(57)【要約】【課題】  ロッドインテグレータによる照明光の均一化を十分に達成しつつ光源装置の寸法を小型化する等の設計の自由度を高めた照明装置及びこれを組み込んだプロジェクタを提供すること。【解決手段】  インテグレータ光学系２１ｃの入射ポートＩＰに入射した光源光ＬＧは、対向する傾斜端面６３ａに直接入射し、或いは直角プリズム部分６３の一対の端面部分６３ｃ，６３ｄ等で反射された後に傾斜端面６３ａに入射する。傾斜端面６３ａに入射した光源光ＬＧは、この傾斜端面６３ａで全反射されてロス無く光路を折り曲げられ、ロッドインテグレータ本体６１に導かれる。つまり、インテグレータ光学系２１ｃは、光源光ＬＧを直角プリズム部分６３で全反射させて直交するロッドインテグレータ本体６１に導くので、照明装置２０の配置やサイズの任意性を高めることができ、結果的に照明装置２０を小型化することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用の光源光を射出する光源と、
前記光源からの光源光を所定角度範囲で収束させる光収束手段と、
光透過性の柱状体の少なくとも一端側の第１端部に、当該柱状体の軸に対して略４５゜の傾斜角をなす傾斜端面を有するとともに、前記光収束手段を経た光源光が前記柱状体中を通過する際に、前記傾斜端面で全反射させる光均一化手段と
を備える照明装置。
【請求項２】
前記光透過性の柱状体は、四角柱である前記柱状体の前記第１端部を、当該第１端部において対向する第１対の側面に垂直で、かつ、対向する第２対の側面の一方に対して略４５゜の傾斜角をなす前記傾斜端面としてカットした形状を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記光透過性の柱状体は、四角柱のロッドインテグレータ本体の少なくとも一端に、斜辺に対応する側面が前記傾斜端面となっている直角プリズム部分を設けたものであることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記光透過性の柱状体は、前記所定角度範囲及び前記傾斜角に対応して前記傾斜端面で全反射を実現する屈折率を有するガラス材料で形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載記載の照明装置。
【請求項５】
前記光収束手段は、前記第２対の側面の他方において前記傾斜端面に対向する透過窓面部分を介して前記光源からの光源光を前記光均一化手段内に導くことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項６】
前記光収束手段は、前記光源からの光源光のうち少なくとも主要部分を前記透過窓面部分を介して直接的に若しくは間接的に前記傾斜端面に入射させることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
前記光均一化手段は、前記柱状体中を通過した光源光を前記傾斜端面で反射させるとともに、前記第２対の側面の他方において前記傾斜端面に対向する透過窓面部分を介して外部に射出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項８】
前記光源は、固体光源であることを特徴とする求項１から請求項７のいずれか一項記載のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された照明光によって照明される空間光変調装置と、
前記空間光変調装置からの像光を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタ。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか一項記載の照明装置にそれぞれ相当する各色の照明装置と、
前記各色の照明装置から射出された各色の照明光によってそれぞれ照明される各色の空間光変調装置と、
前記各色の空間光変調装置でそれぞれ変調された各色の像光を合成して射出する光合成光学系と、
前記光合成光学系を経て合成された像光を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ライトバルブ等の対象を均一に照明するための照明装置、及びかかる照明装置を組み込んだ画像投射用のプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ用の光源装置として、ランプからの光をＰ偏光及びＳ偏光に分割した後にロッドインテグレータの一端に入射させ、その他端から射出した光のうちＳ偏光のみをロッドインテグレータの他端に配置した空間分布を有する位相差板によってＰ偏光に変換することによって、効率よく偏光変換を行うものが存在する（特許文献１参照）。
【０００３】
また、別の光源装置として、一対のランプからの光をロッドインテグレータの端部に形成した頂角約６０゜のプリズム部に設けた一対の入射面にそれぞれ入射させるとともに、対向する入射面の内面側で全反射させることによってロッドインテグレータ内に導くものが存在する（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−５６２６６号公報
【特許文献２】特開２０００−７５４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような光源装置では、いずれもロッドインテグレータの長さを確保することが容易でない。つまり、ロッドインテグレータの入射端を基準として、その軸方向に対して一定以上の鈍角をなす方向にランプを配置することになるので、ロッドインテグレータの軸方向に関して光源装置の寸法が大きくならざるを得ず、ロッドインテグレータの寸法を長くすることが容易でなくなる。この結果、ロッドインテグレータによる照明光の均一化を一定レベル以下とするか、或いは光源装置全体の寸法を大きくせざるを得ず、設計の自由度が減少する。
【０００５】
また、上記のような光源装置では、ロッドインテグレータの射出端の正面方向に照明対象である空間光変調素子を配置するので、上記と同様の理由で、ロッドインテグレータの軸方向に関する光源装置或いはプロジェクタの寸法が大きくなり、ロッドインテグレータの寸法を長くすることが容易でなくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、ロッドインテグレータによる照明光の均一化を十分に達成しつつ光源装置の寸法を小型化する等の設計の自由度を高めた照明装置及びこれを組み込んだプロジェクタ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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、（ａ）照明用の光源光を射出する光源と、（ｂ）光源からの光源光を所定角度範囲で収束させる光収束手段と、（ｃ）光透過性の柱状体の少なくとも一端側の第１端部に、当該柱状体の軸に対して略４５゜の傾斜角をなす傾斜端面を有するとともに、光収束手段を経た光源光が柱状体中を通過する際に、傾斜端面で全反射させる光均一化手段とを備える。
【０００８】
上記照明装置では、光透過性の柱状体で形成された光均一化手段が、この柱状体中を通過する光源光を、この柱状体の側面に対して略４５゜の傾斜角をなす傾斜端面で全反射させるので、光均一化手段に入射させる段階の光源光或いは光均一化手段から射出させる段階の光源光を、コーティングによって形成する反射膜を用いることなく柱状体の軸方向に略垂直な方向に進行させることができる。よって、光均一化手段及び光源を含めた光源装置の、柱状体の軸方向に関する寸法が増大することを簡易に防止しつつも、光均一化手段を経た光源光を十分に均一化することができる。この際、光透過性の柱状体は光源光の波面分割及び重畳を行うためのロッドレンズとして機能し、さらに、傾斜端面の近傍において傾斜端面に入射する前後の光源光を柱状体の側面の内面で全反射させることができるので、実質的にロッドレンズが延びたことになり、光源光の均一化を一層高めることができる。
【０００９】
また、本発明の具体的態様において、前記光透過性の柱状体が、四角柱である前記柱状体の前記第１端部を、当該第１端部において対向する第１対の側面に垂直で、かつ、対向する第２対の側面の一方に対して略４５゜の傾斜角をなす傾斜端面としてカットした形状を有する。この場合、矩形の画面等の被照明体に対応する照明を簡易に実現することができる。
【００１０】
また、本発明の具体的態様において、光透過性の柱状体が、四角柱のロッドインテグレータ本体の少なくとも一端に、斜辺に対応する側面が傾斜端面となっている直角プリズム部分を設けたものである。
【００１１】
また、本発明の具体的態様において、光透過性の柱状体が、所定角度範囲及び傾斜角に対応して傾斜端面で全反射を実現する屈折率を有するガラス材料で形成される。この場合、光源光が傾斜端面でロス無く反射され液晶ライトバルブ等の効率的な照明が可能になる。
【００１２】
また、本発明の具体的態様において、光収束手段が、第２対の側面の他方において傾斜端面に対向する透過窓面部分を介して光源からの光源光を光均一化手段内に導く。この場合、傾斜端面に対向する透過窓面部分が光源光の入射ポートになり、ここから入射した光源光を光透過性の柱状体中に効率的に閉じ込めて波面分割及び重畳を行いつつ均一化して、四角柱の他端側から射出することができる。
【００１３】
また、本発明の具体的態様において、光収束手段が、光源からの光源光のうち少なくとも主要部分を透過窓面部分を介して直接的に若しくは間接的に傾斜端面に入射させる。この場合、光源からの光源光をロス無く傾斜端面に入射させることができ、液晶ライトバルブ等の効率的な照明が可能になる。
【００１４】
また、本発明の具体的態様において、光均一化手段が、柱状体中を通過した光源光を傾斜端面で反射させるとともに、第２対の側面の他方において傾斜端面に対向する透過窓面部分を介して外部に射出する。この場合、傾斜端面に対向する透過窓面部分が光源光の射出ポートになり、光透過性の柱状体を通過して射出ポートから射出する光源光を効率的に均一化することができる。
【００１５】
また、本発明の具体的態様において、光源がＬＥＤ、有機ＥＬ素子等の固体光源である。この場合、光源光の波長や輝度を自在に制御しつつ、光源のサイズを小型化し消費電力を低減することができる。
【００１６】
また、本発明に係る第１のプロジェクタは、（ａ）上述の照明装置と、（ｂ）照明装置から射出された照明光によって照明される空間光変調装置と、（ｃ）空間光変調装置からの像光を投射する投射光学系と備える。ここで、空間光変調装置には、液晶ライトバルブ、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）等の表示素子が含まれる。
【００１７】
上記第１のプロジェクタでは、上述のような特徴を有する本発明の照明装置を用いているので、照明装置延いては投射光学系の寸法が増大することを防止しつつ、光源光を十分に均一化することにより、高輝度で高画質の画像を投射することができる。
【００１８】
また、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）上述の照明装置にそれぞれ相当する各色の照明装置と、（ｂ）各色の照明装置から射出された各色の照明光によってそれぞれ照明される各色の空間光変調装置と、（ｃ）各色の空間光変調装置でそれぞれ変調された各色の像光を合成して射出する光合成光学系と、（ｄ）光合成光学系を経て合成された像光を投射する投射光学系とを備える。
【００１９】
上記第２のプロジェクタでは、上述のような特徴を有する本発明の照明装置を用いているので、各照明装置延いては投射光学系の寸法が増大することを防止しつつ、光源光を十分に均一化することにより、高輝度で高画質のカラー画像を投射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔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構造を概念的に説明するブロック図である。このプロジェクタ１０は、照明装置２０と、光変調装置３０と、投射レンズ４０と、制御装置５０とを備える。ここで、照明装置２０は、Ｇ光照明装置２１と、Ｂ光照明装置２３と、Ｒ光照明装置２５と、光源駆動装置２７とを有する。また、光変調装置３０は、空間光変調装置である３つの液晶ライトバルブ３１，３３，３５と、光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム３７と、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５に駆動信号を出力する素子駆動装置３８とを有する。
【００２１】
Ｇ光照明装置２１は、Ｇ光用光源ユニット２１ａと、第１集光レンズ２１ｂと、インテグレータ光学系２１ｃと、第２集光レンズ２１ｄとを備える。このうち、Ｇ光用光源ユニット２１ａは、固体光源と呼ばれる複数のＬＥＤ２１ｆを回路基板２１ｇ上に適当な２次元的配列で取り付けたものからなり、各ＬＥＤ２１ｃの正面にビーム整形用のレンズエレメントを個別に配置した光学部材２１ｈを有している。各ＬＥＤ２１ｆは、３原色のうち緑（Ｇ）の範疇に含まれるＧ光をそれぞれ発生する。ＬＥＤ２１ｆから取り出したＧ光、つまり第１光源光ＬＧは、光学部材２１ｈ及び第１集光レンズ２１ｂを経た後、光均一化手段であるインテグレータ光学系２１ｃの入射ポートＩＰに入射する。この際、各ＬＥＤ２１ｆからのＧ光は、第１集光レンズ２１ｂによって適宜収束するビームとされ、第１集光レンズ２１ｂによって無駄なく回収されて、インテグレータ光学系２１ｃの入射ポートＩＰに重畳して入射する。インテグレータ光学系２１ｃを経てその射出ポートＯＰから射出した第１照明光ＬＧ’は、第２集光レンズ２１ｄを介して光変調装置３０のうちＧ光用の液晶ライトバルブ３１に入射する。これにより、液晶ライトバルブ３１上の被照射領域（画像情報形成領域）がＧ光によって均一に照明される。以上において、ＬＥＤ２１ｆの頂部レンズ、光学部材２１ｈ、及び第１集光レンズ２１ｂは、第１光源光ＬＧを所望の程度に収束させる光収束手段を構成する。
【００２２】
以下、図２及び図３を参照して、インテグレータ光学系２１ｃの構造及び機能を説明する。なお、図２（ａ）は、インテグレータ光学系２１ｃの平面図であり、図２（ｂ）は、インテグレータ光学系２１ｃの側面図である。また、図３は、インテグレータ光学系２１ｃの一端の拡大図である。
【００２３】
このインテグレータ光学系２１ｃは、ガラスを加工することによって作製した光透過性の柱状体部材であり、四角柱の一端を４５゜の傾斜角でカットした外形を有する。すなわち、インテグレータ光学系２１ｃは、矩形断面を有する四角柱のロッドインテグレータ本体６１と、ロッドインテグレータ本体６１の一端に設けた直角プリズム部分６３とからなる。このうちロッドインテグレータ本体６１は、対向する第１対の側面６１ａ，６１ｂと、両側面６１ａ，６１ｂに垂直に形成された第２対の側面６１ｄ，６１ｅとを備える。一方、直角プリズム部分６３は、その斜辺に対応する側面として傾斜端面６３ａを備え、この傾斜端面６３ａは、第１対の側面６１ｄ，６１ｅに垂直で、かつ、第２対の側面のうち一方の側面６１ｄに対して４５゜の傾斜角をなしており、透過窓面部分である入射ポートＩＰを通過した光源光ＬＧを全反射することができる。
【００２４】
インテグレータ光学系２１ｃの入射ポートＩＰに入射した光源光ＬＧは、対向する傾斜端面６３ａに直接入射し、或いは直角プリズム部分６３の一対の端面部分６３ｃ，６３ｄ等で反射された後に傾斜端面６３ａに入射する。傾斜端面６３ａに入射した光源光ＬＧは、この傾斜端面６３ａで全反射されてロス無く光路を折り曲げられ、ロッドインテグレータ本体６１に導かれる。この際、光源光ＬＧは、入射ポートＩＰすなわちエッジＥＧ１，ＥＧ２，ＥＧ３の内側に入射させる。さらに、光源光ＬＧは、ロッドインテグレータ本体６１の側面６１ｄと直角プリズム部分６３の傾斜端面６３ａとの交線ＥＧ４よりも傾斜端面６３ａ側に入射させる。この結果、光源光ＬＧは、入射ポートＩＰにおいて境界線Ｂ１の内側に入射する。また、光源光ＬＧが傾斜端面６３ａに入射する前後において、直角プリズム部分６３を構成する端面部分６３ｃ，６３ｄ等の内面に入射する際には、これらの内面において光源光ＬＧが全反射される。つまり、直角プリズム部分６３もインテグレータとして機能している。
【００２５】
図３に示すように、入射ポートＩＰから直角プリズム部分６３に入射する光源光ＬＧのうち光軸に平行な光線Ｌ１は、直角プリズム部分６３に設けた傾斜端面６３ａで全反射によって９０°折り曲げられてロッドインテグレータ本体６１に入射し、ロッドインテグレータ本体６１の軸方向に沿って進行する。また、直角プリズム部分６３に入射する光源光ＬＧは、一定の角度範囲を有しており、光軸に対して一方に最大限傾いた光線Ｌ２は、入射ポートＩＰで屈折して、光線Ｌ１同様に傾斜端面６３ａで全反射される。さらに、光軸に対して他方に最大限傾いた光線Ｌ３は、入射ポートＩＰで屈折して、光線Ｌ２同様に傾斜端面６３ａで全反射される。
【００２６】
ここで、直角プリズム部分６３に入射する各光線Ｌ１〜Ｌ３が傾斜端面６３ａで全反射される条件について考える。ここでは、全反射が最も起こり難い光線Ｌ３について考える。空気中から入射ポートＩＰへの入射角をａとし、ロッドインテグレータ本体６１及び直角プリズム部分６３の屈折率をｎとすると、ガラス中すなわち直角プリズム部分６３内における屈折角ｂは、
ｂ＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎ（ａ）／ｎ）
で与えられる。一方、傾斜端面６３ａにおける入射角θ＝（４５°−ｂ）の全反射に関する臨界角θｃは、
θｃ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）
で与えられ、θ＝がθｃよりも大きければ、傾斜端面６３ａにて光線Ｌ３が全反射される。具体的には、ガラスの屈折率をｎ＝１．７５８１とし、光源光ＬＧの角度範囲に対応する入射角をａ＝１８°とすると、屈折角がｂ＝１０．１°となって、最小の入射角はθ＝３４．９°となる。一方、臨界角はθｃ＝３４．７°であるので、すべての光線Ｌ１〜Ｌ３が傾斜端面６３ａで全反射されることになる。つまり、直角プリズム部分６３の屈折率を調節するだけで、傾斜端面６３ａに反射膜を設けることなく、入射ポートＩＰから入射する光源光ＬＧを直角プリズム部分６３で１００％反射させて直交するロッドインテグレータ本体６１に導くことができる。なお、傾斜端面６３ａに誘電体やＡｌ等の反射膜を形成する場合、傾斜端面６３ａの周囲にまわり込んで反射膜が形成されることを防止する必要があり、直角プリズム部分６３すなわちインテグレータ光学系２１ｃの製造コストが増大する。
【００２７】
図１に戻って、Ｂ光照明装置２３は、Ｂ光用光源ユニット２３ａと、第１集光レンズ２３ｂと、インテグレータ光学系２３ｃと、第２集光レンズ２３ｄとを備える。このうち、Ｂ光用光源ユニット２３ａは、Ｇ光用光源ユニット２１ａと同様の構造を有するが、回路基板２３ｇ上の各ＬＥＤ２３ｆが、３原色のうち緑（Ｂ）の範疇に含まれるＢ光をそれぞれ発生し、このＢ光からなる第２光源光ＬＢは、光学部材２３ｈ及び第１集光レンズ２３ｂを経てインテグレータ光学系２３ｃに入射する。インテグレータ光学系２３ｃは、Ｇ光用のインテグレータ光学系２１ｃ（図２、図３参照）と同様の構造を有するので、ここでは詳細な説明を省略する。このインテグレータ光学系２３ｃを経た第２照明光ＬＢ’は、波面分割及び重畳によってロス無く均一化されており、第２集光レンズ２３ｄを介して光変調装置３０のうちＢ光用の液晶ライトバルブ３３に入射する。これにより、液晶ライトバルブ３３上の被照射領域（画像情報形成領域）がＢ光によって均一に照明される。
【００２８】
Ｒ光照明装置２５は、Ｒ光用光源ユニット２５ａと、第１集光レンズ２５ｂと、インテグレータ光学系２５ｃと、第２集光レンズ２５ｄとを備える。このうち、Ｒ光用光源ユニット２５ａは、Ｇ光用光源ユニット２１ａと同様の構造を有するが、回路基板２５ｇ上の各ＬＥＤ２５ｆが、３原色のうち赤（Ｒ）の範疇に含まれるＲ光をそれぞれ発生し、このＲ光からなる第３光源光ＬＲは、光学部材２５ｈ及び第１集光レンズ２５ｂを経てインテグレータ光学系２５ｃに入射する。インテグレータ光学系２５ｃは、Ｇ光用のインテグレータ光学系２１ｃ（図２、図３参照）と同様の構造を有する。このインテグレータ光学系２５ｃを経た第３照明光ＬＲ’は、波面分割及び重畳によってロス無く均一化されており、第２集光レンズ２５ｄを介して光変調装置３０のうちＲ光用の液晶ライトバルブ３５に入射する。これにより、液晶ライトバルブ３５上の被照射領域（画像情報形成領域）がＲ光によって均一に照明される。
【００２９】
なお、図示の例では、各色の光源ユニット２１ａ〜２５ａとインテグレータ光学系２１ｃ〜２５ｃとの間に第１集光レンズ２１ｂ〜２５ｂを配置し、インテグレータ光学系２１ｃ〜２５ｃと各色の液晶ライトバルブ３１〜３５との間に第２集光レンズ２１ｄ〜２５ｄを配置しているが、第１集光レンズ２１ｂ〜２５ｂや第２集光レンズ２１ｄ〜２５ｄは、インテグレータ光学系２１ｃ〜２５ｃのサイズ変更等によって適宜省略することができる。また、例えば光源ユニット２１ａ〜２５ａと第１集光レンズ２１ｂ〜２５ｂとの間には、液晶ライトバルブ３１〜３５に入射させる照明光をＳ偏光又はＰ偏光に統一するための偏光変換素子を配置することができる。
【００３０】
各液晶ライトバルブ３１，３３，３５にそれぞれ入射した各色光照明装置２１，２３，２５からの光は、これら液晶ライトバルブ３１，３３，３５によってそれぞれ２次元的に変調される。各液晶ライトバルブ３１，３３，３５を通過した各色の光は、クロスダイクロイックプリズム３７で合成されて、その一側面から射出する。クロスダイクロイックプリズム３７から射出した合成光の像は、投射光学系である投射レンズ４０に入射してスクリーン（不図示）に適当な拡大率で投影される。つまり、プロジェクタ１０によって、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５に形成された各色Ｇ，Ｂ，Ｒの画像を合成したカラー画像が、動画又は静止画としてスクリーン上に投射される。なお、図示を省略しているが、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５の周辺の適所には、これらの液晶ライトバルブ３１，３３，３５を偏光光で照明し読み出すため、偏光板が配置されている。
【００３１】
制御装置５０は、光源駆動装置２７に制御信号を出力して、各色光照明装置２１，２３，２５に設けた第１〜第３光源ユニット２１ａ，２３ａ，２５ａを構成する各ＬＥＤ２１ｆ，２３ｆ，２５ｆを適当なタイミングで発光させる。また、制御装置５０は、素子駆動装置３８に制御信号を出力して、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５に投射画像の輝度に対応する２次元的な偏光特性分布を形成する。
【００３２】
以下、図１に示すプロジェクタ１０の動作について説明する。照明装置２０に設けたＧＢＲ光照明装置２１，２３，２５からの各色の照明光は、対応する液晶ライトバルブ３１，３３，３５にそれぞれ入射する。各液晶ライトバルブ３１，３３，３５は、外部からの画像信号に応じて動作する素子駆動装置３８によって変調されて２次元的屈折率分布を有しており、各色の照明光を２次元空間的に画素単位で変調する。このように、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５で変調された照明光すなわち像光は、クロスダイクロイックプリズム３７で合成された後に投射光学系である投射レンズ４０に入射してスクリーンに投影される。この場合、ＧＢＲ光照明装置２１，２３，２５に設けたインテグレータ光学系２１ｃ〜２５ｃが、各色の光源光ＬＧ〜ＬＲを直角プリズム部分６３で全反射させて直交するロッドインテグレータ本体６１に導くので、照明装置２０の配置やサイズの任意性を高めることができ、結果的に照明装置２０を小型化することができる。なお、ロッドインテグレータ本体６１は、光源光ＬＧ〜ＬＲの波面分割及び重畳を行うためのロッドレンズとして機能し、さらに、直角プリズム部分６３では、傾斜端面６３ａだけでなく端面部分６３ｃ，６３ｄ等でも全反射が生じる。よって、実質的にロッドレンズが延びたことになり、光源光ＬＧ〜ＬＲすなわち照明光ＬＧ’〜ＬＲ’の均一化を一層高めることができる。
【００３３】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第２実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタを変形したものであるので、共通分についての説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３４】
図４は、第２実施形態のプロジェクタの要部を説明する図である。この場合、照明装置を構成するインテグレータ光学系１２１ｃの入射ポートＩＰ側にロッドインテグレータ本体６１が設けられており、射出ポートＯＰ側に直角プリズム部分６３が設けられている。インテグレータ光学系１２１ｃの形状自体は、図２及び図３に示す第１実施形態のものと同様である。この照明装置では、直角プリズム部分６３に設けた傾斜端面６３ａを利用して液晶ライトバルブ３１の光軸に垂直な方向から光源光ＬＧを導入できる。なお、この場合、Ｇ光照明装置１２１についてのみ説明しているが、他のＢ光照明装置やＲ光照明装置もＧ光照明装置１２１と同様の構造を有し、図示のインテグレータ光学系１２１ｃと同様のインテグレータ光学系を備える。
【００３５】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第３実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタを変形したものである。
【００３６】
図５は、第３実施形態のプロジェクタの要部を説明する図である。この場合、照明装置を構成するインテグレータ光学系２２１ｃの入射ポートＩＰ側と射出ポートＯＰ側との双方にロッドインテグレータ本体６１を挟むように直角プリズム部分６３が設けられている。この照明装置では、一対の直角プリズム部分６３に設けた一対の傾斜端面６３ａを利用して液晶ライトバルブ３１の光軸に対して平行にずれた方向から光源光ＬＧを導入できる。なお、この場合、Ｇ光照明装置２２１についてのみ説明しているが、他のＢ光照明装置やＲ光照明装置もＧ光照明装置２２１と同様の構造を有し、図示のインテグレータ光学系２２１ｃと同様のインテグレータ光学系を備える。
【００３７】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態に係るプロジェクタについて説明する。このプロジェクタは、ＳＣＲ（sequential Color Recapture）技術を用いたプロジェクタである。
【００３８】
図６は、第３実施形態のプロジェクタの全体構造を説明する図である。このプロジェクタ３００は、光源装置３７１と、ＳＣＲ用のインテグレータ３７３と、ＳＣＲ用のカラーホイール３７５と、リレー光学系３７７と、反射ミラー３７９と、フィールドレンズ３８１と、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）３８３と、投射レンズ３８５とを、システム光軸ＳＡに沿って順に配置して構成されている。
【００３９】
光源装置３７１は、内面に回転楕円体の反射面を有する楕円リフレクタ３７１ａと、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等である光源ランプ３７１ｂとで構成される。光源ランプ３７１ｂは、楕円リフレクタ３７１ａの第１焦点Ｆ１に配置されており、光源装置３７１から射出される光源光は、楕円リフレクタ３７１ａの第２焦点Ｆ２に集光されて、この第２焦点Ｆ２と一致するように配置された光入射孔３７３ａを有するインテグレータ３７３内部に導入される。インテグレータ３７３の光入射孔３７３ａから入射した光源光は、内部で反射を繰り返すことによって波面分割され射出ポート３７３ｂから重畳によって均一化された照明光として射出される。インテグレータ３７３から射出された照明光は、カラーホイール３７５に入射する。カラーホイール３７５は、図示を省略するモータによって回転可能になっており、インテグレータ３７３の射出ポート３７３ｂに対向配置されるフィルタ面３７５ａには、Ｇ、Ｂ、及びＲの３色の線状フィルタがスパイラル状に形成されている。フィルタ面３７５ａは、インテグレータ３７３から射出された照明光をＧＢＲの３色に時系列的に色分割して射出する。この際、フィルタ面３７５ａから射出される透過光以外の色光は、フィルタ面３７５ａで反射されてインテグレータ３７３に戻される。インテグレータ３７３に戻された再利用光は、インテグレータ３７３中で反射されながら他端に達して光入射孔３７３ａの周囲に設けたミラー３６３ｈで反射されてインテグレータ３７３中を逆行し、フィルタ面３７５ａを再度照明する。このように光源光を再利用する技術を「ＳＣＲ技術」と呼んでいる。リレー光学系３７７は、カラーホイール３７５を通過したインテグレータ３７３の射出ポート３７３ｂの光の像をＤＭＤ３８３上に形成し、ＤＭＤ３８３の均一な照明が達成される。ＤＭＤ３８３は、これに入射する照明光を与えられた画像信号に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、画像を表す画像光を投射レンズ３８５の方向に射出する機能を有する反射方向制御型の空間光変調装置である。ＤＭＤ３８３から射出される画像光は、フィールドレンズ３８１及び投射レンズ３８５を介してスクリーン（不図示）上に投射される。
【００４０】
図７（ａ）は、図６に示すインテグレータ３７３の平面図であり、図２（ｂ）は、インテグレータ３７３の側面図である。
【００４１】
このインテグレータ３７３は、図１に示す第１実施形態のインテグレータ光学系２１ｃとほぼ同一の外形を有する。すなわち、インテグレータ３７３は、四角柱のロッドインテグレータ本体３６１と、ロッドインテグレータ本体３６１の一端に設けた直角プリズム部分３６３とからなる。直角プリズム部分３６３の入射側には、誘電体やＡｌ等からなる反射膜３６３ｈが形成されており、反射膜３６３ｈに中央には、光源装置３７１からの光源光を取り込むための光入射孔３７３ａが形成されている。光入射孔３７３ａを介して直角プリズム部分３６３に入射した光源光は、傾斜端面３６３ａで全反射されて光路を折り曲げられ、ロッドインテグレータ本体３６１中を進行して射出ポート３７３ｂから射出される。一方、カラーホイール３７５で反射されて射出ポート３７３ｂに入射した光源光は、ロッドインテグレータ本体３６１中を逆行して直角プリズム部分３６３に入射するが、傾斜端面３６３ａによる全反射後に反射膜３６３ｈで反射されてロッドインテグレータ本体３６１に戻される。本実施形態においても、直角プリズム部分３６３の屈折率を調節するだけで、傾斜端面３６３ａに反射膜を設けることなく、光入射孔３７３ａから入射する光源光を直角プリズム部分３６３で１００％反射させて直交するロッドインテグレータ本体３６１に導くことができる。
【００４２】
〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第５実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタを変形したものである。
【００４３】
図８（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、第５実施形態のプロジェクタの要部であるインテグレータ光学系を説明する平面図、側面図、及び端面図である。このインテグレータ光学系４２１ｃは、図２に示すインテグレータ光学系２１ｃと同様にガラスを加工することによって作製した柱状体部材である。ただし、第１実施形態の場合と異なり、光軸ＯＡに垂直な断面が台形になっており、一端に向かって細くなる四角錐台状の先端に光軸ＯＡに対して４５゜傾いた傾斜端面６３ａを備える。このインテグレータ光学系４２１ｃの入射ポートＩＰに入射した光源光は、対向する傾斜端面６３ａに直接入射し、或いは直角プリズム部分４６３の端面部分等で反射された後に傾斜端面６３ａに入射する。傾斜端面６３ａに入射した光源光は、この傾斜端面６３ａで全反射されてロス無く光路を折り曲げられ、ロッドインテグレータ本体４６１に導かれる。この場合も、ロッドインテグレータ本体４６１のみならず直角プリズム部分４６３がインテグレータとして機能する。
【００４４】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図２のインテグレータ光学系２１ｃにおいて、入射ポートＩＰに入射ポートＩＰの開口と同一寸法以上の矩形断面を有するロッドインテグレータを接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタの構造を説明するブロック図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、インテグレータ光学系の平面図及び側面図である。
【図３】図２のインテグレータ光学系のうち直角プリズム部分を説明する図である。
【図４】第２実施形態のプロジェクタの要部を説明する図である。
【図５】第３実施形態のプロジェクタの要部を説明する図である。
【図６】第４実施形態のプロジェクタを説明する図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、インテグレータの平面図及び側面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態のプロジェクタの要部を説明する図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  プロジェクタ、    ２０  照明装置、    ２１  Ｇ光照明装置、    ２１ａ  Ｇ光用光源ユニット、    インテグレータ光学系２１ｃ、    ２３  Ｂ光照明装置、    ２５  Ｒ光照明装置、    ２７  光源駆動装置、    ３０  光変調装置、    ３１，３３，３５  液晶ライトバルブ、    ３７  クロスダイクロイックプリズム、    ４０  投射レンズ、    ロッドインテグレータ本体６１、    ６３  直角プリズム部分、    傾斜端面６３ａ
【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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