(57)【要約】【課題】  スクリーン上の照度分布を均一にして、表示画像の照度ムラを低減させる照明光学系を提供する。【解決手段】  光源から出射された光を反射型ライトバルブ１８へと導光するロッドインテグレータ１３と、リレーレンズ１９と、折り返しミラー１６と、コンデンサレンズ１７と、を有し、この照明光学系１０により照明された反射型ライトバルブ１８上の照度分布は、反射型ライトバルブ１８の中心位置よりも端部位置の照度が高い、照明光学系による。【選択図】図１
2015114419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を反射型ライトバルブへと導光する照明光学系であって、
前記照明光学系は、ロッドインテグレータと、リレーレンズと、ミラーと、コンデンサレンズと、
を有し、
前記照明光学系により照明された前記反射型ライトバルブ上の照度分布は、前記反射型ライトバルブの中心位置よりも端部位置の照度が高い、
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記中心位置は、前記ライトバルブにより形成された画像が被投射面に投射されたときの中心に相当する光を反射する前記反射型ライトバルブ上の位置であり、
前記端部位置は、前記ライトバルブにより形成された画像が被投射面に投射されたときの右下に相当する光を反射する前記反射型ライトバルブ上の位置である、
請求項１記載の照明光学系。
【請求項３】
前記コンデンサレンズの中心から前記反射型ライトバルブの中心までの距離は、２０ｍｍ以下であり、
前記反射型ライトバルブに平行な面内に対する前記照明光学系の光軸の回転角は、２４度以上であり、
前記反射型ライトバルブに垂直な面内に対する前記照明光学系の回転角は、１５度以上である、
請求項１または２記載の照明光学系。
【請求項４】
前記コンデンサレンズは、両凸形状の球面レンズである、
請求項１乃至３記載の照明光学系。
【請求項５】
前記端部位置における前記光のスポット径をφ１とし、前記中心位置における前記光のスポット径をφ２としたとき、以下の条件式１を満たす、
請求項１乃至４のいずれかに記載の照明光学系。
（条件式１）
φ１／φ２＜１
【請求項６】
前記反射型ライトバルブは、ＤＭＤである、
請求項１乃至５のいずれかに記載の照明光学系。
【請求項７】
前記光源は、超高圧水銀ランプ、または、固体光源である、
請求項１乃至６のいずれかに記載の照明光学系。
【請求項８】
光源と、ロッドインテグレータと、リレーレンズと、ミラーと、コンデンサレンズと、反射型ライトバルブと、を有する照明光学系と、
前記反射型ライトバルブにおいて形成される画像を拡大投射する投射光学系と、
を有し、
前記照明光学系は、請求項１乃至７のいずれかに記載の照明光学系である、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
前記投射光学系から被投射面に向けて投射される光が通過する位置に配置されているカバーガラスに対し、前記光の入射角度が７０度以上である、
請求項８記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系および画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
会議や教育現場などの様々なシーンにおいて、パーソナルコンピュータから出力されるデータ画像などを拡大して表示させる画像表示装置（以下「プロジェクタ」という。）が用いられている。
【０００３】
最近では、投射距離の非常に短いプロジェクタが普及してきている。このようなプロジェクタは、超短焦点プロジェクタあるいは至近距離プロジェクタと呼ばれる。至近距離プロジェクタは、設置スペースを小さくできるという利点がある。また、至近距離プロジェクタは、スクリーンと至近距離プロジェクタとの間にプレゼンターが入り込んで光を遮るようなことがなく、スクリーン上にプレゼンターの影が映りこむことを避けることができる。
【０００４】
一般的なプロジェクタは、スクリーン上に表示される画像をより大きくするために、投射光学系のレンズを大きくする。しかし、投射距離が短い場合は、投射レンズを大きくしても大きな画像を表示することは難しい。そこで、至近距離プロジェクタでは、拡大投射に対応するために、投射光学系のレンズを大きくするのではなく、投射光学系の最後に曲面形状の反射ミラーを配置する。
【０００５】
このような反射ミラーを含む投射光学系は、プロジェクタ本体のキャビネット内部に設置される。プロジェクタ本体のキャビネットには、投射レンズを通過し反射ミラーで反射された光がスクリーンへ投射されるための通路として、開口部が設けられる。この開口部からゴミやホコリがキャビネット内部入り込み、反射ミラーや投射レンズに付着すると、投射画像が乱れる。これらを防止するために、キャビネット開口部には防塵を目的するカバーガラスが設置される。すなわち、スクリーンへ投射される光は、カバーガラスを透過する。
【０００６】
至近距離プロジェクタは、スクリーンと投射光学系の距離が近いから、カバーガラスへの光の入射角度が大きくなる。カバーガラスへの入射角度が大きいと、光の透過率損失が大きくなる。特に、スクリーン上の下端の両端の位置に相当する光のカバーガラスへの入射角度は、他の位置に相当する光の入射角度に比べて大きくなる。つまり、スクリーン上の下端の両端の位置に相当する光は、カバーガラスにおいて、他の位置の光に比べて大きく損失する。すなわちスクリーン上に表示される画像の下端の両端付近は、画像の照度が暗くなる。
【０００７】
カバーガラスへの入射角度が大きくてもカバーガラスにおける透過率損失を低減できるように、カバーガラスに特殊な反射防止膜を施す方法がある。そのような反射防止膜をカバーガラスに施しても、カバーガラスへの光の入射角度が８０度付近になると、透過率が５０％程度になる。至近距離プロジェクタは、スクリーン上の下端の両端に対応する光がカバーガラスに入射する角度が、８０度付近になる。つまり、カバーガラスに特殊な反射防止膜を施しても、カバーガラスによるスクリーン上の投射画像下端における照度低下を避けることは難しい。
【０００８】
また、カバーガラスを曲面形状にすることで、カバーガラスへの光の入射角度を小さくするプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、カバーガラスを曲面形状にすると、高コストになり、さらには、投射光学系の設計の難易度を上げることになる。
【０００９】
また、プロジェクタの小型化を目的として照明光学系をコンパクトにするとき、非テレセントリックな照明光学系を用いることが多い。非テレセントリックな照明光学系を用いて、画像表示素子に反射型ライトバルブ（例えばＤＭＤ）を使用した場合は、反射型ライトバルブで反射された光が投射光学系に向う途中で照明光学系を構成する光学部品に当たる可能性が高まる。
【００１０】
反射型ライトバルブで反射された光によってスクリーンに表示される画像が形成される。したがって、光の一部であっても照明光学系に当たって投射光学系に入射しないと、スクリーン上の画像に欠落が生じる。このような現象を「ケラレ」と称する。この「ケラレ」は、表示画像の乱れの原因となるので、避けなければならない。
【００１１】
このような「ケラレ」を避けるには、反射型ライトバルブで反射された光が当たる照明光学系を構成する光学部品の該当部分をカット（削除）すればよい。しかし、光学部品の一部をカットすると、これによって投射画像の一部の照度を低下させることになる。特に、投射光学系の最後に曲面形状の反射ミラーを有する至近距離プロジェクタの照明光学系においては、スクリーン上の投射画像における右下付近の照度を低下させる原因になる。
【００１２】
以上のとおり、従来から知られている至近距離プロジェクタでは、カバーガラスに起因する投射画像の照度低下が生ずる。また、照明光学系の光学部品をカットしなければならないことから、やはり、投射画像の照度が低下する。これら照度低下によって投射画像の一部の照度が低くなり、スクリーン上において照度ムラが生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、スクリーン上の照度分布を均一にする、照明光学系及びこの照明光学系を備える画像表示装置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】
【００１４】
本発明は、光源から出射された光を反射型ライトバルブへと導光する照明光学系であって、前記照明光学系は、ロッドインテグレータと、リレーレンズと、ミラーと、コンデンサレンズと、を有し、前記照明光学系により照明された反射型ライトバルブにおける中心の照度よりも端部の照度が高い、ことを最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スクリーン上の照度分布を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る照明光学系の実施形態を示す光学配置図である。
【図２】上記照明光学系が備えるロッドインテグレータの例を示す斜視図である。
【図３】上記照明光学系の斜視図である。
【図４】上記照明光学系が備えるコンデンサレンズを球面形状にしたときのスポットダイヤグラムの例である。
【図５】上記照明光学系が備えるコンデンサレンズを非球面形状にしたときのスポットダイヤグラムの例である。
【図６】上記照明光学系が備えるコンデンサレンズを球面形状にしたときの照度分布の例である。
【図７】上記照明光学系が備えるコンデンサレンズを非球面形状にしたときの照度分布の例である。
【図８】本発明に係る画像表示装置の実施形態を示す光学配置図である。
【図９】上記画像表示装置が備える防塵ガラスへの入射角と透過率との関係の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る照明光学系、および画像表示装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
●照明光学系の実施形態
まず、本発明に係る照明光学系の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る照明光学系１０を構成する光学部品の配置の例を示す光学配置面図である。
【００１９】
照明光学系１０は、ランプユニット１１と、カラーホイール１２と、ロッドインテグレータ１３と、リレーレンズ１９と、折り返しミラー１６と、コンデンサレンズ１７と、反射型ライトバルブ１８と、を有してなる。
【００２０】
ランプユニット１１は、光源であるランプと、ランプが発した光を一定の方向（カラーホイール１２が配置されている方向）に向けて反射するランプカバーと、を有してなる。
【００２１】
カラーホイール１２は、ランプユニット１１からの光の進行方向に配置されている。カラーホイール１２は、ランプユニット１１からの光が通過するときに、光の色変換を行う色変換手段である。カラーホイール１２を通過した光は、ロッドインテグレータ１３に入射される。
【００２２】
ロッドインテグレータ１３は、光の進行方向において、カラーホイール１２の後段に配置されている。ロッドインテグレータ１３は、入射した光の照度を均一にして出射する照度均一化素子である。
【００２３】
ここで、ロッドインテグレータ１３の例を説明する。図２は、ロッドインテグレータ１３の斜視図である。ロッドインテグレータ１３は、中空構造になっていて、開口部から入射した光が、反対側の開口部から出射される構造を有している。ロッドインテグレータ１３の中空部分を構成する壁面（内側面）は、ミラー構造になっている。このミラー構造は反射ミラー１３１で構成されていて、入射口から入射した光を多重反射させる。つまり、ロッドインテグレータ１３は、入射した光を多重反射させて照度を均一にしてから、出射する。本実施形態におけるロッドインテグレータ１３の開口のサイズは、例えば、５．９５ｍｍ×３．４ｍｍである。
【００２４】
図１に戻る。リレーレンズ１９は、第１リレーレンズ１４と第２リレーレンズ１５によって構成される。リレーレンズ１９は、ロッドインテグレータ１３からの光の進行方向において、ロッドインテグレータ１３の後段に配置されている。リレーレンズ１９は、ロッドインテグレータ１３から出射された光を折り返しミラー１６へと導光する導光手段である。
【００２５】
折り返しミラー１６は、ロッドインテグレータ１３からの光が反射型ライトバルブ１８を照明するように、光の進行方向を大きく変更する手段である。折り返しミラー１６によって、図１の紙面左方向から右方向へと進行してきた光は、左斜め上方向へと折り返される。
【００２６】
コンデンサレンズ１７は、両凸形状の球面レンズであって、折り返しミラー１６で折り返された光が通過する。コンデンサレンズ１７の一部には切り欠き部１７１が形成されている。切り欠き部１７１は、反射型ライトバルブ１８で反射された光が投射レンズ（不図示）へと向うときに、コンデンサレンズ１７によって「ケラレ」が生じないようにするためのものである。
【００２７】
反射型ライトバルブ１８は、複数の微小ミラーが二次的に配置されている画像形成素子である。反射型ライトバルブ１８は、例えば、一辺が１０μｍ程度の正方形ミラーを表示画素に対応させて配列してなる。表示する画像の解像度の規格がＷＸＧＡ規格であれば、これに対応する反射型ライトバルブ１８の微小ミラーは、１２８０×８００個の配列になる。
【００２８】
反射型ライトバルブ１８が備える各微小ミラーの形状は、正方形である。各微小ミラーは、２次元的に配列された状態から対角方向において±１２度の傾きを形成できるようになっている。この各微小ミラーの傾きは、被投射面であるスクリーンに表示する画像の映像信号に基づいて適宜制御されて切り替わる。
【００２９】
例えば、微小ミラーの角度が＋１２度の状態をＯＮ状態、微小ミラーの角度が−１２度の状態をＯＦＦ状態とする。反射型ライトバルブ１８を照明した光は、ＯＮ状態の微小ミラーによって投射レンズに向けて反射されて、ＯＦＦ状態のミラーを照明した光は、投射レンズが配置されている方向とは異なる方向へと反射される。投射レンズに向けて反射された光は、投射レンズを通過して、スクリーン上へと投射される。一方、その他の反射光は、照明光学系１０が設置される図示しないハウジングに配置されている吸収部材などによって吸収される。
【００３０】
各微小ミラーの傾きは、映像信号に基づいて制御される。また、照明光の色変換を行うカラーホイール１２の動作も映像信号に基づいて制御される。この制御によって、映像信号に基づく画像が反射型ライトバルブ１８によって形成され、これがスクリーン上に拡大投射されて表示される。
【００３１】
なお、反射型ライトバルブ１８の前面側（微小ミラーの反射面が配置されている側）には、保護ガラス１８１が配置されている。
【００３２】
照明光学系１０は、反射型ライトバルブ１８として、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることができる。ＤＭＤを用いることで、照明光学系１０を小型にできる。
【００３３】
ここで、照明光学系１０の作用について説明する。ランプユニット１１から出射された光は、カラーホイール１２に向けて集光されて通過する。カラーホイール１２を通過することで、光の色変換が行われて、所定の色の光になる。色変換された光は、ロッドインテグレータ１３に入射する。ロッドインテグレータ１３に入射した光は、ロッドインテグレータ１３の内側面の反射ミラー１３１によって反射を繰り返しながら進行する。ロッドインテグレータ１３内における多重反射を経てロッドインテグレータ１３の出射端に至った光は、照度分布が均一化された光になる。このロッドインテグレータ１３の出射端における光は、照度分布が均一であって２次的な面光源とみなせる。
【００３４】
ロッドインテグレータ１３の出射端から出た光は、リレーレンズ１９（第１リレーレンズ１４と第２リレーレンズ１５）を通過する。リレーレンズ１９を通過した光は、折り返しミラー１６へと進行する。
【００３５】
折り返しミラー１６は、光の進行方向を大きく変えて、反射型ライトバルブ１８が配置されている方向へ光を折り返す（反射する）。折り返しミラー１６によって反射された光は、コンデンサレンズ１７を通過する。コンデンサレンズ１７は、通過する光を集光させる作用を奏する。このコンデンサレンズ１７によって均一であった照度が不均一になる。すなわち、コンデンサレンズ１７によって照度が不均一になった光によって、反射型ライトバルブ１８が照明される。
【００３６】
照明光学系１０は、その光軸が反射型ライトバルブ１８に対して偏心していて、さらに、反射型ライトバルブ１８を照明する光の照度を敢えて不均一にする。この照明光学系１０の構成から生ずる作用によって、スクリーン上の投射画像における右下付近の照度は、その他の部分の照度と同等になる。すなわち、照明光学系１０は、スクリーン上の投射画像の照度分布を均一にすることができる。
【００３７】
次に、上記の作用を奏する照明光学系１０の具体的な構成について説明する。まず、照明光学系１０が備える各光学素子の仕様を説明する。表１は、第１リレーレンズ１４、第２リレーレンズ１５、コンデンサレンズ１７等の諸元を示している。なお、第１リレーレンズ１４の焦点距離は、２５．５ｍｍである。第２リレーレンズ１５の焦点距離は、２７．１ｍｍである。コンデンサレンズ１７は、両凸の球面形状であって、焦点距離は３８．３ｍｍである。
【表１】
2015114419.tif 000003
【００３８】
次に照明光学系１０の光軸の偏心量を表２に示す。表２は、反射型ライトバルブ１８を基準としたときの照明光学系１０の光軸の偏心量を示している。
【表２】
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【００３９】
ここで、表２に示されている「α回転」と「β回転」及びｘシフトとｙシフトについて説明する。図３は、照明光学系１０の斜視図である。図３は、光源であるランプユニット１１から出射された光が折り返しミラー１６に向う進行方向の斜め左方向から見た図である。
【００４０】
反射型ライトバルブ１８における微小ミラーが配置されている面の法線方向をＺ軸とする。Ｚ軸と直交し、ランプユニット１１が配置されている方向をＸ軸とする。また、Ｚ軸とＸ軸に直交する軸をＹ軸とする。
【００４１】
α回転は、反射型ライトバルブ１８に対する照明光学系１０の光軸のｙｚ平面内における回転をいう。α回転は、図３に示したＺ軸からＹ軸方向への反時計周りの回転をプラス方向の回転（プラス回転）とする。
【００４２】
また、β回転は、反射型ライトバルブ１８に対する照明光学系１０の光軸のｘｚ平面内における回転をいう。β回転は、図３に示したＺ軸からＸ軸方向への反時計周りの回転をプラス方向の回転（プラス回転）とする。
【００４３】
ｘシフトは、反射型ライトバルブ１８に対する照明光学系１０のｘ軸方向のシフト量をいう。ｙシフトは、反射型ライトバルブ１８に対する照明光学系１０のｙ軸方向のシフト量をいう。表２に示すとおり、照明光学系１０の光軸は、反射型ライトバルブ１８に対して偏心している。
【００４４】
また、照明光学系１０において、コンデンサレンズ１７の中心から反射型ライトバルブ１８の中心までの距離は、１６.９８ｍｍである。コンデンサレンズ１７の中心から反射型ライトバルブ１８の中心までの距離が長すぎると、コンデンサレンズ１７のサイズを大きくしなければならない。
【００４５】
コンデンサレンズ１７にサイズの大きなものを用いると、照明光学系１０の部品コストが高くなる。したがって、コンデンサレンズ１７のサイズは出来る限り小さい方が好ましい。そのためには、コンデンサレンズ１７の配置位置を、反射型ライトバルブ１８に近づける必要がある。ところが、コンデンサレンズ１７を反射型ライトバルブ１８に近づけると、反射型ライトバルブ１８において反射されて投射レンズ（不図示）へと向う光が、コンデンサレンズ１７に当たる。このように、光の進行が光学部品によって妨害される「ケラレ」は、光の利用効率を低下させる。光の利用効率が低下すると、この光によって表示されるスクリーン上の画像に明るさのムラ（照度ムラ）が生ずる。
【００４６】
そこで照明光学系１０は、コンデンサレンズ１７を反射型ライトバルブ１８に出来る限り近づけて配置できるようにコンデンサレンズ１７のサイズを小さくしている。さらに、反射型ライトバルブ１８に対して照明光学系１０の光軸を表２で示した偏心量を与えている。これによって、反射型ライトバルブ１８において反射された光に対するコンデンサレンズ１７によるケラレが減り、光の利用効率を高めることができる。
【００４７】
次に、反射型ライトバルブ１８上の各位置におけるスポットダイヤグラムの例を用いて、照明光学系１０の効果について説明する。なお、照明光学系１０が備えるコンデンサレンズ１７を両凸の球面形状にした場合（本発明の構成）と、これに比較するものとしてコンデンサレンズ１７を非球面形状にした場合を用いて説明する。
【００４８】
図４は、コンデンサレンズ１７を、両面凸の球面形状にした場合のスポットダイヤグラムの例である。図５は、コンデンサレンズ１７を非球面形状にした場合のスポットダイヤグラムの例である。
【００４９】
図４及び図５において示されている「スクリーン上の位置」とは、スクリーンに表示された画像のスクリーン上の位置を意味している。この「スクリーン上の位置」に相当する光を反射する反射型ライトバルブ１８上の位置におけるスポットダイヤグラムを、図４と図５は示している。
【００５０】
つまり、スクリーン上の位置が「中心」であるスポットダイヤグラムは、投射される位置がスクリーン上の中心に相当する光を反射する反射型ライトバルブ１８上の中心位置におけるスポットダイヤグラムを示している。また、スクリーン上の位置が「右下」であるスポットダイヤグラムは、投射される位置がスクリーン上の右下に相当する光を反射する反射型ライトバルブ１８上の端部位置におけるスポットダイヤグラムを示している。
【００５１】
図４に示すように、コンデンサレンズ１７を両凸の球面形状にすると、「右下」のスポット径（１．５８ｍｍ）は、「中心」のスポット径（１．７１ｍｍ）よりも小さくなる。一方、図５に示すように、コンデンサレンズ１７を非球面形状にすると、「右下」のスポット径（１．２８ｍｍ）は、「中心」のスポット径（１．０８ｍｍ）よりも大きくなる。コンデンサレンズ１７を非球面形状にしたときのスポット径が、右下よりも中心付近が小さくなるのは、非球面形状の球面収差の補正効果による。
【００５２】
スポット径の小さい方が、照度が高くなる。すなわち、コンデンサレンズ１７の形状を、両凸の球面形状にすることで、「中心」よりも「右下」の照度が高くなる。
【００５３】
次に、反射型ライトバルブ１８における照度分布の例を用いて、照明光学系１０の作用と効果について説明する。図６及び図７は、ランプユニット１１と、ロッドインテグレータ１３とを含む照明光学系１０のモデルをコンピュータプログラム上で作成し、シミュレーションによって反射型ライトバルブ１８上の照度分布をグラフ化した等高線図である。
【００５４】
なお、図６は、照明光学系１０が備えるコンデンサレンズ１７を、両凸の球面形状にした場合（本発明の構成）である。また、図７は、これに比較するものとしてコンデンサレンズ１７を非球面形状にした場合である。
【００５５】
図６と図７に示す長手方向と短手方向のスケールは、反射型ライトバルブ１８上の長手方向と短手方向の位置を示している。原点（０、０）は、反射型ライトバルブ１８の中心位置に合致する。
【００５６】
なお、図６及び図７において、スケールで示された図面中の右下側が、スクリーン上に表示される画像の右下側に相当する。図６及び図７に示す黒枠１８２は、反射型ライトバルブ１８の有効画像領域を示している。また、図６及び図７は、反射型ライトバルブ１８内の最大照度を用いて各位置の照度を規格化して表している。各位置の照度のうち、色が濃い部分が、照度が強い部分を示している。
【００５７】
図６に示すように、コンデンサレンズ１７を両凸の球面形状にすると、反射型ライトバルブ１８上の有効画像領域の中心の照度よりも左下の照度と右下の照度が高くなる。一方、コンデンサレンズ１７を非球面形状にすると、反射型ライトバルブ１８上の有効画像領域の中心の照度よりも左下の照度と右下の照度が低くなる。コンデンサレンズ１７を非球面形状にしたときの照度分布において、右下よりも中心付近が高くなるのは、非球面形状の球面収差の補正効果により、反射型ライトバルブ１８の中心付近の集光状態が良くなるためである。
【００５８】
以上のとおり、照明光学系１０は、反射型ライトバルブ１８に対して光軸が偏心していて、コンデンサレンズ１７の形状が両凸の球面形状であることにより、反射型ライトバルブ１８上の照度分布を従来のものと異なるものにする。すなわち、照明光学系１０によれば、反射型ライトバルブ１８上の照度分布において、投射画像の中心に相当する位置よりも右下に相当する位置の照度を高くすることができる。この照明光学系１０を用いることによって、スクリーン上の投射画像の照度ムラを低減させることができる。
【００５９】
また、照明光学系１０は、コンデンサレンズ１７の中心から反射型ライトバルブ１８の中心までの距離を２０ｍｍ以下とする。これによって、コンデンサレンズ１７のサイズを小さくすることができる。コンデンサレンズ１７のサイズを小さくすることで、照明光学系１０のコストを下げることができる。
【００６０】
また、照明光学系１０は、反射型ライトバルブ１８に平行な面内に対する照明光学系１０の光軸の回転角を２４度以上、反射型ライトバルブ１８に垂直な面内に対する回転角を１５度以上にする。このように、照明光学系１０の光軸を、反射型ライトバルブ１８を基準にシフトさせることで、反射型ライトバルブ１８で反射される光は、投射レンズへと効率良く導かれる。反射型ライトバルブ１８からの反射光が投射レンズに効率よく導かれると、スクリーン上に表示される画像を明るくすることができる。
【００６１】
また、照明光学系１０は、反射型ライトバルブ１８の右下位置における光のスポット径をφ１とし、反射型ライトバルブ１８の中心位置における光のスポット径をφ２としたときに、以下の条件式１を満たす、
（条件式１）  φ１／φ２＜１
【００６２】
すなわち、照明光学系１０は、反射型ライトバルブ１８上の位置であって、スクリーンに投射される画像の右下位置に相当する位置におけるスポット径（Φ１）が、中心位置に相当する位置におけるスポット径Φ２よりも小さい。これによって、照明光学系１０を画像表示装置に搭載したときに、防塵ガラスに起因するスクリーン上の照度ムラを低減させることができる。
【００６３】
また、照明光学系１０は、反射型ライトバルブ１８として、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることで、照明光学系１０を小型にできるので、画像表示装置を小型にできる。
【００６４】
また、照明光学系１０は、ランプユニット１１に超高圧水銀ランプを用いることができる。超高圧水銀ランプを用いると、光利用効率が高く明るい画像を形成できる。また、ランプユニット１１に、ＬＤやＬＥＤなどの固体光源を用いることができる。これら固体光源を用いると、超高圧水銀ランプを用いた場合に比べて、長寿命かつ色再現性の良い画像を形成できる。
【００６５】
●画像表示装置の実施形態
次に、本発明に係る画像表示装置の実施形態について説明する。図８は、本実施形態に係る画像表示装置であるプロジェクタ１００を構成する光学素子の配置の例を示す光学配置図である。
【００６６】
プロジェクタ１００は、すでに説明した照明光学系１０と、投射レンズ系２０と、凹面反射ミラー２１と、カバーガラス２２と、を有してなる。投射レンズ系２０と、凹面反射ミラー２１と、カバーガラス２２によって投射光学系が構成される。
【００６７】
投射レンズ系２０は、照明光学系１０が備える反射型ライトバルブ１８において反射された光を図示しないスクリーンに投射するための投射レンズ群である。なお、図８において、投射レンズ群を所定の配置で維持するレンズ鏡胴などは図示を省略している。
【００６８】
凹面反射ミラー２１は、投射レンズ系２０を通過した光を、図示しないスクリーンへと反射するミラーである。
【００６９】
カバーガラス２２は、プロジェクタ１００の開口部に設置される防塵ガラスである。カバーガラス２２によって、プロジェクタ１００内部に対してホコリ等が入り込むことを防止する。
【００７０】
プロジェクタ１００は、図示しないスクリーンに投射される光がカバーガラス２２を通過する。プロジェクタ１００は、スクリーンとの設置距離が短い至近距離プロジェクタである。したがって、凹面反射ミラー２１で反射された光がカバーガラス２２に入射する角度は大きくなる。例えば、スクリーン上に表示される画像の下側の両端に対応する光線が、カバーガラス２２へと入射する角度（入射角）は、８０度程度になる。
【００７１】
ここで、カバーガラス２２に特殊な反射防止膜を施した場合の透過率の角度特性を図９に示す。図９から分かるように入射角度８０度付近では透過率が５０％程度まで落ちる。これは、至近距離プロジェクタの場合は、カバーガラス２２による透過率損失のため、投射画像の下側の両端が特に暗くなることを意味する。
【００７２】
また、照明光学系１０は、非テレセントリックな光学系である。このような非テレセントリックな照明光学系１０では、反射型ライトバルブ１８で反射された光においてコンデンサレンズ１７よる「ケラレ」が生ずることを避ける必要がある。そこで、照明光学系１０が備えるコンデンサレンズ１７は、その一部を切り欠いた切り欠き部１７１を設けている（図１を参照）。しかし、切り欠き部１７１を設けることで、スクリーン上の投射画像の右下位置に相当する反射型ライトバルブ１８上の位置における照度が低下する。
【００７３】
仮に、照明光学系１０に凹面反射ミラーを用いて非テレセントリックな光学系にした場合でも、この凹面反射ミラーに切り欠きを必要とする。結果として、スクリーン上の投射画像の右下位置に相当する反射型ライトバルブ１８上の位置における照度が低下する。
【００７４】
プロジェクタ１００は、上記のような照度低下を低減させる照明光学系１０を備えている。したがって、プロジェクタ１００は、スクリーン上の投射画像の照度ムラを低減させることができる。
【００７５】
特にプロジェクタ１００は、カバーガラス２２への光の最大入射が７０度以上であるような至近距離プロジェクタであっても、スクリーン上の投射画像の照度ムラを低減させることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０    照明光学系
１１    ランプユニット
１２    カラーホイール
１３    ロッドインテグレータ
１４    第１リレーレンズ
１５    第２リレーレンズ
１６    折り返しミラー
１７    コンデンサレンズ
１８    反射型ライトバルブ
１９    リレーレンズ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７７】
【特許文献１】特開２０１３−８８７２７号公報
【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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