(57)【要約】【課題】ゴースト光の発生を簡易な構成で防止した照明光学系及びそれを用いた画像投影装置を提供することを目的とする。【解決手段】反射型画像表示素子の表示面を、該表示面の法線に対し傾斜した方向から照明するための照明光学系において、光軸に垂直な断面形状が長方形のロッドインテグレータを用い、反射型画像表示素子における照明領域が該反射型画像表示素子のウインドウ開口部領域内に収まるように、前記ロッドインテグレータの前記出射面から出射する光束を制限する手段を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面から入射した光を面内照度分布の均一性を高めて出射面から出射するためのロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータの前記出射面から出射する光束を、反射型画像表示素子のウインドウ開口部領域の内側に位置する表示面に導くためのリレー光学系とを備え、
前記反射型画像表示素子の表示面を、該表示面の法線に対し傾斜した方向から照明するための照明光学系において、
前記ロッドインテグレータの光軸に垂直な断面形状が長方形であり、
前記反射型画像表示素子における照明領域が該反射型画像表示素子の前記ウインドウ開口部領域内に収まるように、前記ロッドインテグレータの前記出射面から出射する光束を制限する手段を備えたことを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記光束を制限する手段として、前記ロッドインテグレータの出射面に接して又は近接して、該出射面の一部の領域を覆う遮光部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の照明光学系。
【請求項３】
前記ロッドインテグレータの出射面のうち前記遮光部材によって覆われていない領域の形状が、長方形の領域から該長方形の４つの角のうち１つ又は対角をなす２つの角を含む領域を除いた形状であることを特徴とする請求項２記載の照明光学系。
【請求項４】
前記遮光部材は、前記ロッドインテグレータの光軸方向の位置決め基準としての機能を有することを特徴とする請求項２又は３記載の照明光学系。
【請求項５】
入射面から入射した光を面内照度分布の均一性を高めて出射面から出射するためのロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータの前記出射面から出射する光束を、反射型画像表示素子のウインドウ開口部領域の内側に位置する表示面に導くためのリレー光学系とを備え、
前記反射型画像表示素子の表示面を、該表示面の法線に対し傾斜した方向から照明するための照明光学系において、
前記ロッドインテグレータの光軸に垂直な断面形状が長方形であり、
前記反射型画像表示素子における照明領域が該反射型画像表示素子の前記ウインドウ開口部領域内に収まるように、前記ロッドインテグレータの出射面の形状を、長方形の領域から該長方形の４つの角のうち１つ又は対角をなす２つの角を含む領域を除いた形状としたことを特徴とする照明光学系。
【請求項６】
入射面から入射した光を面内照度分布の均一性を高めて出射面から出射するためのロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータの前記出射面から出射する光束を、反射型画像表示素子のウインドウ開口部領域の内側に位置する表示面に導くためのリレー光学系とを備え、
前記反射型画像表示素子の表示面を、該表示面の法線に対し傾斜した方向から照明するための照明光学系において、
前記反射型画像表示素子における照明領域が該反射型画像表示素子の前記ウインドウ開口部領域内に収まるように、前記ロッドインテグレータの光軸に垂直な断面形状を、長方形の領域から該長方形の４つの角のうち１つ又は対角をなす２つの角を含む領域を除いた形状とし、かつ、他の角の角度が直角であることを特徴とする照明光学系。
【請求項７】
光源装置と、
照明光を変調する反射型画像表示素子と、
前記反射型画像表示素子の表示面を照明するための、請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明光学系と、
前記反射型画像表示素子による変調光を被投影面に投影するための投影光学系と、
を備えたことを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型画像表示素子を照明するための照明光学系及びそれを用いた画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、反射型画像表示素子であるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いた画像投影装置が注目されている。ＤＭＤは多数のマイクロミラーがマトリックス状に配置された表示面を有し、そのマイクロミラー１枚で表示画像の１画素を構成するものである。マイクロミラーの傾きは個別に駆動制御される構成になっており、各マイクロミラーはＯＮ状態とＯＦＦ状態との２つの傾き状態をとり得るようになっている。ＯＮ状態のマイクロミラーでは照明光が投影光学系内に向けて反射され、ＯＦＦ状態のマイクロミラーでは照明光が投影光学系外に向けて反射される。したがって、ＯＮ状態のマイクロミラーで反射された光のみが投影光学系によって被投影面（例えばスクリーン面）上に到達し、目的とする画像が被投影面上に表示される。
【０００３】
このような画像投影装置に用いられる、ＤＭＤの表示面を照明するための照明光学系においては、ＤＭＤの表示面をできるだけ均一な照度で照明することが求められる。しかし、光源装置から出射した光は照度分布が一様でない場合が多く、このような光を照明光としてそのまま利用した場合には投影された画像の明るさにムラが生じることとなり、好ましくない。そのため、このような照明光学系においては、入射面から入射した光を面内照度分布の均一性を高めて出射面から出射するためのロッドインテグレータを備えているのが一般的である。かかるロッドインテグレータの光軸に垂直な断面形状は、ＤＭＤの表示面の形状と相似の長方形とすることが多い。
【０００４】
しかし、このようなＤＭＤの表示面を照明するための照明光学系は、通常、該表示面の法線に対し傾斜した方向から照明光を照射することから、照射される照明領域はロッドインテグレータの出射面の形状そのままではなく、入射角度に応じて１方向に伸びた形状となる。このため、ＤＭＤの表示面よりも外側にまで照明領域が広がり、照明の効率を低下させる原因となっていた。
【０００５】
このような照明光率の低下を防止するため、ロッドインテグレータの光軸に垂直な断面形状を長方形ではなく、特殊な四辺形とする照明光学系が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００１−４２４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、ＤＭＤの表示面を照明するための照明光学系においては、通常、該表示面の法線に対し傾斜した方向から照明光を照射することから、照明領域が１方向に伸び、ＤＭＤの表示面よりも外側にまで照明領域が広がる。
【０００７】
図１１に、従来の、光軸に垂直な断面形状が長方形であるロッドインテグレータを備えた照明光学系により照明された状態のＤＭＤの模式図を示す。図１１（ａ）は照明光１の入射方向を右側にしてＤＭＤを正面から見た図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【０００８】
ＤＭＤは、マイクロミラーがマトリックス状に配置された表示面３の外側にウインドウガラスで覆われたウインドウ開口部領域４を備えている。照明光学系による照明領域５がウインドウ開口部領域４よりも外側にまで広がると、そのはみ出した領域（ゴースト源６）で反射した光がゴースト光として投影されるという問題が発生することが分かった。かかるゴースト光は、ウインドウ開口部領域４の外側に艶消しの黒色処理をしたマスクを設けても、完全に除去することは困難であった。
【０００９】
このような原因で発生するゴースト光は、投影画面の外側に投影されることから従来その存在が認識されることは少なく、あまり問題視されていなかった。しかし、最近、投影装置の高画質化が進み、ホームシアタールームで使用するためのホームシアター用プロジェクターなども開発が進んできている。このような用途においては非常に高いレベルの表示品質が要求されており、たとえ投影画面の外側に投影されるゴースト光であっても、ホームシアター用プロジェクターとしては品位が著しく損なわれることから大きな問題となってきた。更に、ＤＭＤの画素数増加に伴って、従来よりも表示面３とウインドウ開口部領域４の間のスペースが小さな素子が採用される傾向にあることから、このようなゴースト光の発生を防止する技術が望まれていた。
【００１０】
ここで、特許文献１に記載の照明光学系のように、ロッドインテグレータの光軸に垂直な断面形状を特殊な四辺形として、照明領域５の形状を表示面３の形状に近づけることでゴースト光の発生を防止することも可能ではある。
【００１１】
しかしながら、そのような特殊な断面形状を持つロッドインテグレータの製造は困難で多くの工程を必要とするだけではなく、画像投影装置の仕様に応じて種々の形状のロッドインテグレータをそろえる必要もあるため、大きなコストアップの要因となってしまう。
【００１２】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ゴースト光の発生を簡易な構成で防止した照明光学系及びそれを用いた画像投影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。
【００１４】
１．  入射面から入射した光を面内照度分布の均一性を高めて出射面から出射するためのロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータの前記出射面から出射する光束を、反射型画像表示素子のウインドウ開口部領域の内側に位置する表示面に導くためのリレー光学系とを備え、前記反射型画像表示素子の表示面を、該表示面の法線に対し傾斜した方向から照明するための照明光学系において、前記ロッドインテグレータの光軸に垂直な断面形状が長方形であり、前記反射型画像表示素子における照明領域が該反射型画像表示素子の前記ウインドウ開口部領域内に収まるように、前記ロッドインテグレータの前記出射面から出射する光束を制限する手段を備えたことを特徴とする照明光学系。
【００１５】
２．  前記光束を制限する手段として、前記ロッドインテグレータの出射面に接して又は近接して、該出射面の一部の領域を覆う遮光部材を備えたことを特徴とする１記載の照明光学系。
【００１６】
３．  前記ロッドインテグレータの出射面のうち前記遮光部材によって覆われていない領域の形状が、長方形の領域から該長方形の４つの角のうち１つ又は対角をなす２つの角を含む領域を除いた形状であることを特徴とする２記載の照明光学系。
【００１７】
４．  前記遮光部材は、前記ロッドインテグレータの光軸方向の位置決め基準としての機能を有することを特徴とする２又は３記載の照明光学系。
【００１８】
５．  入射面から入射した光を面内照度分布の均一性を高めて出射面から出射するためのロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータの前記出射面から出射する光束を、反射型画像表示素子のウインドウ開口部領域の内側に位置する表示面に導くためのリレー光学系とを備え、前記反射型画像表示素子の表示面を、該表示面の法線に対し傾斜した方向から照明するための照明光学系において、前記ロッドインテグレータの光軸に垂直な断面形状が長方形であり、前記反射型画像表示素子における照明領域が該反射型画像表示素子の前記ウインドウ開口部領域内に収まるように、前記ロッドインテグレータの出射面の形状を、長方形の領域から該長方形の４つの角のうち１つ又は対角をなす２つの角を含む領域を除いた形状としたことを特徴とする照明光学系。
【００１９】
６．  入射面から入射した光を面内照度分布の均一性を高めて出射面から出射するためのロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータの前記出射面から出射する光束を、反射型画像表示素子のウインドウ開口部領域の内側に位置する表示面に導くためのリレー光学系とを備え、前記反射型画像表示素子の表示面を、該表示面の法線に対し傾斜した方向から照明するための照明光学系において、前記反射型画像表示素子における照明領域が該反射型画像表示素子の前記ウインドウ開口部領域内に収まるように、前記ロッドインテグレータの光軸に垂直な断面形状を、長方形の領域から該長方形の４つの角のうち１つ又は対角をなす２つの角を含む領域を除いた形状とし、かつ、他の角の角度が直角であることを特徴とする照明光学系。
【００２０】
７．  光源装置と、照明光を変調する反射型画像表示素子と、前記反射型画像表示素子の表示面を照明するための、１乃至６の何れか１項に記載の照明光学系と、前記反射型画像表示素子による変調光を被投影面に投影するための投影光学系と、を備えたことを特徴とする画像投影装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ロッドインテグレータの出射面から出射する光束を制限することで、反射型画像表示素子における照明領域を該反射型画像表示素子のウインドウ開口部領域内に収めることができ、ゴースト光の発生を簡易な構成で防止した照明光学系及びそれを用いた画像投影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】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
（実施形態１）
第１の実施形態における画像投影装置の光学構成図を図１に示す。この画像投影装置は、光源装置１０と、カラーホイール２０と、照明光学系３０と、プリズムユニット４０と、反射型画像表示素子としてのＤＭＤ５０と、投影光学系６０と、を備えた構成である。また、照明光学系３０は、ロッドインテグレータ３１と、遮光部材３２と、リレー光学系３３と、を備えている。
【００２４】
光源装置１０は、光源ランプ１１と、リフレクタ１２と、コンデンサーレンズ１３とを有している。光源ランプ１１としては、白色光を発する超高圧水銀ランプやメタルハライドランプなど、画像投影装置に一般的に用いられる光源ランプを適宜選択して用いることができる。リフレクタ１２は放物面からなる反射鏡である。放物面の焦点位置に光源ランプ１１が配置されているため、光源ランプ１１から放射された光束はリフレクタ１２で反射した後、平行光となって出射する。リフレクタ１２から出射した平行光は、コンデンサーレンズ１３によってロッドインテグレータ３１の入射面近傍に集光する。
【００２５】
光源装置１０は、光源ランプ１１から放射された光をロッドインテグレータ３１の入射面近傍に効率的に集光できるものであれば上述の構成に制限されるものではない。例えば、リフレクタとして楕円面からなる反射鏡を用い、リフレクタから出射した集束光をロッドインテグレータ３１の入射面近傍に集光する構成とすることもできる。
【００２６】
ロッドインテグレータ３１の入射面側にはカラーホイール２０が配置されており、光源装置１０から出射した光はロッドインテグレータ３１に入射する前に、カラーホイール２０を通過する。
【００２７】
図２はカラーホイール２０を光源装置１０側から見た正面図である。カラーホイール２０は、３色の透過型カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを備えており、回転軸２２を中心に回転する。カラーフィルター２１Ｒは赤色の波長領域の光のみを、２１Ｇは緑色の波長領域の光のみを、２１Ｂは青色の波長領域の光のみをそれぞれ透過するフィルターである。このカラーホイール２０を回転させることで照明光の色が時間的に順次切り替わるため、各色に対応した画像情報をＤＭＤに時間的に順次切り替えて表示することにより、投影画像のカラー化が可能となる。カラーフィルターは、赤、緑、青の三色の組み合わせに限られず、例えば、シアン、マゼンタ、イエローの三色の組み合わせなど、カラー画像の表示が可能な他の組み合わせを用いてもよい。
【００２８】
カラーホイール２０は、モノクロ画像を投影する場合や、各色毎にＤＭＤと照明光学系を備えた形態の画像投影装置とする場合には省略することもできる。
【００２９】
カラーホイール２０を通過した光は、ロッドインテグレータ３１に入射する。ロッドインテグレータ３１は、光軸に垂直な断面形状が長方形のロッド状の透光性部材である。光源装置１０からの出射光の集光点の近傍にロッドインテグレータ３１の入射面を配置することで、ロッドインテグレータ３１への入射の効率を上げることができる。ロッドインテグレータ３１に入射した光は、その側面において全反射を繰り返しながら進む。その結果、ロッドインテグレータ３１の出射面における面内照度分布の均一性が高められる。
【００３０】
ロッドインテグレータ３１の４つの側面はいずれも鏡面研磨仕上げされている。材質は透光性のガラスやプラスチックなどを適宜用いることができるが、強い照明光により温度が上昇する場合もあるため、耐熱性の高い材料、例えばガラスを用いることが好ましい。ロッドインテグレータ３１の断面形状は長方形であるが、照明光率の向上という観点から、ＤＭＤ５０の表示面５３と相似の長方形とすることが好ましい。正方形でも良い。また、チッピングの防止等のため、光軸と平行な４つの稜線に小さな面取り加工を施しておいてもよい。
【００３１】
また、ロッドインテグレータ３１は、ロッド状の部材ではなく、反射コートされた４枚の平面ガラス基板を、反射コートされた面を対向させて張り合わせることにより形成することもできる。この場合においても、ロッドインテグレータ３１に入射した光は、反射コートされた壁面で反射を繰り返しながら進み、その結果、ロッドインテグレータ３１の出射面における面内照度分布の均一性が高められる。
【００３２】
なお、このようにガラス基板を張り合わせて形成した中空のロッドインテグレータ３１において光軸に垂直な断面形状というのは、反射コートされた壁面の断面形状をいう。ロッド状の部材の場合と同様、光軸に垂直な断面形状は長方形であるが、ＤＭＤ５０の表示面５３と相似の長方形とすることが好ましい。
【００３３】
ロッドインテグレータ３１の出射面側には、遮光部材３２、リレー光学系３３、プリズムユニット４０、ＤＭＤ５０が配設され、ロッドインテグレータ３１を出射した光はリレー光学系３３を経て、ＤＭＤ５０を照明する。
【００３４】
遮光部材３２は、ＤＭＤ５０における照明領域がウインドウ開口部領域内に収まるようロッドインテグレータ３１の出射面から出射する光束を制限するためのものである。この遮光部材３２については後で詳細に説明する。
【００３５】
リレー光学系３３は、ロッドインテグレータ３１の出射面から出射する光束をＤＭＤ５０の表示面に導くためのものである。本実施形態においては、プリズムユニット４０と共に機能してロッドインテグレータ３１の出射面の像をＤＭＤ５０の表示面に投影することでＤＭＤ５０の表示面を均一に照明している。
【００３６】
図３にプリズムユニット４０の構成図を示す。プリズムユニット４０は、ＤＭＤ５０への照明光と、ＤＭＤ５０で反射した投影光とを効果的に分離するためのものであり、全反射プリズム４１と透過プリズム４２からなる。全反射プリズム４１は第１入射面４３、臨界面４４及び第１出射面４５を有し、透過プリズム４２は第２入射面４６、第２出射面４７を有している。全反射プリズム４１の臨界面４４と透過プリズム４２の第２入射面４６は空気層４８を介して対向して配置されている。また、全反射プリズム４１の第１入射面４３にはリレー光学系３３の構成要素である平凸レンズ４９が貼り合わされている。
【００３７】
リレー光学系３３からの照明光は、平凸レンズ４９を介して第１入射面４３から全反射プリズム４１に入射する。入射した照明光は全反射条件を満たして臨界面４４に到達し、そこで全反射した後、第１出射面４５から出射してＤＭＤ５０を照明する。
【００３８】
このとき、照明光はＤＭＤ５０の表示面の法線に対し傾斜した方向から入射する。表示面の法線に対する傾斜角度は、通常２０°から６０°程度である。
【００３９】
ＤＭＤ５０の表示面には多数のマイクロミラーがマトリックス状に配置され、各マイクロミラーは偏向軸を中心に所定角度（例えば、１２°）偏向して、ＯＮ状態とＯＦＦ状態の２つの傾き状態をとる。各マイクロミラーの偏向軸の方向は、ＤＭＤ５０の表示面を構成する長方形の長辺に対して４５°の方向である。ＯＮ状態のマイクロミラーで反射された光（投影光７１）は、表示面の略法線方向に進んで第１出射面４５から全反射プリズム４１に入射し、再び臨界面４４に到達する。しかし投影光７１は臨界面４４における全反射条件を満たさないため臨界面４４を透過し、空気層４８を経て第２入射面４６から透過プリズム４２に入射する。投影光７１は、更に第２出射面４７から出射して投影光学系６０に入射して、スクリーン面に投影される。一方、ＯＦＦ状態のマイクロミラーで反射された光７２は、投影光に対して反射方向が偏向しているため、プリズムユニット４０を出射した後も投影光学系６０に入射することはない。こうして、ＯＮ状態のマイクロミラーで反射された光である投影光７１のみが投影光学系６０によってスクリーン面に投影され、目的とする画像が表示される。
【００４０】
なお、本発明においてプリズムユニット４０は必ずしも必須の要素ではなく、ロッドインテグレータ３１を出射した照明光がリレー光学系３３を経て直接ＤＭＤ５０を照明する構成とすることもできる。このような構成の場合、照明光の、表示面の法線に対する傾斜角度はプリズムユニット４０を備えた構成の場合よりも更に大きくなり、照明領域の伸びも大きくなる。
【００４１】
また、ここでは各マイクロミラーの偏向軸の方向が表示面を構成する長方形の長辺に対して４５°の方向であるＤＭＤを用いた画像投影装置について説明しているが、本発明はこれに限られるものではなく、これ以外の方向に偏向軸を有するＤＭＤについても適用できる。
【００４２】
更に、本発明において、反射型画像表示素子はＤＭＤに限定されるものではなく、同様の機能を有する他の素子、例えば反射型液晶表示素子などを用いることもできる。
【００４３】
次に、本実施形態における遮光部材３２について詳細に説明する。遮光部材３２は、ＤＭＤ５０における照明領域がウインドウ開口部領域内に収まるようロッドインテグレータ３１の出射面から出射する光束を制限するためのものであり、ロッドインテグレータ３１の出射面に接して又は近接して配置して該出射面の一部の領域を覆うものである。
【００４４】
図１１に示すように、照明光１は表示面の法線に対し傾斜した方向から入射するため、遮光部材３２を備えていない照明光学系による照明領域５は、２つの対角線のうちの１つが伸びた四角形となる。照明領域５は、ロッドインテグレータ３１の出射面の像が投影されたものであるが、照明領域５の４つの角のうち、対応するロッドインテグレータ３１の出射面上の位置からの光路長が最も短い角と、最も長い角とをむすんだ対角線の方向に照明領域５が伸びる。こうして伸びた対角線の端部の一方又は両方がウインドウ開口部領域４よりも外側に広がった場合にゴースト光が発生する。つまりゴースト源６となるのは照明領域５の４つの角のうち、対応するロッドインテグレータ３１の出射面上の位置からの光路長が最も短い角を含む領域、又は、最も短い角と最も長い角の２つの角を含む領域である。このようなゴースト源６に到達するはずの光束を遮光部材３２によって遮り、照明領域５をウインドウ開口部領域４内に収めることでゴースト光の発生を防止することができる。
【００４５】
遮光部材３２は、表示面３の全面を照明でき、かつ、ゴースト源６に到達するはずの光束を遮ることができる形状、大きさであれば良い。照明領域５が２つの対角線のうちの１つが伸びた四角形となることから、ロッドインテグレータ３１の出射面３４のうち遮光部材３２によって覆われていない領域の形状が、長方形の領域から該長方形の４つの角のうち１つ又は対角をなす２つの角を含む領域を除いた形状となるように遮光部材３２を配置することが好ましい。
【００４６】
図４に遮光部材３２を光源装置１０の反対側から見た模式図を示す。図中の波線はロッドインテグレータ３１の出射面３４を示している。遮光部材３２ａ〜３２ｅは、いずれも円形の平板に所定の開口部３９ａ〜３９ｅを設けたものである。
【００４７】
遮光部材３２ａはロッドインテグレータ３１の出射面３４のうち、長方形の４つの角のうち１つの角を含む領域のみを遮光するものである。即ち、ロッドインテグレータ３１の出射面３４の４つの角のうち、ＤＭＤ５０におけるそれぞれの角に対応する照明位置との光路長が最も短い角を含んだ領域を遮光領域３５ａとしている。
【００４８】
このときの、ＤＭＤ５０の表示面５３、ウインドウ開口部領域５４と照明領域５５の関係を図５に示す。図５（ａ）は照明光５１の入射方向を右側にしてＤＭＤ５０を正面から見た図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。ゴースト源５６に到達するはずの光束が遮られ、照明領域５５がウインドウ開口部領域５４内に収まっており、ゴースト光の発生が防止できている。
【００４９】
遮光部材３２ａに代えて、遮光領域３５ｂの一部を曲線で形成した遮光部材３２ｂを用いても同様の効果を得ることができる。また、遮光部材３２ｃや３２ｄのように、遮光領域を２カ所に設け、ロッドインテグレータ３１の出射面３４のうち遮光部材によって覆われていない領域の形状を、長方形の領域から該長方形の４つの角のうち対角をなす２つの角を含む領域を除いた形状としたものを用いることもできる。遮光部材３２ｅのように、開口部３９ｅをロッドインテグレータ３１の出射面３４よりも全周にわたって一回り小さく形成しても良い。ただし、照明光率の観点からは遮光領域３５の面積が小さいほうが好ましい。
【００５０】
遮光部材３２の外形は、円形に限られるものではなく種々の形状とすることができる。また、所定形状の開口部を設けた構成とする以外にも、例えば図６に示すように、長方形の遮光部材３２ｆをロッドインテグレータ３１の出射面３４の所定位置に固定する構成とすることもできる。遮光部材３２の材質は、非透光性の材質であれば特に制限はないが、強い照明光により温度が上昇する場合もあるため耐熱性の高い材料が好ましい。例えば、各種の金属板やセラミック板などを適宜選択して用いることができる。また、遮光部材３２による反射光があった場合でもそれが投影光に影響することはないことから、艶消し黒染めなど反射を低減させる処理は無くても良い。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、安価で汎用性の高い断面が長方形のロッドインテグレータを用いながら、照明領域がＤＭＤのウインドウ開口部領域内に収まるようにロッドインテグレータの出射面の一部の領域を覆う遮光部材を備えることで、ゴースト光の発生を簡易な構成で防止した照明光学系及びそれを用いた画像投影装置を提供することができる。
【００５２】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態における画像投影装置を説明する。本実施形態の光学構成は、図１に示した第１の実施形態の光学構成と同じである。第１の実施形態との違いはロッドインテグレータ３１と遮光部材３２の保持方法にある。図７に、本実施形態におけるロッドインテグレータ３１と遮光部材３２の保持状態を示す。
【００５３】
一般的に、このような画像投影装置の組み立て時においては、ロッドインテグレータ３１の位置決めを正確に行うことが要求される。本実施形態において、ロッドインテグレータ３１はＬ字型をした保持部材３６の上に配置されている。保持部材３６にはロッドインテグレータ３１の側面を押し当てて位置決めをするための凸部３７ｘと３７ｙが設けられている。かかる凸部３７ｘと３７ｙにロッドインテグレータ３１の側面を押し当てることで、光軸に垂直な２方向の位置決めを行うことができる。
【００５４】
保持部材の端部には遮光部材３２ｇが固定されている。この遮光部材３２ｇの遮光領域３５ｇにロッドインテグレータ３１の出射面を押し当てて固定することで、遮光部材３２ｇをロッドインテグレータ３１の光軸方向の位置決め基準として用いることができる。通常、ロッドインテグレータ３１の出射面を遮るとＤＭＤの表示面への照明光が遮られる虞があるが、本発明における遮光部材３２に光軸方向の位置決め基準としての機能を持たせることで、ゴースト光の発生を簡易な構成で防止しながら、ロッドインテグレータ３１の光軸方向の位置決めを簡単かつ正確に行うことができる。ロッドインテグレータ３１としてロッド状の部材を用いる場合には、従来光軸方向の位置決め基準を設けることが困難であったため、特に有効である。
【００５５】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態における画像投影装置を説明する。図８に、本実施形態の光学構成図を示す。図１に示した第１の実施形態との違いは、ロッドインテグレータが異なること、及び遮光部材を備えていないことであり、その他については同様の構成である。
【００５６】
図９に、本実施形態におけるロッドインテグレータ３１ｂを出射面側から見た図を示す。ロッドインテグレータ３１ｂは、光軸に垂直な断面形状が長方形のロッド状の透光性部材であり、４つの側面はいずれも鏡面研磨仕上げされている。ロッドインテグレータ３１ｂに入射した光は、その側面において全反射を繰り返しながら進むことで面内照度分布の均一性が高められ、出射面３４ｂから矢印に示す方向に出射する。
【００５７】
ロッドインテグレータ３１ｂの出射面３４ｂの形状は、長方形の領域から該長方形の４つの角のうち１つの角を含む領域を除いた形状となっている。ロッドインテグレータ３１ｂの出射面３４ｂをかかる形状として、ＤＭＤ５０における照明領域がウインドウ開口部領域内に収まるようにすることで、ゴースト光の発生を防止することができる。
【００５８】
このようなロッドインテグレータ３１ｂは、例えば、一旦、断面が長方形のロッド状部材を作製した後、出射面３４ｂの角の一つを除去することで簡易に作製することができる。除去部３８ｂは、図９のように平面的な形状でも良いし、曲面的な形状としても良い。また、出射面３４ｂの角の１つだけを除去したものでも良いし、対角をなす２つの角を除去したものであっても良い。
【００５９】
（実施形態４）
次に、本発明の第４の実施形態における画像投影装置を説明する。本実施形態の光学構成は、図８に示した第３の実施形態の光学構成と同じである。第３の実施形態との違いはロッドインテグレータが異なる点にある。
【００６０】
図１０に、本実施形態におけるロッドインテグレータ３１ｃを出射面側から見た図を示す。ロッドインテグレータ３１ｃに入射した光は、その側面において全反射を繰り返し、出射面３４ｃから矢印に示す方向に出射する。ＤＭＤ５０における照明領域がウインドウ開口部領域内に収まるように、ロッドインテグレータ３１ｃの光軸に垂直な断面形状を、長方形の領域から該長方形の４つの角のうち１つの角を含む領域を除いた形状としたものであり、かつ、他の３つの角の角度を直角としたものである。このようなロッドインテグレータ３１ｃを用いることでゴースト光の発生を防止することができる。
【００６１】
このようなロッドインテグレータ３１ｃは、例えば、一旦、断面が長方形のロッド状部材を作製した後、光軸に平行な稜線の一つについて面取り加工を行うことで簡易に作製することができる。面取り加工による除去部３８ｃは、図１０のように平面的な形状でも良いし、曲面的な形状としても良い。また、光軸に平行な稜線の一つのみに面取り加工を行ったものでも良いし、対角をなす２つの稜線について面取り加工を行ったものであっても良い。更に、ロッドインテグレータ３１ｃを通過中の光が除去部３８ｃによって減衰することを防止する観点からは、除去部３８ｃは鏡面加工されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１及び第２の実施形態における画像投影装置の光学構成図
【図２】カラーホイール２０の正面図
【図３】プリズムユニット４０の構成図
【図４】遮光部材３２の模式図
【図５】第１の実施形態における照明光学系により照明された状態のＤＭＤの模式図
【図６】別の遮光部材３２の模式図
【図７】第２の実施形態におけるロッドインテグレータ３１と遮光部材３２の保持状態を示す図
【図８】第３及び第４の実施形態における画像投影装置の光学構成図
【図９】第３の実施形態におけるロッドインテグレータ３１ｂの模式図
【図１０】第４の実施形態におけるロッドインテグレータ３１ｃの模式図
【図１１】従来の照明光学系により照明された状態のＤＭＤの模式図
【符号の説明】
【００６３】
１、５１  照明光
３、５３  ＤＭＤの表示面
４、５４  ＤＭＤのウインドウ開口部領域
５、５５  照明領域
６、５６  ゴースト源
１０  光源装置
１１  光源ランプ
１２  リフレクタ
１３  コンデンサーレンズ
２０  カラーホイール
３０  照明光学系
３１  ロッドインテグレータ
３２  遮光部材
３３  リレー光学系
３４  ロッドインテグレータの出射面
３５  遮光部材による遮光領域
３８  ロッドインテグレータの除去部
３９  遮光部材の開口部
４０  プリズムユニット
４１  全反射プリズム
４２  透過プリズム
５０  ＤＭＤ
６０  投影光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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