００２８】
このように光変調部１５０で変調されて射出された像光は、投射光学系である投射レンズ１７０を経て、適当な拡大率でスクリーン（不図示）に画像として投射される。
【００２９】
以下、本実施形態に係るプロジェクタ１１０の動作について説明する。光源装置１２０からの照明光ＩＬは、均一化光学系１３０を経て均一化されその偏光方向が揃えられた後、液晶パネル５１の画像形成領域に入射する。液晶パネル５１は、外部からの画像信号によって変調されて２次元的屈折率分布を有しており、照明光ＩＬを２次元空間的に画素単位で変調する。このように、液晶パネル５１で変調された光すなわち像光は、投射レンズ１７０に入射し、適当な倍率でスクリーンに投影される。
【００３０】
なお、本プロジェクタ１１０では、回転駆動装置１８１を用いた光源装置１２０の切り換え（具体的には、凹面リフレクタ２４等の回転位置の設定）により、照明のＦ値の切り換えが可能になっており、光変調部１５０に高コントラストの表示をさせたり、光変調部１５０に明るい表示をさせたりすることができる。つまり、投射レンズ１７０によってスクリーン上に投影される画像の状態を、コントラスト重視か明るさ重視かの必要に応じて簡易に切り換えることができる。
【００３１】
なお、光源装置１２０に代えて例えばアフォーカル系からなるビーム整形光学系を用いることによって照明光ＩＬのビームサイズを変更することも可能であるが、上記光源装置１２０のような簡易なビーム切換えは不可能である。また、開口径を可変にした絞りを用いて照明光ＩＬのビームサイズを変更することも可能であるが、上記光源装置１２０のような光量ロスのないビーム切換えは不可能である。
【００３２】
〔第３実施形態〕
図４は、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタを説明する図である。このプロジェクタ２１０は、図３（ａ）、（ｂ）に示す第２実施形態のプロジェクタ１１０を変更したものであり、特に説明しない部分については第２実施形態のプロジェクタ１１０と同一の構造を有し、また、共通する部分については同一の符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００３３】
このプロジェクタ２１０は、光源光を発生する光源装置１２０と、光源装置１２０からの照明光を均一化する均一化光学系１３０と、均一化光学系１３０を経た照明光を赤・緑・青の３色に分割する分割照明系２４０と、分割照明系２４０から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５０と、光変調部２５０からの各色の変調光を合成するクロスダイクロイックプリズム２６０と、クロスダイクロイックプリズム２６０を経た像光をスクリーン（不図示）に投射する投射レンズ１７０とを備える。このうち光源装置１２０と、均一化光学系１３０と、分割照明系２４０とは、均一な照度分布の照明光を各色ごとに形成するための照明装置を構成する。
【００３４】
光源装置１２０は、第２実施形態の欄でも説明したように、光軸ＯＡに沿って２段階のビームサイズで平行光線を射出する。また、均一化光学系１３０は、以下に詳述する分割照明系２４０を介して、光変調部２５０を構成する各色の光変調装置すなわち各色の液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇの画像形成領域を均一に重畳照明する。
【００３５】
分割照明系２４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、フィールドレンズ４３ｒ，４３ｂと、第１〜第３のレンズ４５ａ，４５ｂ，４５ｃとを備える。これらのうち、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂを含んで構成される色分離光学系は、照明光を赤色光、緑色光、及び青色光の３つの光束に分離する。すなわち、第１ダイクロイックミラー４１ａは、赤・青・緑（Ｒ・Ｇ・Ｂ）の３色のうち青色光ＬＢを反射し、緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、入射した緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲのうち赤色光ＬＲを反射し緑色光ＬＧを透過させる。
【００３６】
この分割照明系２４０において、光源装置１２０から均一化光学系１３０を経て射出される照明光は、まず第１ダイクロイックミラー４１ａに入射する。第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された青色光ＬＢは、第１光路ＯＰ１に導かれ、反射ミラー４２ａを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ４３ｂに入射する。また、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過して第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された赤色光ＬＲは、第２光路ＯＰ２に導かれフィールドレンズ４３ｒに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した緑色光ＬＧは、第３光路ＯＰ３に導かれ、反射ミラー４２ｂ，４２ｃを介して第１〜第３のレンズ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを通過する。これらのレンズ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを含んで構成されるリレー光学系は、光源装置２０から各色の液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇまでの光路の距離が最も長い緑色の第３光路ＯＰ３に配置されている。このリレー光学系は、入射側の第１のレンズ４５ａの像を、中間の第２のレンズ４５ｂを介して、ほぼそのまま射出側の第３のレンズ４５ｃに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止している。なお、リレー光学系のうち例えば中間のレンズ４５ｂを光軸に沿って連続的或いは段階的に変位させることにより、液晶パネル５１ｇの位置における照明領域のサイズ、すなわち液晶パネル５１ｇの画像形成領域上における緑色光ＬＧの照度を任意に変化させることができる。つまり、各液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇを通過して合成され投射レンズ１７０によってスクリーン上に投影される画像のホワイトバランスを、緑色光ＬＧに関して光学的に調整することができる。
【００３７】
光変調部２５０は、３色の照明光ＬＢ，ＬＲ，ＬＧがそれぞれ入射する３つの液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇと、各液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇを挟むように配置される３組の偏光フィルタ５２ｂ，５２ｒ，５２ｇとを備える。ここで、例えば青色光ＬＢ用の液晶パネル５１ｂと、これを挟む一対の偏光フィルタ５２ｂ，５２ｂとは、照明光を２次元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。同様に、赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ｒと、対応する偏光フィルタ５２ｒ，５２ｒも、液晶ライトバルブを構成し、緑色光ＬＧ用の液晶パネル５１ｇと、偏光フィルタ５２ｇ，５２ｇも、液晶ライトバルブを構成する。
【００３８】
この光変調部２５０において、第１光路ＯＰ１に導かれた青色光ＬＢは、フィールドレンズ４３ｂを介して液晶パネル５１ｂの画像形成領域に入射する。第２光路ＯＰ２に導かれた赤色光ＬＲは、フィールドレンズ４３ｒを介して液晶パネル５１ｒの画像形成領域に入射する。第３光路ＯＰ３に導かれた緑色光ＬＧは、レンズ４５ａ，４５ｂ，４５ｃからなるリレー光学系を介して液晶パネル５１ｇの画像形成領域に入射する。各液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変化させるための非発光で透過型の光変調装置であり、各液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇにそれぞれ入射した各色光ＬＢ，ＬＲ，ＬＧは、各液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態が調整される。その際、偏光フィルタ５２ｂ，５２ｒ，５２ｇによって、各液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇから射出される光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。
【００３９】
クロスダイクロイックプリズム２６０は、色合成光学系であり、青色光反射用の第１ダイクロイック膜（具体的には誘電体多層膜）６１と、緑色光反射用の第２ダイクロイック膜（具体的には誘電体多層膜）６２とを、Ｘ字状に交差させた状態で内蔵するものである。このクロスダイクロイックプリズム２６０は、液晶パネル５１ｂからの青色光ＬＢを第１ダイクロイック膜６１で反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル５１ｒからの赤色光ＬＲを両ダイクロイック膜６１，６２を介して直進・射出させ、液晶パネル５１ｇからの緑色光ＬＧを第２ダイクロイック膜６２で反射して進行方向左側に射出させる。
【００４０】
このようにクロスダイクロイックプリズム２６０で合成された像光は、投射光学系である投射レンズ１７０を経て、適当な拡大率でスクリーン（不図示）にカラー画像として投射される。
【００４１】
以下、本実施形態に係るプロジェクタ２１０の動作について説明する。光源装置１２０からの照明光は、均一化光学系１３０を経て均一化されその偏光方向が揃えられた後、分割照明系２４０に設けた第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂによって色分割され、対応する液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇに各色光ＬＢ，ＬＲ，ＬＧとしてそれぞれ入射する。各液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇは、外部からの画像信号によって変調されて２次元的屈折率分布を有しており、各色光ＬＢ，ＬＲ，ＬＧを２次元空間的に画素単位で変調する。このように、各液晶パネル５１ｂ，５１ｒ，５１ｇで変調された各色光ＬＢ，ＬＲ，ＬＧすなわち像光は、クロスダイクロイックプリズム２６０で合成された後、投射レンズ１７０を経て、適当な倍率でスクリーン（不図示）上に投影される。
【００４２】
この際、光源装置１２０の状態（回転位置）を調節してリフレクタ部分２８側から照明光ＩＬを射出させる場合、照明のＦ値（開口比）が小さくなり、高コントラストの画像を投射することができる。逆に、光源装置１２０の状態（回転位置）を調節してリフレクタ部分２６側から照明光ＩＬを射出させる場合、照明のＦ値（開口比）が大きくなり、明るい画像を投射することができる。
【００４３】
なお、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４４】
上記実施形態の光源装置２０では、光源ランプ２１として高圧水銀ランプを用いているが、高圧水銀ランプの代わりに、メタルハライドランプ等他のランプを用いることもできる。
【００４５】
また、上記プロジェクタ１１０，２１０において、光源装置１２０からの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材３４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換部材３４を用いないプロジェクタにも適用可能である。
【００４６】
上記実施形態では、液晶ライトバルブを１つ或いは３つ用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、液晶ライトバルブのような光変調装置を２つ、或いは４つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。
【００４７】
上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶ライトバルブ等のライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。反射型プロジェクタの場合、ライトバルブは液晶パネルのみによって構成することが可能であり、一対の偏光板は不要である。また、反射型プロジェクタでは、クロスダイクロイツクプリズムは、白色光を赤、緑、青の３色の光に分離する色光分離手段として利用されるとともに、変調された３色の光を再度合成して同一の方向に出射する色光合成手段としても利用される場合がある。また、クロスダイクロイックプリズムではなく、三角柱や四角柱状のダイクロイツクプリズムを複数組み合わせたダイクロイックプリズムを用いる場合もある。なお、光変調装置は、液晶ライトバルブに限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。
【００４８】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図３，４に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態に係る光源装置の光学系を説明する側断面図である。
【図２】図１の光源装置の平面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係るプロジェクタの構造及び動作を説明する図である。
【図４】第３実施形態に係るプロジェクタの構造を説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
２０…光源装置、  ２１…光源ランプ、  ２２…光源光学系、  ２４…凹面リフレクタ、  ２５…平行化レンズ、  ２６，２８…リフレクタ部分、  ２９…反射ミラー、  ３０…均一化光学系、  ３１，３２…フライアイ光学系、  ３３…重畳レンズ、  ３４…偏光変換部材、  ４０…分割照明系、  ４１ａ，４１ｂ…ダイクロイックミラー、  ５１…各液晶パネル、  ５１ｂ，５１ｒ，５１ｇ…液晶パネル、  ５２…偏光フィルタ、  １１０…プロジェクタ、  １２０…光源装置、  １３０…均一化光学系、  １５０…光変調部、  １７０…投射レンズ、  １８０…可動部、  １８１…回転駆動装置、  ２１０…プロジェクタ、  ２４０…分割照明系、  ２５０…光変調部、  ２６０…クロスダイクロイックプリズム
【図１】
2006139926.tif 000003
【図２】
2006139926.tif 000004
【図３】
2006139926.tif 000005
【図４】
2006139926.tif 000006