(57)【要約】【課題】容易に光束の平行化及び薄型化が可能な照明装置及びこれを用いたプロジェクターを提供すること。【解決手段】照明装置１０では、凹面鏡２２ｂにおいて、水平断面ＨＳの形状が放物状の弧を描いていることで、光束を平行光にすることができ、垂直断面ＰＳの形状が楕円状の弧を描いていることで、光束を収束光にすることができる。この際、凹面鏡２２ｂの厚み寸法Ｄを短くすることができる。これにより、照明装置１０の薄型化を容易に行える。また、水平方向について光束が平行化されていることで、後段の平行化レンズ２１ｂは、シリンドリカル形状となるので、比較的安価なものにできる。また、照明装置１０を用いたプロジェクターは、簡易に薄型化を図ることができるものとなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生する発光管と、
システム光軸を含んで互いに垂直に交わる２平面によって切り取られる形状のうち、一方の平面で切り取られる形状が前記発光管の電極間中心を焦点とする放物状の弧を描くとともに、他方の平面で切り取られる形状が前記放物状の弧の焦点を第１焦点とする楕円状の弧を描く非回転対称形状を有する反射面を備え、当該反射面で前記発光管からの光を反射して照明光を射出するアナモフィック型の反射鏡と、
を備える照明装置。
【請求項２】
前記反射面の前記非回転対称形状は、前記一方の平面から前記他方の平面に向かって、放物状から楕円状に徐々に変化する連続曲面形状である、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記発光管及び前記アナモフィック型の反射鏡の光路下流側に配置され、シリンドリカル非球面を有することにより通過する光を平行化する平行化レンズをさらに備える、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項４】
前記平行化レンズにおいて、前記シリンドリカル非球面の母線は、前記システム光軸に垂直な面に平行でかつ前記一方の平面に平行な方向に延びている、請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記平行化レンズは、前記シリンドリカル非球面として光入射側に双曲面を有する、請求項３及び請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記平行化レンズは、光射出側に平面又はシリンドリカル球面のいずれかを有する、請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記発光管は、前記発光管の電極間中心から前記アナモフィック型の反射鏡とは反対側に射出された光を逆方向に反射する補助反射鏡を有する、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記補助反射鏡は、前記一方の平面に対応する領域において前記他方の平面に対応する領域よりも広がる反射面を有する、請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記補助反射鏡は、前記発光管の光透過部分の一部を直接コートすることにより形成される、請求項７及び請求項８のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項１０】
光を発生する発光管と、
システム光軸を含んで互いに垂直に交わる２平面のうち、一方の平面に垂直な方向から見て前記発光管からの光束を平行光とするように反射し、他方の平面に垂直な方向から見て前記発光管からの光束を収束光とするように反射する反射面を有する反射鏡と、
を備える照明装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された光束によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置から射出された光束を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光管からの光を反射する反射鏡を有する照明装置及びこれを用いたプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター用の照明装置として、楕円面のリフレクター（反射鏡）を有するものであって、当該リフレクターの中心軸を含む垂直断面の形状と水平断面の形状とで互いに異なる楕円形状となる回転非対称の反射面を利用することで、装置の薄型化を図るものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５４３４０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の場合、例えばプロジェクターの照明光に適したものとするための光束の平行化において、リフレクターの垂直断面の形状の曲率と水平断面の形状の曲率との双方に対応させることが必要となる。この場合、例えば凹レンズを用いて光束を平行化するには、当該凹レンズの曲面形状をかなり複雑なものとしなければならない。
【０００５】
そこで、本発明は、容易に光束の平行化及び薄型化が可能な照明装置及びこれを用いたプロジェクター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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１の照明装置は、（ａ）光を発生する発光管と、（ｂ１）システム光軸を含んで互いに垂直に交わる２平面によって切り取られる形状のうち、一方の平面で切り取られる形状が発光管の電極間中心を焦点とする放物状の弧を描くとともに、他方の平面で切り取られる形状が上記放物状の弧の焦点を第１焦点とする楕円状の弧を描く非回転対称形状を有する反射面を備え、（ｂ２）当該反射面で発光管からの光を反射して照明光を射出する（ｂ）アナモフィック型の反射鏡と、を備える。
【０００７】
上記第１の照明装置では、アナモフィック型の反射鏡の反射面において、上記一方の平面で切り取られる形状が放物状の弧を描き、上記他方の平面で切り取られる形状が楕円状の弧を描いている。これにより、上記一方の平面については、放物状の弧を描く形状によって光束を予め平行化させることができる。つまり、上記一方の平面に関しては、光束の平行化に用いる後段の光学部品を比較的安価なもので構成することが可能となる。また、上記他方の平面については、楕円状の弧を描く形状を有するので、システム光軸に垂直な方向の寸法を比較的短くして、照明装置の薄型化を図ることができる。
【０００８】
また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、反射面の非回転対称形状が、上記一方の平面から上記他方の平面に向かって、放物状から楕円状に徐々に変化する連続曲面形状である。この場合、連続曲面形状が、段差なく徐々に変化することにより、角度分布に関する光束の一様性を高めることができ、照明光の形成に適した光束が射出される。
【０００９】
また、本発明の別の態様によれば、照明装置は、発光管及びアナモフィック型の反射鏡の光路下流側に配置され、シリンドリカル非球面を有することにより通過する光を平行化する平行化レンズをさらに備える。この場合、比較的簡易な形状の平行化レンズによって通過光束を平行化することができる。
【００１０】
また、本発明の別の態様によれば、平行化レンズにおいて、シリンドリカル非球面の母線が、システム光軸に垂直な面に平行でかつ上記一方の平面に平行な方向に延びている。この場合、光束が平行化レンズを通過する際に、上記一方の平面に平行な面に関して光束の平行性を保つことができる。
【００１１】
また、本発明の別の態様によれば、平行化レンズが、シリンドリカル非球面として光入射側に双曲面を有する。この場合、光束が平行化レンズを通過する際に、上記他方の平面に平行な面に関して光束を正確に平行化することができる。
【００１２】
また、本発明の別の態様によれば、平行化レンズが、光射出側に平面又はシリンドリカル球面のいずれかを有する。この場合、平行化レンズは、光入射側のみでの屈折力、又は光入射側と光射出側とを合わせた屈折力により光束を平行化することができる。
【００１３】
また、本発明の別の態様によれば、発光管が、発光管の電極間中心からアナモフィック型の反射鏡とは反対側に射出された光を逆方向に反射する補助反射鏡を有する。この場合、光路下流側に直接射出された光束を有効に回収することができ、光の利用効率を高めることができる。
【００１４】
また、本発明の別の態様によれば、補助反射鏡が、上記一方の平面に対応する領域において上記他方の平面に対応する領域よりも広がる反射面を有する。この場合、比較的光の取り込み率の低くなる傾向を有する放物状の弧を描く面やその周辺の面に入射する光の利用効率を優先的に高めることができる。
【００１５】
また、本発明の別の態様によれば、補助反射鏡が、発光管の光透過部分の一部を直接コートすることにより形成される。この場合、比較的簡易に補助反射鏡を作製することができる。
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明に係る第２の照明装置は、（ａ）光を発生する発光管と、（ｂ）システム光軸を含んで互いに垂直に交わる２平面のうち、一方の平面に垂直な方向から見て発光管からの光束を平行光とするように反射し、他方の平面に垂直な方向から見て発光管からの光束を収束光とするように反射する反射面を有する反射鏡と、を備える。
【００１７】
上記第２の照明装置では、アナモフィック型の反射面は、上記一方の平面に垂直な方向から見て発光管からの光束を平行光とするように反射し、上記他方の平面に垂直な方向から見て発光管からの光束を収束光とするように反射する。これにより、上記他方の平面における装置の寸法を短くして照明装置の薄型化を図ることができる。この際、上記一方の平面については、既に平行化されているので、光路下流側の光学部品を比較的安価なもので構成できる。
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、（ａ）上記のいずれかの照明装置と、（ｂ）照明装置から射出された光束によって照明される光変調装置と、（ｃ）光変調装置から射出された光束を投射する投射光学系と、を備える。この場合、上記いずれかの照明装置を用いることで、プロジェクター全体として簡易な薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る照明装置を組み込んだプロジェクターを概念的に示す平面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、第１実施形態に係る照明装置の水平断面図及び垂直断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、照明装置の水平断面及び垂直断面における光束の様子を示す図である。
【図４】照明装置の反射鏡を示す斜視図である。
【図５】照明装置のレンズアレイを模式的に示す正面図である。
【図６】照明装置から射出される光束断面の図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、照明装置の平行化レンズの変形例を示す図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態に係る照明装置の一例を説明するための断面図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は、第３実施形態に係る照明装置の一例を説明するための断面図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は、第３実施形態に係る照明装置の他の一例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、本発明の第１実施形態に係る照明装置及びこれを用いたプロジェクターについて説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態に係る照明装置１０を組み込んだプロジェクター１００は、照明装置１０のほかに、色分離導光部４０、光変調部５０、色合成部６０、及び投射光学系７０を備える。
【００２２】
まず、照明装置１０は、光源ランプユニット２０及び均一化光学系３０を含む照明光学系である。光源ランプユニット２０は、光源として、ランプ部２１ａと、凹のシリンドリカルレンズである平行化レンズ２１ｂとを備える。ランプ部２１ａは、発光管２２ａと、凹面鏡２２ｂと、副鏡２３ａとを備える。
【００２３】
図２（Ａ）等に示すように、光源ランプユニット２０のうち、発光管２２ａは、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス製の管球部ＰＢと、管球部ＰＢの両端側に延びる第１及び第２封止部２４ａ，２４ｂとを有し、封止部２４ａ，２４ｂによって密閉された管球部ＰＢの内部には、水銀、希ガス及び少量のハロゲンが封入されている。この管球部ＰＢ内に配置された一対の電極（不図示）の電極間中心が発光点ＥＰとなって放射状に光を発生させている。なお、発光管２２ａとしては、種々の発光管を採用でき、例えば、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等を採用できる。
【００２４】
凹面鏡２２ｂは、発光管２２ａから射出された光束を反射して前方に射出させるアナモフィック型の反射鏡である。凹面鏡２２ｂの反射面ＲＦは、システム光軸ＳＡを含んで互いに垂直に交わる２平面のうち、図２（Ａ）に示す一方の平面即ち第１の平面（システム光軸ＳＡを含むＸＺ面）について切り取った水平断面ＨＳと、図２（Ｂ）に示す他方の平面即ち第２の平面（システム光軸ＳＡを含むＹＺ面）について切り取った垂直断面ＰＳとで、互いに異なる曲線形状を有している。より具体的には、まず、水平断面ＨＳでの凹面鏡２２ｂの反射面ＲＦａの形状は、発光点ＥＰを焦点とする放物形状になっている。これに対して、垂直断面ＰＳでの凹面鏡２２ｂの反射面ＲＦｂの形状は、システム光軸ＳＡ上の発光点ＥＰを第１焦点とする楕円形状となっている。これにより、図３（Ａ）に示すように、システム光軸ＳＡを含むＸＺ面において、発光点ＥＰから反射面ＲＦａに向かって射出された光束は、反射面ＲＦａで反射された後、平行化された状態で射出される。一方、図３（Ｂ）に示すように、システム光軸ＳＡを含むＹＺ面において、発光点ＥＰから反射面ＲＦｂに向かって射出された光束は、反射面ＲＦｂで反射された後、システム光軸ＳＡ上の第２焦点Ｆ２に収束するように射出される。さらに、凹面鏡２２ｂの水平断面ＨＳや垂直断面ＰＳ以外の中間的な箇所においても、発光点ＥＰから射出された光束は、反射面ＲＦの対応箇所で反射され、システム光軸ＳＡを含むＸＺ面に射影した場合、システム光軸ＳＡに平行な光束とされ、かつ、システム光軸ＳＡを含むＹＺ面に射影した場合、システム光軸ＳＡ上の第２焦点Ｆ２に収束する光束とされた状態で射出される。つまり、凹面鏡２２ｂの反射面ＲＦの凹面形状は、放物型の反射面ＲＦａから楕円型の反射面ＲＦｂにかけて連続的に移り変わっている。すなわち、反射面ＲＦは、段差なく連続的に変化する曲面であり、全体として非回転対称形状を有している。
【００２５】
図２（Ａ）等に示すように、副鏡２３ａは、凹面鏡２２ｂと対向するように凹面鏡２２ｂの反対側にある第２封止部２４ｂに挿通・固着されており、発光管２２ａの管球部ＰＢのうち凹面鏡２２ｂの反対側の略半分を覆っている。副鏡２３ａは、球面の反射面ＲＲを有しており、発光管２２ａから放射された光のうち直接前方の平行化レンズ２１ｂに向かう光束即ち凹面鏡２２ｂに向かわない光を、一旦発光管２２ａ内に戻して発光点ＥＰ又はその周辺を通過させ、凹面鏡２２ｂの反射面ＲＦに入射させる。つまり、副鏡２３ａは、発光管２２ａから凹面鏡２２ｂとは反対側に射出された光を逆進するように反射して光の利用効率を高める補助反射鏡として機能する。
【００２６】
平行化レンズ２１ｂは、ランプ部２１ａの光路下流側の被照明領域に配置されており、ランプ部２１ａからの光束をシステム光軸ＳＡ即ち照明光軸に略平行な光束にする役割を有するレンズである。このため、平行化レンズ２１ｂの焦点は、反射面ＲＦの第２焦点Ｆ２に一致している。平行化レンズ２１ｂの光入射面ＩＳは、シリンドリカル非球面となっており、図２（Ａ）に示すように、水平方向即ちＸ方向について直線状であり、図２（Ｂ）に示すように、垂直方向即ちＹ方向について反射面ＲＦｂの形状に対応する双曲線状である。つまり、光入射面ＩＳの母線は、システム光軸ＳＡに垂直なＸＹ面に平行で、かつ、第１の平面即ちシステム光軸を含むＸＺ面に平行な方向（つまりＸ方向）に延びている。なお、平行化レンズ２１ｂの光射出面ＥＳは、システム光軸ＳＡに垂直なＸＹ面に平行に延びる平面である。平行化レンズ２１ｂは、以上のような面形状を有することにより、図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示すように、ランプ部２１ａから射出された全光束をシステム光軸ＳＡの方向に沿って略平行化した状態で射出する。
【００２７】
図１に戻って、均一化光学系３０は、第１及び第２レンズアレイ３１，３２と、偏光変換部材３４と、重畳レンズ３５とを備える。第１及び第２レンズアレイ３１，３２は、例えばそれぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなるフライアイレンズである。このうち、第１レンズアレイ３１を構成する要素レンズによって、光源ランプユニット２０から射出された光束が複数の部分光束に分割される。また、第２レンズアレイ３２を構成する要素レンズによって、第１レンズアレイ３１からの各部分光束は適当な発散角で射出される。偏光変換部材３４は、Ｘ方向に延びるＰＢＳ、位相差板等からなるプリズム要素ＰＥをＹ方向に配列したプリズムアレイ等で構成され、レンズアレイ３２から射出された光束を特定方向の直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ３５は、第２レンズアレイ３２から射出され偏光変換部材３４を経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部５０に設けた各色の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに対する重畳照明を可能にする。以上により、照明装置１０は、プロジェクター１００による投影画像形成に適した状態の照明光を射出している。
【００２８】
なお、図２（Ａ）及び２（Ｂ）に示すように、レンズアレイ３１，３２、偏光変換部材３４及び重畳レンズ３５は、いずれも平行化レンズ２１ｂから射出される光束の断面形状に合わせてＹ方向に短くＸ方向に長い横長の扁平形状を有している。
【００２９】
以下、照明装置１０の主な構成要素について詳細に説明する。図４に示すように、凹面鏡２２ｂの反射面ＲＦは、反射面ＲＦａ，ＲＦｂ以外の反射面ＲＦｃにおいて、水平断面ＨＳから垂直断面ＰＳに向かって、放物状から楕円状に徐々に段差を有することなく変化しており、全体として滑らかな連続曲面形状を有している。ここで、各断面ＨＳ，ＰＳにおける反射面ＲＦａ，ＲＦｂの形状は、例えば、反射面ＲＦａにおいて放物線の焦点距離ｆ＝１２、反射面ＲＦｂにおいて楕円の第１焦点距離ｆ１＝１２、第２焦点距離ｆ２＝６０となるように設定されている。さらに、反射面ＲＦａ，ＲＦｂ以外の反射面ＲＦｃの具体的な曲面形状は、以下のアナモフィック非球面のサグ量の式
2011119118.tif 000003
ｋｘ，ｋｙ：コーニック定数、ｃｘ，ｃｙ：半径の逆数、
Ａ２ｎ：対称係数、Ｂ２ｎ：非対称係数
に基づいて、上記焦点距離を実現するように各係数等を選定することで決定される。ここで、各コーニック定数ｋｘ，ｋｙは、−１＜ｋｘ＜０の範囲内にあり、ｋｙ＝−１（固定）である。また、ｃｘ，ｃｙに対応する半径は、第1焦点が一致するように調整する必要がある。上記アナモフィック非球面のシミュレーションに際して、反射面ＲＦｃの曲面形状に関する各係数は、ＸＺ面に垂直なＹ方向から見た場合には反射光が平行光となり、ＹＺ面に垂直なＸ方向から見た場合には反射光が収束光となるように定められている。なお、反射面ＲＦｃの曲面形状は、反射面ＲＦａ，ＲＦｂの焦点距離等の条件を前提としており、反射面ＲＦｃは、反射面ＲＦａ，ＲＦｂと滑らかにつながる。以上のようにして、反射面ＲＦａ，ＲＦｂ及び反射面ＲＦｃを設定することにより、図２（Ａ）等に示す発光点ＥＰから射出された光束は、反射面ＲＦａ，ＲＦｂ上で反射されるものに限らず反射面ＲＦｃまで含めた反射面ＲＦ上全体において、Ｙ方向から見ると平行光となり、Ｘ方向から見ると第２焦点Ｆ２に向かう収束光となるようにランプ部２１ａから射出される。凹面鏡２２ｂの具体的な作製方法については、上記のようなシミュレーション結果を基にして反転した形状の金型を作製する。この金型を利用して加熱したガラス材料等をプレス加工し、反射膜を形成することにより、上記のような特殊な形状の反射面ＲＦを有する凹面鏡２２ｂが作製される。なお、±Ｘ方向と±Ｙ方向との中間を含む反射面ＲＦａ，ＲＦｂ，ＲＦｃの形状は、全体として円形の輪郭を有する滑らかな連続曲面であるため、後述する液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（図１参照）に入射する光は、入射角度の方位依存性を抑えた一様性の高いものであり、プロジェクター１００による画像投影に適したものとなっている。
【００３０】
また、図２（Ｂ）等に示す平行化レンズ２１ｂについては、凹面鏡２２ｂの垂直断面ＰＳの形状に対応した双曲型の曲面を有している。つまり、図３（Ｂ）等において、平行化レンズ２１ｂの入射面ＩＳは、上記した反射面ＲＦｂの形状に対応して双曲線となっており、平行化レンズ２１ｂは、入射面ＩＳでの屈折力により楕円の第２焦点Ｆ２と共通の焦点を有している。平行化レンズ２１ｂのＹ方向（垂直方向）に関する双曲線についての具体的に適用可能な数値は、設置位置によって例えば円錐定数の値が−１．５〜−４．０の範囲であり、より具体的には円錐定数Ｋ＝−２．５、近軸曲率半径ｒ＝８のものが上記の形状を有する凹面鏡２２ｂに対応可能である。平行化レンズ２１ｂの屈折率は、入射面ＩＳ等での屈折により、平行化レンズ２１ｂの焦点と凹面鏡２２ｂの第２焦点Ｆ２の焦点とが一致するように定められている。尚、平行化レンズ２１ｂは、シリンドリカルレンズであり、Ｘ方向（水平方向）に関しては、屈折力のないものとなっている。上記のような光入射面ＩＳを有する平行化レンズ２１ｂによって、第２焦点Ｆ２に収束する光束を平行化することができる。ここで、既述のように、平行化レンズ２１ｂは、Ｘ方向について一様なシリンドリカル形状を有しているので、レンズ面即ち入射面ＩＳ等の加工は比較的容易なものであり、平行化レンズ２１ｂの作製は、例えば非球面レンズを作製するのに比較して非常に安価にできる。
【００３１】
また、図５に示すように、第１レンズアレイ３１は、１２個の要素レンズ３１ａをＸ方向について４つ並べ、Ｙ方向について３つ並べたマトリクス状に配置した構成となっている。つまり、第１レンズアレイ３１は、各要素レンズ３１ａにより、入射する光束を、Ｘ方向については４つに分割し、Ｙ方向については３つに分割している。なお、各要素レンズ３１ａは、液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃの有効領域即ち投影画像の形状に略相似な矩形輪郭（例えばアスペクト比１６：９）を有している。この際、図６に示すように、平行化レンズ２１ｂ或いは第１レンズアレイ３１に入射する際の光束断面ＦＦの形状は、アスペクト比が２：１以上の極端な横長の扁平（即ちＸ方向により長い長方形）となっている。ここで、第１レンズアレイ３１の要素レンズ３１ａは、Ｘ方向の分割数を、偏光変換部材３４のプリズムアレイを構成するプリズム要素ＰＥに合わせる必要があるが、Ｘ方向の分割数については、その必要がない。分割数が多いと光の利用効率の低下を招く可能性がある。本実施形態の場合、光束断面ＦＦの形状を扁平なものとすることで、要素レンズ３１ａのＹ方向についての分割数（３つ）をＸ方向の分割数（４つ）よりも少なくすることができる。これにより、光の利用効率の低下を抑制することができる。
【００３２】
なお、光束断面ＦＦの形状（アスペクト比）は、光源ユニットとの距離等により適宜調整可能である。図６に示す場合、発光管２２ａや副鏡２３ａの存在により、光束断面ＦＦの中央部分に幾分影ＳＤが形成されているが、例えば、光束を垂直断面について一旦集光した後に凸型のシリンドリカルレンズで平行化して第１レンズアレイ３１に入射させるような位置関係で配置させてもよい。この場合、図６に示す場合と比較して光束断面ＦＦの中央の影ＳＤを弱めることができる。
【００３３】
また、図７（Ａ）及び７（Ｂ）において変形例として示すように、平行化レンズ２１ｂの形状を、光入射面ＩＳ側において双曲型のシリンドリカル非球面、光射出面ＥＳ側を円筒型のシリンドリカル球面とすることで、両面の屈折力によって光束を平行化するという構成にしてもよい。つまり、平行化レンズ２１ｂでの屈折力を光入射面ＩＳと光射出面ＥＳとで分散させてもよい。
【００３４】
以上のように、本実施形態の照明装置１０では、凹面鏡２２ｂの反射面ＲＦに関して、水平断面ＨＳの断面形状が放物状の弧を描いていることで、光束をＸＺ面に関して平行光にすることができる。さらに、垂直断面ＰＳの形状が楕円状の弧を描いていることで、光束をＹＺ面に関して収束光にすることができる。また、各断面ＨＳ，ＰＳ以外においても、光束をシステム光軸ＳＡを含むＸＺ面について射影した形状が平行光となり、光束をシステム光軸ＳＡを含むＹＺ面について射影した形状が収束光となるように設計されている。この際、垂直方向即ちＹ方向については、比較的光利用効率の高い傾向にある楕円型になっているため、両端をカットして凹面鏡２２ｂの厚み寸法Ｄ（図２（Ｂ）、３（Ｂ）参照）を短くすることができる。これにより、光源ランプユニット２０延いては照明装置１０を簡易に薄型化することができる。また、水平方向即ちＸ方向については、光束が平行化されているので光束の幅を一定に保つことができる。従って、照明装置１０は、楕円状の弧の調整等をするだけで、光束の断面形状のアスペクト比の調整が可能となり、上記のような装置の薄型化において、光学設計が比較的容易に行える。また、水平方向即ちＸ方向について光束が平行化されていることで、後段の平行化レンズ２１ｂは、既述のようにシリンドリカル形状とすることができるので、作製容易で比較的安価なものになる。
【００３５】
以下、図１に戻って、プロジェクター１００全体の構成及び動作について説明する。照明装置１０の光路下流側に位置する色分離導光部４０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、３つのフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃと、リレーレンズ４４ａ，４４ｂとを備え、照明装置１０から射出された照明光を赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、及び青（Ｂ）色の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー４１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ色の照明光ＬＲを反射しＧ色及びＢ色の照明光ＬＧ，ＬＢを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ色の照明光ＬＧを反射しＢ色の照明光ＬＢを透過させる。つまり、第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された赤色光ＬＲは、フィールドレンズ４３ａのある赤光路ＯＰ１に導かれ、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で反射された緑色光ＬＧは、フィールドレンズ４３ｂのある緑光路ＯＰ２に導かれ、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した青色光ＬＢは、フィールドレンズ４３ｃのある青光路ＯＰ３に導かれる。各色用のフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、第２レンズアレイ３２から射出され重畳レンズ３５を通過して光変調部５０に入射する各部分光束が、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの被照射領域上において、システム光軸ＳＡに対して適当な収束度又は発散度となるように入射角を調節している。
【００３６】
光変調部５０は、３色の照明光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢがそれぞれ入射する３つの液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備える。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、中央に配置される液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、これを挟むように配置される光路上流側の入射側偏光フィルター５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、光路下流側の射出側偏光フィルター５３ａ，５３ｂ，５３ｃとをそれぞれ備えている。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃにそれぞれ入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で強度変調される。なお、各液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、いずれも透過型の液晶パネルであり、図示による説明を省略するが、透明電極等を有する光透過性の入射側基板と、画素電極等を有する光透過性の駆動基板と、入射側基板及び駆動基板間に密閉封入される液晶層とを備える。
【００３７】
色合成部６０は、カラー画像を合成するためのクロスダイクロイックプリズムであり、その内部には、Ｒ光反射用の第１ダイクロイック膜６１と、Ｂ光反射用の第２ダイクロイック膜６２とが、平面視Ｘ字状に配置されている。この色合成部６０は、液晶ライトバルブ５０ａからの赤色光ＬＲ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、液晶ライトバルブ５０ｂからの緑色光ＬＧを両ダイクロイック膜６１，６２を介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ５０ｃからの青色光ＬＢ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。
【００３８】
投射光学系７０は、投射レンズとして、色合成部６０で合成された画像光をスクリーン（不図示）上にカラー画像として投射する。
【００３９】
本実施形態のプロジェクター１００は、水平断面ＨＳが放物形状で垂直断面ＰＳが楕円形状の反射面ＲＦを有し、照明光の平行化の簡易性を確保しつつ薄型化が可能な照明装置１０を用いることで、全体としても薄型化を図ることができる。つまり、既述のように、照明装置１０は、凹面鏡２２ｂを垂直方向に対応するＹ方向について簡易に薄型化できるので、プロジェクター１００全体としてもこのＹ方向について薄くすることができる。
【００４０】
〔第２実施形態〕
以下、図８（Ａ）及び８（Ｂ）を参照して、本発明の第２実施形態に係る照明装置等について説明する。なお、本実形態に係る照明装置は、図１に示す照明装置１０の変形例であり、副鏡の構造を除いて同様であるので、照明装置のランプ部のみ図示し、他の光学要素については、特に説明をしない限り照明装置１０の場合と同様の機能を有するものとし、図示及び説明を省略する。
【００４１】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る照明装置１１０において、副鏡１２３ａは、管球部ＰＢのＹ軸まわりの側面のうち＋Ｚ方向から＋Ｘ方向にかけての領域を覆う第１部分２８ａと、上記側面のうち＋Ｚ方向から−Ｘ方向にかけての領域を覆う第２部分２８ｂとを備え、各部分２８ａ，２８ｂは、球面の反射面ＲＲを内側に有している。第１部分２８ａは、管球部ＰＢを挟んで水平断面ＨＳの−Ｘ側の反射面ＲＦａ及びその周辺の反射面に対向するように配置され、第２部分２８ｂは、管球部ＰＢを挟んで水平断面ＨＳの＋Ｘ側の反射面ＲＦａ及びその周辺の反射面に対向するように配置される。結果的に、副鏡１２３ａは、管球部ＰＢを＋Ｚ方向から±Ｙ方向にかけて覆っておらず、垂直断面ＰＳの反射面ＲＦｂ及びその周辺の反射面に対応する領域は実質的に形成されていないことになる。つまり、副鏡１２３ａは、システム光軸ＳＡを含むＸＺ面に対応する領域にシステム光軸ＳＡを含むＹＺ面に対応する領域よりも広がる反射面を有するものとなっている。これにより、副鏡１２３ａは、水平断面ＨＳの反射面ＲＦａ及びその周辺の反射面における光の利用効率を、垂直断面ＰＳの反射面ＲＦｂ及びその周辺の反射面における光の利用効率よりも、優先的に高めるものとなっている。放物状の弧を描く水平断面ＨＳの反射面ＲＦａ側では、楕円状の弧を描く垂直断面ＰＳの反射面ＲＦｂ側よりも比較的光の取り込み率が下がる傾向にあるので、これを補う方向に副鏡１２３ａの反射を増加させて、照明光の均一性を高めている。
【００４２】
なお、照明装置１１０は、照明装置１０と同様に、プロジェクター１００に組み付けることができる。照明装置１１０も照明装置１０と同様の薄型化が可能であるので、照明装置１１０を組み付けたプロジェクター１００も薄型化が可能である。
【００４３】
〔第３実施形態〕
以下、図９（Ａ）及び９（Ｂ）を参照して、本発明の第３実施形態に係る照明装置等について説明する。なお、本実形態に係る照明装置は、図１に示す照明装置１０等の変形例であり、副鏡の構造を除いて同様であるので、照明装置のランプ部のみ図示し、他の光学要素については、特に説明をしない限り照明装置１０の場合と同様の機能を有するものとし、図示及び説明を省略する。
【００４４】
図９（Ａ）及び９（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る照明装置２１０において、副鏡２２３ａは、発光管２２ａの光透過部分である管球部ＰＢの一部を直接コートすることにより形成されている。つまり、管球部ＰＢの表面のうち凹面鏡２２ｂの反対側略半分に誘電体多層膜の蒸着等により反射面を形成することにより副鏡２２３ａとしている。この場合、比較的簡易に副鏡１２３ａを作製することができる。
【００４５】
また、他の一例として、図１０（Ａ）及び１０（Ｂ）に示す照明装置３１０のように、管球部ＰＢの一部を直接コートして副鏡３２３ａをするにあたり、比較的光の取り込み率が低い放物状の弧を描く水平断面ＨＳの反射面ＲＦａ及びその周辺の反射面に対応させてコートしてもよい。即ち、図８（Ａ）及び８（Ｂ）の場合と同様に、反射面ＲＦａ及びその周辺の反射面に対応してこれに対向するように副鏡３２３ａを形成することで、放物状の面における光の利用効率を優先的に高めることができるものとしてもよい。
【００４６】
なお、照明装置２１０，３１０は、照明装置１０と同様に、プロジェクター１００に組み付けることができる。照明装置２１０，３１０も照明装置１０等と同様の薄型化が可能であるので、照明装置２１０，３１０を組み付けたプロジェクター１００も薄型化が可能である。
【００４７】
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。
【００４８】
まず、本実施形態の場合、いずれも極端に扁平な光束断面ＦＦを有する光束即ちシート光束を比較的作りやすく、例えば、当該シート光束をアスペクト比１：３（あるいはそれ以上）とすることも可能である。
【００４９】
また、上記各実施形態では、いずれも副鏡を用いているが、副鏡を有しない構成も可能である。この場合、水平方向については、反射面ＲＦａを大きくとることが望ましい。なお、水平方向について反射面ＲＦａが大きくとっても装置の薄型化に直接には影響しないので、照明装置やプロジェクターの薄型化は妨げられない。
【００５０】
また、上記各実施形態では、いずれも水平断面ＨＳの形状を放物状、垂直断面ＰＳの形状を楕円状としているが、逆に、水平断面ＨＳの形状を楕円状とし、垂直断面ＰＳの形状を放物状としてもよい。例えば、縦置き型のプロジェクターについては、水平断面ＨＳの形状を楕円状とし、垂直断面ＰＳの形状を放物状とすることで、上記と同様の薄型化を図ることができる。
【００５１】
また、第１実施形態に例示したプロジェクター１００は、インテグレータ光学系として一対のレンズアレイ３１，３２を用いた構成としているが、本発明に係る照明装置は、ロッドインテグレータを用いるタイプのプロジェクターにおいても、適用可能であり、同様にしてプロジェクター全体の薄型化を図ることができる。
【００５２】
また、上記実施形態では、透過型の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備えるプロジェクター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、反射型の液晶ライトバルブを備えるプロジェクター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、液晶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。
【００５３】
また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面投射型のプロジェクターと、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投射型のプロジェクターとがあるが、図１等に示すプロジェクターの構成は、いずれにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０，１１０，２１０，３１０…照明装置、  ２０…光源ランプユニット、  ２１ａ…ランプ部、  ２１ｂ…平行化レンズ、  ２２ａ…発光管、  ２２ｂ…凹面鏡、  ＲＦ，ＲＦａ，ＲＦｂ，ＲＦｃ…反射面、  ２３ａ…副鏡、  ３０…均一化光学系、  ４０…色分離導光部、  ５０…光変調部、  ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…液晶ライトバルブ、  ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ…液晶パネル、  ６０…色合成部、  ７０…投射光学系、  １００…プロジェクター、  ＨＳ…水平断面、  ＰＳ…垂直断面、  ＳＡ…システム光軸
【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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