(57)【要約】【課題】装置全体の小型化及びコストの低廉化を図ることができるとともに、リードタイムを短縮することができ、かつ品質上の信頼性を高めることができる照明装置及びプロジェクタを提供する。【解決手段】光源ランプユニット１２と、導光ロッド１２Ａと、波長選択フィルタ１８Ａ，１８Ｂ及び反射ミラー１８Ｃを有する色分離光学系１８と、を備えた照明装置であって、波長選択フィルタ１８Ａ，１８Ｂ及び反射ミラー１８Ｃを光学ブロック１８Ａ１〜１８Ｃ１によって形成し、これら光学ブロック１８Ａ１〜１８Ｃ１のうち互いに隣り合う二つの光学ブロック間に導光ブロック２６，２８を介装したことを特徴とする照明装置。【選択図】      図１
2004184692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域の波長の光を射出して電気光学変調素子の画像領域を照明する光源と、
この光源から射出された不均一な光強度分布をもつ光を略均一な光強度分布をもつ光に変換するロッドインテグレータと、
このロッドインテグレータからの射出光を選択的に透過させ又は反射する複数の波長選択フィルタ及びこれら波長選択フィルタのうちロッドインテグレータ近傍の波長選択フィルタからの反射光を所定の電気光学変調素子側に反射する反射ミラーを有する色分離光学系と、を備えた照明装置であって、
前記色分離光学系の波長選択フィルタ及び反射ミラーを、色光を透過する光透過部を有する光学ブロックによって形成し、
これら光学ブロックのうち互いに隣り合う二つの光学ブロック間に、色光を全反射する界面を有する導光ブロックを介装したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、前記光学ブロックと前記導光ブロックとの間に、これら両ブロックの屈折率と異なる屈折率をもつ媒体を介在させたことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の照明装置において、前記光学ブロックのうちロッドインテグレータ近傍の光学ブロックと前記ロッドインテグレータとの間に、これら両部材の屈折率と異なる屈折率をもつ媒体を介在させたことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の照明装置において、前記媒体を空気層とすることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の照明装置において、前記両ブロックを接触させて配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置において、前記光学ブロックであって、前記波長選択フィルタのうち前記ロッドインテグレータより遠方の波長選択フィルタに対応する光学ブロックからの透過光を所定の電気光学変調素子側に反射するための二つの反射ミラーをさらに備え、
これら各反射ミラーを、色光を透過する光透過部を有する光学ブロックによって形成し、
これら光学ブロック及び前記光学ブロックのうち互いに隣り合う二つの光学ブロック間に、色光を全反射する界面を有する導光ブロックを介装したことを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置において、前記ロッドインテグレータを中実又は中空ロッドとすることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置において、前記ロッドインテグレータをテーパロッドとすることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置において、前記光学ブロック及び前記導光ブロックのうち互いに隣り合う二つのブロック間の入射側光結合面積を射出側光結合面積以上の面積に設定したことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、前記光学ブロックのうちロッドインテグレータ近傍の光学ブロックの入射側光結合面積を前記ロッドインテグレータの射出側光結合面積以上の面積に設定したことを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の照明装置において、前記光学ブロックのうち電気光学変調素子近傍の光学ブロックの射出側光結合面積を前記電気光学変調素子の入射側光結合面積以上の面積に設定したことを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の照明装置において、前記ロッドインテグレータの射出側面に射出光射出角度の調製部を設けたことを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の照明装置において、前記ロッドインテグレータの入射側に偏光変換素子を配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の照明装置において、前記偏光変換素子を前記ロッドインテグレータに近接させたことを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４のいずれかに記載の照明装置において、前記光源の集光位置を前記偏光変換素子の偏光分離面上又はその近傍に配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の照明装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば白色光を射出する光源とこの光源からの射出光を複数の色光に分離する色分離光学系とを有する照明装置及びこれを備えたプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プロジェクタは、照明光を射出する光源を有する照明装置と、この照明装置からの照明光を画像信号に応じて変調する液晶ライトバルブ等の電気光学変調装置と、この電気光学変調装置によって変調された光を投写画像としてスクリーン上に拡大表示する投写光学系とを備えている。
このようなプロジェクタにおいて、カラー画像をスクリーン上に表示する場合、光源からの射出光を三原色の色光に分離する色分離光学系と、電気光学変調装置による画像を合成する色合成光学系とが必要とされる。
【０００３】
従来、この種のプロジェクタの照明装置には、光源からの射出光を選択的に透過させ又は反射する波長選択フィルタを有する色分離光学系を備えたものが採用されている。
この場合、色分離光学系の波長選択フィルタとしては、赤色光（Ｒ）を反射して緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）を透過する第一ダイクロイックミラーと、緑色光（Ｇ）を反射して青色光（Ｂ）を透過する第二ダイクロイックミラーとが用いられる。
このように構成されたプロジェクタにおいては、光源からの射出光をインテグレータ光学系及び色分離光学系によってＲＧＢの各色光として取り出し、これら各色光を電気光学変調装置に導いてカラー画像信号に応じて変調した後、これら変調光を色合成光学系によって合成し、投写光学系によって投写画像としてスクリーン上に拡大表示している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８８７６５号公報（図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のプロジェクタにおいては、照明装置から射出される照明光の利用効率が高いことや、装置全体の小型化を図ることが要求される。
【０００６】
しかし、前記したプロジェクタにおいては、照明装置の光学要素のうち互いに隣り合う二つの光学要素が空間を介して光学的に結合されているため、光の拡散による漏れを少なくする（照明光の利用効率を高める）ために光結合面が比較的広い光学要素を必要としていた。
この結果、照明装置における光学要素の設置スペースが広くなり、装置全体が大型化するという問題があった。
【０００７】
また、照明光の利用効率を高めるために、光源からの各電気光学変調装置に至る光路上に光学レンズを必要とするため、光学系全体が複雑になり、コストが嵩むばかりか、リードタイムが長くなるという問題があった。
さらに、光学要素同士間の空間部が光路に沿って比較的長くなるため、それだけ大気中に浮遊する塵埃による悪影響を光学系に及ぼし、品質上の信頼性が低下するという問題もあった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、装置全体の小型化及びコストの低廉化を図ることができるとともに、リードタイムを短縮することができ、かつ品質上の信頼性を高めることができる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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る照明装置は、広帯域の波長の光を射出し、電気光学変調素子の画像領域を照明する光源と、この光源から射出した不均一な光強度分布をもつ光を略均一な光強度分布をもつ光に変換するロッドインテグレータと、このロッドインテグレータからの射出光を選択的に透過させ又は反射する複数の波長選択フィルタ及びこれら波長選択フィルタのうちロッドインテグレータ近傍の波長選択フィルタからの反射光を所定の電気光学変調素子側に反射する反射ミラーを有する色分離光学系と、を備えた照明装置であって、
この色分離光学系の波長選択フィルタ及び反射ミラーを、色光を透過する光透過部を有する光学ブロックによって形成し、これら光学ブロックのうち互いに隣り合う二つの光学ブロック間に、色光を全反射する界面を有する導光ブロックを介装したことを特徴とする。
【００１０】
このため、本発明の照明装置によれば、光学ブロック同士が導光ブロックによって光学的に結合されているため、比較的狭い光結合面をもつ小さな光学要素を用いて、光の発散漏れを少なくする（照明光の利用効率を高める）ことができ、照明装置における光学要素の設置スペースを狭くすることができ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１１】
また、照明光の利用効率を高める手段として、光源から各電気光学変調装置に至る光路上に従来より光学レンズを必要としないので、光学系全体が簡単な構造となり、コストの低廉化を図ることができるとともに、リードタイムを短縮することができる。
さらに、光学要素同士間の空間長さを光路に沿って著しく短縮することができるため、それだけ光学系における塵埃による悪影響を回避することができ、品質上の信頼性を高めることができる。
【００１２】
（２）前記（１）に記載の照明装置においては、前記光学ブロックと前記導光ブロックとの間に、これら両ブロックの屈折率と異なる屈折率をもつ媒体を介在させることが好ましい。
このように構成することにより、導光ブロックから光学ブロックに入射する光のうち光学要素で透過又は反射の作用を受けることなく次段の導光ブロックに入射する光をなくすることができ、色再現性や面内光均一性の悪化を防止することができる。
【００１３】
（３）前記（１）又は（２）に記載の照明装置においては、前記光学ブロックのうちロッドインテグレータ近傍の光学ブロックと前記ロッドインテグレータとの間に、これら両部材の屈折率と異なる屈折率をもつ媒体を介在させることが好ましい。
このように構成することにより、ロッドインテグレータから光学ブロックに入射する光のうち光学ブロックとの界面を浅い角度で透過しようとする光が媒体によってロッドインテグレータ内に戻され、面内光均一性の悪化を防止することができる。
【００１４】
（４）前記（２）又は（３）に記載の照明装置においては、前記媒体を空気層とすることが好ましい。
このように構成することにより、簡単な構成で上記（２）又は（３）の効果を得ることができる。
【００１５】
（５）前記（２）〜（４）のいずれかに記載の照明装置においては、前記両ブロックを接触させて配置することが好ましい。
このように構成することにより、簡単な構成で上記（２）又は（３）の効果を得ることができる。また、前段の光学要素から後段の光学要素に入射する際の光の発散漏れが少なくなる。
【００１６】
（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の照明装置においては、前記光学ブロックであって、前記波長選択フィルタのうち前記ロッドインテグレータより遠方の波長選択フィルタに対応する光学ブロックからの透過光を所定の電気光学変調素子側に反射するための二つの反射ミラーを備え、これら各反射ミラーを、色光を透過する光透過部を有する光学ブロックによって形成し、これら光学ブロック及び前記光学ブロックのうち互いに隣り合う二つの光学ブロック間に、色光を全反射する界面を有する導光ブロックを介装することが好ましい。
このように構成することにより、リレー系（導光部）においても、光学ブロック同士が導光ブロックによって光学的に結合される。
【００１７】
（７）前記（１）〜（６）のいずれかに記載の照明装置においては、前記ロッドインテグレータを、中実又は中空ロッドとすることが好ましい。
このように構成することにより、光源から射出した不均一な光強度分布をもつ光を、中実又は中空ロッド内における複数回の反射によって略均一な光強度分布をもつ光に一層効果的に変換することができる。
【００１８】
（８）前記（１）〜（７）のいずれかに記載の照明装置においては、前記ロッドインテグレータをテーパロッドとすることが好ましい。
このように構成することにより、ロッドインテグレータから射出する光の角度分布や照明対象における照明状態を調整することができる。
【００１９】
（９）前記（１）〜（８）のいずれかに記載の照明装置においては、前記光学ブロック及び前記導光ブロックのうち互いに隣り合う二つのブロック間の（後段の光学要素の）入射側光結合面積を（前段の光学要素の）射出側光結合面積以上の面積に設定することが好ましい。
このように構成することにより、互いに隣り合う二つのブロック間の入射側光結合面積と射出側光結合面積とが同等である場合には、射出側のブロックから入射側のブロックに光が効率よく入射する。また、互いに隣り合う二つのブロック間の入射側光結合面積が射出側光結合面積より大きい場合には、射出側のブロックから入射側のブロックに入射する光の発散漏れが少なくなる。
【００２０】
（１０）前記（１）〜（９）のいずれかに記載の照明装置においては、前記光学ブロックのうちロッドインテグレータ近傍の光学ブロックの入射側光結合面積を前記ロッドインテグレータの射出側光結合面積以上の面積に設定することが好ましい。
このように構成することにより、光学ブロックの入射側光結合面積とロッドインテグレータの射出側光結合面積とが同等である場合には、ロッドインテグレータから光学ブロックに光が効率よく入射する。また、光学ブロックの入射側光結合面積がロッドインテグレータの射出側光結合面積より大きい場合には、ロッドインテグレータから光学ブロックに入射する光の発散漏れが少なくなる。
【００２１】
（１１）前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の照明装置においては、前記光学ブロックのうち電気光学変調素子近傍の光学ブロックの射出側光結合面積を前記電気光学変調素子の入射側光結合面積以上の面積に設定することが好ましい。このように構成することにより、光学ブロック射出側光結合面積と電気光学変調素子の入射側光結合面積とが同等である場合には、光学ブロックから電気光学変調素子に光が効率よく入射する。また、光学ブロックの射出側光結合面積が電気光学変調素子の入射側光結合面積より大きい場合には、光学ブロックと電気光学変調素子との間の照明マージンが大きくなる。
【００２２】
（１２）前記（１）〜（１１）のいずれかに記載の照明装置においては、前記ロッドインテグレータの射出側面に射出光射出角度の調製部を設けることが好ましい。
このように構成することにより、ロッドインテグレータから射出する光のうち外側に発散しようとする光が前記調製部によって内側に集光され、ロッドインテグレータに隣接する光学ブロックに効率よく入射する。
【００２３】
（１３）前記（１）〜（１２）のいずれかに記載の照明装置においては、前記ロッドインテグレータの入射側に偏光変換素子を配置することが好ましい。
このように構成することにより、光源からの複数の偏光成分をもつ光が偏光方向が略揃った各光としてロッドインテグレータに入射する。これにより、光利用効率を高めて明るい表示状態を達成することができる。
【００２４】
（１４）前記（１３）に記載の照明装置においては、前記偏光変換素子を前記ロッドインテグレータに近接させることが好ましい。
このように構成することにより、偏光変換素子からロッドインテグレータに入射する光の発散漏れが少なくなる。
【００２５】
（１５）前記（１３）又は（１４）のいずれかに記載の照明装置においては、前記光源の集光位置を前記偏光変換素子の偏光分離面上又はその近傍に配置することが好ましい。
このように構成することにより、光源からの光が偏光方向を揃えて照明対象側に確実に導かれ、偏光の変換効率が高められる。
【００２６】
（１６）本発明に係るプロジェクタは、前記（１）〜（１５）のいずれかに記載の照明装置を備えたことを特徴とする。
本発明のプロジェクタは、このように構成されているため、光学ブロック同士が導光ブロックによって光学的に結合されているため、比較的狭い光結合面をもつ小さな光学要素を用いて、光の発散漏れを少なくする（照明光の利用効率を高める）ことができ、照明装置における光学要素の設置スペースを狭くすることができ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００２７】
また、照明装置による照明光の利用効率を高めるために、光源から各電気光学変調装置に至る光路上に従来のようには光学レンズを必要としないので、光学系全体が簡単な構造となり、コストの低廉化を図ることができるとともに、リードタイムを短縮することができる。
さらに、光学要素同士間の空間長さを光路に沿って著しく短縮することができるため、それだけ光学系における塵埃による悪影響を回避することができ、品質上の信頼性を高めることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された照明装置及びこれを備えたプロジェクタにつき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。先ず、本発明の実施形態１につき、図１〜図３を用いて説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るプロジェクタにおける光学系の概略構成を説明するために示す平面図である。図２は、同じく本発明の実施形態１に係るプロジェクタの偏光変換素子を示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態１に係るプロジェクタのロッドインテグレータを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
図１において、符号２で示すプロジェクタは、照明装置４，電気光学変調装置６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ，色合成光学系８及び投写光学系（図示せず）を備えている。
【００２９】
照明装置４は、光源ランプユニット１２，偏光変換光学系１４，インテグレータ光学系１６及び色分離光学系１８を有している。
光源ランプユニット１２は、光源ランプ１２Ａ及び凹面鏡１２Ｂを有している。光源ランプ１２Ａには例えば高圧水銀ランプが用いられている。凹面鏡１２Ｂには楕円面鏡が用いられている。これにより、光源ランプ１２Ａから射出された放射光が凹面鏡１２Ｂによって偏光変換光学系１４の偏光分離面上又はその近傍に効率よく入射するように収束される。
【００３０】
なお、光源ランプ１２Ａとしては、メタルハライドランプやハロゲンランプ等の他の光源ランプを用いてもよい。
また、凹面鏡１２Ｂとしては、放物面鏡や球面鏡を用いるようにしてもよい。この場合、光源ランプ１２Ａから射出される光が偏光変換光学系１４に効率よく入射するように、光源ランプユニット１２と偏光変換光学系１４との間にレンズ等を配置することが好ましい。
【００３１】
偏光変換光学系１４は、図２に示すように、偏光ビームスプリッタ２０及びλ／２位相差板２２からなり、光源ランプユニット１２とロッドインテグレータ１６との間に配置されている。そして、光源ランプユニット１２からの射出光（Ｐ＋Ｓ）をＰ偏光光とＳ偏光光とに空間的に分離した後、一方の偏光光の偏光方向と他方の偏光光の偏光方向とを揃え、偏光方向が略揃ったそれぞれの光をロッドインテグレータ側に導くように構成されている。これにより、光利用効率を高めて明るい表示状態が達成される。
【００３２】
偏光ビームスプリッタ２０は、三つの直角プリズム２０Ａ〜２０Ｃを有し、光源ランプユニット１２からの射出光をＰ偏光光とＳ偏光光とに空間的に分離するように構成されている。直角プリズム２０Ａの二面はそれぞれ直角プリズム２０Ｂ，２０Ｃの一面に接合されている。直角プリズム２０Ａ，２０Ｂ間の界面（接合面）には偏光分離膜２０ａが形成されており、直角プリズム２０Ｃの斜面には偏光分離膜２０ａと略平行な反射膜２０ｃが形成されている。偏光ビームスプリット２０のＸＹ平面上における形状は、インテグレータ光学系１６の導光ロッド入射側端面のＸＹ平面上における形状と相似の矩形状とされている。このため、偏光分離膜２０ａと反射膜２０ｃは、横方向（Ｘ方向）に並列して配置されている。また、これら偏光分離膜２０ａと反射膜２０ｃは、光軸（Ｚ軸）に対して約４５°傾斜し、かつ互いに略平行な状態で配置されている。そして、偏光ビームスプリッタ２０は、光源ランプユニット１２の光源像が偏光分離膜２０ｃに対応するように配置されている。これにより、光源ランプユニット１２からの射出光が偏光方向を揃えて照明対象側に確実に導かれ、偏光の変換効率が高められる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、直角プリズム２０Ａ，２０Ｃが別々に形成されているが、本発明はこれに限定されず、これら直角プリズムが柱状のガラス基板によって一体に形成されるものでもよい。
【００３４】
λ／２位相差板２２は、偏光ビームスプリッタ２０の直角プリズム２０Ｂの射出側に配置されている。これにより、偏光ビームスプリッタ２０のＰ射出面から射出されたＰ偏光光がλ／２位相差板２２を通過する際に偏光方向の回転作用を受けてＳ偏光光へと変換される。一方、偏光ビームスプリッタ２０のＳ射出面から射出されたＳ偏光光はλ／２位相差板２２を通過しないため、その偏光方向は変化せず、そのままインテグレータ光学系１６に進行する。
【００３５】
インテグレータ光学系１６は、図３に示されるように、透明ガラス製の導光ロッド１６Ａ（ロッドインテグレータ）からなり、偏光変換光学系１４の射出側に配置されている。導光ロッド１６Ａは、入射側端面１６Ａ１と射出側端面１６Ａ２を矩形状とし、かつ入射側端面積を射出側端面積より小さくなるような中実のテーパロッドによって形成されている。これにより、導光ロッド１６Ａから射出する光の角度分布や照明対象における照明状態が調整される。そして、入射側端面１６Ａ１から入射する不均一の強度分布をもつ光源ランプユニット１２からの光を、界面１６ａ１において全反射を繰り返すことにより略均一な強度分布をもつ光に変換し、射出側端面１６Ａ２から射出するように構成されている。
【００３６】
なお、本実施形態において、導光ロッド１６Ａの界面１６ａ１での光の反射回数を増加させることにより、不均一な強度分布をもつ光が光強度分布の均一な光に一層効果的に変換される。
また、図４に示すように、導光ロッド１６Ａの射出側端面に光源ランプユニット１２の射出光を集光するための射出光射出角度の調製部１６ａ２が設けられていることが好ましい。これにより、導光ロッド１６Ａから射出する光のうち外側に発散しようとする光が射出光射出角度の調製部１６ａ２によって内側に集光され、導光ロッド１６Ａに隣接する光学ブロック（後述）に効率よく入射する。
【００３７】
さらに、インテグレータ光学系１６は、偏光変換光学系１４に近接させることが好ましい。これにより、偏光変換光学系１４からインテグレータ光学系１６に入射する光の発散漏れが少なくなる。
この他、本実施形態においては、導光ロッド１６Ａが透明ガラス製である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、透明プラスチックからなるものでもよい。
また、導光ロッドを例えばガラス成形品あるいは射出成形品からなる中空のロッドインテグレータによって形成してもよく、この場合には導光ロッドの内部に銀（Ａｇ）等の金属材料からなる反射面が形成される。
【００３８】
色分離光学系１８は、図１に示されるように、インテグレータ光学系１６からの射出光を選択的に透過させ又は反射する波長選択フィルタとしての赤反射ダイクロイックミラー１８Ａ及び緑反射ダイクロイックミラー１８Ｂを有し、インテグレータ光学系１６の射出側に配置されている。そして、インテグレータ光学系１６（光源ランプユニット１２）からの白色光が色分離光学系１８において赤緑青（三原色）の各色光Ｒ，Ｇ，Ｂに分離するように構成されている。また、赤反射ダイクロイックミラー１８Ａからの反射光（赤色光Ｒ）を電気光学変調素子側に反射する反射ミラー１８Ｃと、緑反射ダイクロイックミラー１８Ｂからの透過光（青色光Ｂ）を電気光学変調素子側に導く導光部１８Ｄとを有している。
【００３９】
赤反射ダイクロイックミラー１８Ａ，緑反射ダイクロイックミラー１８Ｂ及び反射ミラー１８Ｃは、色光を透過する光透過部を有する光学ブロック１８Ａ１〜１８Ｃ１によって形成されている。このうち赤反射ダイクロイックミラー１８Ａ及び緑反射ダイクロイックミラー１８Ｂは、相互に接合する二つの直角プリズム及びこれら両直角プリズムの界面（接合面）間に介在する波長選択反射膜によって構成されている。反射ミラー１８Ｃは、単一の直角プリズム及び反射膜によって構成されている。赤反射ダイクロイックミラー１８Ａと反射ミラー１８Ｃとの間及び緑反射ダイクロイックミラー１８Ｂと赤反射ダイクロイックミラー１８Ａとの間には、光を全反射する界面を有する導光ブロック２６，２８が介装されている。
【００４０】
赤反射ダイクロイックミラー１８Ａ（光学ブロック１８Ａ１）は、青色光Ｂ及び緑色光Ｇを透過して緑反射ダイクロイックミラー１８Ｂに向かって進行させ、また赤色光Ｒを直角に反射して反射ミラー１８Ｃに向かって進行させるように構成されている。
緑反射ダイクロイックミラー１８Ｂ（光学ブロック１８Ｂ１）は、緑色光Ｇを直角に反射して射出部１８ａから色合成光学系８（電気光学変調素子）に向かって出射させ、また青色光Ｂを透過して射出部１８ｂから導光部１８Ｄに向かって射出させるように構成されている。
反射ミラー１８Ｃ（光学ブロック１８Ｃ１）は、赤色光Ｒを直角に反射して射出部１８ｃから色合成光学系８（電気光学変調素子）に向かって射出するように構成されている。
【００４１】
なお、赤反射ダイクロイックミラー１８Ａと導光ブロック２６間，反射ミラー１８Ｃと導光ブロック２６間，赤反射ダイクロイックミラー１８Ａと導光ブロック２８間及び緑反射ダイクロイックミラー１８Ｂと導光ブロック２８間には、ミラー１８Ａ〜１８Ｃ及びブロック２６，２８の屈折率と異なる屈折率をもつ空気層等の媒体が介装されていることが好ましい。これにより、ミラー（光学ブロック）から導光ブロックに、また導光ブロックから光学ブロックに入射する光のうち各界面を浅い角度で透過しようとする光が各ブロック内に戻される。このため、例えば、導光ブロックから光学ブロックに入射する光のうち光学要素で透過又は反射の作用を受けることなく次段の導光ブロックに入射する光をなくすることができ、色再現性や面内光均一性の悪化を防止することができる。
空気層等の媒体を介装するには、両ブロックを接触させて配置するのが簡単であり好ましい。
【００４２】
また、光学ブロック及び導光ブロックのうち互いに隣り合う二つのブロック間の（後段の光学要素の）入射側光結合面積は、（前段の光学要素の）射出側光結合面積以上の面積に設定されていることが好ましい。すなわち、図１に示すように、各ブロックの入射側光結合面積をＳ１〜Ｓ４とするとともに、射出側光結合面積をＮ１〜Ｎ４とすると、Ｓ１〜Ｓ４及びＮ１〜Ｎ４は、Ｎ１≦Ｓ１≦Ｎ２≦Ｓ２，Ｎ３≦Ｓ３≦Ｎ４≦Ｓ４を満足する値に設定される。これにより、相互に隣り合う二つのブロック間の入射側光結合面積と射出側光結合面積とが同等である場合には、射出側のブロックから入射側のブロックに光が効率よく入射する。また、相互に隣り合う二つのブロック間の入射側光結合面積が射出側光結合面積より大きい場合には、射出側のブロックから入射側のブロックに入射する光の発散漏れが少なくなる。
【００４３】
さらに、赤反射ダイクロイックミラー１８Ａにおける光学ブロックの入射側光結合面積をＳＡとするとともに、導光ロッド１６Ａの射出側光結合面積をＮＡとすると、Ｓ０及びＮ０は、Ｎ０≦Ｓ０を満足する値に設定される。これにより、光学ブロックの入射側光結合面積と導光ロッド１６Ａの射出側光結合面積とが同等である場合には、導光ロッド１６Ａから光学ブロック１８Ａ１に光が効率よく入射する。また、光学ブロック１８Ａ１の入射側光結合面積が導光ロッド１６Ａの射出側光結合面積より大きい場合には、導光ロッド１６Ａから光学ブロック１８Ａ１に入射する光の発散漏れが少なくなる。
【００４４】
この他、インテグレータ光学系１６の射出側端面１６Ａ２から色分離光学系１８における各色光の射出部１８ａ〜１８ｃまでの距離は、全て等しい寸法に設定されている。
【００４５】
導光部１８Ｄは、入射側反射ミラー３０及び射出側反射ミラー３２を有し、緑反射ダイクロイックミラー１８Ｂの射出部１８ｂの後段に配置されている。そして、色分離光学系１８における射出部１８ｂから射出した青色光Ｂを各反射ミラー３０，３２において反射して、導光部１８Ｄにおける青色光Ｂの射出部１８ｄから電気光学変調装置６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ（及び色合成光学系８）に向かって射出するように構成されている。
【００４６】
反射ミラー３０，３２は、色光を透過する光透過部を有する光学ブロック３０Ａ，３２Ａによって形成されている。これら反射ミラー３０，３２は、単一の直角プリズム及び反射膜によって構成されている。反射ミラー３０と緑ダイクロイックミラー１８Ｂと間及び反射ミラー３０，３２間には、色光を全反射する界面を有する導光ブロック３４，３６が介装されている。これにより、光路長が最大である青色光Ｂの光量損失が抑制される。
【００４７】
なお、導光ブロック３４と反射ミラー３０（光学ブロック）との間，反射ミラー３０（光学ブロック）と導光ブロック３６との間及び導光ブロック３６と反射ミラー３２との間には、反射ミラー３０，３２（光学ブロック）及び導光ブロック３４，３６の屈折率と異なる屈折率をもつ空気層等の媒体が介装されていることが好ましい。これにより、ミラー（光学ブロック）から導光ブロックに、また導光ブロックから光学ブロックに入射する光のうち各界面を浅い角度で透過しようとする光が各ブロック内に戻される。
空気層等の媒体を介装するには、両ブロックを接触させて配置するのが簡単であり好ましい。
【００４８】
また、反射ミラー３０，３２（光学ブロック）及び導光ブロック３４，３６のうち互いに隣り合う二つのブロック間の（後段のブロックの）入射側光結合面積は、（前段のブロックの）射出側光結合面積以上の面積に設定されていることが好ましい。すなわち、図１に示すように、各ブロックの入射側光結合面積をＳ５〜Ｓ８とするとともに、射出側光結合面積をＮ５〜Ｎ８とすると、Ｓ５〜Ｓ８及びＮ５〜Ｎ８は、Ｎ５≦Ｓ５≦Ｎ６≦Ｓ６≦Ｎ７≦Ｓ７≦Ｎ８≦Ｓ８を満足する値に設定される。これにより、相互に隣り合う二つのブロック間の入射側光結合面積と射出側光結合面積とが同等である場合には、射出側のブロックから入射側のブロックに光が効率よく入射する。また、相互に隣り合う二つのブロック間の入射側光結合面積が射出側光結合面積より大きい場合には、射出側のブロックから入射側のブロックに入射する光の発散漏れが少なくなる。
【００４９】
電気光学変調装置は、例えば透過型の三つの液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂからなり、ＲＧＢの各色光に対応させて色合成光学系８の入射側に配置されている。そして、色分離光学系１８から射出した各色光を変調し、各色光に対応した画像情報を付加するように構成されている。すなわち、液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、ドライバ（図示せず）によって画像情報に応じたスイッチング制御が行われる。これにより、各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを通過する各色光が変調される。
【００５０】
なお、反射ミラー１８Ｃ（光学ブロック）と液晶ライトバルブ６Ｒ，緑反射ダイクロイックミラー１８Ｂと液晶ライトバルブ６Ｇ及び反射ミラー３４と液晶ライトバルブ６Ｂは相互に近接させることが好ましい。これにより、各ミラーから各液晶ライトバルブに入射する光の発散漏れが少なくなる。
【００５１】
また、各ミラー１８Ｃ，１８Ｂ，３２（光学ブロック）の射出側光結合面積は、各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの入射側光結合面積（画像領域面積）以上の面積に設定されていることが好ましい。これにより、各ミラー１８Ｃ，１８Ｂ，３２（光学ブロック）の射出側光結合面積が各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの入射側光結合面積（画像領域面積）とが同等である場合には、各光学ブロックから各液晶ライトバルブに入射する光が効率よく入射する。また、各ミラー１８Ｃ，１８Ｂ，３４（光学ブロック）の射出側光結合面積が各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの入射側光結合面積（画像領域面積）より大きい場合には、各光学ブロックと各液晶ライトバルブとの間の照明マージンが大きくなる。
【００５２】
色合成光学系８は、ダイクロイックプリズム等のプリズムユニットからなり、各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの出射側に配置されている。そして、各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂによって変調された各色光を入射させて合成し得るように構成されている。
投写光学系（図示せず）は、色合成光学系８の出射側に配置されている。そして、色合成光学系８によって合成された画像をスクリーン（図示せず）上に投写画像として表示するように構成されている。
【００５３】
以上の構成により、光源ランプユニット１２からの出射光（白色光）を偏光変換光学系１４，インテグレータ光学系１６及び色分離光学系１８によって赤青緑の各色光として取り出し、これら各色光を液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに導いてカラー画像信号に応じて変調した後、これら各変調光を色合成光学系８によって合成し、投写光学系（図示せず）によって投写画像としてスクリーン上に拡大表示する。この場合、インテグレータ光学系１６からの射出光は光学ブロック（光学ブロック１８Ａ１〜１８Ｃ１，３０Ａ，３２Ａ）及び導光ブロック２６，２８，３４，３６を介して各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに入射する。この際、導光ブロック２６，２８，３４，３６内では、その界面においてインテグレータ光学系１６からの射出光が全反射しながら各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに向かって進行する。
【００５４】
したがって、本実施形態においては、比較的狭い光結合面をもつ小さな光学要素を用いて光の発散漏れを少なくする（照明光の利用効率を高める）ことができるため、照明装置における光学要素の設置スペースを狭くすることができ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５５】
また、本実施形態においては、照明装置４による照明光の利用効率を高めるために、光源ランプユニット１２から各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに至る光路上に従来のようには光学レンズを必要としないので、光学系全体が簡単な構造となり、コストの低廉化を図ることができるとともに、リードタイムを短縮することができる。
さらに、本実施形態においては、光学要素同士間の空間部を光路に沿って著しく短縮することができるため、それだけ光学系における塵埃による悪影響を回避することができ、品質上の信頼性を高めることもできる。
【００５６】
なお、本実施形態においては、赤反射ダイクロイックミラー１８Ａ（光学ブロック１８Ａ１）にインテグレータ光学系１６を介して光源ランプユニット１２からの射出光を単に入射させ、各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを照明する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、図５に示すように光源ランプユニット１２からの射出光を絞り込んで平行化して各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを照明（テレセントリック照明）してもよい。この場合、偏光変換光学系１４の入射側に光学レンズ（フィールドレンズ）６２が配置されてもよい。また、導光ロッド１６Ａの射出側端面に球面加工又は非球面加工（破線）が施されてもよい。
また、本実施形態においては、１８Ａ（光学ブロック）を赤反射ダイクロイックミラーとしたが、これに限らず、１８Ａ（光学ブロック）を青反射ダイクロイックミラーとしてもよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、導光ロッド１６Ａとして入射側端面１６Ａ１と射出側端面１６Ａ２の縦横寸法が異なるテーパロッドを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、入射側端面と射出側端面の縦横寸法が同等のストレートロッドを用いてもよい。
【００５８】
次に、本発明の実施形態２につき、図６を用いて説明する。
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るプロジェクタにおける光学系の概略構成を説明するために示す平面図である。図６において、図１と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施形態におけるプロジェクタ（照明装置）は、ロッドインテグレータからの射出光を選択的に透過させ又は反射する複数の波長選択フィルタ及びこれら波長選択フィルタのうちロッドインテグレータ近傍の波長選択フィルタからの反射光を所定の電気光学変調素子側に反射する反射ミラーを有する色分離光学系を備え、この色分離光学系の反射ミラー及び波長選択フィルタを、色光を透過する光透過部を有する光学ブロックによって形成し、これら光学ブロックのうち互いに隣り合う二つの光学ブロック間に、色光を全反射する界面を有する導光ブロックを介装した点に特徴がある。
【００５９】
この場合、ロッドインテグレータからの射出光を選択的に透過させ又は反射する波長選択フィルタのうちロッドインテグレータより遠方の波長選択フィルタの射出側には、この波長選択フィルタからの透過光を所定の電気光学変調素子に導くための二つの反射ミラーを有する導光部が配置されている。
【００６０】
このため、図６に示すような導光部５１が用いられる。この導光部５１は、集光レンズ５１Ａ，入射側反射ミラー５１Ｂ，中間レンズ５１Ｃ及び射出側反射ミラー５１Ｄを有している。そして、色分離光学系１８における射出部１８ｂから射出した青色光Ｂを各光学要素５１Ａ〜５１Ｄにおいて透過させあるいは反射し、導光部５１から色合成光学系８に向かって射出するように構成されている。これにより、光路長が最大である青色光Ｂの光量損失が抑制される。
【００６１】
以上の構成により、光源ランプユニット１２からの出射光（白色光）を偏光変換光学系１４，インテグレータ光学系１６及び色分離光学系１８によって赤青緑の各色光として取り出し、これら各色光を液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに導いてカラー画像信号に応じて変調した後、これら各変調光を色合成光学系８によって合成し、投写光学系（図示せず）によって投写画像としてスクリーン上に拡大表示する。この場合、インテグレータ光学系１６からの射出光のうち色光Ｒ，Ｇが光学ブロック１８Ａ１〜１８Ｃ１及び導光ブロック２６，２８を介して各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇに入射する。この際、導光ブロック２６，２８内では、その界面においてインテグレータ光学系１４からの射出光が全反射しながら各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに向かって進行する。
【００６２】
また、光学ブロック１８Ｂ１からの射出光（Ｂ）が集光レンズ５１Ａを透過して入射側反射ミラー５１Ｂで反射され、さらに中間レンズ５１Ｃを透過した後、射出側反射ミラー５１Ｄで反射されて液晶ライトバルブ６Ｂに入射する。
【００６３】
したがって、本実施形態においては、実施形態１と同様に、
比較的狭い光結合面をもつ小さな光学要素を用いて光の発散漏れを少なくする（照明光の利用効率を高める）ことができるため、照明装置４における光学要素の設置スペースを狭くすることができ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、照明装置４による照明光の利用効率を高めるために、光源ランプユニット１２から各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに至る光路上に従来のようには光学レンズを必要としないので、光学系全体が簡単な構造となり、コストの低廉化を図ることができるとともに、リードタイムを短縮することもできる。
さらに、本実施形態においては、光学要素同士間の空間部を光路に沿って短縮することができるため、それだけ光学系における塵埃による悪影響を回避することができ、品質上の信頼性が高められることも、実施形態１と同様である。
【００６５】
なお、本実施形態においては、赤反射ダイクロイックミラー１８Ａ（光学ブロック１８Ａ１）にインテグレータ光学系１６を介して光源ランプユニット１２からの射出光を単に入射させ、各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを照明する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、図７に示すように光源ランプユニット１２からの射出光を絞り込んで平行化して各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを照明（テレセントリック照明）してもよい。この場合、偏光変換光学系１４の入射側及び光学ブロック１８Ｂ１の射出側にそれぞれ光学レンズ（フィールドレンズ）７２，７４が配置されてもよい。
【００６６】
また、本実施形態においては、導光ロッド１６Ａとして入射側端面１６Ａ１と射出側端面１６Ａ２の縦横寸法が異なるテーパロッドを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、図８に示すように入射側端面と射出側端面の縦横寸法が同等のストレートロッドを用いてもよい。この場合も、各液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに対するテレセントリック照明を実行するには、偏光変換光学系１４の入射側及び光学ブロック１８Ｂ１の射出側に光学レンズ（フィールドレンズ）７６，７８が配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のプロジェクタを説明する平面図。
【図２】実施形態１のプロジェクタの偏光変換素子を示す斜視図。
【図３】ロッドインテグレータを示す斜視図と側面図。
【図４】ロッドインテグレータの変形例を示す側面図。
【図５】実施形態１及び２における他の照明例を示す平面図。
【図６】実施形態２のプロジェクタを説明する平面図。
【図７】実施形態１及び２における他の照明例を示す平面図。
【図８】実施形態１及び２における他の照明例を示す平面図。
【符号の説明】
２  プロジェクタ、  ４  照明装置、  ６（６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）  液晶ライトバルブ、  ８  色合成光学系、  １２  光源ランプユニット、  １２Ａ  光源ランプ、  １２Ｂ  凹面鏡、  １４  偏光変換光学系、  １６  インテグレータ光学系、  １６Ａ  導光ロッド、  １６Ａ１  入射側端面、  １６Ａ２  射出側端面、１６ａ１  界面、  １８  色分離光学系、  １８Ａ  赤反射ダイクロイックミラー、  １８Ｂ  緑反射ダイクロイックミラー、  １８Ｃ  反射ミラー、  １８Ｄ  導光部、  １８Ａ１〜１８Ｃ１  光学ブロック、  ２０  偏光ビームスプリッタ、  ２０Ａ〜２０Ｃ  直角プリズム、  ２０ａ  偏光分離膜，  ２０ｃ  反射膜、  ２２  λ／２位相差板、  ２６，２８  導光ブロック、  ３０，３２  反射ミラー、  ３０Ａ１，３２Ａ１  光学ブロック、  ３４，３６  導光ブロック、
Ｒ  赤色光、  Ｇ  緑色光、  Ｂ  青色光
【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】
2004184692.tif 000008
【図７】
2004184692.tif 000009
【図８】
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