(57)【要約】【課題】複数の光源装置を備える照明装置であって、照明装置の大型化を抑制することが可能な照明装置を提供する。【解決手段】第１の光源装置１０と、第２の光源装置２０と、第３の光源装置３０と、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成して射出する光合成光学系５０と、インテグレータ光学系７００とを備える照明装置１００。第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０のそれぞれは、第１の光軸１０ａｘに直交する第１の仮想平面Ｖ１に対して第２の光軸２０ａｘに直交する第２の仮想平面Ｖ２及び第３の光軸３０ａｘに直交する第３の仮想平面Ｖ３がそれぞれ直交するように配置されている。【選択図】図３
2007249138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光軸を中心軸とする照明光束を射出する第１の光源装置と、
第２の光軸を中心軸とする照明光束を射出する第２の光源装置と、
第３の光軸を中心軸とする照明光束を射出する第３の光源装置と、
前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置からの照明光束を合成して射出する光合成光学系と、
前記光合成光学系からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有するインテグレータ光学系とを備え、
前記第１の光軸に直交する仮想平面を第１の仮想平面とし、前記第２の光軸に直交する仮想平面を第２の仮想平面とし、前記第３の光軸に直交する仮想平面を第３の仮想平面としたとき、
前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置のそれぞれは、前記第１の仮想平面に対して前記第２の仮想平面及び前記第３の仮想平面がそれぞれ直交するように配置されている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、
前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置のそれぞれは、前記第２の仮想平面と前記第３の仮想平面とが平行となるように配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の照明装置において、
前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置のそれぞれは、前記第２の仮想平面と前記第３の仮想平面とが直交するように配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置において、
前記光合成光学系は、
前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置のうち少なくとも２つの光源装置からの照明光束を前記インテグレータ光学系に向けて反射する少なくとも２つの反射プリズム又は少なくとも２つの反射ミラーを有することを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置において、
前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置のそれぞれは、楕円面リフレクタと、前記楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する発光管と、前記楕円面リフレクタからの集束光を前記光合成光学系に向けて射出する凹レンズとを有することを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置において、
前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記発光管に向けて反射する反射手段が設けられている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、
前記インテグレータ光学系は、
前記光合成光学系からの照明光束を集束光に変換して射出する集光レンズと、
前記集光レンズからの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッドとを有することを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明装置において、
前記インテグレータ光学系は、
前記インテグレータロッドの光入射面に配置され、中央部に光入射のための開口部を有する反射層と、
前記インテグレータロッドの光射出面に配置されるλ／４板と、
前記λ／４板の光射出側に配置される反射型偏光板とをさらに有することを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項７に記載の照明装置において、
前記インテグレータ光学系は、
前記インテグレータロッドの光入射側に配置され、前記集光レンズからの照明光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する偏光変換素子をさらに有することを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置において、
前記インテグレータ光学系は、
前記光合成光学系からの照明光束を複数の部分光束に分割する複数の第１小レンズをそれぞれ有する３つの第１レンズアレイと、
前記３つの第１レンズアレイの各第１小レンズに対応する複数の第２小レンズをそれぞれ有する３つの第２レンズアレイと、
前記３つの第２レンズアレイからのそれぞれの部分光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する３つの偏光変換素子と、
前記３つの偏光変換素子からのそれぞれの光を被照明領域で重畳させる重畳レンズとを有することを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置において、
前記インテグレータ光学系は、
前記光合成光学系からの照明光束を複数の部分光束に分割する複数の第１小レンズをそれぞれ有する４つの第１レンズアレイと、
前記４つの第１レンズアレイの各第１小レンズに対応する複数の第２小レンズをそれぞれ有する４つの第２レンズアレイと、
前記４つの第２レンズアレイからのそれぞれの部分光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する４つの偏光変換素子と、
前記４つの偏光変換素子からのそれぞれの光を被照明領域で重畳させる重畳レンズとを有する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と、
前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
前記電気光学変調装置により変調された光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より高輝度のプロジェクタが求められており、その要求に応えるものとして複数の光源装置を備えるプロジェクタ（いわゆる多灯式のプロジェクタ）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような従来の多灯式のプロジェクタによれば、照明装置として、複数の光源装置を有する照明装置を用いているため、従来より高輝度のプロジェクタを構成することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３６１８０号公報（図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の多灯式のプロジェクタにおいては、照明装置が大型化してしまうという問題があった。また、照明装置が大型化するのにともない、プロジェクタが大型化してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、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、複数の光源装置を備える照明装置であって、照明装置の大型化を抑制することが可能な照明装置を提供することを目的とする。また、そのような優れた照明装置を備える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】
本発明者は、上記目的を達成するため、従来の多灯式のプロジェクタにおいて、照明装置が大型化する原因を究明すべく鋭意研究を重ねた結果、複数の光源装置の配置位置に原因があるという知見を得た。
【０００８】
すなわち、従来のプロジェクタに用いる照明装置においては、複数の光源装置から射出される照明光束の射出方向がすべて同じ方向となるように複数の光源装置が並列に配置されているため、空間を有効に利用することができず、各光源装置におけるリフレクタ同士が干渉しないように複数の光源装置を配置しようとすると、光路後段に配置される光均一化光学系の大きさが大きくなってしまい、結果として照明装置の大型化を招いてしまうのである。
【０００９】
そこで、本発明者は、以上の知見に基づいて、複数の光源装置を備える照明装置において、複数の光源装置から射出される照明光束の射出方向が互いに異なる方向となるように複数の光源装置をそれぞれ配置するとともに、互いに異なる方向から射出される光を合成して一方方向に向けて射出するような構成とすれば、複数の光源装置を備える照明装置であっても照明装置の大型化を抑制することが可能となることに想到し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明の照明装置は、第１の光軸を中心軸とする照明光束を射出する第１の光源装置と、第２の光軸を中心軸とする照明光束を射出する第２の光源装置と、第３の光軸を中心軸とする照明光束を射出する第３の光源装置と、前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置からの照明光束を合成して射出する光合成光学系と、前記光合成光学系からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有するインテグレータ光学系とを備え、前記第１の光軸に直交する仮想平面を第１の仮想平面とし、前記第２の光軸に直交する仮想平面を第２の仮想平面とし、前記第３の光軸に直交する仮想平面を第３の仮想平面としたとき、前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置のそれぞれは、前記第１の仮想平面に対して前記第２の仮想平面及び前記第３の仮想平面がそれぞれ直交するように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
このため、本発明の照明装置によれば、第１の光源装置〜第３の光源装置から射出される照明光束の射出方向が互いに異なる方向となるように第１の光源装置〜第３の光源装置をそれぞれ配置するとともに、第１の光源装置〜第３の光源装置からの照明光束を合成してインテグレータ光学系に向けて射出する光合成光学系を備えているため、空間を有効に利用することができ、各光源装置におけるリフレクタ同士が干渉することもなくなる。その結果、光均一化光学系の大きさが大きくなることを抑制することができ、照明装置の大型化を抑制することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の照明装置によれば、インテグレータ光学系を備えているため、第１の光源装置〜第３の光源装置から射出され光合成光学系によって合成された光を、より均一な強度分布を有する光に変換することが可能となる。
【００１３】
ところで、照明装置の高輝度化を図る場合に、光源装置における発光管として高出力な発光管を用いることが考えられる。しかしながら、高出力な発光管を用いた場合には、照明装置の寿命が低下してしまうという問題があった。
これに対し、本発明の照明装置によれば、第１の光源装置〜第３の光源装置における各発光管としてそれほど高出力な発光管を用いなくても、第１の光源装置〜第３の光源装置からの照明光束を合成することによって比較的高輝度な照明装置を実現することが可能であるため、照明装置の高輝度化を図るとともに、照明装置の寿命の低下を抑制することが可能となるという効果もある。
【００１４】
また、一般に高出力な発光管ほどアーク長を短くすることが困難であるため、高出力な発光管を用いた場合には、光源装置が大きくなってしまうという問題があった。光源装置が大きくなってしまうと、光源装置の射出特性が理想的な点光源から大幅にずれてしまうため、光源装置から射出される照明光束の平行度が低下する結果、光利用効率が低下する。
これに対し、本発明の照明装置によれば、第１の光源装置〜第３の光源装置における各発光管としてそれほど高出力な発光管を用いなくても、第１の光源装置〜第３の光源装置からの照明光束を合成することによって比較的高輝度な照明装置を実現することが可能であるため、照明装置の高輝度化を図るとともに、光利用効率の低下を抑制することが可能となるという効果もある。
【００１５】
本発明の照明装置においては、前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置のそれぞれは、前記第２の仮想平面と前記第３の仮想平面とが平行となるように配置することもできるし、前記第２の仮想平面と前記第３の仮想平面とが直交するように配置することもできる。
【００１６】
本発明の照明装置においては、前記光合成光学系は、前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置のうち少なくとも２つの光源装置からの照明光束を前記インテグレータ光学系に向けて反射する少なくとも２つの反射プリズム又は少なくとも２つの反射ミラーを有することが好ましい。
【００１７】
このように構成することにより、第１の光源装置〜第３の光源装置からの照明光束を合成してインテグレータ光学系に向けて射出する機能を有する光合成光学系を容易に実現することが可能となる。
【００１８】
なお、光合成光学系が反射プリズムで構成されている場合には、各反射プリズムは、それぞれ接着されていることが好ましい。これにより、各反射プリズム間における不要な反射が低減するため、光利用効率が向上するとともに迷光レベルが低減する。
【００１９】
この場合、各反射プリズムとほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いることが好ましい。
【００２０】
本発明の照明装置においては、前記第１の光源装置〜前記第３の光源装置のそれぞれは、楕円面リフレクタと、前記楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する発光管と、前記楕円面リフレクタからの集束光を前記光合成光学系に向けて射出する凹レンズとを有することが好ましい。
【００２１】
このように構成することにより、第１の光源装置〜第３の光源装置からは楕円面リフレクタの大きさよりも小さな略平行光束が射出されるようになるため、照明装置のさらなる小型化を図ることができる。
【００２２】
本発明の照明装置においては、前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記発光管に向けて反射する反射手段が設けられていることが好ましい。
【００２３】
このように構成することにより、発光管から被照明領域側に放射される光が発光管に向けて反射されるため、発光管の被照明領域側端部まで覆うような大きさに各楕円面リフレクタの大きさを設定することを必要とせず、各楕円面リフレクタの小型化を図ることができ、結果として照明装置の小型化を図ることができる。
また、各楕円面リフレクタの小型化を図ることができることにより、楕円面リフレクタから楕円面リフレクタの第２焦点に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができるため、各凹レンズの大きさ、光合成光学系の大きさ、インテグレータ光学系の大きさをさらに小さくすることができ、照明装置のさらなる小型化を図ることができる。
【００２４】
本発明の照明装置においては、前記インテグレータ光学系は、前記光合成光学系からの照明光束を集束光に変換して射出する集光レンズと、前記集光レンズからの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッドとを有することが好ましい。
【００２５】
このように構成することにより、インテグレータロッドの働きによって、照明光束の面内光強度分布をより均一なものにすることが可能となる。
【００２６】
本発明の照明装置においては、前記インテグレータロッドは、中空のインテグレータロッドであってもよいし、中実のインテグレータロッドであってもよい。
【００２７】
中空のインテグレータロッドとしては、例えば４枚の反射ミラーにおける反射面を内側に向けて貼り合わせた筒状のライトトンネルなどを好適に用いることができる。また、中実のインテグレータロッドとしては、例えば内面全反射タイプの中実のロッド部材（ガラスロッド）などを好適に用いることができる。
【００２８】
本発明の照明装置においては、前記インテグレータ光学系は、前記インテグレータロッドの光入射面に配置され、中央部に光入射のための開口部を有する反射層と、前記インテグレータロッドの光射出面に配置されるλ／４板と、前記λ／４板の光射出側に配置される反射型偏光板とをさらに有することが好ましい。
【００２９】
このように構成することにより、インテグレータロッドに入射した照明光束のうち一方の偏光成分に係る照明光束が反射側偏光板を通過する場合には、他方の偏光成分に係る照明光束は反射型偏光板で反射される。この反射光はインテグレータロッドの光入射面に配置された反射層で反射され、再度反射型偏光板に到達する。このとき、この光はλ／４板をすでに２回通過しているため、偏光方向が９０度回転し、一方の偏光成分に係る照明光束として反射型偏光板を通過する。すなわち、インテグレータロッドから射出される光の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となる。したがって、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。
【００３０】
本発明の照明装置においては、前記インテグレータ光学系は、前記インテグレータロッドの光入射側に配置され、前記集光レンズからの照明光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する偏光変換素子をさらに有することが好ましい。
【００３１】
このように構成することによっても、インテグレータロッドに入射する光の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となるため、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。
【００３２】
本発明の照明装置においては、前記インテグレータロッドと前記偏光変換素子とは接着されていることが好ましい。
【００３３】
このように構成することにより、偏光変換素子とインテグレータロッドとの間における望ましくない多重反射が抑制され、光利用効率が低下したり迷光レベルが上昇したりすることがなくなる。また、偏光変換素子とインテグレータロッドとを容易に一体化することができる。また、偏光変換素子とインテグレータロッドとの間において、装置組み立て後における位置ずれの発生を未然に防止することができる。
【００３４】
この場合、偏光変換素子及びインテグレータロッドとほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いることが好ましい。
【００３５】
本発明の照明装置においては、前記インテグレータ光学系は、前記光合成光学系からの照明光束を複数の部分光束に分割する複数の第１小レンズをそれぞれ有する３つの第１レンズアレイと、前記３つの第１レンズアレイの各第１小レンズに対応する複数の第２小レンズをそれぞれ有する３つの第２レンズアレイと、前記３つの第２レンズアレイからのそれぞれの部分光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する３つの偏光変換素子と、前記３つの偏光変換素子からのそれぞれの光を被照明領域で重畳させる重畳レンズとを有することが好ましい。
【００３６】
このように構成することにより、３つの第１レンズアレイ、３つの第２レンズアレイ及び重畳レンズの働きによって、照明光束の面内光強度分布をより均一なものにすることが可能となる。また、３つの偏光変換素子の働きによって、照明光束の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となるため、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。
【００３７】
また、本発明の照明装置によれば、光合成光学系の光路後段に第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子がそれぞれ３つずつ配置された構成を有しているため、光合成光学系の光路後段に第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子がそれぞれ１つずつ配置された構成を有するものと比べて、各第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子の大きさを小さくすることができ、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子の製造が容易となるという効果もある。
【００３８】
本発明の照明装置においては、前記インテグレータ光学系は、前記光合成光学系からの照明光束を複数の部分光束に分割する複数の第１小レンズをそれぞれ有する４つの第１レンズアレイと、前記４つの第１レンズアレイの各第１小レンズに対応する複数の第２小レンズをそれぞれ有する４つの第２レンズアレイと、前記４つの第２レンズアレイからのそれぞれの部分光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する４つの偏光変換素子と、前記４つの偏光変換素子からのそれぞれの光を被照明領域で重畳させる重畳レンズとを有することも好ましい。
【００３９】
このように構成することによっても、４つの第１レンズアレイ、４つの第２レンズアレイ及び重畳レンズの働きによって、照明光束の面内光強度分布をより均一なものにすることが可能となる。また、４つの偏光変換素子の働きによって、照明光束の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となるため、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。
【００４０】
また、本発明の照明装置によれば、光合成光学系の光路後段に第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子がそれぞれ４つずつ配置された構成を有しているため、光合成光学系の光路後段に第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子がそれぞれ１つずつ配置された構成を有するものと比べて、各第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子の大きさを小さくすることができ、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子の製造が容易となるという効果もある。
【００４１】
本発明の照明装置においては、前記３つの第１レンズアレイ又は前記４つの第１レンズアレイのそれぞれは、各第１小レンズが一方方向及び一方方向に直交する他方方向をそれぞれ６行と４列とするマトリクス状に配列されたレンズアレイであることが好ましい。
【００４２】
このように構成することにより、レンズアレイによる十分な光均一化効果を得ながら光路後段に配置される偏光変換素子を比較的単純で小型の構造にすることが可能となる。本発明の照明装置は、画像形成領域のアスペクト比（縦横比）が３：４である電気光学変調装置を備えるプロジェクタに好適な照明装置となる。
【００４３】
本発明の照明装置においては、前記３つの第１レンズアレイ又は前記４つの第１レンズアレイのそれぞれは、各第１小レンズが一方方向及び一方方向に直交する他方方向をそれぞれ７行と４列とするマトリクス状に配列されたレンズアレイであることが好ましい。
【００４４】
このように構成することにより、レンズアレイによる十分な光均一化効果を得ながら光路後段に配置される偏光変換素子を比較的単純で小型の構造にすることが可能となる。本発明の照明装置は、画像形成領域のアスペクト比（縦横比）が９：１６であるワイドビジョン用の電気光学変調装置を備えるプロジェクタに好適な照明装置となる。
【００４５】
本発明のプロジェクタは、上記した本発明の照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置により変調された光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とする。
【００４６】
このため、本発明のプロジェクタによれば、上記したように優れた照明装置を備えているため、高輝度、かつ、小型のプロジェクタとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の照明装置及びプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００４８】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る照明装置１００及びプロジェクタ１０００を説明するために示す図である。図１（ａ）はプロジェクタ１０００の光学系を示す平面図であり、図１（ｂ）はプロジェクタ１０００の光学系を示す側面図である。
図２は、光合成光学系５０を説明するために示す図である。図２（ａ）は光合成光学系５０の斜視図であり、図２（ｂ）は光合成光学系５０を図２（ａ）とは異なる方向から見たときの斜視図であり、図２（ｃ）は光合成光学系５０の側面図であり、図２（ｄ）は光合成光学系５０における上側構造体６０を上から見たときの図であり、図２（ｅ）は光合成光学系５０における下側構造体７０を上から見たときの図である。
【００４９】
図３は、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の配置位置を説明するために示す図である。図３（ａ）は第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０及び光合成光学系５０の斜視図であり、図３（ｂ）は第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の配置位置を模式的に示す上面図である。なお、図３において、各凹レンズ１８〜３８の図示を省略している。
【００５０】
図４は、インテグレータ光学系７００を説明するために示す図である。図４（ａ）は上側構造体６０から射出される照明光束が通過する位置に配置されるインテグレータ光学系７００の各光学要素を示す上面図であり、図４（ｂ）は下側構造体７０から射出される照明光束が通過する位置に配置されるインテグレータ光学系７００の各光学要素を示す上面図である。
図５は、第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４の正面図である。なお、図５においては、照明光束の輪郭Ｌも併せて示している。
【００５１】
なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ軸方向（図１（ａ）におけるシステム光軸ＯＣ方向）、ｘ軸方向（図１（ａ）における紙面に平行かつｚ軸に直交する方向）及びｙ軸方向（図１（ａ）における紙面に垂直かつｚ軸に直交する方向）とする。
【００５２】
実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、図１に示すように、いわゆる３灯式の照明装置１００と、照明装置１００からの照明光束を３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系２００と、色分離導光光学系２００で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム５００と、クロスダイクロイックプリズム５００によって合成された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６００とを備えたプロジェクタである。
【００５３】
実施形態１に係る照明装置１００は、図１及び図３に示すように、照明光束を射出する第１の光源装置１０と、照明光束を射出する第２の光源装置２０と、照明光束を射出する第３の光源装置３０と、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成して射出する光合成光学系５０と、光合成光学系５０からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有するインテグレータ光学系７００とを備えた照明装置である。
【００５４】
まず、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の構成を説明する。
【００５５】
第１の光源装置１０は、図１に示すように、第１の楕円面リフレクタ１４と、第１の楕円面リフレクタ１４の第１焦点近傍に発光中心を有する第１の発光管１２と、第１の楕円面リフレクタ１４からの集束光を光合成光学系５０における光学ブロック６２に向けて射出する第１の凹レンズ１８とを有している。第１の発光管１２には、第１の発光管１２から被照明領域側に射出される光を第１の発光管１２に向けて反射する第１の反射手段としての第１の補助ミラー１６が設けられている。第１の光源装置１０は、光軸１０ａｘを中心軸とする光束を射出する。
【００５６】
第１の発光管１２は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有している。管球部は、球状に形成された石英ガラス製であって、この管球部内に配置された一対の電極と、管球部内に封入された水銀、希ガス及び少量のハロゲンとを有する。第１の発光管１２並びに後述する第２の発光管２２及び第３の発光管３２としては、種々の発光管を採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。
【００５７】
第１の楕円面リフレクタ１４は、第１の発光管１２の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、第１の発光管１２から放射された光を第２焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有している。
【００５８】
第１の補助ミラー１６は、第１の発光管１２の管球部の略半分を覆い、第１の楕円面リフレクタ１４の反射凹面と対向して配置される反射手段である。第１の補助ミラー１６は、第１の発光管１２の他方の封止部に挿通・固着されている。第１の補助ミラー１６は、第１の発光管１２から放射された光のうち第１の楕円面リフレクタ１４に向かわない光を第１の発光管１２に戻し第１の楕円面リフレクタ１４に入射させる。
【００５９】
第１の凹レンズ１８は、第１の楕円面リフレクタ１４の被照明領域側に配置されている。そして、第１の楕円面リフレクタ１４からの光を光合成光学系５０における光学ブロック６２に向けて射出するように構成されている。
【００６０】
第２の光源装置２０は、第２の楕円面リフレクタ２４と、第２の楕円面リフレクタ２４の第１焦点近傍に発光中心を有する第２の発光管２２と、第２の楕円面リフレクタ２４からの集束光を光合成光学系５０における反射プリズム７２に向けて射出する第２の凹レンズ２８とを有している。第２の発光管２２には、第２の発光管２２から被照明領域側に射出される光を第２の発光管２２に向けて反射する第２の反射手段としての第２の補助ミラー２６が設けられている。第２の光源装置２０は、光軸２０ａｘを中心軸とする光束を射出する。
【００６１】
第２の発光管２２、第２の楕円面リフレクタ２４、第２の補助ミラー２６及び第２の凹レンズ２８のそれぞれは、第１の発光管１２、第１の楕円面リフレクタ１４、第１の補助ミラー１６及び第１の凹レンズ１８と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００６２】
第３の光源装置３０は、第３の楕円面リフレクタ３４と、第３の楕円面リフレクタ３４の第１焦点近傍に発光中心を有する第３の発光管３２と、第３の楕円面リフレクタ３４からの集束光を光合成光学系５０における反射プリズム７４に向けて射出する第３の凹レンズ３８とを有している。第３の発光管３２には、第３の発光管３２から被照明領域側に射出される光を第３の発光管３２に向けて反射する第３の反射手段としての第３の補助ミラー３６が設けられている。第３の光源装置３０は、光軸３０ａｘを中心軸とする光束を射出する。
【００６３】
第３の発光管３２、第３の楕円面リフレクタ３４、第３の補助ミラー３６及び第３の凹レンズ３８のそれぞれは、第１の発光管１２、第１の楕円面リフレクタ１４、第１の補助ミラー１６及び第１の凹レンズ１８と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００６４】
次に、光合成光学系５０の構成を説明する。
【００６５】
光合成光学系５０は、図２に示すように、第１の光源装置１０からの照明光束を射出する上側構造体６０と、第２の光源装置２０からの照明光束及び第３の光源装置３０からの照明光束を合成して射出する下側構造体７０とで構成されている。
【００６６】
上側構造体６０は、第１の光源装置１０からの照明光束を透過する光学ブロック６２を有している。
【００６７】
下側構造体７０は、第２の光源装置２０からの照明光束をインテグレータ光学系７００に向けて反射する反射プリズム７２と、第３の光源装置３０からの照明光束をインテグレータ光学系７００に向けて反射する反射プリズム７４とを有している。反射プリズム７２は、２つの三角柱プリズムの界面に反射面７３が形成され、略立方体形状からなるプリズムである。反射プリズム７４は、２つの三角柱プリズムの界面に反射面７５が形成され、略立方体形状からなるプリズムである。
【００６８】
このように構成された光合成光学系５０により、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成し第１の光軸１０ａｘに平行な光軸（システム光軸ＯＣ）を中心軸とする照明光束としてインテグレータ光学系７００に向けて射出することが可能となる。
【００６９】
なお、光合成光学系５０における光学ブロック６２は、省略することも可能である。
【００７０】
次に、インテグレー光学系７００の構成を説明する。
【００７１】
インテグレータ光学系７００は、図４及び図５に示すように、光合成光学系５０からの照明光束を複数の部分光束に分割する複数の第１小レンズ７１１，７１３，７１５をそれぞれ有する３つの第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４と、各第１小レンズ７１１，７１３，７１５に対応する複数の第２小レンズ７２１，７２３，７２５をそれぞれ有する３つの第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４と、３つの第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４からのそれぞれの部分光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する３つの偏光変換素子７３０，７３５，７４０と、３つの偏光変換素子７３０，７３５，７４０からのそれぞれの光を被照明領域で重畳させる重畳レンズ７５０とを有している。
【００７２】
光学ブロック６２から射出される照明光束が通過する位置には、第１レンズアレイ７１０と、第２レンズアレイ７２０と、偏光変換素子７３０とが配置されている。反射プリズム７２から射出される照明光束が通過する位置には、第１レンズアレイ７１２と、第２レンズアレイ７２２と、偏光変換素子７３５とが配置されている。反射プリズム７４から射出される照明光束が通過する位置には、第１レンズアレイ７１４と、第２レンズアレイ７２４と、偏光変換素子７４０とが配置されている。そして、偏光変換素子７３０，７３５，７４０の光路後段に、重畳レンズ７５０が配置されている。
【００７３】
第１レンズアレイ７１０は、光合成光学系５０（光学ブロック６２）からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ７１１がｚ軸に垂直な面内に６行・４列のマトリクス状に配列された構成を有している（図５参照。）。第１レンズアレイ７１０の各第１小レンズ７１１の輪郭形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。実施形態１に係る照明装置１００においては、各第１小レンズ７１１は、「短辺：長辺＝３：４の長方形」の平面形状を有している。他の第１レンズアレイ７１２，７１４も、第１レンズアレイ７１０と同様の構成を有している。
【００７４】
第２レンズアレイ７２０は、第１レンズアレイ７１０と略同様な構成を有し、ｚ軸に垂直な面内に複数の第２小レンズ７２１が６行・４列のマトリクス状に配列された構成を有している。他の第２レンズアレイ７２２，７２４も、第２レンズアレイ７２０と同様の構成を有している。第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４は、重畳レンズ７５０とともに、第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４の各第１小レンズ７１１，７１３，７１５の像を液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。
【００７５】
偏光変換素子７３０は、第１レンズアレイ７１０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子７３０は、図４（ａ）に示すように、第２レンズアレイ７２０から射出される光束のうちＰ偏光成分に係る光束を透過しＳ偏光成分に係る光束をシステム光軸ＯＣから遠ざかる方向（ｘ軸方向）に向けて反射する偏光分離面７３１と、偏光分離面７３１で反射されたＳ偏光成分に係る光束を偏光分離面７３１を透過したＰ偏光成分に係る光束に平行な方向（ｚ軸方向）に向けて反射する反射面７３２と、偏光変換素子７３０の光射出面におけるＰ偏光成分に係る光束が射出される位置に配置され、Ｐ偏光成分に係る光束をＳ偏光成分に係る光束に変換する位相差板としてのλ／２板７３３とを有している。
【００７６】
偏光変換素子７３５は、第１レンズアレイ７１２により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子７３５は、図４（ｂ）に示すように、第２レンズアレイ７２２から射出される光束のうちＰ偏光成分に係る光束を透過しＳ偏光成分に係る光束をシステム光軸ＯＣから遠ざかる方向（ｘ軸方向）に向けて反射する偏光分離面７３６と、偏光分離面７３６で反射されたＳ偏光成分に係る光束を偏光分離面７３６を透過したＰ偏光成分に係る光束に平行な方向（ｚ軸方向）に向けて反射する反射面７３７と、偏光変換素子７３５の光射出面におけるＰ偏光成分に係る光束が射出される位置に配置され、Ｐ偏光成分に係る光束をＳ偏光成分に係る光束に変換する位相差板としてのλ／２板７３８とを有している。
偏光変換素子７４０も、偏光変換素子７３５と同様の構成を有している。
【００７７】
重畳レンズ７５０は、３つの第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４、３つの第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４及び３つの偏光変換素子７３０，７３５，７４０を経た複数の部分光束を集光して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ７５０の光軸と照明装置１００のシステム光軸ＯＣとが略一致するように、重畳レンズ７５０が配置されている。なお、図１及び図４に示す重畳レンズ７５０は１枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【００７８】
次に、インテグレータ光学系７００よりも光路後段に配置された各光学要素の構成を説明する。
【００７９】
色分離導光光学系２００は、図１に示すように、ダイクロイックミラー２１０，２２０と、反射ミラー２３０，２４０，２５０と、入射側レンズ２６０と、リレーレンズ２７０とを有している。色分離導光光学系２００は、重畳レンズ７５０から射出される照明光束を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く機能を有している。
【００８０】
ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。光路前段に配置されるダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を反射し、その他の色光成分を透過させるミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射し、青色光成分を透過させるミラーである。
【００８１】
ダイクロイックミラー２１０で反射された赤色光成分は、反射ミラー２３０により曲折され、集光レンズ３００Ｒを介して赤色光用の液晶装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
【００８２】
集光レンズ３００Ｒは、重畳レンズ７５０からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。他の液晶装置４００Ｇ，４００Ｂの光路前段に配置された集光レンズ３００Ｇ，３００Ｂも、集光レンズ３００Ｒと同様に構成されている。
【００８３】
ダイクロイックミラー２１０を透過した緑色光成分及び青色光成分のうち緑色光成分は、ダイクロイックミラー２２０で反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分は、ダイクロイックミラー２２０を透過し、入射側レンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０及び集光レンズ３００Ｂを通過して青色光用の液晶装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を液晶装置４００Ｂまで導く機能を有している。
【００８４】
なお、青色光の光路にこのような入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
【００８５】
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、照明光束を画像情報に応じて変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
液晶装置４００Ｒ,４００Ｇ,４００Ｂとしては、画像形成領域が「短辺：長辺＝３：４の長方形」の平面形状を有する液晶装置を用いている。
【００８６】
なお、図示を省略したが、各集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
【００８７】
クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００８８】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。
【００８９】
以上のように構成された実施形態１に係る照明装置１００及びプロジェクタ１０００において、図３に示すように、第１の光源装置１０における第１の光軸１０ａｘに直交する仮想平面を第１の仮想平面Ｖ１とし、第２の光源装置２０における第２の光軸２０ａｘに直交する仮想平面を第２の仮想平面Ｖ２とし、第３の光源装置３０における第３の光軸３０ａｘに直交する仮想平面を第３の仮想平面Ｖ３としたとき、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０のそれぞれは、第１の仮想平面Ｖ１に対して第２の仮想平面Ｖ２及び第３の仮想平面Ｖ３がそれぞれ直交するとともに、第２の仮想平面Ｖ２と第３の仮想平面Ｖ３とが平行となるように配置されている。言い換えると、第１の光源装置１０からの照明光束の射出方向に対し、第２の光源装置２０及び第３の光源装置３０からの照明光束の射出方向がそれぞれ直交するとともに、第２の光源装置２０からの照明光束の射出方向と第３の光源装置３０からの照明光束の射出方向が互いに相対し平行となるように配置されている。
【００９０】
このため、実施形態１に係る照明装置１００によれば、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０から射出される照明光束の射出方向が互いに異なる方向となるように第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０をそれぞれ配置するとともに、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成してインテグレータ光学系７００に向けて射出する光合成光学系５０を備えているため、空間を有効に利用することができ、各光源装置１０〜３０における楕円面リフレクタ１４〜３４同士が干渉することもなくなる。その結果、インテグレータ光学系７００の大きさが大きくなることを抑制することができ、照明装置１００の大型化を抑制することが可能となる。
【００９１】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、インテグレータ光学系７００を備えているため、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０から射出され光合成光学系５０によって合成された光を、より均一な強度分布を有する光に変換することが可能となる。
【００９２】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０における各発光管１２〜３２としてそれほど高出力な発光管を用いなくても、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成することによって比較的高輝度な照明装置１００を実現することが可能であるため、照明装置の高輝度化を図るとともに、照明装置の寿命の低下を抑制し、光利用効率の低下を抑制することが可能となるという効果もある。なお、各発光管１２〜３２の個々の出力は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域での面内照度がより均一となるよう適宜選択する。
【００９３】
実施形態１に係る照明装置１００においては、光合成光学系５０は、第１の光源装置１０からの照明光束を透過する光学ブロック６２と、第２の光源装置２０及び第３の光源装置３０からの照明光束をそれぞれインテグレータ光学系７００に向けて反射する２つの反射プリズム７２，７４とを有している。
【００９４】
このため、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成して射出する機能を有する光合成光学系を容易に実現することが可能となる。
【００９５】
実施形態１に係る照明装置１００においては、光合成光学系５０は、光学ブロック６２及び反射プリズム７２，７４を組み合わせて構成されている。光学ブロック６２及び反射プリズム７２，７４を構成する媒質の屈折率は空気の屈折率よりも大きいため、光合成光学系５０を通過する照明光束の光路長を比較的短いものにすることが可能となる。その結果、光合成光学系５０、ひいては照明装置１００の小型化を図ることができる。
【００９６】
実施形態１に係る照明装置１００においては、図２に示すように、光学ブロック６２及び反射プリズム７２，７４は、接着層Ｃを介してそれぞれ接着されている。これにより、各部材間における不要な反射が低減するため、光利用効率が向上するとともに迷光レベルが低減する。
なお、光学ブロック６２及び反射プリズム７２，７４とほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いている。
【００９７】
実施形態１に係る照明装置１００においては、上記したように、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０のそれぞれは、楕円面リフレクタ１４〜３４と、楕円面リフレクタ１４〜３４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１２〜３２と、楕円面リフレクタ１４〜３４からの集束光を光合成光学系５０に向けて射出する凹レンズ１８〜３８とを有している。
【００９８】
このため、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からは各楕円面リフレクタ１４〜３４の大きさよりも小さな略平行光束が射出されるようになるため、照明装置１００のさらなる小型化を図ることができる。
【００９９】
実施形態１に係る照明装置１００においては、上記したように、発光管１２〜３２には、反射手段としての補助ミラー１６〜３６がそれぞれ設けられている。
【０１００】
このため、各発光管１２〜３２から被照明領域側に放射される光が各発光管１２〜３２に向けて反射されるため、各発光管１２〜３２の被照明領域側端部まで覆うような大きさに各楕円面リフレクタ１４〜３４の大きさを設定することを必要とせず、各楕円面リフレクタ１４〜３４の小型化を図ることができ、結果として照明装置１００の小型化を図ることができる。
また、各楕円面リフレクタ１４〜３４の小型化を図ることができることにより、各楕円面リフレクタ１４〜３４から各楕円面リフレクタ１４〜３４の第２焦点に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができるため、各凹レンズ１８〜３８の大きさ、光合成光学系５０の大きさ、インテグレータ光学系７００の大きさをさらに小さくすることができ、照明装置１００のさらなる小型化を図ることができる。
【０１０１】
実施形態１に係る照明装置１００においては、図１及び図４に示すように、各凹レンズ１８〜３８と光合成光学系５０とは離隔して配置されているため、各光学要素間の位置調整を容易に行うことができるようになる。また、各光学要素に及ぼす熱的影響を軽減することができる。
【０１０２】
なお、ここでは図示を省略したが、各凹レンズ１８〜３８の光入射面及び光射出面並びに光合成光学系５０の光入射面（各凹レンズ１８〜３８に対応する位置）には、減反射膜がコーティングされている。これにより、上記の各光学要素に入射する照明光束及び上記の各光学要素から射出される照明光束における不要な反射の発生を抑制することができる。
【０１０３】
実施形態１に係る照明装置１００においては、インテグレータ光学系７００は、光合成光学系５０からの照明光束を複数の部分光束に分割する複数の第１小レンズ７１１，７１３，７１５をそれぞれ有する３つの第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４と、各第１小レンズ７１１，７１３，７１５に対応する複数の第２小レンズ７２１，７２３，７２５をそれぞれ有する３つの第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４と、３つの第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４からのそれぞれの部分光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する３つの偏光変換素子７３０，７３５，７４０と、３つの偏光変換素子７３０，７３５，７４０からのそれぞれの光を被照明領域で重畳させる重畳レンズ７５０とを有している。
【０１０４】
このため、３つの第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４、３つの第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４及び重畳レンズ７５０の働きによって、照明光束の面内光強度分布をより均一なものにすることが可能となる。また、３つの偏光変換素子７３０，７３５，７４０の働きによって、照明光束の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となるため、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。
【０１０５】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、光合成光学系５０の光路後段に第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子がそれぞれ３つずつ配置された構成を有しているため、光合成光学系の光路後段に第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子がそれぞれ１つずつ配置された構成を有するものと比べて、各第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４、第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４及び偏光変換素子７３０，７３５，７４０の大きさを小さくすることができ、第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４、第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４及び偏光変換素子７３０，７３５，７４０の製造が容易となるという効果もある。
【０１０６】
実施形態１に係る照明装置１００においては、図５に示すように、３つの第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４のそれぞれは、各第１小レンズ７１１，７１３，７１５が縦方向及び横方向をそれぞれ６行と４列とするマトリクス状に配列されたレンズアレイであるため、レンズアレイによる十分な光均一化効果を得ながら光路後段に配置される偏光変換素子７３０，７３５，７４０を比較的単純で小型の構造にすることが可能となる。実施形態１に係る照明装置１００は、画像形成領域のアスペクト比（縦横比）が３：４である液晶装置を備えるプロジェクタに好適な照明装置となる。
【０１０７】
実施形態１に係る照明装置１００においては、図４に示すように、各第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４における横方向（ｘ軸方向）に沿った長さは、各第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４における横方向（ｘ軸方向）に沿った長さと略同一であるため、第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４及び第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４として偏心のない又は偏心の小さいレンズアレイを用いることが可能となり、第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４及び第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４の製造が容易となる。
【０１０８】
実施形態１に係る照明装置１００においては、図４（ｂ）に示すように、偏光変換素子７３５，７４０は、第２レンズアレイ７２２，７２４から射出される光束のうちＰ偏光成分に係る光束を透過しＳ偏光成分に係る光束をシステム光軸ＯＣから遠ざかる方向（ｘ軸方向）に向けて反射する偏光分離面７３６，７４１を有しているため、システム光軸ＯＣ（重畳レンズ７５０の光軸）近傍における光束の密度を減らすことができ、偏光変換素子７３５，７４０の配置の自由度を高めることが可能となる。
【０１０９】
実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、上記した実施形態１に係る照明装置１００と、照明装置１００からの光を画像情報に応じて変調する液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにより変調された光を投写する投写光学系６００とを備えるプロジェクタである。
【０１１０】
このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、上記したように優れた照明装置１００を備えているため、高輝度、かつ、小型のプロジェクタとなる。
【０１１１】
なお、実施形態１に係る照明装置１００においては、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０のそれぞれが、第１の仮想平面Ｖ１に対して第２の仮想平面Ｖ２及び第３の仮想平面Ｖ３がそれぞれ直交するとともに、第２の仮想平面Ｖ２と第３の仮想平面Ｖ３とが平行となるように配置されている場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形も可能である。
【０１１２】
［変形例１及び２］
図６は、実施形態１の変形例１に係る照明装置１００ａを説明するために示す図である。図６（ａ）は第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０及び光合成光学系５０ａの斜視図であり、図６（ｂ）は第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の配置位置を模式的に示す正面図である。なお、図６（ｂ）においては、インテグレータ光学系側から見たときの第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の配置位置を示している。
図７は、実施形態１の変形例２に係る照明装置１００ｂを説明するために示す図である。図７（ａ）は第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０及び光合成光学系５０ｂの斜視図であり、図７（ｂ）は第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の配置位置を模式的に示す側面図であり、図７（ｃ）は第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の配置位置を模式的に示す正面図である。なお、図７（ｃ）においては、インテグレータ光学系側から見たときの第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の配置位置を示している。
【０１１３】
実施形態１の変形例１に係る照明装置１００ａは、基本的には実施形態１に係る照明装置１００とよく似た構成を有しているが、図６に示すように、第１の光源装置の配置位置が実施形態１に係る照明装置１００とは異なっている。
【０１１４】
すなわち、変形例１に係る照明装置１００ａにおいては、図６に示すように、第１の光源装置１０が光合成光学系５０ａに対して上側に配置されている。なお、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の配置位置の関係については、第１の仮想平面Ｖ１に対して第２の仮想平面Ｖ２及び第３の仮想平面Ｖ３がそれぞれ直交するとともに、第２の仮想平面Ｖ２と第３の仮想平面Ｖ３とが平行となっている。言い換えると、第１の光源装置１０からの照明光束の射出方向に対し、第２の光源装置２０及び第３の光源装置３０からの照明光束の射出方向がそれぞれ直交するとともに、第２の光源装置２０からの照明光束の射出方向と第３の光源装置３０からの照明光束の射出方向が互いに相対し平行となるように配置されている。
【０１１５】
変形例１に係る照明装置１００ａにおいては、第１の光源装置１０の配置位置が異なるのにともない、光合成光学系の構成が実施形態１で説明したものとは異なっている。
【０１１６】
変形例１に係る照明装置１００ａにおいては、光合成光学系５０ａは、図６に示すように、第１の光源装置１０からの照明光束を射出する上側構造体６０ａと、第２の光源装置２０からの照明光束及び第３の光源装置３０からの照明光束を合成して射出する下側構造体７０とで構成されている。なお、光合成光学系５０ａにおける下側構造体７０は、実施形態１で説明したものと同様であるため、説明は省略する。
【０１１７】
上側構造体６０ａは、第１の光源装置１０からの照明光束をインテグレータ光学系７００（図示せず。）に向けて反射する反射プリズム６４ａを有している。反射プリズム６４ａは、２つの三角柱プリズムの界面に反射面６５ａが形成され、略立方体形状からなるプリズムである。
【０１１８】
一方、実施形態１の変形例２に係る照明装置１００ｂは、基本的には実施形態１に係る照明装置１００とよく似た構成を有しているが、図７に示すように、第１の光源装置及び第３の光源装置の配置位置が実施形態１に係る照明装置１００とは異なっている。
【０１１９】
すなわち、変形例２に係る照明装置１００ｂにおいては、図７に示すように、第１の光源装置１０からの照明光束が上側構造体６０ｂではなく下側構造体７０ｂに入射するように、第１の光源装置１０が配置されている。また、第３の光源装置３０からの照明光束が下側構造体７０ｂではなく上側構造体６０ｂに入射するように、第３の光源装置３０が配置されている。なお、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の配置位置の関係は、第１の仮想平面Ｖ１に対して第２の仮想平面Ｖ２及び第３の仮想平面Ｖ３がそれぞれ直交するとともに、第２の仮想平面Ｖ２と第３の仮想平面Ｖ３とが直交している。言い換えると、第１の光源装置１０からの照明光束の射出方向に対し、第２の光源装置２０及び第３の光源装置３０からの照明光束の射出方向がそれぞれ直交するとともに、第２の光源装置２０からの照明光束の射出方向と第３の光源装置３０からの照明光束の射出方向が直交するように配置されている。  
【０１２０】
変形例２に係る照明装置１００ｂにおいては、第１の光源装置１０及び第３の光源装置３０の配置位置が異なるのにともない、光合成光学系の構成が実施形態１で説明したものとは異なっている。
【０１２１】
変形例２に係る照明装置１００ｂにおいては、光合成光学系５０ｂは、図７に示すように、第３の光源装置３０からの照明光束を射出する上側構造体６０ｂと、第１の光源装置１０からの照明光束及び第２の光源装置２０からの照明光束を合成して射出する下側構造体７０ｂとで構成されている。
【０１２２】
上側構造体６０ｂは、第３の光源装置３０からの照明光束をインテグレータ光学系７００（図示せず。）に向けて反射する反射プリズム６６ｂを有している。反射プリズム６６ｂは、２つの三角柱プリズムの界面に反射面６７ｂが形成され、略立方体形状からなるプリズムである。
【０１２３】
下側構造体７０ｂは、第２の光源装置２０からの照明光束をインテグレータ光学系７００に向けて反射する反射プリズム７６ｂと、第１の光源装置１０からの照明光束を透過する光学ブロック７８ｂとを有している。反射プリズム７６ｂは、２つの三角柱プリズムの界面に反射面７７ｂが形成され、略立方体形状からなるプリズムである。なお、光学ブロック７８ｂは省略することも可能である。
【０１２４】
上記のように構成された変形例１における光合成光学系５０ａ及び変形例２における光合成光学系５０ｂによっても、実施形態１で説明した光合成光学系５０の場合と同様に、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成してインテグレータ光学系７００に向けて射出することが可能となる。
【０１２５】
［実施形態２］
図８は、実施形態２に係る照明装置１０２を説明するために示す図である。図８（ａ）は光合成光学系５２の斜視図であり、図８（ｂ）は光合成光学系５２を図８（ａ）とは異なる方向から見たときの斜視図であり、図８（ｃ）は光合成光学系５２の側面図であり、図８（ｄ）は光合成光学系５２における反射ミラー８０，８２が配置される部分を上から見たときの図である。
【０１２６】
実施形態２に係る照明装置１０２（図示せず。）は、基本的には実施形態１に係る照明装置１００とよく似た構成を有しているが、光合成光学系の構成が実施形態１に係る照明装置１００とは異なっている。
【０１２７】
すなわち、実施形態２に係る照明装置１０２においては、図８に示すように、光合成光学系５２は、第２の光源装置２０及び第３の光源装置３０からの照明光束をインテグレータ光学系７００（図示せず。）に向けて反射する２つの反射ミラー８０，８２で構成されている。
【０１２８】
反射ミラー８０は、図８（ｄ）に示すように、第２の光源装置２０からの照明光束をシステム光軸ＯＣに沿った方向に反射する。反射ミラー８２は、第３の光源装置３０からの照明光束をシステム光軸ＯＣに沿った方向に反射する。なお、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、第１の光源装置１０からの照明光束が通過する位置には反射ミラーが配置されていないため、第１の光源装置１０からの照明光束は光合成光学系５２を通過する。
【０１２９】
このように、実施形態２に係る照明装置１０２は、実施形態１に係る照明装置１００とは光合成光学系の構成が異なっているが、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様に、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０から射出される照明光束の射出方向が互いに異なる方向となるように第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０をそれぞれ配置するとともに、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成してインテグレータ光学系７００に向けて射出する光合成光学系５２を備えているため、空間を有効に利用することができ、各光源装置１０〜３０における楕円面リフレクタ同士が干渉することもなくなる。その結果、インテグレータ光学系７００の大きさが大きくなることを抑制することができ、照明装置１０２の大型化を抑制することが可能となる。
【０１３０】
実施形態２に係る照明装置１０２は、光合成光学系の構成以外の点では、実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様の効果を有する。
【０１３１】
［実施形態３］
図９は、実施形態３に係る照明装置１０４を説明するために示す図である。図９（ａ）は光合成光学系５４の斜視図であり、図９（ｂ）は光合成光学系５４の側面図であり、図９（ｃ）は光合成光学系５４における上側構造体６０を上から見たときの図であり、図９（ｄ）は光合成光学系５４における下側構造体９０を上から見たときの図であり、図９（ｅ）は下側構造体９０に入射する照明光束が偏光分離及び合成される様子を模式的に示す図である。
【０１３２】
実施形態３に係る照明装置１０４（図示せず。）は、基本的には実施形態１に係る照明装置１００とよく似た構成を有しているが、光合成光学系の構成が実施形態１に係る照明装置１００とは異なっている。
【０１３３】
すなわち、実施形態３に係る照明装置１０４においては、図９に示すように、光合成光学系５４は、第１の光源装置１０からの照明光束を射出する上側構造体６０と、第２の光源装置２０からの照明光束及び第３の光源装置３０からの照明光束を合成して射出する下側構造体９０とで構成されている。なお、光合成光学系５４における上側構造体６０は、実施形態１で説明したものと同様であるため、説明は省略する。
【０１３４】
下側構造体９０は、図９（ｄ）に示すように、３つの偏光プリズム９７ａ，９７ｂ，９７ｃと、１つの反射プリズム９８と、２つのλ／２板９３，９５とで構成されている。
【０１３５】
偏光プリズム９７ａは、図９（ｄ）及び図９（ｅ）に示すように、第３の光源装置３０（図示せず。）からの照明光束のうちＰ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離面９１を有する。
偏光プリズム９７ｂは、第２の光源装置２０（図示せず。）からの照明光束のうちＰ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射するとともに、反射面９２で反射されたＰ偏光成分に係る照明光束を透過する偏光分離合成面９４を有する。
偏光プリズム９７ｃは、λ／２板９３を通過したＰ偏光成分に係る照明光束とλ／２板９５を通過したＳ偏光成分に係る照明光束とを合成する偏光合成面９６を有する。
【０１３６】
反射プリズム９８は、偏光分離面９１を透過したＰ偏光成分に係る照明光束を偏光分離面９１で反射されたＳ偏光成分に係る照明光束に平行な方向に向けて反射する反射面９２を有する。
【０１３７】
位相差板としてのλ／２板９３は、偏光分離面９１で反射されたＳ偏光成分に係る照明光束が通過する位置に配置され、Ｓ偏光成分に係る照明光束をＰ偏光成分に係る照明光束に変換する。
位相差板としてのλ／２板９５は、第２の光源装置２０からの照明光束のうち偏光分離合成面９４を透過したＰ偏光成分に係る照明光束が通過する位置に配置され、Ｐ偏光成分に係る照明光束をＳ偏光成分に係る照明光束に変換する。
【０１３８】
偏光分離合成面９４は、第３の光源装置３０からの照明光束のうち反射面９２で反射されたＰ偏光成分に係る照明光束と、第２の光源装置２０からの照明光束のうちＳ偏光成分に係る照明光束とを合成し、見かけ上無偏光の光として射出する。また、偏光合成面９６は、Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射することにより、第３の光源装置３０からの照明光束のうちλ／２板９３を通過したＰ偏光成分に係る照明光束と、第２の光源装置２０からの照明光束のうちλ／２板９５を通過したＳ偏光成分に係る照明光束とを合成し、見かけ上無偏光の光として射出する。
その結果、下側構造体９０からは、第２の光源装置２０及び第３の光源装置３０からの照明光束が同じ角度をもって重畳された形で射出されるようになる。
【０１３９】
なお、下側構造体９０は、（ア）Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離面９１を、Ｓ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射する他の偏光分離面に替え、（イ）Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離合成面９４を、Ｓ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射する他の偏光分離合成面に替え、（ウ）Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射することにより２つの照明光束を合成する偏光合成面９６を、Ｓ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射することにより２つの照明光束を合成する他の偏光合成面に替えることも可能である。このように他の偏光分離面、他の偏光分離合成面及び他の偏光合成面を備えた下側構造体としても、下側構造体からは、第２の光源装置２０及び第３の光源装置３０からの照明光束が同じ角度をもって重畳された形で射出されるようになる。
【０１４０】
このように、実施形態３に係る照明装置１０４は、実施形態１に係る照明装置１００とは光合成光学系の構成が異なっているが、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様に、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０から射出される照明光束の射出方向が互いに異なる方向となるように第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０をそれぞれ配置するとともに、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成してインテグレータ光学系７００に向けて射出する光合成光学系５４を備えているため、空間を有効に利用することができ、各光源装置１０〜３０における楕円面リフレクタ同士が干渉することもなくなる。その結果、インテグレータ光学系７００の大きさが大きくなることを抑制することができ、照明装置１０４の大型化を抑制することが可能となる。
【０１４１】
実施形態３に係る照明装置１０４は、光合成光学系の構成以外の点では、実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様の効果を有する。
【０１４２】
［実施形態４］
図１０は、実施形態４に係る照明装置１０６を説明するために示す図である。図１０（ａ）は光合成光学系５６の斜視図であり、図１０（ｂ）は光合成光学系５６における上側構造体１２０を上から見たときの図であり、図１０（ｃ）は光合成光学系５６における下側構造体１４０を上から見たときの図である。
図１１は、光合成光学系５６に入射する照明光束が偏光分離及び合成される様子を模式的に示す図である。図１１（ａ）は上側構造体１２０に入射する照明光束が偏光分離及び合成される様子を模式的に示す図であり、図１１（ｂ）は下側構造体１４０に入射する照明光束が偏光分離及び合成される様子を模式的に示す図である。
【０１４３】
図１２は、インテグレータ光学系７００Ｂを説明するために示す図である。図１２（ａ）は上側構造体１２０から射出される照明光束が通過する位置に配置されるインテグレータ光学系７００Ｂの各光学要素を示す上面図であり、図１２（ｂ）は下側構造体１４０から射出される照明光束が通過する位置に配置されるインテグレータ光学系７００Ｂの各光学要素を示す上面図である。
図１３は、第１レンズアレイ７１０Ｂ，７１２Ｂ，７１４Ｂ，７１６Ｂの正面図である。なお、図１３においては、照明光束の輪郭Ｌも併せて示している。
【０１４４】
実施形態４に係る照明装置１０６（図示せず。）は、基本的には実施形態１に係る照明装置１００とよく似た構成を有しているが、光合成光学系の構成が実施形態１に係る照明装置１００とは異なっている。また、実施形態４に係る照明装置１０６は、第１の光源装置１０及び第３の光源装置３０の配置位置が実施形態１に係る照明装置１００とは異なっている。さらにまた、実施形態４に係る照明装置１０６は、インテグレータ光学系の構成が実施形態１に係る照明装置１００とは異なっている。
【０１４５】
すなわち、実施形態４に係る照明装置１０６においては、図１０に示すように、光合成光学系５６は、第３の光源装置３０からの照明光束を射出する上側構造体１２０と、第１の光源装置１０からの照明光束及び第２の光源装置２０からの照明光束を合成して射出する下側構造体１４０とで構成されている。
【０１４６】
上側構造体１２０は、図１０（ｂ）及び図１１に示すように、第３の光源装置３０からの照明光束をＰ偏光成分に係る照明光束とＳ偏光成分に係る照明光束とに分離する偏光分離光学素子１２２と、偏光分離光学素子１２２の光射出面におけるＰ偏光成分に係る照明光束が通過する位置に配置される位相差板としてのλ／２板１２８と、偏光分離光学素子１２２及びλ／２板から射出され光入射面１３４に入射したＳ偏光成分に係る照明光束をインテグレータ光学系７００Ｂに向けて反射する反射プリズム１３０とを有している。
【０１４７】
偏光分離光学素子１２２は、第３の光源装置３０からの照明光束のうちＰ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を第３の光源装置３０の光軸３０ａｘから遠ざかる方向に向けて反射する偏光分離面１２４と、偏光分離面１２４で反射されたＳ偏光成分に係る照明光束を偏光分離面１２４を透過したＰ偏光成分に係る照明光束に平行な方向に向けて反射する反射面１２６とを有している。
【０１４８】
λ／２板１２８は、偏光分離光学素子１２２の光射出面におけるＰ偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置されている。そして、Ｐ偏光成分に係る照明光束をＳ偏光成分に係る照明光束に変換する。
【０１４９】
反射プリズム１３０は、反射面１３２を有する三角柱プリズムからなる。偏光分離光学素子１２２及びλ／２板１２８から射出され光入射面１３４に入射したＳ偏光成分に係る照明光束は、反射面１３２で反射される。これにより、第３の光源装置３０からの照明光束が、上側構造体１２０（反射プリズム１３０）を通過してインテグレータ光学系７００Ｂに向けて射出されることとなる
【０１５０】
なお、上側構造体１２０においては、偏光分離光学素子１２２は、Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離面１２４を、Ｓ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射する他の偏光分離面に替えることも可能である。この場合、他の偏光分離面で反射されたＰ偏光成分に係る照明光束が射出される位置にλ／２板１２８を配置すれば、反射プリズム１３０の光入射面１３４に入射する光をＳ偏光成分に係る照明光束に揃えることができる。
また、上側構造体１２０においては、λ／２板１２８は、偏光分離光学素子１２２の光射出面におけるＰ偏光成分に係る照明光束が射出される位置ではなく、偏光分離光学素子１２２の光射出面におけるＳ偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置されていててもよい。この場合、反射プリズム１３０の光入射面１３４に入射する光をＰ偏光成分に係る照明光束に揃えることができる。
【０１５１】
下側構造体１４０は、図１０（ｃ）及び図１１に示すように、第１の光源装置１０からの照明光束をＰ偏光成分に係る照明光束とＳ偏光成分に係る照明光束とに分離する偏光分離光学素子１４２と、偏光分離光学素子１４２の光射出面におけるＳ偏光成分に係る照明光束が通過する位置に配置される位相差板としてのλ／２板１４８と、第２の光源装置２０からの照明光束をＰ偏光成分に係る照明光束とＳ偏光成分に係る照明光束とに分離する偏光分離光学素子１５２と、偏光分離光学素子１５２の光射出面におけるＰ偏光成分に係る照明光束が通過する位置に配置される位相差板としてのλ／２板１５８と、第１の光源装置１０及び第２の光源装置２０から射出される照明光束を合成して射出する偏光ビームコンバイナ１６０とを有している。
【０１５２】
偏光分離光学素子１４２は、第１の光源装置１０からの照明光束のうちＰ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を第１の光源装置１０の光軸１０ａｘから遠ざかる方向に向けて反射する偏光分離面１４４と、偏光分離面１４４で反射されたＳ偏光成分に係る照明光束を偏光分離面１４４を透過したＰ偏光成分に係る照明光束に平行な方向に向けて反射する反射面１４６とを有している。
【０１５３】
λ／２板１４８は、偏光分離光学素子１４２の光射出面におけるＳ偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置されている。そして、Ｓ偏光成分に係る照明光束をＰ偏光成分に係る照明光束に変換する。
【０１５４】
偏光分離光学素子１５２は、第２の光源装置２０からの照明光束のうちＰ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を第２の光源装置２０の光軸２０ａｘから遠ざかる方向に向けて反射する偏光分離面１５４と、偏光分離面１５４で反射されたＳ偏光成分に係る照明光束を偏光分離面１５４を透過したＰ偏光成分に係る照明光束に平行な方向に向けて反射する反射面１５６とを有している。
【０１５５】
λ／２板１５８は、偏光分離光学素子１５２の光射出面におけるＰ偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置されている。そして、Ｐ偏光成分に係る照明光束をＳ偏光成分に係る照明光束に変換する。
【０１５６】
偏光ビームコンバイナ１６０は、第１の光入射面１６４を有する三角柱プリズムと第２の光入射面１６６を有する三角柱プリズムとを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、三角柱プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光合成面１６２が形成されている。偏光分離光学素子１４２及びλ／２板１４８から射出され第１の光入射面１６４に入射したＰ偏光成分に係る照明光束は、偏光合成面１６２を透過する。偏光分離光学素子１５２及びλ／２板１５８から射出され第２の光入射面１６６に入射したＳ偏光成分に係る照明光束は、偏光合成面１６２で反射される。これにより、第１の光源装置１０からの照明光束と第２の光源装置２０からの照明光束とが合成されて、偏光ビームコンバイナ１６０からインテグレータ光学系７００Ｂに向けて射出されることとなる。
このような偏光ビームコンバイナ１６０は、偏光ビームスプリッタと同様の構成を備えるものであるが、光の通過方向が偏光ビームスプリッタとは逆となっており、互いに偏光方向が垂直である２種類の直線偏光を合成し、見かけ上無偏光の光を射出する。
【０１５７】
なお、下側構造体１４０においては、偏光分離光学素子１４２は、Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離面１４４を、Ｓ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射する他の偏光分離面に替えることも可能である。この場合、他の偏光分離面を透過したＳ偏光成分に係る照明光束が射出される位置にλ／２板１４８を配置すれば、偏光ビームコンバイナ１６０の第１の光入射面１６４に入射する光をＰ偏光成分に係る照明光束に揃えることができる。
また、偏光分離光学素子１５２は、Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離面１５４を、Ｓ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射する他の偏光分離面に替えることも可能である。この場合、他の偏光分離面で反射されたＰ偏光成分に係る照明光束が射出される位置にλ／２板１５８を配置すれば、偏光ビームコンバイナ１６０の第２の光入射面１６６に入射する光をＳ偏光成分に係る照明光束に揃えることができる。
【０１５８】
図１０に示すように偏光分離光学素子１２２と反射プリズム１３０とは離隔して配置され、偏光分離光学素子１４２，１５２と偏光ビームコンバイナ１６０とはそれぞれ離隔して配置されているため、各光学要素間の位置調整を容易に行うことができるようになる。また、各光学要素に及ぼす熱的影響を軽減することができる。
【０１５９】
なお、ここでは図示を省略したが、偏光分離光学素子１２２，１４２，１５２の光入射面及び光射出面、反射プリズム１３０の光入射面１３４並びに偏光ビームコンバイナ１６０の第１の光入射面１６４及び第２の光入射面１６６には、減反射膜がコーティングされている。これにより、上記の各光学要素に入射する照明光束及び上記の各光学要素から射出される照明光束における不要な反射の発生を抑制することができる。
【０１６０】
実施形態４に係る照明装置１０６においては、上記のような構成を有する光合成光学系５６を備えることにともない、第１の光源装置１０及び第３の光源装置３０の配置位置が実施形態１で説明したものとは異なっている。具体的には、第１の光源装置１０からの照明光束が上側構造体１２０ではなく下側構造体１４０に入射するように、第１の光源装置１０が配置されている（図１０（ｃ）参照。）。また、第３の光源装置３０からの照明光束が下側構造体１４０ではなく上側構造体１２０に入射するように、第３の光源装置３０が配置されている（図１０（ｂ）参照。）。
【０１６１】
また、実施形態４に係る照明装置１０６においては、上記のような構成を有する光合成光学系５６を備えることにともない、インテグレータ光学系の構成が実施形態１で説明したものとは異なっている。
すなわち、実施形態１に係る照明装置１００においては、インテグレータ光学系７００は、光合成光学系５０の光路後段に第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子がそれぞれ３つずつ配置された構成を有しているのに対し、実施形態４に係る照明装置１０６においては、インテグレータ光学系７００Ｂは、光合成光学系５６の光路後段に第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子がそれぞれ４つずつ配置された構成を有している。
【０１６２】
インテグレータ光学系７００Ｂは、図１２及び図１３に示すように、光合成光学系５６からの照明光束を複数の部分光束に分割する複数の第１小レンズ７１１Ｂ，７１３Ｂ，７１５Ｂ，７１７Ｂをそれぞれ有する４つの第１レンズアレイ７１０Ｂ，７１２Ｂ，７１４Ｂ，７１６Ｂと、各第１小レンズ７１１Ｂ，７１３Ｂ，７１５Ｂ，７１７Ｂに対応する複数の第２小レンズ７２１Ｂ，７２３Ｂ，７２５Ｂ，７２７Ｂをそれぞれ有する４つの第２レンズアレイ７２０Ｂ，７２２Ｂ，７２４Ｂ，７２６Ｂと、４つの第２レンズアレイ７２０Ｂ，７２２Ｂ，７２４Ｂ，７２６Ｂからのそれぞれの部分光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する４つの偏光変換素子７３０Ｂ，７３５Ｂ，７４０Ｂ，７４５Ｂと、４つの偏光変換素子７３０Ｂ，７３５Ｂ，７４０Ｂ，７４５Ｂからのそれぞれの光を被照明領域で重畳させる重畳レンズ７５０Ｂとを有している。
なお、第１レンズアレイ７１０Ｂ，７１２Ｂ，７１４Ｂ，７１６Ｂ、第２レンズアレイ７２０Ｂ，７２２Ｂ，７２４Ｂ，７２６Ｂ、偏光変換素子７３０Ｂ，７３５Ｂ，７４０Ｂ，７４５Ｂ及び重畳レンズ７５０Ｂのそれぞれが有する機能は、実施形態１で説明した第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４、第２レンズアレイ７２０，７２２，７２４、偏光変換素子７３０，７３５，７４０及び重畳レンズ７５０のそれぞれが有する機能と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１６３】
このように、実施形態４に係る照明装置１０６は、実施形態１に係る照明装置１００とは光合成光学系の構成、第１の光源装置及び第３の光源装置の配置位置並びにインテグレータ光学系の構成が異なっているが、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様に、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０から射出される照明光束の射出方向が互いに異なる方向となるように第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０をそれぞれ配置するとともに、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成してインテグレータ光学系７００Ｂに向けて射出する光合成光学系５６を備えているため、空間を有効に利用することができ、各光源装置１０〜３０における楕円面リフレクタ同士が干渉することもなくなる。その結果、インテグレータ光学系７００Ｂの大きさが大きくなることを抑制することができ、照明装置１０６の大型化を抑制することが可能となる。
【０１６４】
なお、実施形態４に係る照明装置において、第３の光源装置３０に供給する電力を第１の光源装置１０及び第２の光源装置２０に供給する電力の２倍（光源装置の定格電力内）に設定すれば、上側構造体１２０部分から射出される照明光束の光量と下側構造体１４０から射出される照明光束の光量とを略同一とすることが可能となる。
【０１６５】
実施形態４に係る照明装置１０６は、光合成光学系の構成、第１の光源装置及び第３の光源装置の配置位置並びにインテグレータ光学系の構成以外の点では、実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様の効果を有する。
【０１６６】
［実施形態５］
実施形態５に係る照明装置１０８及びプロジェクタ１００８の特徴及び効果を説明するにあたり、まず、プロジェクタ１００８の構成について、図１４を用いて説明する。
【０１６７】
図１４は、実施形態５に係る照明装置１０８及びプロジェクタ１００８を説明するために示す図である。図１４（ａ）はプロジェクタ１００８の光学系を示す平面図であり、図１４（ｂ）はプロジェクタ１００８の光学系を示す側面図であり、図１４（ｃ）はカラーホイール８１０をシステム光軸ＯＣに沿って見た図である。なお、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）において、図１と同一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。
【０１６８】
実施形態５に係るプロジェクタ１００８は、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、照明装置１０８と、照明装置１０８からの照明光束を被照明領域に導光するリレー光学系８２０と、リレー光学系８２０からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としてのマイクロミラー型光変調装置４１０と、マイクロミラー型光変調装置４１０によって変調された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６１０とを備えたプロジェクタである。
【０１６９】
実施形態５に係る照明装置１０８は、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０と、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０から射出される照明光束を合成し第１の光軸１０ａｘに平行な光軸（システム光軸ＯＣ）を中心軸とする照明光束として射出する光合成光学系５０と、光合成光学系５０からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有するインテグレータ光学系７０２とを備えた照明装置である。
【０１７０】
第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０及び光合成光学系５０については、実施形態１で説明したものと同様であるため説明を省略する。
【０１７１】
インテグレータ光学系７０２は、光合成光学系５０からの照明光束を集束光に変換して射出する集光レンズ７５２と、集光レンズ７５２からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッド７６０とを有している。
【０１７２】
集光レンズ７５２は、光合成光学系５０からの照明光束をインテグレータロッド７６０の光入射面近傍に集光させる機能を有している。なお、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示す集光レンズ７５２は１枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【０１７３】
インテグレータロッド７６０は、集光レンズ７５２からの光を内面で多重反射させることにより、集光レンズ７５２からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有する光学部材である。インテグレータロッド７６０としては、例えば、中実のガラスロッドを好適に用いることができる。
【０１７４】
インテグレータロッド７６０の光射出面の形状は、マイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。ただし、システム光軸ＯＣはマイクロミラー型光変調装置４１０の中心軸に対して傾斜して配置されているので、マイクロミラー型光変調装置４１０に照射される光は、この傾斜に応じて歪んだ輪郭形状を有することとなる。したがって、このような場合におけるインテグレータロッド７６０の光射出面の形状としては、マイクロミラー型光変調装置４１０に照射される光の輪郭の歪みを補正するような形状とすることがより好ましい。
【０１７５】
インテグレータロッド７６０の光射出側には、カラーホイール８１０が配置されている。カラーホイール８１０は、図１４（ｃ）に示すように、回転方向に沿って区切られた４つの扇形の領域に３つの透過型のカラーフィルタ８１２Ｒ，８１２Ｇ，８１２Ｂが形成さた円板状部材である。カラーホイール８１０の中心部分には、カラーホイール８１０を回転させるためのモータ８１４が配置されている。
【０１７６】
カラーフィルタ８１２Ｒは、インテグレータロッド７６０からの照明光束のうち、赤の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射又は吸収することにより、赤色光成分のみを透過するものである。同様に、カラーフィルタ８１２Ｇ，８１２Ｂは、それぞれ、インテグレータロッド７６０からの照明光束のうち、緑又は青の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射又は吸収することにより、緑色光成分又は青色光成分のみを透過するものである。カラーフィルタ８１２Ｒ，８１２Ｇ，８１２Ｂは、例えば、誘電体多層膜や、塗料を用いて形成されたフィルタ板などを好適に用いることができる。４つの扇形の領域において、カラーフィルタ８１２Ｒ，８１２Ｇ，８１２Ｂ以外の部分は、透光領域８１２Ｗとなっており、インテグレータロッド７６０からの光がそのまま通過できるようになっている。この透光領域８１２Ｗにより、投写画像中の輝度を上げることができ、投写画像の明るさを確保することができる。
【０１７７】
なお、カラーホイール８１０は省略することも可能であり、この場合における投写画像はモノクロ画像である。
【０１７８】
インテグレータロッド７６０から射出された照明光束は、カラーホイール８１０を通過することにより、上述のように赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光成分を含む照明光束になり、この照明光束は、リレー光学系８２０によって拡大されて、マイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域上に照射される。
【０１７９】
リレー光学系８２０は、リレーレンズ８２２と、反射ミラー８２４と、集光レンズ８２６とを有し、照明装置１０８（カラーホイール８１０）からの照明光束をマイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域に導く機能を有している。
【０１８０】
リレーレンズ８２２は、集光レンズ８２６とともに、照明装置１０８からの照明光束を発散させずにマイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域近傍に結像させる機能を有している。なお、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すリレーレンズ８２２は１枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【０１８１】
反射ミラー８２４は、システム光軸ＯＣに対して傾斜して配置され、リレーレンズ８２２からの照明光束を曲折し、マイクロミラー型光変調装置４１０へと導光する。これにより、プロジェクタをコンパクトにすることができる。
【０１８２】
集光レンズ８２６は、リレーレンズ８２２及び反射ミラー８２４からの照明光束をマイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域にほぼ重畳させ、かつ、マイクロミラー型光変調装置４１０によって変調された光を投写光学系６１０とともに拡大投写するものである。
【０１８３】
マイクロミラー型光変調装置４１０は、リレー光学系８２０からの光を画像情報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写光学系６１０へと射出する機能を有する反射方向制御型光変調装置である。マイクロミラー型光変調装置４１０としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。
【０１８４】
マイクロミラー型光変調装置４１０から射出される画像光は、投写光学系６１０によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。
【０１８５】
マイクロミラー型光変調装置４１０と投写光学系６１０とは、それぞれの中心軸が一致するように配置されている。なお、実施形態５に係るプロジェクタ１００８をあおり投写の構成を有するプロジェクタとする場合には、マイクロミラー型光変調装置４１０の中心軸に対して投写光学系６１０の投写光軸６１０ａｘがあおり方向にずれるように構成することが好ましい。
【０１８６】
以上のように構成された実施形態５に係る照明装置１０８及びプロジェクタ１００８においても、実施形態１に係る照明装置１００及びプロジェクタ１０００の場合と同様に、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０と、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０から射出される照明光束を合成し第１の光軸１０ａｘに平行な光軸（システム光軸ＯＣ）を中心軸とする照明光束として射出する光合成光学系５０とを備えている。そして、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０は、実施形態１で説明したようにそれぞれ配置されている。
【０１８７】
このため、実施形態５に係る照明装置１０８によれば、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０から射出される照明光束の射出方向が互いに異なる方向となるように第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０をそれぞれ配置するとともに、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成してインテグレータ光学系７０２に向けて射出する光合成光学系５０を備えているため、空間を有効に利用することができ、各光源装置１０〜３０における楕円面リフレクタ１４〜３４同士が干渉することもなくなる。その結果、インテグレータ光学系７０２の大きさが大きくなることを抑制することができ、照明装置１０８の大型化を抑制することが可能となる。
【０１８８】
また、実施形態５に係る照明装置１０８においては、インテグレータ光学系７０２は、光合成光学系５０からの照明光束を集束光に変換して射出する集光レンズ７５２と、集光レンズ７５２からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッド７６０とを有するため、照明光束の面内光強度分布をより均一なものにすることが可能となる。
【０１８９】
実施形態５に係る照明装置１０８は、インテグレータ光学系の構成以外の点では、実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様の効果を有する。
【０１９０】
実施形態５に係るプロジェクタ１００８は、上記した照明装置１０８を備えているため、高輝度、かつ、小型のプロジェクタとなる。
【０１９１】
［実施形態６］
図１５は、実施形態６に係る照明装置１１０及びプロジェクタ１０１０を説明するために示す図である。図１５（ａ）はプロジェクタ１０１０の光学系を示す平面図であり、図１５（ｂ）はプロジェクタ１０１０の光学系を示す側面図であり、図１５（ｃ）はインテグレータロッド７６０Ｂの光入射面をシステム光軸ＯＣに沿って見た図である。なお、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）において、図１及び図１４と同一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。
【０１９２】
実施形態６に係る照明装置１１０は、基本的には実施形態１に係る照明装置１００とよく似た構成を有しているが、インテグレータ光学系の構成が実施形態１に係る照明装置１００とは異なっている。
【０１９３】
すなわち、実施形態６に係る照明装置１１０においては、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、インテグレータ光学系７０２Ｂは、光合成光学系５０からの照明光束を集束光に変換して射出する集光レンズ７５２と、集光レンズ７５２からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッド７６０Ｂと、インテグレータロッド７６０Ｂの光入射面に配置され、中央部に光入射のための開口部を有する反射層７７２と、インテグレータロッド７６０Ｂの光射出面に配置されるλ／４板７７４と、λ／４板７７４の光射出側に配置される反射型偏光板７７６とを有している。
【０１９４】
インテグレータロッド７６０Ｂは、集光レンズ７５２からの光を内面で多重反射させることにより、集光レンズ７５２からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有する光学部材である。インテグレータロッド７６０Ｂとしては、例えば、中実のガラスロッドを好適に用いることができる。
【０１９５】
インテグレータロッド７６０Ｂの光射出面の形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
【０１９６】
なお、照明装置１１０の光路後段には、照明装置１１０からの照明光束を導光するリレーレンズ８３０が配置されている。リレーレンズ８３０は、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂとともに、照明装置１１０からの照明光束を発散させずに液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有している。なお、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すリレーレンズ８３０は１枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【０１９７】
このように、実施形態６に係る照明装置１１０は、実施形態１に係る照明装置１００とは、インテグレータ光学系の構成が異なっているが、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様に、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０から射出される照明光束の射出方向が互いに異なる方向となるように第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０をそれぞれ配置するとともに、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成してインテグレータ光学系７０２Ｂに向けて射出する光合成光学系５０を備えているため、空間を有効に利用することができ、各光源装置１０〜３０における楕円面リフレクタ１４〜３４同士が干渉することもなくなる。その結果、インテグレータ光学系７０２Ｂの大きさが大きくなることを抑制することができ、照明装置１１０の大型化を抑制することが可能となる。
【０１９８】
また、実施形態６に係る照明装置１１０においては、図１５に示すように、インテグレータ光学系７０２Ｂは、インテグレータロッド７６０Ｂの光入射面に配置され、中央部に光入射のための開口部を有する反射層７７２と、インテグレータロッド７６０Ｂの光射出面に配置されるλ／４板７７４と、λ／４板７７４の光射出側に配置される反射型偏光板７７６とをさらに有している。
【０１９９】
これにより、インテグレータロッド７６０Ｂに入射した照明光束のうち一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）に係る照明光束が反射型偏光板７７６を通過する場合には、他方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）に係る照明光束は反射型偏光板７７６で反射される。この反射光はインテグレータロッド７６０Ｂの光入射面に配置された反射層７７２で反射され、再度反射型偏光板７７６に到達する。このとき、この光はλ／４板７７４をすでに２回通過しているため、偏光方向が９０度回転し、一方の偏光成分に係る照明光束として反射型偏光板７７６を通過する。すなわち、インテグレータロッド７６０Ｂから射出される光の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となる。したがって、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。
【０２００】
実施形態６に係る照明装置１１０は、インテグレータ光学系の構成以外の点では、実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様の効果を有する。
【０２０１】
実施形態６に係るプロジェクタ１０１０は、上記した照明装置１１０を備えているため、高輝度、かつ、小型のプロジェクタとなる。
【０２０２】
［実施形態７］
図１６は、実施形態７に係る照明装置１１２及びプロジェクタ１０１２を説明するために示す図である。図１６（ａ）はプロジェクタ１０１２の光学系を示す平面図であり、図１６（ｂ）はプロジェクタ１０１２の光学系を示す側面図であり、図１６（ｃ）は偏光変換素子７８０及びインテグレータロッド７６０Ｃの斜視図である。なお、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）において、図１及び図１５と同一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。
【０２０３】
実施形態７に係る照明装置１１２は、基本的には実施形態６に係る照明装置１１０とよく似た構成を有しているが、インテグレータ光学系の構成が実施形態６に係る照明装置１１０とは異なっている。
【０２０４】
実施形態７に係る照明装置１１２は、図１６に示すように、インテグレータ光学系７０２Ｃは、光合成光学系５０からの照明光束を集束光に変換して射出する集光レンズ７５２と、集光レンズ７５２からの照明光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する偏光変換素子７８０と、偏光変換素子７８０からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッド７６０Ｃとを有している。
【０２０５】
偏光変換素子７８０は、光合成光学系５０からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分（例えばＰ偏光成分）をそのまま透過し、他方の直線偏光成分（例えばＳ偏光成分）をシステム光軸ＯＣに垂直な方向（ｘ軸方向）に反射する偏光分離面７８２と、偏光分離面７８２で反射された他方の直線偏光成分をシステム光軸ＯＣに平行な方向（ｚ軸方向）に反射する反射面７８４と、偏光分離面７８２を透過した一方の直線偏光成分を他方の直線偏光成分に変換する位相差板としてのλ／２板７８６とを有している。
なお、偏光変換素子７８０は、Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離面７８２を、Ｓ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射する他の偏光分離面に替えることも可能である。
【０２０６】
インテグレータロッド７６０Ｃは、偏光変換素子７８０からの光を内面で多重反射させることにより、偏光変換素子７８０からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有する光学部材である。インテグレータロッド７６０Ｃとしては、例えば、中実のガラスロッドを好適に用いることができる。
【０２０７】
インテグレータロッド７６０Ｃの光射出面の形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
【０２０８】
このように、実施形態７に係る照明装置１１２は、実施形態６に係る照明装置１１０とは、インテグレータ光学系の構成が異なっているが、実施形態１及び６に係る照明装置１００，１１０の場合と同様に、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０から射出される照明光束の射出方向が互いに異なる方向となるように第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０をそれぞれ配置するとともに、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０からの照明光束を合成してインテグレータ光学系７０２Ｃに向けて射出する光合成光学系５０を備えているため、空間を有効に利用することができ、各光源装置１０〜３０における楕円面リフレクタ１４〜３４同士が干渉することもなくなる。その結果、インテグレータ光学系７０２Ｃの大きさが大きくなることを抑制することができ、照明装置１１２の大型化を抑制することが可能となる。
【０２０９】
また、実施形態７に係る照明装置１１２においては、インテグレータ光学系７０２Ｃは、インテグレータロッド７６０Ｃの光入射側に配置され、集光レンズ７５２からの照明光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する偏光変換素子７８０をさらに有する。これにより、インテグレータロッド７６０Ｃに入射する光の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となるため、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。
【０２１０】
また、実施形態７に係る照明装置１１２においては、図１６に示すように、インテグレータロッド７６０Ｃと偏光変換素子７８０とは、インテグレータロッド７６０Ｃ及び偏光変換素子７８０と同じ屈折率を有する接着剤によって接着されているため、偏光変換素子７８０とインテグレータロッド７６０Ｃとの間における望ましくない多重反射が抑制され、光利用効率が低下したり迷光レベルが上昇したりすることがなくなる。また、偏光変換素子７８０とインテグレータロッド７６０Ｃとを容易に一体化することができる。また、偏光変換素子７８０とインテグレータロッド７６０Ｃとの間において、装置組み立て後における位置ずれの発生を未然に防止することができる。
【０２１１】
実施形態７に係る照明装置１１２は、インテグレータ光学系の構成以外の点では、実施形態１及び６に係る照明装置１００，１１０と同様の構成を有するため、実施形態１及び６に係る照明装置１００，１１０の場合と同様の効果を有する。
【０２１２】
実施形態７に係るプロジェクタ１０１２は、上記した照明装置１１２を備えているため、高輝度、かつ、小型のプロジェクタとなる。
【０２１３】
以上、本発明の照明装置及びプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０２１４】
（１）上記各実施形態の照明装置１００〜１１２においては、第１の光源装置〜第３の光源装置として、楕円面リフレクタと、楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する発光管と、楕円面リフレクタで反射された集束光を光合成光学系における所定位置に向けて射出する凹レンズとを有する光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。放物面リフレクタと、放物面リフレクタの焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有する光源装置をも好ましく用いることができる。
【０２１５】
（２）上記各実施形態の照明装置１００〜１１２においては、発光管に反射手段としての補助ミラーが配設された照明装置を例示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、補助ミラーが配設されていない照明装置に本発明を適用することも可能である。
【０２１６】
（３）上記実施形態５〜７に係る照明装置１０８〜１１２においては、インテグレータロッドとして、内面全反射タイプの中実のガラスロッドを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、４枚の反射ミラーにおける反射面を内側に向けて貼り合わせた筒状のライトトンネルなどの中空のロッドを用いてもよい。
【０２１７】
（４）上記各実施形態の照明装置１００〜１１２においては、各凹レンズと光合成光学系とが離隔して配置されている場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各凹レンズと光合成光学系とが接着されていてもよい。
【０２１８】
（５）上記実施形態４に係る照明装置１０６においては、下側構造体１４０に用いる偏光ビームコンバイナとして、２つの三角柱プリズムが貼り合わされたキューブタイプの偏光ビームコンバイナ１６０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、プレートタイプの偏光ビームコンバイナをも好ましく用いることができる。また、上側構造体１２０及び下側構造体１４０に用いる偏光分離光学素子として、プリズムからなる偏光分離光学素子１２２，１４２，１５２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、プレートタイプの偏光分離光学素子をも好ましく用いることができる。なお、プレートタイプの偏光ビームコンバイナ及び偏光分離光学素子としては、透光性の基板に偏光分離膜や反射膜などを設けた構成のものなどを適宜採用することができる。
【０２１９】
（６）上記実施形態４に係る照明装置１０６においては、上側構造体１２０には、三角柱プリズムからなる反射プリズム１３０を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射ミラーをも好ましく用いることができる。
【０２２０】
（７）上記実施形態４に係る照明装置１０６においては、λ／２板１４８，１５８は、偏光分離光学素子１４２，１５２の光射出面における所定位置に貼り付けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、偏光ビームコンバイナ１６０の第１の光入射面１６４及び第２の光入射面１６６における所定位置に貼り付けられていてもよい。
【０２２１】
（８）上記実施形態４に係る照明装置１０６においては、偏光分離光学素子１２２と反射プリズム１３０とが離隔して配置され、偏光分離光学素子１４２，１５２と偏光ビームコンバイナ１６０とがそれぞれ離隔して配置されている場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、偏光分離光学素子１２２と反射プリズム１３０とが接着層を介して接着され、偏光分離光学素子１４２，１５２と偏光ビームコンバイナ１６０とがそれぞれ接着層を介して接着されていてもよい。
【０２２２】
（９）上記各実施形態においては、第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０のそれぞれが、第１の仮想平面Ｖ１に対して第２の仮想平面Ｖ２及び第３の仮想平面Ｖ３がそれぞれ直交するとともに、第２の仮想平面Ｖ２と第３の仮想平面Ｖ３とが平行となるように配置されている場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図７に示すような構成とすることも可能である。
【０２２３】
（１０）上記実施形態１の変形例１及び２においては、第１の光源装置１０又は第３の光源装置３０が光合成光学系に対して上側に配置されている場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の光源装置１０又は第３の光源装置３０が光合成光学系に対して下側に配置されていてもよい。
【０２２４】
（１１）上記各実施形態において、光合成光学系における上側構造体と下側構造体との組み合わせを適宜変更してもよい。例えば、実施形態１の光合成光学系５０において、下側構造体７０に代えて、実施形態２で説明した反射ミラー８０，８２を用いた構成としてもよい。
【０２２５】
（１２）上記実施形態１、６及び７に係るプロジェクタ１０００，１０１０，１０１２においては、液晶装置として、画像形成領域が「短辺：長辺＝３：４の長方形」の平面形状を有する液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像形成領域が「短辺：長辺＝９：１６の長方形」の平面形状を有するワイドビジョン用の液晶装置を用いることもできる。この場合、第１レンズアレイとしては、複数の第１小レンズがｚ軸に垂直な面内に７行・４列のマトリクス状に配列された構成を有するものを用いることが好ましい。
【０２２６】
（１３）上記実施形態１、６及び７に係るプロジェクタ１０００，１０１０，１０１２は透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶装置のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。 
【０２２７】
（１４）上記実施形態１、６及び７に係るプロジェクタ１０００，１０１０，１０１２においては、３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つ、２つ又は４つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
【０２２８】
（１５）上記実施形態５に係るプロジェクタ１００８においては、１つのマイクロミラー型光変調装置４１０を用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のマイクロミラー型光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
【０２２９】
（１６）上記実施形態５に係るプロジェクタ１００８においては、インテグレータロッド７６０の光射出側にカラーホイール８１０が配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、インテグレータロッドの光入射側にカラーホイールが配置されていてもよい。
【０２３０】
（１７）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２３１】
【図１】実施形態１に係る照明装置１００及びプロジェクタ１０００を説明するために示す図。
【図２】光合成光学系５０を説明するために示す図。
【図３】第１の光源装置１０〜第３の光源装置３０の配置位置を説明するために示す図。
【図４】インテグレータ光学系７００を説明するために示す図。
【図５】第１レンズアレイ７１０，７１２，７１４の正面図。
【図６】実施形態１の変形例１に係る照明装置１００ａを説明するために示す図。
【図７】実施形態１の変形例２に係る照明装置１００ｂを説明するために示す図。
【図８】実施形態２に係る照明装置１０２を説明するために示す図。
【図９】実施形態３に係る照明装置１０４を説明するために示す図。
【図１０】実施形態４に係る照明装置１０６を説明するために示す図。
【図１１】光合成光学系５６に入射する照明光束が偏光分離及び合成される様子を模式的に示す図。
【図１２】インテグレータ光学系７００Ｂを説明するために示す図。
【図１３】第１レンズアレイ７１０Ｂ，７１２Ｂ，７１４Ｂ，７１６Ｂの正面図。
【図１４】実施形態５に係る照明装置１０８及びプロジェクタ１００８を説明するために示す図。
【図１５】実施形態６に係る照明装置１１０及びプロジェクタ１０１０を説明するために示す図。
【図１６】実施形態７に係る照明装置１１２及びプロジェクタ１０１２を説明するために示す図。
【符号の説明】
【０２３２】
１０，２０，３０…光源装置、１０ａｘ，２０ａｘ，３０ａｘ…光源装置の光軸、１２，２２，３２…発光管、１４，２４，３４…楕円面リフレクタ、１６，２６，３６…補助ミラー、１８，２８，３８…凹レンズ、５０，５０ａ，５０ｂ，５２，５４，５６…光合成光学系、６０，６０ａ，６０ｂ，１２０…上側構造体、６２，７８ｂ…光学ブロック、６４ａ，６６ｂ，７２，７４，７６ｂ，９８，１３０…反射プリズム、６５ａ，６７ｂ，７３，７５，７７ｂ，９２，１２６，１３２，１４６，１５６，７３２，７３２Ｂ，７３７，７３７Ｂ，７４２，７４２Ｂ，７４７Ｂ，７８４…反射面、７０，９０，１４０…下側構造体、８０，８２，２３０，２４０，２５０，８２４…反射ミラー、９１，１２４，１４４，１５４，７３１，７３１Ｂ，７３６，７３６Ｂ，７４１，７４１Ｂ，７４６Ｂ，７８２…偏光分離面、９３，９５，１２８，１４８，１５８，７３３，７３３Ｂ，７３８，７３８Ｂ，７４３，７４３Ｂ，７４８Ｂ，７８６…λ／２板、９４…偏光分離合成面、９６，１６２…偏光合成面、９７ａ，９７ｂ，９７ｃ…偏光プリズム、１００，１００ａ，１００ｂ，１０６，１０８，１１０，１１２…照明装置、１２２，１４２，１５２…偏光分離光学素子、１３４…（反射プリズムの）光入射面、１６０…偏光ビームコンバイナ、１６４，１６６…（偏光ビームコンバイナの）光入射面、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２６０…入射側レンズ、２７０，８２２，８３０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ，７５２，８２６…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶装置、４１０…マイクロミラー型光変調装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００，６１０…投写光学系、６１０ａｘ…投写光軸、７００，７００Ｂ，７０２，７０２Ｂ，７０２Ｃ，…インテグレータ光学系、７１０，７１０Ｂ，７１２，７１２Ｂ，７１４，７１４Ｂ，７１６Ｂ，…第１レンズアレイ、７１１，７１１Ｂ，７１３，７１３Ｂ，７１５，７１５Ｂ，７１７Ｂ…第１小レンズ、７２０，７２０Ｂ，７２２，７２２Ｂ，７２４，７２４Ｂ，７２６Ｂ…第２レンズアレイ、７２１，７２１Ｂ，７２３，７２３Ｂ，７２５，７２５Ｂ，７２７Ｂ…第２小レンズ、７３０，７３０Ｂ，７３５，７３５Ｂ，７４０，７４０Ｂ，７４５Ｂ，７８０…偏光変換素子、７５０，７５０Ｂ…重畳レンズ、７６０，７６０Ｂ，７６０Ｃ…インテグレータロッド、７７２…反射層、７７４…λ／４板、７７６…反射型偏光板、８１０…カラーホイール、８１２Ｒ，８１２Ｇ，８１２Ｂ…カラーフィルタ、８１２Ｗ…透光領域、８１４…モータ、８２０…リレー光学系、１０００，１００８，１０１０，１０１２…プロジェクタ、Ｃ…接着層、Ｌ…照明光束の輪郭、ＯＣ…システム光軸、ＳＣＲ…スクリーン、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…仮想平面
【図１】
2007249138.tif 000003
【図４】
2007249138.tif 000004
【図１１】
2007249138.tif 000005
【図１２】
2007249138.tif 000006
【図１５】
2007249138.tif 000007
【図２】
2007249138.tif 000008
【図３】
2007249138.tif 000009
【図５】
2007249138.tif 000010
【図６】
2007249138.tif 000011
【図７】
2007249138.tif 000012
【図８】
2007249138.tif 000013
【図９】
2007249138.tif 000014
【図１０】
2007249138.tif 000015
【図１３】
2007249138.tif 000016
【図１４】
2007249138.tif 000017
【図１６】
2007249138.tif 000018