(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源および第２の光源からそれぞれ発せられて集光素子により集光された第１の光束および第２の光束が入射する入射面と該入射面から入射した前記第１および第２の光束からなる出射光束が出射する出射面とを有するロッドインテグレータと、
該ロッドインテグレータの前記出射面からの前記出射光束を、長方形の被照明面に導く導光光学系とを有し、
前記ロッドインテグレータが前記入射面と前記出射面との間で延びる方向をロッド長手方向とし、該ロッド長手方向および前記被照明面の長辺に平行な断面を第１の断面とし、前記ロッド長手方向および前記被照明面の短辺に対して平行で前記第１の断面に直交する断面を第２の断面とし、前記第１の断面において前記ロッド長手方向に直交する方向を第１の方向と、前記第２の断面において前記ロッド長手方向に直交する方向を第２の方向とするとき、
前記ロッドインテグレータの前記出射面は、前記第１の方向に長辺が延び、第２の方向に短辺が延びる長方形であり、
前記ロッドインテグレータは、それぞれ前記入射面と前記出射面との間に設けられ、前記第１の方向において向かい合う第１対の側面および前記第２の方向において向かい合う第２対の側面とを有し、
前記第２対の側面は、前記出射面から前記入射面に向かって前記第２の方向での間隔が広がるように形成され、
前記ロッドインテグレータの前記入射面は、正方形または前記出射面よりも正方形に近い長方形であり、
前記第１および第２の光束は、前記ロッドインテグレータの前記入射面に対して、前記ロッド長手方向に対して前記第１の方向での互いに反対側に斜いた方向から、該入射面において互いに角度をなして交差するように入射することを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記ロッドインテグレータの前記入射面の面積が、前記出射面の面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記第１対の側面は、前記入射面と前記出射面との間で前記第１の方向での間隔が一定であるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記ロッドインテグレータの前記入射面に向かって集光する前記第１および第２の光束のそれぞれの集光角をθとするとき、
θ≦３０°
であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記第１および第２の光束は、反射部材を介して前記ロッドインテグレータの前記入射面に入射することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記第１および第２の光源と前記ロッドインテグレータの前記入射面との間に、前記ロッド長手方向に対して直交する方向に移動して前記出射光束の色を変化させる色変更部材が配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の照明光学系と、
前記被照明面に配置された光変調素子とを有する光学装置。
【請求項８】
前記光変調素子は、複数のミラーの向きを可変としたミラー型光変調素子であることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の光学装置を有し、
前記光変調素子からの光を投射光学系により投射して画像を表示することを特徴とする画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッドインテグレータを用いて被照明面を照明する照明光学系に関し、さらにこれを用いた画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像投射装置（プロジェクタ）では、光源から発せられた光束を照明光学系で整形および均一化して液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の光変調素子に導き、該光変調素子により変調された光束を投射することで、画像を表示する。このようなプロジェクタに用いられる照明光学系には、ランプ（光源）からの光をリフレクタ（集光素子）で集光してロッドインテグレータに入射させ、該ロッドインテグレータから出射した光をＤＭＤに導くものがある。この照明光学系では、ロッドインテグレータの入射面または出射面の近傍にカラーホイールが配置される。カラーホイールは、光源から発せられた白色光を赤光、緑光および青光等の複数の色光を選択的に透過させるカラーフィルタがその円周方向に配置された部材である。カラーホイールが回転することで、ＤＭＤには複数の色光が順次入射する。ＤＭＤは、各色光の入射と同期して、その微小なミラー群がプロジェクタへの入力映像信号に応じてＯＮ位置とＯＦＦ位置に向きを変えられる。これにより、ＤＭＤに順次入射する複数の色光のそれぞれにおいてＯＮ位置の微小ミラーで反射した光が順次投射され、カラー画像が表示される。
【０００３】
このようなプロジェクタにおいて、より高輝度の画像を投射でき、かつ光源ランプの長寿命化を図れるように、複数の光源を用いることが要望されている。
【０００４】
特許文献１には、２つの光源ランプの光軸を交差させるように配置することで、それぞれのランプからの光束をロッドインテグレータの入射面に集光させる照明光学系が開示されている。この構成では、２つのランプにより形成される放電アークの像、すなわち光源像を空間的に完全に重ねてロッドインテグレータの入射面に入射させることができるので、ロッドインテグレータへの光の取り込み効率を向上させることが可能である。また、照明光学系では、ロッドインテグレータにおける互いに対向する二対の側面のうち、２つのランプの光軸を含む面内にて対向する一対の側面の間隔をロッドインテグレータの入射面から出射面に向けて広げている。これにより、２つのランプの光軸を交差させることで発生するロッドインテグレータの出射面での光線の広がりを抑制して、リレー光学系を介してＤＭＤに到達値する光の利用効率を向上させている。さらに、特許文献１には、ロッドインテグレータの出射面に対向するように（すなわち出射面側に）カラーホイールを配置した構成も開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、２つの光源ランプを互いに向かい合う向きで配置して、合成プリズムの２つの斜面上にそれぞれのランプの光源像を形成し、さらにリレーレンズ系を介してロッドインテグレータの入射面に２次光源像を形成する照明光学系が開示されている。この照明光学系では、リレーレンズ系を介して光束をロッドインテグレータの入射面に入射させることで、カラーホイールをロッドインテグレータの入射面側に配置するための合成プリズムとロッドインテグレータの入射面との間の間隔を確保している。しかも、ロッドインテグレータへの光の取り込み効率の低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１５０９４号公報
【特許文献２】特開２００７−１４０３４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１にて開示された照明光学系では、ロッドインテグレータの入射面側にカラーホイールを配置することが難しい。カラーホイールに設けられたる各色のカラーフィルタは誘電体多層膜により形成されているため、入射角の大きな光線に対してはカット率が５０％となるカットオフ波長がシフトする。このため、特許文献１のように２つのランプの光軸を交差させた配置の上カラーホイールを採ると、カラーフィルタへの光線の入射角が大きくなり、この結果、カットオフ波長がシフトして投射画像の色純度が低下する。
【０００８】
また、ロッドインテグレータの出射面側にカラーホイールを配置した場合も別の問題が生ずる。ロッドインテグレータの出射面と光変調素子の変調面はリレー光学系を介して共役な関係を有する。このため、カラーホイールに含まれるカラーフィルタ間の境界線がロッドインテグレータの出射面を横切る際にカラーフィルタの境界線が光変調素子に投影され、投射画像上にも該境界線が表示される。その結果、同時に投射される画像の一部と他の部分とが互いに異なる色光によって投射される、つまりは投射色光の混在が発生することになる。   
【０００９】
一方、特許文献２にて開示された照明光学系では、カラーホイールをロッドインテグレータの入射面側に配置している。しかながら、リレーレンズ系を介して光束をロッドインテグレータの入射面に入射させることで、ロッドインテグレータに入射する前においてリレーレンズ系を構成するレンズの表面反射による光量損失が発生する。また、このリレーレンズ系の諸収差によってロッドインテグレータの入射面における２次光源像にぼけが発生すると光の利用効率が低下する。さらに、このリレーレンズ系を設けたことによる照明光学系が大型化する。
【００１０】
本発明は、複数の光源からの光束をロッドインテグレータを介して被照明面に導く際の光量損失を低減して、より高輝度の照明を行えるようにした照明光学系およびこれを用いた画像投射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面としての照明光学系は、第１の光源および第２の光源からそれぞれ発せられて集光素子により集光された第１の光束および第２の光束が入射する入射面と該入射面から入射した第１および第２の光束からなる出射光束が出射する出射面とを有するロッドインテグレータと、該ロッドインテグレータの出射面からの出射光束を、長方形の被照明面に導く導光光学系とを有する。ロッドインテグレータが入射面と出射面との間で延びる方向をロッド長手方向とし、該ロッド長手方向および被照明面の長辺に平行な断面を第１の断面とし、ロッド長手方向および被照明面の短辺に対して平行で第１の断面に直交する断面を第２の断面とし、第１の断面においてロッド長手方向に直交する方向を第１の方向とし、第２の断面においてロッド長手方向に直交する方向を第２の方向とする。ロッドインテグレータの出射面は、第１の方向に長辺が延び、第２の方向に短辺が延びる長方形であり、ロッドインテグレータは、それぞれ入射面と出射面との間に設けられ、第１の方向において向かい合う第１対の側面および第２の方向において向かい合う第２対の側面とを有し、第２対の側面は、出射面から入射面に向かって第２の方向での間隔が広がるように形成されている。ロッドインテグレータの入射面は、正方形または出射面よりも正方形に近い長方形である。また、第１および第２の光束は、ロッドインテグレータの入射面に対して、ロッド長手方向に対して第１の方向での互いに反対側に斜いた方向から、該入射面において互いに角度をなして交差するように入射することを特徴とする。
【００１２】
なお、上記照明光学系と被照明面に配置された光変調素子とを有する光学装置および該光学装置を有して光変調素子からの光を投射光学系により投射して画像を表示する画像投射装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１および第２の光源からの光束をロッドインテグレータを介して被照明面に導く際の光量損失を低減することができ、より高輝度の照明を行える照明光学系を実現することができる。そして、この照明光学系を用いた画像投射装置によれば、より明るい投射画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１であるプロジェクタ光学ユニットの構成を示す図。
【図２】実施例１と従来技術との比較図。
【図３】実施例１における光線入射角度に対する誘電体多層膜の膜厚の変化を示す図。
【図４】本発明の実施例２であるプロジェクタ光学ユニットの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１には、本発明の実施例１である照明光学系を含むプロジェクタ光学ユニット（光学装置）の構成を示している。このプロジェクタ光学ユニットは、第１の光源部１０１、第２の光源部１０２および投射光学系ＰＬとともに、プロジェクタ（画像投射装置）に対して光学エンジン部として組み込まれる。なお、投射光学系ＰＬは光学ユニットの一部であってもよいし、光学ユニットに対して着脱（交換）が可能なものであってもよい。
【００１７】
第１の光源１１としての超高圧水銀ランプから発せられた第１の光束は、楕円リフレクタ（集光素子）２１によって反射され、集光レンズ３１によってロッドインテグレータａの入射面４ａの近傍に集光される。一方、第２の光源１２としての超高圧水銀ランプから発せられた第２の光束は、楕円リフレクタ（集光素子）２２によって反射され、集光レンズ３２によってロッドインテグレータ４の入射面４ａの近傍に集光される。なお、第１および第２の光源１１，１２としてキセノンランプを用いてもよいし、ＬＥＤ、レーザ、蛍光体等を用いてもよい。
【００１８】
第１の光源１１、リフレクタ２１および集光レンズ３１により第１の光源部１０１が構成され、第２の光源１２、リフレクタ２２および集光レンズ３２により第２の光源部１０２が構成される。Ｌ１はリフレクタ２１と集光レンズ３１の曲率中心を通る第１の光源部１０１の光軸（以下、第１の光源光軸という）であり、Ｌ２はリフレクタ２２と集光レンズ３２の曲率中心を通る第２の光源部１０２の光軸（以下、第２の光源光軸という）である。なお、各光源部において集光レンズを用いずに、楕円リフレクタのみを用いてもよい。
【００１９】
第１の光源光軸Ｌ１と第２の光源光軸Ｌ２は、ロッドインテグレータ４の入射面４ａ上で互いに角度θをなして交差するように配置されている。これにより、第１および第２の光源部１０１，１０２からの第１および第２の光束は、ロッドインテグレータ４の入射面４ａにおいて互いに角度をなして交差する。これにより、入射面４ａの近傍において第１の光束と第２の光束がそれぞれ形成する光源像が空間的に重なり合う。各光源部におけるリフレクタおよび集光レンズのパワーや間隔は、ロッドインテグレータ４の入射面４ａの近傍にて各光源部からの光束が最も集光されるように設定されている。
【００２０】
ロッドインテグレータ４に入射した第１および第２の光束は、その内部で全反射を繰り返し、出射面４ｂにて均一な照度分布を形成する。ロッドインテグレータ４の出射面４ｂから出射した出射光束は、導光光学系としてのリレーレンズ系（リレー光学系）５と全反射プリズム７を介して、被照明面に配置されたミラー型光変調素子であるＤＭＤ６の変調面に照射される。
【００２１】
ＤＭＤは、その変調面としての平面上にそれぞれが画素に相当する向きが可変である複数の微小なミラーがマトリクス状に配置されている。個々の微小ミラーは、プロジェクタへの入力映像信号に応じて、そのミラー駆動部に対する電圧の印加と不印加によってＯＮ位置とＯＦＦ位置の２つの傾き位置に向きが変えられる。ＯＮ位置の微小ミラーに入射した光は該ミラーで反射されて後述する投射光学系に導かれ、ＯＦＦ位置の微小ミラーに入射した光は後述する投射光学系には導かれない。
【００２２】
本実施例で用いているＤＭＤ６の光変調面は、１６（長辺）：９（短辺）のアスペクト比の長方形である。ＤＭＤ６の光変調面とロッドインテグレータ４の出射面４ｂとは、リレーレンズ系５を介して共役関係にある。したがって、ロッドインテグレータ４の出射面４ｂも、ＤＭＤ６の光変調面のアスペクト比に対応したアスペクト比（１６：９またはこれに近い比）を有する長方形に形成されている。
【００２３】
ここで、本実施例では、ロッドインテグレータ４が入射面４ａと出射面４ｂとの間で延びる方向をロッド長手方向とし、該ロッド長手方向に延びてロッドインテグレータ４の入射面４ａの重心（中心）と出射面４ｂの重心（中心）を通る軸をロッド中心軸Ｃという。また、ロッド長手方向、つまりはロッド中心軸Ｃに直交し、かつ互いに直交する２方向をｘ方向（第１の方向）とｙ方向（第２の方向）とする。そして、ロッド中心軸ＣおよびＤＭＤ６の光変調面の長辺（さらには光変調面の法線）に平行な第１の断面をｘｚ断面とし、このｘｚ断面に平行でロッド中心軸Ｃに直交する第１の方向をｘ方向とする。また、ロッド中心軸Ｃおよび光変調面の短辺に平行でｘｚ断面に直交する第２の断面をｙｚ断面とし、このｙｚ断面に平行でロッド中心軸Ｃに直交する第２の方向をｙ方向とする。
【００２４】
ロッドインテグレータ４の出射面４ｂは、ｘ方向に長辺が延び、ｙ方向に短辺が延びる長方形に形成されている。また、前述した第１および第２の光源部１０１，１０２は、ロッド中心軸Ｃを挟んでｘ方向における互いに反対側に、かつロッド中心軸Ｃに関して対称になるように配置されている。
【００２５】
ロッドインテグレータ４は、入射面４ａと出射面４ｂとの間に設けられ、ｘ方向にて向かい合う第１対の側面と、ｙ方向にて向かい合う第２対の側面の計４つの側面を有する。これら第１対および第２対の側面のうち、第２対の側面は、出射面４ａから入射面４ｂに向かってｙ方向での間隔が広がるようにロッド中心軸Ｃに対してテーパ角度を有するテーパ面として形成されている。なお、本実施例では、第２対の側面を平面として形成しているが、曲面として形成してもよい。
【００２６】
一方、第１対の側面は、入射面４ａと出射面４ｂとの間で互いに平行な（ｘ方向の間隔が一定の）平面として形成されている。
【００２７】
そして、ロッドインテグレータ４の入射面４ａは、そのアスペクト比が１：１の正方形に形成されている。ただし、入射面４ａは、出射面４ｂよりも正方形に近い（アスペクト比が１：１に近い）長方形であってもよい。なお、本実施例では、正方形への近さを、長方形の長辺の長さを短辺の長さで割った値が１に近いほど正方形に近いと定義する。
【００２８】
第１および第２の光源部１０１，１０２がロッドインテグレータ４の入射面４ａの近傍に形成する光源像は、それぞれ第１および第２の光源１１，１２の放電アークに３６０°全方位から対向するリフレクタ２１，２２が形成するため、円形（中心対称形状）になる。したがって、ロッドインテグレータ４の入射面４ａの形状がアスペクト比１対１の正方形またはこれに近い長方形であることは、光利用効率の観点で都合がよい。第２対の側面のテーパの角度が小さく、入射面４ａの形状が正方形から遠い長方形になると、光源像の一部にケラレが生じ、ロッドインテグレータ４における光の取り込み効率が低下する。また、光源像のケラレが生じないように正方形をｙ方向に長くした長方形の入射面４ａとすると、出射面４ｂから入射面４ａに向かって広がる第２対の側面のテーパ角がさらに大きくなる。これにより、第２対の側面での全反射によって、出射面４ａからの出射光束の発散角が大きくなり、リレーレンズ系５以降の光利用効率が低下する。
【００２９】
つまり、光利用効率を最適にするためには、本実施例のように入射面４ａの形状が正方形または出射面４ｂよりも正方形に近い長方形であることが好ましい。
【００３０】
第１の光源部１０１と第２の光源部１０２は、前述したようにロッド中心軸Ｃに関してｘ方向にて対称に配置されている。これにより、第１および第２光源部１０１，１０２からの第１および第２の光束は、ロッドインテグレータ４の入射面４ａに、ロッド中心軸Ｃに対してｘ方向にて互いに反対側に斜いた方向から、入射面４ａにおいて互いに角度θをなして交差するように入射する。
【００３１】
第１の光源光軸Ｌ１と第２の光源光軸Ｌ２とをロッドインテグレータ４の入射面４ａ上で交差させることによって、第１および第２の光源部１０１，１０２が形成する光源像は空間的に完全に重なり合う。これにより、ロッドインテグレータ４の入射面４ａにおける光の取り込み効率を向上させることができる。
【００３２】
しかも、本実施例では、ロッドインテグレータ４に、第２対の側面の間隔が出射面４ｂから入射面４ａに向かって広がるテーパ形状を持たせることで、光を取り込む入射面４ａの面積を出射面４ｂの面積に比べて大きくしている。つまり、入射面４ａに形成される光源像の通常の大きさに対して入射面４ａの光取り込み面積にマージンが確保されている。
【００３３】
ここで、光源像の大きさＬは、各光源部からの集光角θと以下のような関係がある。
【００３４】
【数１】
0006415266.tif 000002
【００３５】
式（１）より、集光角θが小さくなると、光源像の大きさＬは反比例して大きくなる。本実施例では、ロッドインテグレータ４の入射面４ａに向かって広がるテーパ形状によって生じる入射面４ａでの光取り込み面積のマージンを利用することで、第１および第２の光源部１０１，１０２からの第１および第２の光束の集光角θを小さくしている。また、各光源部からの光束の集光角が小さくなることで、第１および第２の光源光軸Ｌ１，Ｌ２がなす角度θも小さくすることができ、ロッドインテグレータ４の入射面４ａに入射する光束の全角２θをより小さくすることができる。
【００３６】
図２には、本実施例の効果を具体的に説明するため、特許文献１にて開示された構成を用いた比較例としての照明光学系（ａ）と、本実施例の照明光学系（ｂ）との比較を示す。各光源の放電アーク長、ＤＭＤおよびＦナンバー等のパラメータは両照明光学系で統一しているが、ロッドインテグレータの形状と各光源部からの集光角（光源光軸がなす角度）θが異なっている。
【００３７】
図２（ａ）に示す比較例において、ロッドインテグレータ４０は、ｘ方向において向かい合う一対の側面の間隔が出射面に向かって広がるテーパ形状を有する。出射面の大きさ６．４×３．６ｍｍに対して、入射面の大きさは３．６×３．６ｍｍである。一方、図２（ｂ）に示した本実施例の照明光学系において、ロッドインテグレータ４は、ｙ方向において向かい合う第２対の側面の間隔が入射面に向かって広がるテーパ形状を有する。出射面の大きさ６．４×３．６ｍｍに対して入射面の大きさは６．４×６．４ｍｍである。すなわち、比較例に比べて、本実施例では、ロッドインテグレータ４の入射面の１辺の長さが約１．８倍大きくなっている。これにより、原理的には、光源像を同じだけ大きくしても、ロッドインテグレータ４の入射面への光取り込み効率を同等に維持できる。
【００３８】
次に、光源像の大きさを約１．８倍まで拡大した場合の光源部からの集光角θの変化に注目する。比較例においてθ＝４０°とした場合、式（１）より、θ＝２２°程度まで各光源部からの集光角を小さくすることができる。したがって、ｘ方向におけるロッドインテグレータの入射面に入射する光束の全角２θは、比較例における８０°に対して、本実施例では４４°まで小さくなる。一方、ｙ方向においても比較例では光源部からの集光角は２２°となり、本実施例の４０°よりも小さくなる。
【００３９】
これにより、図１中に一点鎖線ＣＷで示すように、ロッド中心軸Ｃに交差（直交）する方向に移動（回転）して出射光束の色を変更する色変更部材としてのカラーホイールをロッドインテグレータ４の入射面側に配置することが可能となる。すなわち、カラーホイールに設けられる誘電体多層膜からなるカラーフィルタの入射角度依存性による色純度の低下を効果的に抑制することができ、高品質の画像を投射することできる。また、カラーホイールをロッドインテグレータの出射面側に配置する構成と比較すると、カラーフィルタの境界線がロッドインテグレータの出射面を横切る間は画像を表示しない等の対策をとる必要がない。このため、輝度を改善することができ、光源を２灯化する効果を最大限発揮することができる。
【００４０】
また、カラーホイールをロッドインテグレータ４の入射面側に配置することによって、ロッドインテグレータ４の前段でカラー表示のために不要となる光を反射することができるので、ロッドインテグレータ４への熱的な負荷を低減することができる。
【００４１】
次に、ロッドインテグレータ４の出射面４ｂにおける出射光束の発散角について考察する。入射面４への集光角をθとし、ロッドインテグレータ４の材料の屈折率をｎとすると、ロッドインテグレータ４内の光線角度θ′はスネルの法則より、
【００４２】
【数２】
0006415266.tif 000003
【００４３】
となる。
【００４４】
また、ロッド中心軸Ｃに対して角度θｔのテーパ面でｍ回反射した場合の光線角度θ′ｍは、
【００４５】
【数３】
0006415266.tif 000004
【００４６】
と表わすことができる。したがって、出射面４ｂにおける出射光束の発散角φは、
【００４７】
【数４】
0006415266.tif 000005
【００４８】
となる。
【００４９】
図２（ａ）の比較例において、ロッドインテグレータ４０の長さを７０ｍｍとし、屈折率は１．４７４としており、ロッド中心軸に対してテーパ面のなす角度θｔは約１．１５°としている。このとき、ロッドインテグレータ４０の入射面に対してθ＝４０°の角度で光線が入射すると、ロッドインテグレータ４０内での反射回数は５回となる。このとき、式（３），（４）より出射面からの発散角は約２１．５°となり、入射面ではθ＝４０°であった集光角が抑制されている。したがって、ｘ方向におけるロッドインテグレータ４０の出射面から出射する光束の全角はφ＝４３°となる。また、ｙ方向ではテーパ形状を有さないので、集光角は４０°となる。
【００５０】
一方、図２（ｂ）の本実施例において、第１および第２の光源部１０１，１０２をｘ方向に離間させて配置し、ロッドインテグレータ４をｙ方向にて入射面４ａに向かって広がるテーパ形状に形成している。ロッドインテグレータ４の長さと屈折率は比較例と同じである。各光源部からの集光角θは２２°であり、第１および第２の光源光軸Ｌ１，Ｌ２は２２°の角度で交差しているのに対して、ロッドインテグレータ４はｘ方向ではテーパ形状有さないので、出射面４ｂでは集光角θと同じ２２°で出射光束が発散する。したがって、ｘ方向におけるロッドインテグレータ４の出射面４ｂからの出射光束の全角はφ＝４４°となる。一方、ｙ方向では、ロッド中心軸Ｃに対するテーパ面のなす角度θｔは約−１．１５°となっている。このとき、式（３），（４）より、入射面４ａではθ＝２２°であった集光角が出射面４ｂでは発散角φ＝４３．４となっている。
【００５１】
このため、本実施例では、ロッドインテグレータ４の形状が出射面４ｂから入射面４ａに向かってｙ方向に広がるテーパ形状であるが、各光源部からの集光角を小さくしているので、出射面４ｂにおける発散角は、比較例とほぼ同等となっている。このため、本実施例でも、リレーレンズ系５以降の光利用効率を維持することができる。
【００５２】
さらに、本実施例では、特許文献２にて開示された照明光学系のようにカラーホイールの配置のためにリレーレンズ系を追加する必要が無い。このため、リレーレンズ系におけるレンズの表面反射や収差による損失が発生するおそれかがなく、しかも照明光学系の小型化を図ることができる。
【００５３】
したがって、本実施例によれば、カラーホイールをロッドインテグレータ４の入射面側に配置することが可能であり、かつ各光源部とロッドインテグレータ４との間にリレーレンズ系を追加する必要がない。このため、より高輝度の画像投射を実現可能な照明光学系を提供することができる。
【００５４】
なお、カラーホイールの誘電体多層膜の特性の入射角度依存性は、光線が透過する膜厚の変化に起因する。図３には、誘電体多層膜の光線入射角度に対する膜厚の変化子を示す。誘電体多層膜への入射角度（横軸）が３０°程度までなら光線が透過する膜厚（縦軸）の変化は３０％程度まで抑えられるが、３０°を超えると膜厚の変化が大きくなり、これに伴って誘電体多層膜の波長特性のシフトも急激に大きくなる。したがって、各光源部からの集光角θは３０°以下（θ≦３０）になるようにすることが好ましい。
【実施例２】
【００５５】
図４には、本発明の実施例２を示している。本実施例では、第１および第２の光源部１０１，１０２とロッドインテグレータ４との間に２つの反射部材９を配置することで、第１および第２の光源部１０１，１０２をそれらの開口が向き合うように配置している。
【００５６】
超高圧水銀ランプを光源として用いる場合には、ランプと重力方向の位置関係によってランプの発光管内の温度条件が変化し、ランプの寿命に影響を与えることがある。このため、図４に示す構成にすることで、ｘ方向を軸として照明光学系（つまりはプロジェクタ）を回転させても重力方向に対する第１および第２の光源部１０１，１０２の位置関係が変わらないので、設置自由度を確保しつつランプ寿命の短縮を回避できる。反射部材９としては、ミラーやプリズムを用いることができる。
【００５７】
なお、上記各実施例では２つの光源を用いる場合について説明したが、３つ以上の光源を用いてもよい。
【００５８】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１１  第１の光源
１２  第２の光源
２１，２２  リフレクタ
３１，３２  集光レンズ
４  ロッドインテグレータ
６  ＤＭＤ
【図１】
0006415266.tif 000006
【図２】
0006415266.tif 000007
【図３】
0006415266.tif 000008
【図４】
0006415266.tif 000009