(57)【要約】【課題】特定の振動方向の偏光光で、かつ特定の波長領域の光を高い効率で供給でき、液晶型空間光変調装置を用いる単板式プロジェクタに好適な照明装置等を提供すること。【解決手段】光源１０１と、ロッドインテグレータ１０４と、反射型偏光板１０６と、カラーフィルタ１０８と、を有し、反射部２０２ａは、反射型偏光板１０６で反射され、射出端面Ｓ２からロッドインテグレータ１０４へ再度入射して入射端面Ｓ１の方向へ進行する偏光光を射出端面Ｓ２の方向へ反射させ、反射部２０２ａは、さらに、射出端面Ｓ２の第１の位置Ｐ１から射出してカラーフィルタ１０８で反射されロッドインテグレータ１０４へ再度入射して入射端面Ｓ１の方向へ進行する他の波長領域の光を、射出端面Ｓ２の方向へ反射させて、射出端面Ｓ２の第１の位置Ｐ２とは異なる第２の位置Ｐ２から射出させる。【選択図】      図３
2005025064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を供給する光源と、
前記光源からの光の強度分布を略均一化させるロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータの射出側に設けられ、特定の振動方向の偏光光を透過させ、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射させる反射型偏光板と、
前記反射型偏光板を透過した光のうち、特定の波長領域の光を透過させ、前記特定の波長領域とは異なる他の波長領域の光を反射させるカラーフィルタと、を有し、
前記ロッドインテグレータは、さらに、前記光源側の入射端面と、前記光源からの光を入射させる前記入射端面に形成された開口部と、前記開口部の周辺に形成されている反射部と、前記反射型偏光板側の射出端面とを有し、
前記反射部は、前記反射型偏光板で反射され、前記射出端面から前記ロッドインテグレータへ再度入射して前記入射端面の方向へ進行する偏光光を前記射出端面の方向へ反射させ、
前記反射部は、さらに、前記射出端面の第１の位置から射出して前記カラーフィルタで反射され前記ロッドインテグレータへ再度入射して前記入射端面の方向へ進行する前記他の波長領域の光を、前記射出端面の方向へ反射させて、前記射出端面の前記第１の位置とは異なる第２の位置から射出させることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記反射型偏光板と前記カラーフィルタとの間の光路内にレンズ系をさらに有し、
前記レンズ系は、前記ロッドインテグレータの前記射出端面と前記カラーフィルタとを共役関係にし、かつ、前記ロッドインテグレータの前記射出端面から射出した光により前記カラーフィルタをテレセントリックに照明することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項３】
前記ロッドインテグレータは、前記入射端面の面積が前記射出端面の面積よりも小さいようなテーパを有する円錐形状であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
光を供給する光源と、
前記光源からの光の強度分布を略均一化させるロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータの射出側に設けられ、前記光源からの光を特定の振動方向の偏光光へ変換して射出する偏光変換素子と、
前記偏光変換素子から射出した光のうち、特定の波長領域の光を透過させ、前記特定の波長領域とは異なる他の波長領域の光を反射させるカラーフィルタと、を有し、
前記ロッドインテグレータは、さらに、前記光源側の入射端面と、前記光源からの光を入射させる前記入射端面に形成された開口部と、前記開口部の周辺に形成されている反射部と、前記偏光変換素子側の射出端面とを有し、
前記反射部は、さらに、前記カラーフィルタで反射され前記射出端面の第１の位置から前記ロッドインテグレータへ再度入射して前記入射端面の方向へ進行する前記他の波長領域の光を、前記射出端面の方向へ反射させて、前記射出端面の前記第１の位置とは異なる第２の位置から射出させることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
前記偏光変換素子は、
前記光源の方向に略頂点位置を向け、断面が略三角形形状の偏光分離部と、
前記偏光分離部の前記光源に対向する斜面に形成されている偏光分離膜と、
前記偏光分離膜に略平行に形成されている反射面とを有し、
前記偏光分離膜は、前記光源からの入射光の中心軸に対して所定の角度をなすように設けられ、
前記偏光分離膜は、前記光源からの光のうち、第１の振動方向を有する偏光光を透過させ、前記第１の振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光を反射させ、
前記反射面は前記偏光分離膜で反射された前記第２の振動方向の偏光光を、前記第１の振動方向の偏光光と略同一の方向へ反射させ、
さらに、前記反射面からの前記第２の振動方向の偏光光の光路内に、前記第２の振動方向の偏光光を前記第１の振動方向の偏光光へ変換する位相板が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記偏光分離膜は、前記入射光の前記中心軸に対して略垂直な入射端面をさらに有し、前記偏光分離膜と前記入射端面とは略４５°の角度をなし、
前記光源からの前記入射光の前記中心軸と、前記偏光変換素子から射出する射出光の中心軸とが略一致することを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記カラーフィルタが透過させる前記特定の波長領域の光は、少なくとも赤色光と、緑色光と、青色光とであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記カラーフィルタに対応した位置に設けられ、入射光を画像信号に応じて変調して射出する液晶型空間光変調装置と、
前記液晶型空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズと、を有する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、照明装置及びプロジェクタ、特に、液晶型空間光変調装置を用いるプロジェクタの照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｃｏｌｏｒ  Ｒｅｃａｐｔｕｒｅ方式（以下、「カラーリキャプチャ方式」という。）を採用する単板式のプロジェクタが知られている。カラーリキャプチャ方式のプロジェクタは、光を供給する光源部と、光源部からの光を均一化させるためのロッドインテグレータと、ロッドインテグレータの射出側に設けられ、色分離を行うカラーホイールとを有する。カラーホイールは、光源部からの光を、例えば、赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、青色光（以下、「Ｂ光」という。）の、３つの波長領域の光に色分離する。カラーリキャプチャ方式のプロジェクタの技術は、以下の特許文献１に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４２４１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光源部からの光をＲ光と、Ｇ光と、Ｂ光とに色分離する場合、カラーホイールには、Ｒ光のみを透過するＲ光透過ダイクロイック膜と、Ｇ光のみを透過するＧ光透過ダイクロイック膜と、Ｂ光のみを透過するＢ光透過ダイクロイック膜と、が形成される。それぞれのダイクロイック膜は、それぞれ特定の波長領域の光のみを透過し、他の波長領域の光を反射する。ダイクロイック膜で反射された光は、ダイクロイック膜に到達するまでとは逆の方向へ進行し、再びロッドインテグレータに入射する。ロッドインテグレータの光源部側の端面には、反射面が形成されている。このため、ダイクロイック膜で反射された光は、ロッドインテグレータの反射面で反射され、再びカラーホイールの方向に進行する。再びカラーホイールの方向に進行した光は、初めにカラーホイールに入射した光路とは異なる光路を進行する。また、カラーホイールは、光軸と略平行な軸を中心として高速回転している。このため、再びカラーホイールに入射する光は、初めにカラーホイールに入射した位置とは異なる位置に入射する。このため、再びカラーホイールの方向に進行した光のうちいずれかの成分の光は、カラーホイールを透過することができる。このような手順を繰り返して、光利用効率を向上することができる。
【０００５】
しかしながら、従来技術のカラーリキャプチャ方式のプロジェクタの空間光変調装置は、カラーホイールの高速回転に対応して、高速に駆動する必要がある。例えば、カラーホイールは、Ｒ光透過ダイクロイック膜と、Ｇ光透過ダイクロイック膜と、Ｂ光透過ダイクロイック膜とを螺旋型に形成して回転する。プロジェクタによる画像表示には、各色光について６０Ｈｚ程度の駆動速度を要する。このため、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色を用いる場合、空間光変調装置を、１フレームあたり１８０Ｈｚ（＝６０Ｈｚ×３）程度の速さで駆動させる必要がある。このため、高速な駆動を行うことが困難な空間光変調装置、例えば、液晶型空間光変調装置を用いる単板式のプロジェクタは、カラーホイールを用いたカラーリキャプチャ方式を採用することが困難である。このことから、液晶型空間光変調装置を用いる場合、単板式とし、かつ、光利用効率を向上することが困難であるという問題がある。また、液晶型空間光変調装置は、光の利用効率を上げるため、偏光光の透過率、又は反射率を制御している。このため、空間光変調装置として液晶型空間光変調装置を用いる場合、その照明装置は、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給する必要がある。
【０００６】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、特定の振動方向の偏光光で、かつ特定の波長領域の光を高い効率で供給でき、液晶型空間光変調装置を用いる単板式プロジェクタに好適な照明装置、及びその照明装置を用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、第１の本発明によれば、光を供給する光源と、前記光源からの光の強度分布を略均一化させるロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータの射出側に設けられ、特定の振動方向の偏光光を透過させ、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射させる反射型偏光板と、前記反射型偏光板を透過した光のうち、特定の波長領域の光を透過させ、前記特定の波長領域とは異なる他の波長領域の光を反射させるカラーフィルタと、を有し、前記ロッドインテグレータは、さらに、前記光源側の入射端面と、前記光源からの光を入射させる前記入射端面に形成された開口部と、前記開口部の周辺に形成されている反射部と、前記反射型偏光板側の射出端面とを有し、前記反射部は、前記反射型偏光板で反射され、前記射出端面から前記ロッドインテグレータへ再度入射して前記入射端面の方向へ進行する偏光光を前記射出端面の方向へ反射させ、前記反射部は、さらに、前記射出端面の第１の位置から射出して前記カラーフィルタで反射され前記ロッドインテグレータへ再度入射して前記入射端面の方向へ進行する前記他の波長領域の光を、前記射出端面の方向へ反射させて、前記射出端面の前記第１の位置とは異なる第２の位置から射出させることを特徴とする照明装置を提供することができる。
【０００８】
第１の本発明では、ロッドインテグレータを射出した光のうち、特定の振動方向の偏光光は反射型偏光板を射出する。これに対して、他の振動方向の光は反射型偏光板で反射されて、射出端面からロッドインテグレータへ再度入射する。ロッドインテグレータへ再入射した光は、例えば、硝子で構成されたロッドインテグレータの場合、空気との界面で全反射を繰り返しながら、入射端面の方向へ進む。再入射した光は、ロッドインテグレータ内で繰り返し反射すること、又は開口部から射出し光源を経由した後再びロッドインテグレータに入射すること等により複雑な光路を経て、楕円偏光になる。楕円偏光となった光は、入射端面の反射部で射出端面の方向へ反射される。反射部で反射された楕円偏光光は、射出端面から射出する。そして、反射型偏光板は、楕円偏光光のうち、特定の振動方向の偏光光を透過し、他の振動方向の偏光光を反射する。従って、反射型偏光板で反射された他の振動方向の偏光光は、再度全反射を繰り返して上述の光路を進行する。これにより、入射端面の反射部と反射型偏光板との間の光路を偏光光が再循環（リサイクル）する過程において、反射型偏光板で特定の振動方向の偏光光を次々と取り出すことができる。この結果、高い利用効率で特定の振動方向の偏光光を得ることができる。さらに好ましくは、ロッドインテグレータの内部にλ／４位相板を設けることが望ましい。λ／４位相板は、反射型偏光板で反射された、例えば直線偏光を円偏光に変換する。λ／４位相板で変換された円偏光は、全反射又は反射するたびに位相がπずれることにより偏向が回転する向きを変化させる。そして、再度、λ／４位相板を透過した後に、特定の振動方向に変換された直線偏光光は反射型偏光板を透過する。これに対して、再度、λ／４位相板を透過した後に、他の振動方向に変換された直線偏光光は、反射型偏光板で反射され、上述の再循環を繰り返す。このように、ロッドインテグレータ内において円偏光状態で反射させることで、さらに効率良く、所望の直線偏光成分を取り出すことができる。
【０００９】
また、ロッドインテグレータの射出端面の第１の位置から射出し、反射型偏光板を透過した偏光光は、カラーフィルタに入射する。カラーフィルタは、特定の波長領域の光を透過させ、他の波長領域の光を反射させる。即ち、カラーフィルタは、反射型偏光板を透過した特定の振動方向の偏光光のうち、さらに特定の波長領域の光を透過する。これに対して、カラーフィルタで反射された他の波長領域の光は、反射型偏光板を透過して、ロッドインテグレータの射出端面から再度入射する。そして、上述したように、入射端面の反射部は、ロッドインテグレータ内で全反射を繰り返して入射端面の方向へ進行する他の波長領域の光を射出端面の方向へ反射する。反射部で反射された他の波長領域の光は、射出端面の第１の位置とは異なる第２の位置から射出する。このように、反射型位相板を透過した特定の振動方向の偏光光のうち他の波長領域の光は、射出端面の第１の位置とは異なる第２の位置から射出する。これにより、２回目にカラーフィルタに入射する他の波長領域の光は、１回目にカラーフィルタに入射した位置とは異なるカラーフィルタの位置に入射する。このため、カラーフィルタを例えば、Ｒ光と、Ｇ光と、Ｂ光とをそれぞれ透過させる３つのカラーフィルタとから構成させる場合、第１回目にカラーフィルタに入射して反射された光は、第２回目にカラーフィルタの第１回目とは異なる位置に入射する。このため、第２回目に入射した位置でカラーフィルタを透過できる場合がある。また、第２回目にカラーフィルタに入射して、さらに反射された光は、再度全反射を繰り返して上述の光路を進行する。これにより、入射端面の反射部とカラーフィルタとの間の光路を光が再循環（リサイクル）する過程において、カラーフィルタで特定の波長領域の光を次々と取り出すことができる。この結果、高い利用効率で特定の波長領域の光を得ることができる。このように、上記構成によれば、特定の振動方向で、かつ特定の波長領域の光を高い効率で得ることができる。
【００１０】
また、第１の本発明の好ましい態様としては、前記反射型偏光板と前記カラーフィルタとの間の光路内にレンズ系をさらに有し、前記レンズ系は、前記ロッドインテグレータの前記射出端面と前記カラーフィルタとを共役関係にし、かつ、前記ロッドインテグレータの前記射出端面から射出した光により前記カラーフィルタをテレセントリックに照明することが望ましい。
【００１１】
ロッドインテグレータの入射端面の反射部と、カラーフィルタとの間で光を効率良く往復させるためには、カラーフィルタで反射された光を効率良く、ロッドインテグレータの射出端面へ入射させる必要がある。本態様のレンズ系は、ロッドインテグレータの射出端面とカラーフィルタとを共役関係にする。従って、ロッドインテグレータの射出端面とカラーフィルタとは物像関係にある。このため、ロッドインテグレータの射出端面の特定の位置から射出してカラーフィルタで反射された他の波長領域の光は、射出端面のこの特定の位置へ戻る。これにより、カラーフィルタで反射された光が、例えば、ロッドインテグレータの射出端面へ入射できない方向へ進行してしまうことを避けることができる。従って、高い光の利用効率を得ることができる。また、レンズ系は、カラーフィルタをテレセントリックに照明する機能をも有している。例えば、本態様の照明装置と組み合わせて液晶型空間光変調装置を使用する場合がある。液晶型空間光変調装置は、入射光を画像信号に応じて変調できる入射光の角度範囲が液晶の特性上制限されている。カラーフィルタをテレセントリックに照明すると、カラーフィルタに対して略平行に配置されている液晶型空間光変調装置もテレセントリックに照明される。液晶型空間光変調装置がテレセントリックに照明されると、その変調面に対して主光線が略垂直に入射する。液晶型空間光変調装置は、その変調面に対して略垂直に入射する光を最も効率良く変調することができる。このため、本態様の照明装置を液晶型空間光変調装置に適用すると、効率良く光を利用することができる。
【００１２】
また、第１の本発明の好ましい態様によれば、前記ロッドインテグレータは、前記入射端面の面積が前記射出端面の面積よりも小さいようなテーパを有する円錐形状であることが望ましい。
【００１３】
入射端面の面積が射出端面の面積よりも小さいようなテーパを有する円錐形状のロッドインテグレータ内を光が往復する場合、射出端面からの光は、ロッドインテグレータの中心軸とのなす角度が小さい方向、即ち中心軸に略平行な方向となるように射出する。このため、カラーフィルタをロッドインテグレータの中心軸に対して略垂直に配置する場合、ロッドインテグレータから射出した光は、光軸ＡＸに略平行、即ちテレセントリックな状態でカラーフィルタに入射する。これにより、カラーフィルタで反射された光が、例えば、ロッドインテグレータの射出端面へ入射できない方向へ進行してしまうことを避けることができる。従って、高い光の利用効率を得ることができる。また、本態様の照明装置を、液晶型空間光変調装置に適用すると、テレセントリックに照明できるため効率良く光を利用することができる。
【００１４】
さらに、第２の本発明によれば、光を供給する光源と、前記光源からの光の強度分布を略均一化させるロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータの射出側に設けられ、前記光源からの光を特定の振動方向の偏光光へ変換して射出する偏光変換素子と、前記偏光変換素子から射出した光のうち、特定の波長領域の光を透過させ、前記特定の波長領域とは異なる他の波長領域の光を反射させるカラーフィルタと、を有し、前記ロッドインテグレータは、さらに、前記光源側の入射端面と、前記光源からの光を入射させる前記入射端面に形成された開口部と、前記開口部の周辺に形成されている反射部と、前記偏光変換素子側の射出端面とを有し、前記反射部は、さらに、前記カラーフィルタで反射され前記射出端面の第１の位置から前記ロッドインテグレータへ再度入射して前記入射端面の方向へ進行する前記他の波長領域の光を、前記射出端面の方向へ反射させて、前記射出端面の前記第１の位置とは異なる第２の位置から射出させることを特徴とする照明装置を提供することができる。
【００１５】
第２の本発明では、偏光変換素子は、光源からの光を特定の振動方向の偏光光へ変換して射出する。そして、特定の振動方向の偏光光はカラーフィルタへ入射する。そして、上記第１の発明の場合と同様に、入射端面の反射部とカラーフィルタとの間の光路を光が再循環（リサイクル）する過程において、カラーフィルタで特定の波長領域の光を次々と取り出すことができる。この結果、高い利用効率で特定の波長領域の光を得ることができる。このように、第２の発明では、特定の振動方向で、かつ特定の波長領域の光を高い効率で得ることができる。
【００１６】
また、第２の本発明の好ましい態様としては、前記偏光変換素子は、前記光源の方向に略頂点位置を向け、断面が略三角形形状の偏光分離部と、前記偏光分離部の前記光源に対向する斜面に形成されている偏光分離膜と、前記偏光分離膜に略平行に形成されている反射面とを有し、前記偏光分離膜は、前記光源からの入射光の中心軸に対して所定の角度をなすように設けられ、前記偏光分離膜は、前記光源からの光のうち、第１の振動方向を有する偏光光を透過させ、前記第１の振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光を反射させ、前記反射面は、前記偏光分離膜で反射された前記第２の振動方向の偏光光を、前記第１の振動方向の偏光光と略同一の方向へ反射させ、さらに、前記反射面からの前記第２の振動方向の偏光光の光路内に、前記第２の振動方向の偏光光を前記第１の振動方向の偏光光へ変換する位相板が設けられていることが望ましい。
【００１７】
本態様では、偏光分離部は、光源の方向に略頂点位置を向け、断面が略三角形形状を有している。そして、偏光分離膜が偏光分離部の光源に対向する斜面に形成されている。このため、偏光分離膜は、光源からの光のうち、第１の振動方向の偏光光を透過させ、かつ第２の振動方向の光を斜面に対して略対向する２方向へ反射させる。そして、斜面で２方向へ反射された第２の振動方向の偏光光は、反射面でさらに、偏光分離膜を透過した第１の振動方向の光の進行方向と略同一の方向へ反射される。反射面で反射された２つの第２の振動方向の偏光光は、それぞれ位相板により、第１の振動方向の偏光光へ変換される。これにより、偏光変換素子の射出端面において、偏光分離膜を透過した第１の振動方向の偏光光の位置と、偏光分離膜で反射された後に第２の振動方向から第１の振動方向へ変換される偏光光の位置と、を近づけることができる。さらに、偏光分離膜により略対向する２方向へ第２の振動方向の光を反射させている。このため、第１の振動方向の光に対して略対称な位置から、第２の振動方向から第１の振動方向へ変換される光を射出させることができる。従って、カラーフィルタで反射された光が、再度偏光変換素子を透過する際、入射光の光軸は、異なる方向へ移動（シフト）されることがない。このため、入射端面の反射部とカラーフィルタとの間の光路において光を効率良く再循環（リサイクル）させることができる。
【００１８】
また、第２の本発明の好ましい態様としては、前記偏光分離膜は、前記入射光の前記中心軸に対して略垂直な入射端面をさらに有し、前記偏光分離膜と前記入射端面とは略４５°の角度をなし、前記光源からの前記入射光の前記中心軸と、前記偏光変換素子から射出する射出光の中心軸とが略一致することが望ましい。
【００１９】
本態様では、偏光分離膜は、入射光の中心軸に対して略垂直な入射端面をさらに有し、偏光分離膜と入射端面とは略４５°の角度をなしている。このため、偏光変換素子は、第１の振動方向に揃った光を略平行に射出させる。これにより、カラーフィルタをテレセントリックに照明することができる。また、光源からの入射光の中心軸と、偏光変換素子から射出される射出光の中心軸とが略一致している。このため、カラーフィルタで反射された光が、再度偏光変換素子を透過する際、さらに異なる方向へ光軸を移動（シフト）させることがない。従って、高い光の利用効率を得ることができる。このように、本態様の照明装置を、液晶型空間光変調装置に適用すると、テレセントリックに照明できるため効率良く光を利用することができる。
【００２０】
また、第１、第２の本発明の好ましい態様としては、前記カラーフィルタが透過させる前記特定の波長領域の光は、少なくとも赤色光と、緑色光と、青色光とであることが望ましい。カラーフィルタが透過させる特定の波長領域の光は、少なくともＲ光と、Ｇ光と、Ｂ光とであるため、高い光利用効率で明るいフルカラー照明を行うことができる。
【００２１】
さらに、第３の本発明によれば、上記の照明装置と、前記カラーフィルタに対応した位置に設けられ、入射光を画像信号に応じて変調して射出する液晶型空間光変調装置と、前記液晶型空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズと、を有することを特徴とするプロジェクタを提供することができる。本プロジェクタは、上述の照明装置を用いているため、高い光利用効率で明るい画像を得ることができる。さらに本発明によれば、高速かつ複雑な駆動を行うことが困難である他の空間光変調装置を用いても、プロジェクタを単板式とし、かつ、光利用効率を向上することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す。プロジェクタ１００は、照明装置１１０と、液晶型空間光変調装置１２０と、投写レンズ１３０とを有する。プロジェクタ１００の照明装置１１０は、ロッドインテグレータ１０４と、反射型偏光板１０６とによって、高い効率で特定の振動方向の偏光光を供給できる。また、照明装置１１０は、ロッドインテグレータ１０４と、コンデンサレンズ１０７と、カラーフィルタ１０８によって、高い効率で特定の波長領域の光を供給できる。
【００２３】
照明装置１１０の光源１０１は、光を供給する発光管１０２と、楕円形状のリフレクタ１０３とから構成されている。発光管１０２としては、例えば超高圧水銀ランプを用いることができる。発光管１０２からの光は、直接、又はリフレクタ１０３で反射した後、ロッドインテグレータ１０４の方向へ進行する。ロッドインテグレータ１０４の入射端面Ｓ１には、光源１０１からの光をロッドインテグレータ１０４内に入射させるための開口部２０４が形成されている。ロッドインテグレータ１０４の入射端面Ｓ１には、開口部２０４が設けられている。このとき、リフレクタ１０３で反射した光をロッドインテグレータ１０４の開口部２０４に集光させることにより、光源１０１から供給される光を効率良く利用することができる。なお、光源１０１は、開口部２０４に効率良く光を供給できるものであれば、発光管１０２とリフレクタ１０３とからなる構成に限られない。
【００２４】
図２（ａ）は、光軸ＡＸを含む断面におけるロッドインテグレータ１０４の概略構成を示す。図２（ｂ）は、ロッドインテグレータ１０４を入射端面Ｓ１側から見た構成を示す。ロッドインテグレータ１０４は、光源１０１からの光の強度分布を略均一化させる。そして、ロッドインテグレータ１０４は、断面が略四角形の中空構造をなし、光源１０１側の入射端面Ｓ１と、反射型偏光板１０６側の射出端面Ｓ２とを有する。開口部２０４の周辺の、ロッドインテグレータ１０４の内側の面には、反射部である反射ミラー２０２ａが形成されている。反射ミラー２０２ａは、例えば、アルミニウム、銀等の金属を蒸着することによって形成できる。さらに、ロッドインテグレータ１０４の内周面にも、反射ミラー２０２ｂが形成されている。ロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２付近には、λ／４位相板１０５が設けられている。λ／４位相版１０５の機能については、後述する。ロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２から射出された光は、ロッドインテグレータ１０４の射出側に設けられている反射型偏光板１０６に入射する。反射型偏光板１０６は、特定の振動方向の偏光光、例えば、ｐ偏光光を透過させ、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光、例えば、ｓ偏光光を反射させる。反射型偏光板１０６を透過した光は、コンデンサレンズ１０７を透過した後、カラーフィルタ１０８に入射する。
【００２５】
図５は、カラーフィルタ１０８の構成例を示す。図５において、カラーフィルタ１０８の領域Ｒ、領域Ｇ、領域Ｂは、それぞれ特定の波長領域の光であるＲ光、Ｇ光、Ｂ光を透過させる領域である。例えば、カラーフィルタ１０８には、Ｒ光透過ダイクロイック膜、Ｇ光透過ダイクロイック膜、Ｂ光透過ダイクロイック膜を用いることができる。領域Ｒは、特定の波長領域の光であるＲ光のみを透過させ、他の波長領域の光であるＧ光とＢ光とを反射させる。領域Ｒを透過したＲ光は、液晶型空間光変調装置１２０の方向に進行する。領域Ｒで反射されたＧ光、Ｂ光は、ロッドインテグレータ１０４の方向に戻る。領域Ｇは、Ｇ光を透過させ、Ｒ光とＢ光とを反射させる。領域Ｂは、Ｂ光を透過させ、Ｒ光とＧ光とを反射させる。このようにして、カラーフィルタ１０８は、特定の波長領域の光を透過させ、特定の波長領域の光とは異なる他の波長領域の光を反射させる。これにより、カラーフィルタ１０８は、光源１０１からの光を色分離する。カラーフィルタ１０８が透過させる特定の波長領域の光をＲ光と、Ｇ光と、Ｂ光とにすることにより、フルカラー照明を行うことができる。なお、図５に示すカラーフィルタ１０８の領域Ｗは、コンデンサレンズ１０７からの光をそのまま透過させる領域である。例えば、領域Ｗには、無色の透明フィルム等を用いることができる。領域Ｗを設けると、領域Ｗを透過した光により、明るい投写像を得ることができる。液晶型空間光変調装置１２０は、カラーフィルタ１０８の領域Ｒ、領域Ｇ、領域Ｂ、領域Ｗを一組として、画素を形成している。なお、カラーフィルタ１０８は、領域Ｗを設けず領域Ｒと、領域Ｇと、領域Ｂとから構成することとしても良い。また、カラーフィルタ１０８の各領域の配置は、図示するものに限られない。図１に戻って、カラーフィルタ１０８からの光は、液晶型空間光変調装置１２０に入射する。液晶型空間光変調装置１２０は、入射光を画像信号に応じて変調し、投写レンズ１３０の方向に射出する。投写レンズ１３０は、液晶型空間光変調装置１２０で変調された光をスクリーン１４０に投写する。
【００２６】
次に、図２を用いて、本発明の特徴的部分である、特定の振動方向の偏光光を供給するための構成について説明する。光源１０１から供給され、開口部２０４からロッドインテグレータ１０４の内部に入射した光は、ロッドインテグレータ１０４の内部の反射ミラー２０２ｂで反射される。そして、λ／４位相板１０５を透過し、ロッドインテグレータ１０４の射出面Ｓ２から射出した光Ｌ１は、反射型偏光板１０６に入射する。反射型偏光板１０６は、特定の振動方向の偏光光である、例えばｐ偏光光を透過する。これに対して、他の振動方向の偏光光である、例えばｓ偏光光は、反射型偏光板１０６で反射され、反射型偏光板１０６に入射するまでとは逆の方向へ進行する（光Ｌ２）。そして、光Ｌ２は、射出端面Ｓ２からロッドインテグレータ１０４に入射する。
【００２７】
射出端面Ｓ２からロッドインテグレータ１０４に入射した光Ｌ２は、再びλ／４位相板１０５を透過する。ここで、ｓ偏光光である光Ｌ２は、円偏光（例えば、左回り）に変換される。ロッドインテグレータ１０４に再入射した光Ｌ２は、反射ミラー２０２ｂで反射を繰り返しながら、入射端面Ｓ１の方向へ進行する。ロッドインテグレータ１０４に再入射した光Ｌ２は、反射ミラー２０２ｂ上の位置ｒ１で最初に反射する。このとき、円偏光は、反射により偏光面が回転し、偏光の回転する向きが逆方向へ変化した円偏光（右回り）になる。次いで、円偏光は、開口部２０４近傍の反射ミラー２０２ａ上の位置ｒ２で反射されることにより、再び左回りの円偏光となる。光Ｌ２は、反射ミラー２０２ａで反射されることにより、再び射出端面Ｓ２の方向に進行する。射出端面Ｓ２の方向に進行した左回りの円偏光は、反射ミラー２０２ｂ上の位置ｒ３で反射され、再び右回りの円偏光となる。右回りの円偏光となって射出端面Ｓ２の方向に進行した光は、λ／４位相板１０５に入射し、直線偏光であるｐ偏光光に変換される。λ／４位相板１０５でｐ偏光光に変換された光は、反射型偏光板１０６の方向に進行し、反射型偏光板１０６を透過する（光Ｌ３）。
【００２８】
ここまでの光の反射についての説明は、反射型偏光板１０６で反射された光のうちの一部の光についての振舞いについてのものである。実際は、反射型偏光板１０６で反射された直線偏光の多くは、ロッドインテグレータ１０４と反射型偏光板１０６との間で複雑に反射を繰り返す。また、反射型偏光板１０６で反射された直線偏光の一部は、入射端面Ｓ１の方向に進行して開口部２０４から射出した後、光源１０１で反射されて再びロッドインテグレータ１０４に入射する。このため、λ／４位相板１０５を設けなくても、反射型偏光板１０６で反射されてロッドインテグレータ１０４内に進行した直線偏光が楕円偏光になることを本願発明者は検証確認している。このことから、必ずしもλ／４位相板１０５を設けることを要しない。但し、λ／４位相板１０５を設けることにより、直線偏光を確実に円偏光に変換し、特定の振動方向の偏光光を高い利用効率で得ることができる。
【００２９】
これにより、入射端面Ｓ１の反射ミラー２０２と、反射型偏光板１０６との間の光路を偏光光が再循環（リサイクル）する。この循環過程において、反射型偏光板１０６で特定の振動方向の偏光光を次々と取り出すことができる。この結果、高い利用効率で特定の振動方向の偏光光を得ることができる。なお、ロッドインテグレータ１０４は、上記のように反射ミラー２０２ｂを内周面に設けた中空構造とせず、光学的に透明な部材、例えば、内部が全て硝子部材で構成された角柱形状でも良い。硝子によりロッドインテグレータ１０４を構成する場合、ロッドインテグレータ１０４に入射した光は、硝子部材と空気との界面で全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ１０４内を進行する。この場合、硝子部材の入射端面Ｓ１に、反射部である反射ミラー２０２ａを接着させて設ける。射出端面Ｓ２から入射端面Ｓ１の方向に進行した光は、中空構造の反射ミラー２０２ｂを用いる場合と同様、反射ミラー２０２ａで反射されることによって、再び射出端面Ｓ２の方向に進行する。また、λ／４位相板１０５は、射出端面Ｓ２の近傍に設ける構成に限られない。円偏光に変換された光を反射ミラー２０２ａ、２０２ｂで反射させることが可能な構成であれば、例えば、ロッドインテグレータ１０４の略中央部分や、入射端面Ｓ１の近傍にλ／４位相板１０５を配置する構成としても良い。
【００３０】
次に、本実施形態において、特定の波長領域の光を効率良く供給するための構成について説明する。反射型偏光板１０６から射出された特定の振動方向の偏光光であるｐ偏光光は、コンデンサレンズ１０７を透過する。そして、コンデンサレンズ１０７は、反射型偏光板１０６からの光の主光線を光軸ＡＸに対して略平行にする機能を有する。これにより、カラーフィルタ１０８はテレセントリックに照明される。液晶型空間光変調装置１２０は、入射光を画像信号に応じて変調できる入射光の角度範囲が液晶の特性上制限されている。具体的には、液晶型空間光変調装置１２０は、その変調面に対して略垂直に入射する光を最も効率良く変調することができる。ここで、カラーフィルタ１０８は、コンデンサレンズ１０７によりテレセントリックに照明される。このため、カラーフィルタ１０８に対して略平行に配置されている液晶型空間光変調装置１２０もテレセントリックに照明される。液晶型空間光変調装置１２０がテレセントリックに照明されると、その変調面に対して主光線が略垂直に入射する。この結果、液晶型空間光変調装置１２０は、効率良く光を変調することができる。
【００３１】
上述のように、カラーフィルタ１０８は、特定の波長領域の光を透過させ、特定の波長領域の光とは異なる他の波長領域の光を反射させる。カラーフィルタ１０８で反射された光を再びカラーフィルタ１０８の方向に進行させて、カラーフィルタ１０８を透過させることにより、特定の波長領域の光を効率良く液晶型空間光変調装置１２０に供給できる。図３は、特定の波長領域の光を液晶型空間光変調装置１２０に供給するための、ロッドインテグレータ１０４と、カラーフィルタ１０８との構成を示す。説明を簡単にするため、図３では、反射型偏光板１０６とカラーフィルタ１０８との間のコンデンサレンズ１０７を省略している。特定の波長領域の光を効率良く利用するためのコンデンサレンズ１０７の機能については、図４を用いて後述する。また、図３において、カラーフィルタ１０８のＲ、Ｇ、Ｂと記載されたそれぞれの部分は、図５を用いて説明した領域Ｒ、領域Ｇ、領域Ｂを示す。説明を簡潔にするため、図３に示すカラーフィルタ１０８は、図５に示す構成とは異なる構成を示している。
【００３２】
ロッドインテグレータ１０４の開口部２０４から入射した光は、ロッドインテグレータ１０４内の反射ミラー２０２ｂで反射され、λ／４位相板１０５を透過後に射出端面Ｓ２の第１の位置Ｐ１から射出する（光Ｌ４）。第１の位置Ｐ１から射出した光Ｌ４は、反射型偏光板１０６に入射する。反射型偏光板１０６は、上述のように、特定の振動方向の偏光光、例えば、ｐ偏光光を透過させる。反射型偏光板１０６を透過したｐ偏光光は、カラーフィルタ１０８に入射する。カラーフィルタ１０８は、ｐ偏光光のうち、さらに特定の波長領域の光を透過させる。また、カラーフィルタ１０８は、特定の波長領域以外の波長領域の光を反射させる。例えば、図３に示すように、光Ｌ４はカラーフィルタ１０８上の領域Ｂに入射している。光Ｌ４は、特定の波長領域の光であるＢ光を透過し、特定の波長領域以外の波長領域の光であるＲ光とＧ光とを反射させる。カラーフィルタ１０８を透過したＢ光は、液晶型空間光変調装置１２０で変調される。
【００３３】
カラーフィルタ１０８で反射されたＲ光とＧ光（光Ｌ５）とは、カラーフィルタ１０８に入射するまでとは逆の方向に進行し、反射型偏光板１０６を透過する。そして、光Ｌ５は、射出端面Ｓ２からロッドインテグレータ１０４に再度入射する。ロッドインテグレータ１０４に入射した光Ｌ５は、反射ミラー２０２ｂで反射しながら入射端面Ｓ１の方向に進行し、反射ミラー２０２ａで射出端面Ｓ２の方向へ反射される。反射ミラー２０２ａで反射された後、さらに反射ミラー２０２ｂで反射しながら射出端面Ｓ２の方向に進行した光Ｌ６は、射出端面Ｓ２の第１の位置Ｐ１とは異なる第２の位置Ｐ２から射出する。光Ｌ６は、光Ｌ４と同様にして、反射型偏光板１０６を透過した後、カラーフィルタ１０８に入射する。ここで、光Ｌ６は、光Ｌ４が射出した第１の位置Ｐ１とは異なる第２の位置Ｐ２から射出する。このため、光Ｌ６は、カラーフィルタ１０８上において、光Ｌ４が入射した位置とは異なる位置に入射する。例えば、光Ｌ６は、図３に示すように、第２の位置Ｐ２から射出し反射型偏光板１０６を透過後、カラーフィルタ１０８上の領域Ｇに入射する。上述のように、光Ｌ４は、領域Ｂに入射している。このため、光Ｌ６は、光Ｌ４が入射した位置とは異なる位置に入射する。光Ｌ６は、Ｒ光とＧ光であるから、特定の波長領域の光であるＧ光がカラーフィルタ１０８を透過する。また、特定の波長領域以外の波長領域の光であるＲ光は、カラーフィルタ１０８で反射され、再度ロッドインテグレータ１０４の方向に進行する（光Ｌ７）。
【００３４】
このように、初めにカラーフィルタ１０８に入射して反射された光は、その後再度カラーフィルタ１０８に入射するときに、初めに入射した位置とは異なる位置に入射する。このため、再度カラーフィルタ１０８に入射した光がカラーフィルタ１０８を透過できる場合がある。また、再度カラーフィルタ１０８に入射して、さらに反射された光は、ロッドインテグレータ１０４内で反射を繰り返して上述の光路を進行する。これにより、入射端面Ｓ１の反射ミラー２０２ａとカラーフィルタ１０８との間の光路を光が再循環（リサイクル）する過程において、カラーフィルタ１０８で特定の波長領域の光を次々と取り出すことができる。この結果、高い利用効率で特定の波長領域の光を得ることができる。
【００３５】
次に、図４を用いてコンデンサレンズ１０７の機能について説明する。図１に示したコンデンサレンズ１０７は、光源１０１側から順に、両凸レンズと、両凹レンズと、両凸レンズとの３枚のレンズで構成されている。これに対して、図４に示すコンデンサレンズ１０７は、便宜的に、第１レンズ群ＬＧ１と、第２レンズ群ＬＧ２とに分けて、その機能を説明する。コンデンサレンズ１０７の第２レンズ群ＬＧ２は、第２レンズ群ＬＧ２から射出する光の主光線が光軸ＡＸに対して略平行となるようにして、カラーフィルタ１０８をテレセントリックに照明する。さらに、高い利用効率で特定の波長領域の光を得るためには、ロッドインテグレータ１０４の入射端面Ｓ１の反射ミラー２０２ａ（図３参照）と、カラーフィルタ１０８との間で光を効率良く往復させる必要がある。このため、コンデンサレンズ１０７は、カラーフィルタ１０８で反射された光を効率良くロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２に入射させる機能も兼用する。
【００３６】
図４に示すように、コンデンサレンズ１０７を設けることにより、ロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２と、カラーフィルタ１０８の入射面とは、共役関係にある。ロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２の一点から射出した光は、コンデンサレンズ１０７を透過して、カラーフィルタ１０８の入射面の一点に結像する。ロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２と、カラーフィルタ１０８の入射面とが共役関係であるから、カラーフィルタ１０８で反射された光を、必ずロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２からロッドインテグレータ１０４に入射させることができる。このように、ロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２の特定の位置から射出し、カラーフィルタで反射された光は、再び射出端面Ｓ２のその特定の位置に戻る。これにより、カラーフィルタ１０８で反射された光が、例えば、ロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２へ入射できない方向に進行してしまうことを回避できる。従って、高い光利用効率を得ることができる。
【００３７】
また、コンデンサレンズ１０７は、第１レンズ群ＬＧ１の焦点と、第２レンズ群ＬＧ２の焦点とを同一位置Ｍとするように設ける。このために、第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２とは、第１レンズ群ＬＧ１の焦点位置ｆ１と、第２レンズ群ＬＧ２の焦点位置ｆ２とを一致させた距離間隔で配置する。これにより、カラーフィルタ１０８をテレセントリックに照明し、かつ、高い光利用効率を得られる。
【００３８】
本発明のプロジェクタ１００は、ロッドインテグレータ１０４と反射型偏光板１０６とによって、特定の振動方向の光を効率良く利用できる。また、ロッドインテグレータ１０４とカラーフィルタ１０８とによって、特定の波長領域の光を効率良く利用することができる。このように、本実施形態では、特定の振動方向で、かつ特定の波長領域の光を高い効率で利用でき、明るい画像を得られるという効果を奏する。また、コンデンサレンズ１０７を設けることにより、カラーフィルタ１０８をテレセントリックに照明し、かつ、カラーフィルタ１０８で反射された光を効率良く利用することができるという効果を奏する。さらに本実施形態の構成によれば、高速な駆動を行うことが困難である他の空間光変調装置を用いても、プロジェクタ１００を単板式とし、かつ、光利用効率を向上することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタ６００の概略構成を示す。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態のプロジェクタ６００は、照明装置６１０のロッドインテグレータ６０４に特徴がある。ロッドインテグレータ６０４は、入射端面Ｓ３の面積が、射出端面Ｓ４の面積よりも小さいようなテーパを有する円錐形状からなる。λ／４位相板１０５を透過しロッドインテグレータ６０４の射出端面Ｓ４から射出した光は、反射型偏光板１０６に入射する。特定の振動方向の光は、反射型偏光板１０６を透過し、カラーフィルタ１０８に入射する。カラーフィルタ１０８で反射された特定の波長領域以外の波長領域の光は、射出端面Ｓ４から、再度ロッドインテグレータ６０４に入射する。
【００４０】
射出端面Ｓ４から入射した光は、ロッドインテグレータ６０４内で反射を繰り返す。ロッドインテグレータ６０４は、入射端面Ｓ３の面積が射出端面Ｓ４の面積よりも小さいようなテーパを有する円錐形状である。このため、射出端面Ｓ４から射出される光は、ロッドインテグレータ６０４の中心軸とのなす角度が小さい方向、即ち中心軸に略平行な方向に射出する。ロッドインテグレータ６０４の中心軸を光軸ＡＸに略平行とすると、ロッドインテグレータ６０４から射出した光は、主光線が光軸ＡＸに略平行となるようにカラーフィルタ１０８に入射する。従って、カラーフィルタ１０８をテレセントリックに照明することができる。また、カラーフィルタ１０８で反射された光が、例えば、ロッドインテグレータ６０４の射出端面Ｓ２へ入射できない方向に進行してしまうことを回避できる。これにより、特定の波長領域の光を効率良く利用できるという効果を奏する。
【００４１】
本実施形態のロッドインテグレータ６０４は、ロッドインテグレータ６０４の中心軸に対するテーパの角度を調整することにより、特定の波長領域の光を効率良く利用することができる。また、ロッドインテグレータ６０４の射出端面Ｓ４と、カラーフィルタ１０８の入射面とを共役関係にすることなく、カラーフィルタ１０８で反射された光を効率良く再循環させることができる。このため、本実施形態のプロジェクタ６００の照明装置６１０は、第１実施形態のプロジェクタ１００の照明装置１１０とは異なり、コンデンサレンズ１０７を設ける必要がない。なお、ロッドインテグレータ６０４の形状は、テーパを有する円錐形状としているが、これに限られない。カラーフィルタ１０８で反射された光を効率良くロッドインテグレータ６０４に入射させることができる形状であれば、例えば、テーパを有する多角錐形状であっても良い。
【００４２】
（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタ７００の概略構成を示す。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態のプロジェクタ７００は、照明装置７１０内に、偏光変換素子７０２を設けていることを特徴とする。図７に示すように、偏光変換素子７０２は、ロッドインテグレータ１０４の射出側であって、コンデンサレンズ１０７の両凹レンズと両凸レンズとの間に設けられている。偏光変換素子７０２は、光源１０１からの光を特定の振動方向の偏光光、例えば、ｐ偏光光に変換して射出する。偏光変換素子７０２でｐ偏光光に変換された光は、上記の実施形態と同様に、カラーフィルタ１０８に入射する。カラーフィルタ１０８で反射された特定の波長領域以外の波長領域の光は、偏光変換素子７０２を透過してロッドインテグレータ１０４の方向に進行する。図８に示すように、偏光変換素子７０２は、入射光の中心軸ＡＸｉｎに対して略垂直な入射端面Ｓ５を有する。コンデンサレンズ１０７から偏光変換素子７０２までのレンズにより、ロッドインテグレータ１０４の入射端面Ｓ１と、偏光変換素子７０２の入射端面Ｓ５とは、共役関係にある。さらに、コンデンサレンズ１０７により、ロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２と、カラーフィルタ１０８とは、共役関係にある。
【００４３】
図８は、偏光変換素子７０２の断面の構成を示す。偏光変換素子７０２には、偏光分離部８０１と、反射面８０５と、位相板８０３とが設けられている。偏光分離部８０１は、断面が略三角形形状であって、光源１０１（図７参照）の方向に略頂点位置を向けて設けられている。また、偏光分離部８０１の略三角形形状をなす面であって光源１０１に対向する斜面には、偏光分離膜８０６が形成されている。偏光分離膜８０６は、光源１０１からの入射光の中心軸ＡＸｉｎに対して所定の角度となるように設けられている。偏光分離膜８０６は、入射端面Ｓ５に対して略４５°の角度をなすように設けられている。反射面８０５は、偏光分離膜８０６に略平行に形成されている。位相板８０３は、偏光変換素子７０２の射出端面Ｓ６上の、偏光分離部８０１どうしの間の領域に接着されている。
【００４４】
図９を用いて、偏光変換素子７０２が入射光を特定の振動方向の偏光光に変換する作用を説明する。偏光分離膜８０６は、偏光分離膜８０６に入射した光のうち第１の振動方向の偏光光、例えば、ｐ偏光光を透過させる。偏光分離膜８０６を透過したｐ偏光光は、そのまま偏光変換素子７０２の射出端面Ｓ６から射出する。また、偏光分離膜８０６は、偏光分離膜８０６に入射した光のうち第１の振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光、例えばｓ偏光光を反射する。偏光分離膜８０６は、偏光分離部８０１の斜面の向きに応じた２方向に、ｓ偏光光を反射させる。このようにして、偏光分離膜８０６は、ｐ偏光光とｓ偏光光とを分離する。
【００４５】
偏光分離膜８０６で２方向へ反射されたｓ偏光光は、偏光分離膜８０６に対向する位置に、偏光分離膜８０６に略平行に形成されている反射面８０５に入射する。反射面８０５に入射したｓ偏光光は、射出端面Ｓ６の方向へ反射され、偏光分離膜８０６を透過したｐ偏光光の進行方向と略同一の方向に進行する。そして、射出端面Ｓ６の方向へ進行したｓ偏光光は、射出端面Ｓ６に設けられている位相板８０３に入射する。位相板８０３に入射したｓ偏光光は、第１の振動方向の偏光光であるｐ偏光光に変換されて、偏光分離膜８０６を透過したｐ偏光光と同様に、偏光変換素子７０２から射出する。このようにして、偏光変換素子７０２は、入射光をｐ偏光光に変換する。
【００４６】
ここで、本実施形態の偏光変換素子７０２との比較として、図１０を用いて、従来の偏光変換素子１００２による偏光の変換について説明する。偏光変換素子１００２の偏光分離膜１００６と、反射面１００５とは、いずれも、入射光の中心軸ＡＸｉｎに対して所定の角度をなして設けられている。偏光分離膜１００６に入射した光のうち、ｐ偏光光はそのまま透過し、ｓ偏光光は、反射面１００５の方向へ反射する。そして、反射面１００５で反射されたｓ偏光光は、位相板１００３でｐ偏光光に変換されて射出する。偏光変換素子１００２は、いずれの偏光分離膜１００６についても、偏光分離膜１００６で反射したｓ偏光光を同じ方向へ進行させた後、反射面１００５で反射する。このため、ｓ偏光光は、位相板１００３でｐ偏光光に変換された後、偏光分離膜１００６を透過したｐ偏光光に対して一方向のみに移動（シフト）した位置から射出する。従って、偏光変換素子１００２は、入射光の中心軸ＡＸｉｎに対して、射出光の中心軸ＡＸｏｕｔを移動させてしまう。入射光の中心軸ＡＸｉｎに対して、射出光の中心軸ＡＸｏｕｔが移動すると、ロッドインテグレータ１０４の入射端面Ｓ１とカラーフィルタ１０８との間を光が往復するたびに光の中心軸が移動される。光の中心軸が移動すると、ロッドインテグレータ１０４の射出端面Ｓ２やカラーフィルタ１０８において取り込まれない光を増加させ、効率良く光を利用することが困難となる。
【００４７】
図９に戻って、偏光変換素子７０２の特徴について説明する。偏光変換素子７０２への入射光の中心軸ＡＸｉｎと、偏光変換素子７０２からの射出光の中心軸ＡＸｏｕｔとが略同一であることが、偏光変換素子７０２の特徴である。偏光分離部８０１の斜面に偏光分離膜８０６を設けることにより、偏光分離膜８０６で反射されたｓ偏光光を２方向に進行させる。また、反射面８０５により、２方向に進行したｓ偏光光を位相板８０３に入射させる。これにより、射出端面Ｓ６において、偏光分離膜８０６を透過したｐ偏光光を射出させる位置と、位相板８０３でｓ偏光光から変換されたｐ偏光光を射出させる位置と、をより近接させることができる。さらに、図９に示すように、偏光分離膜８０６で反射されて２方向に進行したｓ偏光光は、それぞれ位相板８０３でｐ偏光光に変換された後、偏光分離膜８０６を透過したｐ偏光光に対して略対称な位置から射出させることができる。これにより、偏光変換素子７０２は、入射光の中心軸ＡＸｉｎと、射出光の中心軸ＡＸｏｕｔとを略同一にすることができる。
【００４８】
入射光の中心軸ＡＸｉｎと、射出光の中心軸ＡＸｏｕｔとを略同一にすることにより、カラーフィルタ１０８（図７参照）で反射された光を効率良く利用できる。入射光の中心軸ＡＸｉｎと、射出光の中心軸ＡＸｏｕｔとを略同一とすることにより、光が偏光変換素子７０２を何回透過しても、入射光の光軸は、異なる方向へ移動されることがない。これにより、特定の波長領域の光を高い効率で得ることができるという効果を奏する。また、偏光分離膜８０６と入射端面Ｓ５とが略４５°の角度をなすことと、反射面８０５を偏光分離膜８０６に略平行に設けることとにより、偏光変換素子７０２は、第１の振動方向に揃った光を略平行に射出させる。これにより、カラーフィルタ１０８をテレセントリックに照明することができ、高い効率で光を利用できるという効果を奏する。
【００４９】
なお、本実施形態では、図７に示すように、偏光変換素子７０２をコンデンサレンズ１０７の両凹レンズと両凸レンズとの間に配置することとしているが、偏光変換素子７０２の配置位置はこれに限られない。光源１０１からの光を効率良く利用可能であれば、偏光変換素子７０２の配置位置を適宜変更して照明装置７１０を構成できる。さらに、本発明のプロジェクタ１００は、液晶型空間光変調装置１２０に光を透過させることにより画像を表示する構成としているが、液晶型空間光変調装置１２０で光を反射させることにより画像を表示する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成図。
【図２】特定の振動方向の偏光光を供給するための構成を説明する図。
【図３】特定の波長領域の光を供給するための構成を説明する図。
【図４】コンデンサレンズの機能を説明する図。
【図５】カラーフィルタの構成例の図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成図。
【図７】本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの概略構成図。
【図８】偏光変換素子の概略構成図。
【図９】偏光変換素子の作用を説明する図。
【図１０】従来の偏光変換素子の作用を説明する図。
【符号の説明】
１００  プロジェクタ、１０１  光源、１０２  発光管、１０３  リフレクタ、１０４  ロッドインテグレータ、１０５  位相板、１０６  反射型偏光板、１０７  コンデンサレンズ、１０８  カラーフィルタ、１１０  照明装置、１２０  液晶型空間光変調装置、１３０  投写レンズ、１４０  スクリーン、２０２ａ、２０２ｂ  反射ミラー、２０４  開口部、６００  プロジェクタ、６０４  ロッドインテグレータ、６１０  照明装置、７００  プロジェクタ、７０２  偏光変換素子、７１０  照明装置、８０１  偏光分離部、８０３  位相板、８０５  反射面、８０６  偏光分離膜、１００２  偏光変換素子、１００３  位相板、１００５  反射面、１００６  偏光分離膜、ＡＸ  光軸、Ｓ１  入射端面、Ｓ２  射出端面、ｒ１、ｒ２、ｒ３  位置、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７光、Ｐ１  第１の位置、Ｐ２  第２の位置、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ  領域、Ｍ  焦点、ｆ１、ｆ２  焦点位置、ＬＧ１  第１レンズ群、ＬＧ２  第２レンズ群、Ｓ３入射端面、Ｓ４  射出端面、ＡＸｉｎ  入射光の中心軸、ＡＸｏｕｔ  射出光の中心軸、Ｓ５  入射端面、Ｓ６  射出端面、Ｌｉｎ  入射光、Ｌｏｕｔ  射出光
【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】
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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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