(57)【要約】【課題】照明効率を極力落とすことなく小型化を達成する照明光学系および画像投射装置を提供する。【解決手段】 照明光学系の光軸の方向に所定アーク長を備える光源からの光束を収斂光束として射出 する第１の光学系と、収斂光束を光軸に対して平行な光束にする第２の光学系と、複数の光束に分割する光束分割素子と、被照明領域に重ね合わせる第３の光学系を有し、第２の光学系の焦点距離は、所定平面内で、光束分割素子の有効領域端までの第２の光学系の光軸からの高さＤに対し、第２の光学系から出射した平行光束の有効光束端までの第２の光学系の光軸からの高さｈが、より大きくなる焦点距離である 。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、
前記照明光学系の光軸の方向に所定アーク長を備える光源と、
前記光源からの光束を収斂光束として射出 する第１の光学系と、
前記第１の光学系から出射した収斂光束を前記光軸に対して平行な光束にする第２の光学系と、
前記第２の光学系から出射した平行光束を複数の光束に分割する光束分割素子と、
前記光束分割素子により分割された複数の分割光束を長辺方向と短辺方向を備える被照明領域に重ね合わせる第３の光学系を有し、
前記第２の光学系の焦点距離は、前記第２の 光学系の光軸と前記短辺方向を含む平面内における、前記光束分割素子の有効領域端までの前記第２の光学系の光軸からの高さＤに対し、前記第２の光学系から出射した平行光束の有効光束端までの前記第２の光学系の光軸からの高さｈが、より大きくなる焦点距離である ことを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記第１の光学系は楕円鏡であり、前記光源の中心が前記楕円鏡の第１焦点位置に設けられ、前記第２の光学系は前記楕円鏡の第２焦点位置を焦点位置とする凹レンズである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の光学系は放物面鏡と凸レンズであり、前記光源の中心が前記放物面鏡の焦点位置に設けられ、前記光源からの光束は前記放物面鏡で平行化され、前記凸レンズにより結像され、前記第２の光学系は前記凸レンズによる結像位置を焦点位置とする凹レンズであることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項４】
１．０３＜ｈ／Ｄ＜１．７０あるいは１．０３＜ｈ／Ｄ＜１．３０とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記被照明領域への最大光線入射角度をαとするとき、
２＜１／（２ｔａｎα）＜４とすることを特徴とする請求項４に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記光束分割素子を第１の光束分割素子とし、該第１の光束分割素子の出射側に第２の光束分割素子を有し、
前記第１の光束分割素子により分割された光束が形成する光源像の大きさをＩ、前記第２の光束分割素子の前記平面内のセルサイズをＳとするとき、
Ｉ／Ｓ＜１．７あるいはＩ／Ｓ＜１．４
の条件を満足することを特徴とする請求項４または５に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記被照明領域に設けられる画像表示素子と、前記画像表示素子を照明する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明光学系と、前記画像表示素子の画像を投射する投射光学系と、を有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、液晶プロジェクター等に適する照明光学系および画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶プロジェクター、特に反射型パネルを用いたものでは、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）やワイヤーグリッドを用いるため、バックフォーカスが長くなってしまう。そのため、色分解系が大型化し、また、投射レンズも大型化してしまう。この問題を解決するために、照明系のＦｎｏを大きくする（即ち、液晶パネルに入射する角度範囲を狭める）ことにより、ＰＢＳを小型化することがある。
【０００３】
照明系のＦｎｏを大きくするためには、光束分割素子（フライアイレンズ）により分割された複数の分割光束を液晶パネルに重ね合わせるコンデンサーレンズの焦点距離を長くする、又は、照明の均一化を図るフライアイレンズを小さくすることが考えられる。
【０００４】
前者では、光学素子間の距離が長くなるため装置が大型化してしまうことから、後者を行うことが一般的である。そのためには、光源からの光束を圧縮してフライアイレンズに入射させることが必要となる。特許文献１では、光源からの光束を楕円鏡で集光し、これを凹レンズで略平行化することで、光源からの光束を圧縮することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１１７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、以下に示すように照明効率が低下してしまう。即ち、光源から出射されて楕円鏡、凹レンズにより平行化された光束は、入射側の第１のフライアイレンズで複数の光束に分割され、夫々大きな光源像を第２のフライアイレンズの近傍に形成して第２のフライアイレンズに入射する。このとき、光源像が大きくなっており、照明効率が低下してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、照明効率を極力落とすことなく小型化を達成する照明光学系および画像投射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る照明光学系の代表的な構成は、光源からの光束を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、前記照明光学系の光軸の方向に所定アーク長を備える光源と、前記光源からの光束を収斂光束として射出 する第１の光学系と、前記第１の光学系から出射した収斂光束を前記光軸に対して平行な光束にする第２の光学系と、前記第２の光学系から出射した平行光束を複数の光束に分割する光束分割素子と、前記光束分割素子により分割された複数の分割光束を長辺方向と短辺方向を備える被照明領域に重ね合わせる第３の光学系を有し、前記第２の光学系の焦点距離は、前記第２の 光学系の光軸と前記短辺方向を含む平面内における、前記光束分割素子の有効領域端までの前記第２の光学系の光軸からの高さＤに対し、前記第２の光学系から出射した平行光束の有効光束端までの前記第２の光学系の光軸からの高さｈが、より大きくなる焦点距離である ことを特徴とする。
【０００９】
また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】
【００１０】
本発明によれば、照明効率を極力落とすことなく小型化を達成できる照明光学系および画像投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る照明光学系の説明図、（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る照明光学系を搭載した画像投射装置の全体構成図である。
【図２】（ａ）は楕円鏡の反射位置で異なる大きさの光源像を形成する説明図、（ｂ）は凹レンズの焦点距離で異なる大きさの光源像を形成する説明図である。
【図３】光源からの光束の圧縮度が低い場合の光学配置図である。
【図４】光源からの光束の圧縮度が低い場合のフライアイレンズと各光源像の関係、およびフライアイレンズに対する入射光束の大きさを示す図である。
【図５】光源からの光束の圧縮度が高い場合の光学配置図である。
【図６】光源からの光束の圧縮度が高い場合のフライアイレンズと各光源像の関係、およびフライアイレンズに対する入射光束の大きさを示す図である。
【図７】照明効率と凹レンズの焦点距離の関係を示す図である。
【図８】フライアイレンズへの平行入射光束の最大有効高さｈとフライアイレンズの最大有効高さＤとの比と、凹レンズの焦点距離の関係を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る照明光学系を搭載した画像投射装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
《第１の実施形態》
（画像投射装置とその小型化）
図１（ｂ）において、１は照明光学系の光軸の方向に所定アーク長を備える光源としての発光部、２は楕円鏡、３は凹レンズ、４は第１のフライアイレンズ、５は第２のフライアイレンズ、６はＰＳ変換素子、７はコンデンサーレンズである。また、８は色分離合成系、９は投射レンズである。光束分割素子としての第１のフライアイレンズ４と、第２のフライアイレンズ５は、対向する各セルが同じ大きさとなっている。
【００１３】
第１のフライアイレンズ４、第２のフライアイレンズ５を通過し、ＰＳ変換素子６を出射した光は、コンデンサーレンズ７に入射し、色分離合成系８内の被照明領域である液晶パネル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに集光して重ね合わされる。長辺方向、短辺方向を備える液晶パネル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに集光された光は、画像光として、投射光学系としての投射レンズ９を介して、被照明面である不図示のスクリーンを照明する。
【００１４】
反射型の液晶パネル（画像表示素子）を用いたプロジェクタ（投射型画像表示装置）では、一般的に、色分離合成系８に複数の偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）を用いるため、色分離合成系８が大型化してしまう。そのため、投射レンズ９のバックフォーカス、即ち、投射レンズ９の最も液晶パネル２０ａ（２０ｂ、２０ｃ）側の光学面から、液晶パネル２０ａ（２０ｂ、２０ｃ）までの空気換算した距離が長くなってしまう。投射レンズ９のバックフォーカスが長くなると、投射レンズ９が大型化し、プロジェクタ全体の大きさも増してしまう。
【００１５】
反射型パネルを用いたプロジェクタで、バックフォーカスを小さくするためには、照明系のＦｎｏを大きくする必要がある。ここで、照明系のＦｎｏとは、パネルに入射する角度範囲を表す。Ｆｎｏを大きくするためには、照明光を光束分割するフライアイレンズによる複数の分割光束を液晶パネルに重ね合わせるコンデンサーレンズ７の焦点距離を長くするか、フライアイレンズ４を小型化し、瞳を小さくするかのどちらかである。コンデンサーレンズ７の焦点距離を長くすれば、照明光学系の全長が長くなり、装置が大型化してしまう。また、フライアイレンズ４を小型化すると、照明効率が低下してしまう。以下にその理由を述べる。
【００１６】
フライアイレンズ４を小型化しようとすると、発光部１からの光を圧縮してフライアイレンズ４に導かなくてはならない。ここで発光部１から出射される光を圧縮するためには、楕円鏡２と凹レンズ３（または、後述する放物リフレクターと凸レンズ及び凹レンズ）の組み合わせが一般的である。凹レンズ３を出射した光は、圧縮された略平行光束の状態で、フライアイレンズ４に入射する。フライアイレンズは光源側から、入射側の第１のフライアイレンズ４（第１の光束分割素子）と、出射側の第２のフライアイレンズ５（第２の光束分割素子）から成る。
【００１７】
また、第２のフライアイレンズ５の出射側近傍にはＰＳ変換素子６を設けているのが一般的である。第１のフライアイレンズ４に入射した光は、複数の分割光束となって、それぞれがＰＳ変換素子６近傍に集光する。即ち、ＰＳ変換素子６の位置に、複数の光源像が生じる。ここで、凹レンズ３の焦点距離をｆ、第１のフライアイレンズ４の焦点距離をｆａとした場合、光源像の大きさは後述するようにｆａ／ｆ２に比例する。ここで、光源像が大きいと、ＰＳ変換素子６の所望の位置に入射させることが出来ないため、ＰＳ変換素子６での光損失となる。
【００１８】
即ち、ＰＳ変換素子６の所望の位置に光を入射させないと、不要偏光成分が増大するため、色分解系の偏光手段によって結局はカットされてしまうため、光損失となる。ここで、光源像を小さくする必要があるところ、フライアイレンズ４を小型化して装置を小型化しようとすると、凹レンズ３の屈折力が強くなるため、後述するように光源像は大きくなってしまう。
【００１９】
本実施形態では、光源像の大きさを極力小さくするために、フライアイレンズ４の最大有効高さに対し、フライアイレンズ４に入射する凹レンズ３を出射する平行光束の最大有効高さをより大きくするように凹レンズ３の焦点距離を設定する。
【００２０】
ここで、凹レンズ３の光軸とＰＳ変換素子６の偏光分離面の法線とに平行な断面を断面Ａ（図１（ｂ）下図の断面）とする。また、凹レンズ３の光軸を含み断面Ａに垂直な断面を断面Ｂ（図１（ｂ）上図の断面）とする。このとき、フライアイレンズ４の最大有効高さとは、断面Ｂにおける凹レンズ３の光軸からフライアイレンズ４の端部までの幅Ｄである。また、フライアイレンズ４に入射する凹レンズ３を出射する平行光束の最大有効高さとは、断面Ｂにおける平行光束の光軸からの幅ｈである。
【００２１】
（照明光学系）
以下、図１（ａ）を参照して、本実施形態に係る照明光学系の具体的構成について説明する。図１（ａ）において、１は発光部、２は第１の光学系としての楕円鏡、３は第２の光学系としての凹レンズ、４は第１のフライアイレンズ、５は第２のフライアイレンズ、６はＰＳ変換素子である。楕円鏡２の第１焦点位置にその中心が設けられる発光部１からの光束は、楕円鏡２の第２焦点位置を中心とする光軸方向に延びた光源像を形成するように、楕円鏡２で結像される。楕円鏡２で反射された光束は、凹レンズ３によって平行光束に変換される。凹レンズ３は、楕円鏡２の第２焦点位置からその焦点距離分だけ離れた光軸方向位置に設けられる。
【００２２】
凹レンズ３からの平行光束は、第１フライアイレンズ４に入射し、複数の分割光束として出射され、分割された各光束は第２フライアイレンズ５の近傍に各々集光する。この集光光は、ＰＳ変換素子６に入射し、所定の偏光方向の光に揃えられ、出射する。
【００２３】
図１（ａ）は、図１（ｂ）のコンデンサーレンズ７（第３の光学系）の光軸と液晶パネル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの短辺方向を含む平面（色分離合成系に含まれるＰＢＳ面の法線に平行な平面としての第１平面）における構成図を示している。図１（ａ）の点線は、楕円鏡２の最外周で反射した光の光路を示している。また、第１のフライアイレンズ４に入射する光束の凹レンズ３の光軸からの有効最大高さをｈで示している。また、第１のフライアイレンズ４の前記第１平面における有効部の最外周高さ（最大有効高さ）をＤで示している。
【００２４】
（光源像の形成）
ここで、図3乃至図６に関連し、光源像の形成について図２を用いて説明する。図２（ａ）で楕円鏡の反射位置で異なる大きさの光源像が形成されること、また図２（ｂ）で平行光束化の機能を備えた凹レンズの焦点距離で異なる大きさの光源像が形成されることを説明する。図２（ａ）で、楕円鏡の第１焦点位置にその中心が設置される光軸方向に延びた発光部（光源）の中心Ｍからの光は、楕円鏡の反射位置Ｐ１、Ｐ２で反射され、楕円鏡の第２焦点位置Ｍ’に向かう。
【００２５】
また、光軸方向に延びた発光部（光源）の両端部からの光は反射位置Ｐ１、Ｐ２で反射され、楕円鏡の第２焦点位置Ｍ’の光軸方向の光源像領域の両端部に向かう。ここで、Ｐ１とＭ’の長さはＰ２とＭ’の長さより大きい関係となることから、凹レンズ３で光軸と平行な光として射出されるときの光源像の大きさは、反射位置Ｐ１で反射した場合の方が反射位置Ｐ２で反射した場合より大きくなる。これにより光軸に近い側では、光軸に遠い側より光源像が大きくなる。
【００２６】
また図２（ｂ）で、凹レンズの焦点距離が短い場合には、凹レンズの屈折力が大きいことから、光源像の端部Ａ’からの光は光源像の中心Ｍ’からの光（凹レンズ３で光軸に平行となる光）に対して大きな角度θ２で射出する。一方、凹レンズの焦点距離が長い場合には、凹レンズの屈折力が小さいことから、光源像の端部Ａ’からの光は光源像の中心Ｍ’からの光（凹レンズ３で光軸に平行となる光）に対して小さな角度θ１で射出する。これにより、凹レンズ３の焦点距離が長い場合に比べ、凹レンズ３の焦点距離が短い場合には光源像が大きくなる。
【００２７】
（フライアイレンズへの入射光束径とフライアイレンズの有効径の大小関係）
本実施形態では、前述した第１平面において、第１のフライアイレンズ４に入射する平行光束の最大有効高さｈを、第１のフライアイレンズ４の最大有効高さＤよりも大きくしている。以下、その理由を図３乃至図８を用いて説明する。図３は、発光部１からの光の圧縮度が低い場合の図である。楕円鏡２からの収束光を、発光部１に近い側で平行化するために、凹レンズ３の負の屈折力は、発光部１から遠い側で平行化する場合に比べて、弱い。このとき、凹レンズ３の平行射出光束の最大有効高さｈは、第１のフライアイレンズ４の最大有効高さＤよりも大きくなるように凹レンズ３の焦点距離が設定されている。
【００２８】
図４は、これを説明する図である。右図は、第１のフライアイレンズ４に対して第１平面方向において入射光束がはみ出ている。また、そのときの光源像の簡略図を図４の左に示す。一方、図５はランプからの光の圧縮度が高い場合の図である。楕円鏡２からの収束光を、発光部１より遠い側で平行化し、凹レンズ３の平行射出光束の最大有効高さｈを第１のフライアイレンズ４の最大有効高さＤより小さくしている。
【００２９】
この場合は、凹レンズ３の負の屈折力は強まる。このときの光源像、及び、第１フライアイレンズ４への入射光線の範囲を図６に示している。右側の図は、第１フライアイレンズ４に対して、入射光がその有効部内に入射していることを示す。また左側の図は、光源像を示しており、凹レンズ３の負の屈折力が強いため、第２フライアイレンズ近傍に出来る光源像がより大きくなっている。
【００３０】
ここでは一部、光源像が大きいために、第１、２のフライアイレンズで対応するセルの隣のセルに入射してしまう。隣のセルに入射した光は、パネルの有効外を照明するために、照明効率上の損失となる。この圧縮度が高い場合においては、フライアイをはみ出す光がないという点では光量ロスが少ないが、光源像が大きいため、光量低下を生じてしまう。
【００３１】
図７は、凹レンズ３の焦点距離と、照明効率の関係を説明する図である。細かい点線はＰＳ変換素子６での効率である。１００％であれば、ＰＳ変換素子での損失がゼロであることを示す。縦軸は右側列（最大値が８５％）を用いる。ＰＳ変換素子６での効率は、光源像が小さくなれば単純に改善するので、凹レンズ３の焦点距離は長い方が良い。また、粗い点線は、第１のフライアイレンズ４への取り込み効率を表している。ここで１００％であれば、フライアイレンズ４の有効内に入射光束が収まっていることを示している。
【００３２】
実線は、トータルのパネル面の明るさを示しており、本実施形態では凹レンズ３の焦点距離が−１００mm近傍の場合に、トータルの照明効率が最大になることを示している。
【００３３】
また、図８には、凹レンズ３の焦点距離ｆの値と、第１のフライアイレンズ４に入射する平行光束の最大有効高さ（光線高さ）ｈとフライアイレンズ４の有効部最外周の高さ（最大有効高さ）Ｄの比に関する相関性を示している。ここで、凹レンズ３の焦点距離が長すぎて、圧縮率が低すぎると、フライアイレンズの有効外の光が増大することから、以下の条件式（１ａ）あるいは（１ｂ）を満足することがより好ましい。
【００３４】
１．０３＜ｈ／Ｄ＜１．７０    …（１ａ）
１．０３＜ｈ／Ｄ＜１．３０    …（１ｂ）
ｈとＤは、コンデンサーレンズ７（図１（ｂ））の光軸と、液晶パネルの短辺方向とを含む平面（第１平面）において、夫々、フライアイレンズに入射する平行光束の有効光束端までの光軸からの高さ、フライアイレンズの有効領域端までの光軸からの高さを示す。
【００３５】
また、前述した第１平面における照明系のＦナンバーをＦｎｏとするとき、以下の条件を満足することがより好ましい。
【００３６】
２＜Ｆｎｏ＜４          …（２）
ここで、Ｆｎｏは、液晶パネル２０ａ（２０ｂ、２０ｃ）に入射する光束の入射角度範囲を示し、液晶パネル２０ａ（２０ｂ、２０ｃ）に入射する第１平面内の最大光線入射角度を±αとすると、Ｆｎｏは以下の式で定義される。
【００３７】
Ｆｎｏ＝１／（２ｔａｎα）
照明系Ｆｎｏが条件式（２）の範囲であるときに、条件式（１ａ）あるいは（１ｂ）の範囲を満足すれば、上記で説明した照明効率改善を実現できる。ｈ／Ｄを制限することは、凹レンズ焦点距離を制限することと等価である。条件式（２）のＦｎｏの範囲であれば、凹レンズ３の焦点距離に関連するｈ／Ｄを（１ａ）あるいは（１ｂ）の条件にすることで、照明効率向上が可能となる。
【００３８】
条件式（２）の範囲は、以下の理由から決めている。即ち、Ｆｎｏが２よりも小さいときは、液晶パネルに入射する角度が１４°以上となるため、投射レンズ９のバックフォーカスが大きくなってしまう。また、Ｆｎｏが４よりも大きい場合は、フライアイレンズ４の有効部の大きさを小さくしないという条件では、コンデンサーレンズ９の焦点距離が長くなる。即ち、光学系全長が伸びてしまう。上記理由のため、Ｆｎｏに条件式（２）の条件を与え、その際の最適照明条件として条件式（１ａ）あるいは（１ｂ）を導き出した。
【００３９】
また、より好適な条件として、以下に説明する条件式（３）の条件についても満足することが好ましい。楕円鏡２の頂点から第１焦点、第２焦点までの距離を夫々Ｆ１，Ｆ２とし、発光部１のアーク長（＝電極間距離）をＬとすると、第２焦点位置を中心とする光源像としての発光部１の光軸方向に延びた像の大きさＬ’は、光軸近傍の反射光で、以下のようになる。
【００４０】
Ｌ’＝Ｌ×Ｆ２／Ｆ１
楕円鏡２による光軸方向に延びた光源像の端部（発光部１から遠い側）から出る光を想定すると、焦点距離ｆの凹レンズ３による像点の凹レンズ３からの距離ｂは、以下の式（３ａ）を満足する。
【００４１】
１／（ｆ−Ｌ’／２）−１／ｂ＝１／ｆ          …（３ａ）
また、凹レンズ３の光軸近傍の第１のフライアイレンズ４のセル中心と同じ光軸高さの凹レンズ３の位置に向かう光源像の端部（発光部１から遠い側）から出る光の入射角度をθとする。すると、第２のフライアイレンズ５の焦点面における光源像の端部（光軸から遠い側）に向かう第２のフライアイレンズ５の中心からの光線の角度も同じθとなると考えられることから、以下の式（３ｂ）が成立する。
【００４２】
なお、前述した第１平面内における第２のフライアイレンズ５のセルサイズをＳとした場合、第２のフライアイレンズ５近傍の細長い光源像の方向は４５度方向となるため、光源像の方向でのセルサイズはＳ×√２となる。また、この光源像の方向における光源像の大きさをＩとする。ここで、フライアイレンズの外形は略正方形としている。勿論、一般的には正方形になるとは限らないため、上記４５度も暫定であって、以下の式も正方形の場合の式である。
【００４３】
Ｓ×√２／２／ｂ＝Ｉ／２／ｆａ          …（３ｂ）
式（３ａ）、（３ｂ）より、第２のフライアイレンズ５近傍にできる光源像の大きさＩは、以下の式（３ｃ）で表される。
【００４４】
Ｉ＝Ｌ×（Ｆ２／Ｆ１）×（ｆａ／ｆ２）×（Ｓ×√２）／２          …（３ｃ）
ここで、実際には、楕円鏡２の反射部の光軸からの高さによって、発光部１の見込み角が変化するので、光源像の大きさは（３ｃ）式に補正を行うことが必要であるが、簡単のため補正をかけない（３ｃ）を用いる。この光源像の大きさＩを第２のフライアイレンズ５のセルサイズＳで割った変数Ｉ／Ｓについて，以下の式（４ａ）あるいは（４ｂ）を満足するのが、より望ましい。
【００４５】
Ｉ／Ｓ  ＜１．７    …（４ａ）
Ｉ／Ｓ  ＜１．４    …（４ｂ）
式（４ａ）あるいは（４ｂ）を満足するとき、第１のフライアイレンズ４の焦点面（出射側の第２のフライアイレンズ５の近傍）に形成される光源像の大きさが、出射側の第２フライアイレンズ５のセルに対して小さいために、照明効率が改善される。
【００４６】
《第２の実施形態》
以下、図９を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と構成の異なるのは、発光部１から第１のフライアイレンズ４に至るまでの間である。１は発光部、２ａは放物面鏡、３は凹レンズ、１０は凸レンズである。発光部１からの光は、放物面鏡２によって反射され、略平行光として凸レンズ１０に入射する。凸レンズ１０に入射した光は、収束光として集光するが、凹レンズ３によって、略平行な光として出射する。放物面鏡２ａと凸レンズ１０と凹レンズ３の組み合わせによって、発光部１からの光を圧縮して、第１のフライアイレンズ４に導く。
【００４７】
ここでは、第１の光学系として、第１の実施形態の楕円鏡が、放物面鏡と凸レンズの組合せに置き換わっている。即ち、所定アーク長を備える発光部１の像は、光軸方向に延びた範囲の中心が凸レンズの焦点位置となるように、放物面鏡２ａと凸レンズ１０の組合せによって結像される。そして、凸レンズ１０による結像位置と、凹レンズ３の焦点位置を一致させる。
【００４８】
この構成においても、条件式（１ａ）あるいは（１ｂ）と、（２）、更には（４ａ）あるいは（４ｂ）を満足することで、光学系小型化と照明効率改善を両立できる。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、以下のような変形例が考えられる。
【００５０】
（変形例１）
第１の実施形態において、楕円鏡からの収斂光束を凹レンズで平行光束としたが、楕円鏡からの収斂光束を凹レンズで発散させた後に凸レンズで平行光束としても良い。また、第２の実施形態において、放物面鏡からの平行光束を凸レンズで収斂させた後に凹レンズで平行光束としたが、放物面鏡からの平行光束を凹レンズで発散させた後に凸レンズで平行光束としても良い。
【符号の説明】
【００５１】
１・・発光部（光源）、２・・楕円鏡、２ａ・・放物面鏡、３・・凹レンズ、４・・第１のフライアイレンズ、５・・第２のフライアイレンズ、７・・コンデンサーレンズ、９・・投射レンズ、１０・・凸レンズ
【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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