(57)【要約】【課題】光源の経年変化に対応し、光源からの光の利用効率を改善した照明光学系およびそれを用いたプロジェクタを提供する。【課題手段】照明光学系１０は、放電ランプ２０と、放電ランプ２０からの光を集光させる反射鏡３０と、それぞれのサイズが異なる複数のアパーチャー５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを有し、複数のアパーチャーから選択されたアパーチャーを所定位置に配置させ、反射鏡３０からの光を選択されたアパーチャーに入射させるアパーチャー変換装置５０と、アパーチャー変換装置５０に入射される光のサイズを検出するフォトセンサー７０と、フォトセンサー７０からの検出信号７１に基づきアパーチャー変換装置によって選択されるアパーチャーを制御する制御部８０とを有する。【選択図】  図１
2004239934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプと、
前記放電ランプからの光をアパーチャーを介して入射し、所定のエリアを照明するための光を出射する光学部材と、
前記光学部材へ入射される光のサイズを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて前記光学部材のアパーチャー径を変換するアパーチャー変換手段とを有する、照明光学系。
【請求項２】
放電ランプと、
前記放電ランプからの光を集光させる集光手段と、
各々サイズが異なる複数のアパーチャーを有し、複数のアパーチャーから選択されたアパーチャーを所定位置に配置させ、前記集光手段からの光を選択されたアパーチャーに入射させる、アパーチャー変換手段と、
前記アパーチャー変換手段に入射される光のサイズを検出する検出手段と、
前記検出手段に基づき前記アパーチャー変換手段によって選択されるアパーチャーを制御する制御手段と、を有する照明光学系。
【請求項３】
前記アパーチャー変換手段は、ロータリー式の回転円盤と、該回転円盤を回転させる回転駆動手段とを有し、前記回転円盤に複数のアパーチャーが形成される、請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記アパーチャー変換手段は、スライド式のスライド板と、該スライド板を移動させる移動手段とを有し、前記スライド板に複数のアパーチャーが形成される、請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記照明光学系はさらに、各々のアパーチャーのサイズと位置との関係を示すテーブルを記憶したメモリを含み、前記制御手段は前記メモリからのテーブルを参照して前記アパーチャー変換手段を制御する、請求項１ないし４いずれかに記載の照明光学系。
【請求項６】
前記検出手段は、前記集光手段からの光を分離するビームスプリッターと、該ビームスプリッターからの光を受光し、受光面積に応じた電気信号を前記制御手段へ出力するフォトセンサーとを含む、請求項１ないし５いずれかに記載の照明光学系。
【請求項７】
前記照明光学系はさらに、前記アパーチャー変換手段に近接された光伝送部材を含み、前記アパーチャー変換手段により選択されたアパーチャーを通過した光が前記光伝送部材に入射される、請求項１ないし６いずれかに記載の照明光学系。
【請求項８】
放電ランプからの集光された光をアパーチャーを介して入射し、入射した光により所定のエリアを照明する照明光学系における照明方法であって、
放電ランプからの光のサイズを検出するステップと、
検出された光のサイズに応答して、複数のアパーチャーから最適なアパーチャーを選択するステップと、を含む照明方法。
【請求項９】
前記検出するステップは、ＣＣＤ面センサーの照射面積を検出する、請求項８に記載の照明方法。
【請求項１０】
請求項１ないし７いずれかに記載の照明光学系と、前記照明光学系からの光を入射し選択された波長の光を透過する光透過手段と、前記光透過手段によって透過された光を変調する変調手段と、前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを有するプロジェクタ。
【請求項１１】
前記光透過手段によって反射された光は、前記アパーチャーが形成されていない面によって反射され、再び前記光透過手段に入射される、請求項１０に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記アパーチャー変換手段の回転円盤の裏面には反射面が形成されている、請求項１０または１１に記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
前記光透過手段は、少なくともＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルターが配列されかつ回転されるカラーホイールを含む、請求項１０ないし１２いずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項１４】
前記変調手段は、ＤＭＤまたは液晶デバイスを含む、請求項１０ないし１３いずれかに記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタに関し、特に、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ＤＬＰはテキサス・インスツルメンツ社の登録商標）方式のプロジェクタおよびその照明光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＬＰ方式プロジェクタは、半導体素子からなるＤＭＤに光を照射し、その反射光をレンズ等で拡大投影して画像表示を行うものである。図９（ａ）に示すように、放電ランプからの光が回転楕円面鏡等のリフレクタ２００によって反射され、その反射光がＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルターを配列した円盤状のカラーホイール２０１によってＲＧＢ光に順次分離される。カラーホイール２０１に近接されてライトトンネル２０２またはインテグレータ２０２が配置され、入射された光はそこで多重反射され均一な強度の光線束２０３として出射される。ＤＭＤは、ＲＧＢ光に同期して時分割駆動され、画像データに従い照射された光線束２０３を反射させる。そして反射された光は、投影レンズを介してスクリーン上に投影される。
【０００３】
上記方法とは別に、色をスクローリングさせてフルカラー映像の表示を行う方法がある。図９（ｂ）にこの方法を示す。リフレクタ２００の焦点位置近傍に、アパーチャー付きのライトトンネル２１０が配置される。放電ランプからの光は、アパーチャー２１１を介してライトトンネル２１０内に入射される。ライトトンネル２１０の出射口に近接してＳＣＲ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｃｏｌｏｒ  Ｒｅｃａｐｔｕｒｅ）用のカラーホイール２２０が配置される。
【０００４】
ＳＣＲ用のカラーホイール２２０は、その中心から半径方向にスパイラル状に延びるＲＧＢのダイクロイックコーティングを有し、ＲＧＢコーティングを１組としたとき、これらが複数組配列されている。１組のＲＧＢパターンは、ライトトンネル２１０から出射口の口径に含まれる大きさに設定される。ライトトンネル２２０から光線束が入射されると、カラーホイール２２０によってＲＧＢの帯状の光２２１が出射され、カラーホイール２２０の回転に伴い、ＲＧＢの帯の境界が一定速度で移動される。カラーホイール２２０によって透過されなかった波長の光は、そこで反射されてライトトンネル２１０内に入射され、この光はアパーチャー２１１の入射部材の裏面の反射面２１２において反射され、再びカラーホイール２２０に入射される。
【０００５】
図９（ａ）の方法と図９（ｂ）の方法とを比較すると、図９（ａ）の方法では、カラーホイール２０１を透過する光は、放電ランプにおいて発光された光の内の約１／３であり、即ち、光源の光の利用効率は約１／３であるのに対して、図９（ｂ）の方法は、カラーホイール２２０を透過する光は、放電ランプにおいて発光された光の内の約１／３であるが、カラーホイール２２０において反射された２／３の光が、ライトトンネル２１０の反射面２１２によって再び反射してカラーホイール２２０に入射され、それが再利用されるため、光の利用効率が向上され、明るい投射映像を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプロジェクタには、次のような課題がある。プロジェクタの使用が長期にわたると、経時変化により放電ランプの電極間のアーク長若しくはアークギャップが延びてしまう。例えば、当初のアーク長が１ｍｍであったものが、５００時間ほど使用されると、１．２〜１．３ｍｍにまで延びることがわかっている。割合からすると、２０％程度大きくなっている。放電ランプからの光を集光させたときのスポット径は、アーク長に依存するため、アーク長が延びると、集光されるスポット径も大きくなってしまう。上記の図９（ｂ）に示すようなアパーチャー付きライトトンネル２１０を用いる場合、スポット径が大きくなってしまうと、その光の一部がライトトンネル２１０のアパーチャー２１１から入射されず、光の利用効率が低下してしまう。他方、アパーチャー径２１１をある程度大きくすることも考えられるが、アパーチャー径２１１が大きすぎると、反射面２１２の反射面積が小さくなることであり、反射面２１２による反射効率が低下し、ＳＣＲによるカラーホイール２２０を用いる利点が損なわれてしまう。
【０００７】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決し、光源の経年変化に対応することができ、光源からの光の利用効率を改善した照明光学系およびそれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
さらに本発明は、光源からの入射光のスポット径に応じたアパーチャー径を選択することができる照明光学系およびそれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
さらに本発明は、ＳＣＲ方式により明るい投射映像を得ることができるプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る照明光学系は、放電ランプと、前記放電ランプからの光をアパーチャーを介して入射し、所定のエリアを照明するための光を出射する光学部材と、前記光学部材へ入射される光のサイズを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて前記光学部材のアパーチャー径を変換するアパーチャー変換手段とを有するものである。これにより、経年変化により放電ランプのアーク長が延び、入射光のサイズが変わった場合でも最適なアパーチャーを選択し、光損失の少ない照明を行うことができる。
【０００９】
本発明に係る他の照明光学系は、放電ランプと、前記放電ランプからの光を集光させる集光手段と、各々サイズが異なる複数のアパーチャーを有し、複数のアパーチャーから選択されたアパーチャーを所定位置に配置させ、前記集光手段からの光を選択されたアパーチャーに入射させる、アパーチャー変換手段と、前記アパーチャー変換手段に入射される光のサイズを検出する検出手段と、前記検出手段に基づき前記アパーチャー変換手段によって選択されるアパーチャーを制御する制御手段とを有するものである。これにより、上記と同様に、光源の経年変化に対応し光損失の少ない最適な照明を行うことができる。
【００１０】
好ましくは、アパーチャー変換手段は、ロータリー式の回転円盤と、該回転円盤を回転させる回転駆動手段とを有し、前記回転円盤に複数のアパーチャーが形成される。あるいは、アパーチャー変換手段は、スライド式のスライド板と、該スライド板を移動させる移動手段とを有し、前記スライド板に複数のアパーチャーが形成されるものでも良い。
【００１１】
照明光学系はさらに、各々のアパーチャーのサイズと位置との関係を示すテーブルを記憶したメモリを含み、前記制御手段は前記メモリからのテーブルを参照して前記アパーチャー変換手段を制御することが望ましい。
【００１２】
本発明に係る、放電ランプからの集光された光をアパーチャーを介して入射し、入射した光により所定のエリアを照明する照明光学系における照明方法は、放電ランプからの光のサイズを検出するステップと、検出された光のサイズに応答して、複数のアパーチャーから最適な径を有するアパーチャーを選択するステップとを含む。好ましくは、検出するステップは、ＣＣＤ面センサーの照射面積を検出する。
【００１３】
本発明に係るプロジェクタは、上述した照明光学系と、前記照明光学系からの光を入射し選択された波長の光を透過する光透過手段と、前記光透過手段によって透過された光を変調する変調手段と、前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを有する。放電ランプの経時変化に対応し、光損失を極力低減させることで、明るい投射映像を表示させることができる。
【００１４】
好ましくは、光透過手段によって反射された光は、前記アパーチャーが形成されていない面によって反射され、再び前記光透過手段に入射される。例えば、アパーチャー変換手段の回転円盤の裏面は反射面である。また、光透過手段は、少なくともＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルターが配列されかつ回転されるカラーホイールを含む。さらに、変調手段は、ＤＭＤまたは液晶デバイスであっても良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る照明光学系の構成を示す図である。本実施の形態に係る照明光学系は、光源からの集光光線のスポット径を検出し、そのスポット径に応じた最適のアパーチャー径を選択する機能を有している。
【００１６】
図１において、照明光学系１０は、放電ランプ２０と、放電ランプ２０からの光を反射する反射鏡３０と、反射鏡３０によって集光された光線束を入射するライトトンネル４０と、ライトトンネル４０に近接された位置に回転可能に配置されるロータリー式のアパーチャー変換装置５０と、反射鏡３０とライトトンネル４０との間に配置されるビームスプリッター６０と、ビームスプリッター６０によって反射された一部の光を受光するフォトセンサー７０と、フォトセンサー７０からのサイズ検出信号７１を受け取り、入射光のスポット径若しくはサイズを判定し、アパーチャー変換装置５０を制御する制御部８０と、制御部８０からの制御信号８１を受けてアパーチャー変換装置５０を駆動する駆動回路９０とを有する。
【００１７】
放電ランプ２０は、例えば、キセノンランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプ等が用いられる。放電ランプ２０は、石英ガラス管内に１対の電極を有し、１対の電極は反射鏡３０の光軸方向Ｓに一致される。一対の電極間の距離は、アーク長にほぼ等しく、集光される光線の最小サイズあるいはスポット径はこのアーク長によって決定される。
【００１８】
反射鏡３０は、例えば回転楕円面鏡から構成される。反射鏡３０の中心部に開口が形成され、この開口内に放電ランプ２０の一端部が一体に取り付けられる。
放電ランプ２０の電極間の中央、言い換えればアークの発光点が反射鏡３０の焦点位置に一致される。放電ランプ２０から発光された光は、反射鏡３０によって反射され、その反射光は第２の焦点位置に向けて集光される。
【００１９】
反射鏡３０からの光が集光される位置近傍にライトトンネル４０が配置される。ライトトンネル４０は、その軸方向と直交する断面が矩形状を有する中空のガラス部材であり、入射口４１、出射口４２、それらの間の光伝送部分４３とを有する。ライトトンネル４０の軸方向の中心は、反射鏡３０の光軸Ｓと一致する。
入射口４１に入射された光は、光伝送部分４３の内壁で多重反射され、出射口４２からほぼ均一な強度の光線束が出射される。出射口４２からの光線束は、そのアスペクト比に応じた口径の大きさの光となって所望の領域を照射する。
【００２０】
アパーチャー変換装置５０はライトトンネル４０の入射口４１の近傍に配置される。該変換装置５０は、複数のアパーチャーが形成されたロータリー式の回転円盤５１と、回転円盤５１の回転中心軸に結合されたモータ（図中省略）とを有する。モータは、例えばステッピングモータが用いられ、これは駆動回路９０によって駆動される。回転円盤５１の円周方向には、それぞれサイズの異なる円形状のアパーチャー５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄが形成され、これらのアパーチャーはそれぞれ等しい間隔、例えば４５度の間隔に配置される。アパーチャー５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの各半径を、ｒａ、ｒｂ、ｒｃ、ｒｄとすると、ｒａ＜ｒｂ＜ｒｃ＜ｒｄの関係にある。好ましくは、放電ランプ２０のアーク長の動的な延びに細かく対応することができるように、ｒｄ＝１．０５×ｒｃ、ｒｃ＝１．０５×ｒｂ、ｒｂ＝１．０５×ｒａのように、半径が５％ずつの割合で大きくなるように設定される。また、半径の一番小さいｒａの値は、放電ランプ２０のアーク長が初期状態（一番短いとき）にあるときに入射光を通過させることができるように設定される。アパーチャー５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの位置と、それらの半径ｒａ、ｒｂ、ｒｃ、ｒｄとの関係は、図２に示すようなテーブルとしてアパーチャー径メモリ８２に記憶される。
【００２１】
モータは、駆動回路９０からのパルス信号に応じて回転円盤５１を一定の回転角だけ回転させ、アパーチャー５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄのいずれかの中心をライトトンネル４０の軸に一致させる。また、回転円盤５１の裏面には、後述するように、反射膜がコーティングされ、裏面は反射面として機能することができる。
【００２２】
反射鏡３０とアパーチャー変換装置５０との間に所定の角度に傾斜されたビームスプリッター６０が介在される。ビームスプリッター６０は、公知のように入射光線束を二つに分ける光学素子である。反射鏡３０からの光は、その大部分がビームスプリッター６０を透過して回転円盤５１に入射されるが、残り数％の光がビームスプリッター６０によって反射され、フォトセンサー７０に受光される。
【００２３】
フォトセンサー７０は、例えば、２次元的な受光面を有するＣＣＤ面センサーであり、受光した光を電気信号に変換する。図３にフォトセンサー７０の受光エリア７２と入射光のサイズとの関係を示す。放電ランプ２０の使用開始時（ｔ０）、受光エリア７２の照射面積をＡ０とする。ｔ１時間経過後、アーク長が延び、その時の照射面積をＡ１とする。照射面積Ａ０、Ａ１は、照射されたＣＣＤの合計の画素数であり、この画素数に対応した電気信号が、サイズ検出信号７１としてフォトセンサー７０から制御部８０に出力される。フォトセンサー７０の受光エリア７２に照射されるスポット径が、回転円盤５１の集光面のスポット径と同じ大きさになるように、フォトセンサー７０が配置される。つまり、放電ランプ２０から回転円盤５１までの光路長と、放電ランプ２０からフォトセンサー７０の受光エリア７２までの光路長を等しくし、それぞれの入射光のスポット径が一対一に対応するようにする。こうすることで、制御部８０は、受光エリア７２の照射面積から、集光面である回転円盤５１への入射光のスポット径を判定することができる。
【００２４】
放電ランプ２０の使用開始時（ｔ０）、制御部８０は、メモリ８２に記憶されたアパーチャー径のテーブルを参照し、一番小さな半径ｒａであるアパーチャー５２ａがライトトンネル４０の入射口４１に整合されるように、初期設定をする。この初期設定がなされた状態において、放電ランプ２０から反射鏡３０を介してアパーチャー変換装置５０に光が入射されるとき、入射光のすべてがアパーチャー５２ａを通過し、ライトトンネル４０に入射される。
【００２５】
放電ランプをｔ１時間使用した後、そのアーク長が延びると、受光エリア７２の照射面積がＡ０からＡ１に変化する（図３参照）。このとき、アパーチャー変換装置５０へ入射された光のスポット径がアパーチャー５２ａの径（２ｒａ）よりも大きいと、入射光の一部がアパーチャー５２ａを通過することができず、外部に反射されてしまう。制御部８０は、フォトセンサー７０からのサイズ検出信号７１に基づき、照射面積Ａ１すなわち入射光のスポット径を算出する。制御部８０は、メモリ８２のテーブルを参照し、入射光のスポット径（サイズ）よりも大きくかつそれに最も近い径を有するアパーチャーを最適なアパーチャーと判定し、その最適なアパーチャーがライトトンネル４０の入射口に位置決めされるように駆動回路９０を制御する。
【００２６】
このように、制御部８０は、フォトセンサー７０からのサイズ検出信号７１をモニターすることで、入射光のサイズを判定し、入射光に最適なアパーチャー径を選択するように駆動回路９０を制御する。これにより、入射光のすべてがアパーチャーを介してライトトンネル４０に入射され、光の利用効率の低下が抑制される。
【００２７】
図４に本発明の第２の実施の形態の例を示す。第２の実施の形態に係る照明光学系１０ａは、アパーチャー変換装置５０ａの構成を除き、他の構成は第１の実施の態様と同じである。アパーチャー変換装置５０ａは、スライド可能なスライド板５１ａを有し、スライド板５１ａの長手方向に、それぞれ径の異なるアパーチャー５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄが形成されている。これらのアパーチャーの位置とサイズの関係は第１の実施の態様のときと同じようにメモリ８２に記憶される。スライド板５１ａは、図示しないリードネジに螺合され、リードネジをモータにより回転させることで、水平方向に移動される。第２の実施の態様は、ロータリー式を用いる代わりにスライド式によりアパーチャーの変換を行うものである。
【００２８】
次に、第１の実施の態様に係る照明光学系をプロジェクタに適用した例を示す。図５は、ＤＬＰ方式プロジェクタの主要な構成を示すブロック図である。プロジェクタ１００は、画像信号１０１を入力し、これをＤＭＤと同じ画素数のＲＧＢデジタル画像データに変換する前処理部１１０と、前処理部１１０からのデジタル画像データに基づきＤＭＤ１５０の駆動を制御するとともにランプ駆動回路１３０及びカラーホイール駆動部１４０等の制御を行う制御部１２０とを有する。ランプ駆動回路１３０は、放電ランプ２０の起動及び起動後の放電ランプのＡＣ駆動を制御する。カラーホイール駆動部１４０は、カラーホイール１６０を回転させ、放電ランプ２０からアパーチャー変換装置５０およびライトトンネル４０を介して入射された光をＲＧＢに分離させる。レンズ光学系１７０は、カラーホイール１６０からのＲＧＢ光をコンデンサレンズやミラーを介してＤＭＤ１５０の画像領域を照明する。ＤＭＤ１５０は、各画素に相当するミラーをアレイ状に配置させ、それらのミラーをスイッチングさせて入射光を反射させる。投射光学系１８０は、ＤＭＤ１５０からの反射光を拡大投射しスクリーン上に画像を表示させる。ここで、放電ランプ２０、ライトトンネル４０およびアパーチャー変換装置５０は、第１の実施の形態に係る照明光学系１０（図１）に相当する。
【００２９】
図６に放電ランプからカラーホイールに至る光学系を示す。放電ランプ２０からの集光された光は、アパーチャー変換装置５０を介してライトトンネル４０の入射口４１に入射され、光伝送路部分４３の内壁を多重反射され、その出射口４２から出射され、カラーホイール１６０に入射される。アパーチャー変換装置５０の回転円盤５１とライトトンネル４０の入射口４１との距離はできる限り小さいことが望ましく、理想的には両者が実質上密着するぐらいに近接される。また、アパーチャー変換装置５０のアパーチャー５２ａの中心は、ライトトンネル４０の軸方向の中心と一致する。回転円盤５１の裏面には、反射膜がコーティングされ反射面５５が形成されている。反射面５５は、後述するカラーホイール１６０から反射されてライトトンネル４０内に入射されてきた光を反射させる。
【００３０】
図７に、ＳＣＲ用カラーホイールの構成例を示す。ＳＣＲ用カラーホイール１６０は、ガラス円盤上にスパイラル状に配列されたＲ、Ｇ、Ｂの帯状のダイクロイックコーティング１６１、１６２、１６３を有する。Ｒ、Ｇ、Ｂのダイクロイックミラー１６１、１６２、１６３を一組とするパターンが、ホイールの中心から外周に向けて複数配列される。中心の開口１６４は、駆動モータの回転軸と結合される部分である。
【００３１】
Ｒ、Ｇ、Ｂの帯状のコーティング１６１、１６２、１６３は、ライトトンネル４０の出射口４２内に含まれる大きさに設定される必要がある。図８に出射口の大きさとＲＧＢの大きさとの関係を示す。ライトトンネル４０の出射口４２には、一組のＲ、Ｇ、Ｂのコーティング１６１、１６２、１６３が含まれる。これにより、カラーホイール１６０に出射口４２の光線束が入射されると、そこから帯状のＲ、Ｇ、Ｂ光が透過される。カラーホイール１６０が一定速度で回転されると、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＲＧＢの境界が一定速度Ｖで移動する。
【００３２】
図６に戻って、ライトトンネル４０の出射口４２に近接してカラーホイール１６０が位置決めされる。ライトトンネル４０の出射口４２からカラーホイール１６０に入射された光のうち、Ｒのカラーフィルター１６１においてＲが透過され、それ以外の波長の光がそこで反射される。同様にＧ、Ｂのフィルター１６２、１６３においてＧ、Ｂの光が透過され、それ以外の波長の光が反射される。つまり、約１／３の光がカラーホイール１６０を透過され、約２／３の光がそこで反射される。反射された光はライトトンネル４０の出射口４２から光伝送部分４３に入射され、それらの光がアパーチャー変換装置５０の回転円盤５１の反射面５５によって反射されて再び入射口４１に入射され、さらに出射口４２から出射されてカラーホイール１６０に再び入射される。
【００３３】
放電ランプ２０の経時変化によりアーク長が延び、入射光のスポット径が大きくなると、アパーチャー変換装置５０が最適なアパーチャー径を選択する。これにより、放電ランプ２０からの光がアパーチャーによって遮断されることなく、ライトトンネル４０内に入射される。回転円盤５１の裏面の反射面５５の反射効率を考えると、アパーチャー径をできるだけ小さくし、反射面５５の面積を大きくすることが有効であるが、本実施の形態のように、入射光のサイズに応じた最適なアパーチャー径を選択することで、放電ランプ２０からの入射光の損失を低減しかつカラーホイール１６０からの入射光の反射効率の低減を抑制するということを同時に達成することができる。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３５】
上記実施の態様は、ＤＬＰ方式のプロジェクタを例に説明したが、勿論、これ以外の液晶デバイスを用いたプロジェクタや、リア投射型のプロジェクタ等に広く適用することができる。
【００３６】
さらに上記実施の態様では、サイズの異なるアパーチャーを４つ示したが、アパーチャーのサイズ、形状、数は、設計事情に合わせて当業者によって適宜選択される。
【００３７】
さらに、フォトセンサー７０の受光エリアの入射スポット径と、アパーチャー変換装置の回転円盤の入射スポット径とが同じとなるような関係に光路長を設定したが、これに限らず、両者のスポット径は異なるものであっても良い。例えば、両者のスポット径の大きさが、１：ｎの関係にし、その関係の基づき最適なアパーチャーを選択しても良い。
【００３８】
さらに上記実施の態様では、光伝送部材として内部に空間が形成されたライトトンネルを例に説明したが、これ以外の形状のライトトンネルや他のインテグレータを用いてもよい。ライトトンネル等の光伝送部材の断面形状、大きさ、材質等は、使用されるプロジェクタの環境、大きさ、設計状態等に応じて当業者であれば容易に変更することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の照明光学系によれば、放電ランプのアーク長が経時変化により延び、それによって集光面における入射光のサイズ（あるいはスポット径）が変わった場合でも、その入射光のサイズに最適なアパーチャーを選択することで、放電ランプからの光の損失を極力低減し、光利用効率の低下を抑制することができる。
さらに、このような照明光学系を用いたプロジェクタでは、経時変化に伴う明るさの低下を極力低減することが可能となる。特に、ＳＣＲによるプロジェクタの場合には、入射光に応じたアパーチャー径を選択できるようにすることで、カラーホイールからの光を反射する反射面の反射効率の低減を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る照明光学系の構成を示す図である。
【図２】アパーチャー径の位置をサイズの関係を示すテーブルである。
【図３】受光エリアと照射面積との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る照明光学系の構成を示す図である。
【図５】本実施の形態の照明光学系を適用したプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図６】放電ランプからカラーホイールまでの光学系を示す図である。
【図７】カラーホイールの構成を示す図である。
【図８】カラーホイールから透過される光を示す図である。
【図９】従来の照明光学系を示す図である。
【符号の説明】
１０：照明光学系                  ２０：放電ランプ
３０：反射鏡                      ４０：ライトトンネル
５０：アパーチャー変換装置        ５１：回転円盤
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ：アパーチャー
５５：反射面                      ６０：ビームスプリッター
７０：フォトセンサー              ７２：受光エリア
８０：制御部                      ８２：メモリ
９０：駆動回路                  １００：プロジェクタ
１５０：ＤＭＤ                  １６０：カラーホイール
１７０：レンズ光学系            １８０：投射光学系
【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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