(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する位置から出射方向が同一方向にそれぞれ所定角度だけ傾くよう配置された複数の光源を有する第１の光源部と、
前記第１の光源部からの光の一部が入射されると共に入射された光を曲折させて照明光とする第１の曲折部と、
互いに対向する位置から出射方向が同一方向にそれぞれ所定角度だけ傾くよう配置された複数の光源を有する第２の光源部と、
前記第１の曲折部に入射されない前記第１の光源部からの光と前記第２の光源部からの光の両方が入射されると共に入射された光を曲折させて前記照明光とする第２の曲折部とを有する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１および第２の曲折部は、反射型のプリズムアレイを備える、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第２の曲折部は、入射される光の光軸と曲折された後の光の光軸の両方を含む面に平行な方向の長さが前記第１の曲折部よりも大きくなっている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項において、
前記第１の曲折部は、入射される光の光軸と曲折された後の光の光軸の両方を含む面に垂直な方向の長さが前記第２の曲折部よりも小さくなっている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記第１および第２の曲折部は、互いに同一形状となっている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１または２において、
前記第１および第２の光源部と前記第１および第２の曲折部の間に、前記第１および第２の光源部から出射された光の有効径を縮小するレンズが配されている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の照明装置を有する投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置および投写型映像表示装置に関し、特に、複数の光源を有する照明装置および投写型映像表示装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」という）において、照明光の高輝度化が進められている。高輝度化を実現する手法の一つとして、照明装置の多灯化が考えられる。たとえば、以下の特許文献１、２には、発光源として４つのランプを用いた４灯式の照明装置が示されている。
【０００３】
４灯式の照明装置では、たとえば、図１２（ａ）の下段に示すように、４つのランプＬ１〜Ｌ４と、各ランプからの光を同一方向に反射するミラーＭ１〜Ｍ４が用いられる。ここで、ランプＬ１、Ｌ２の光軸は一致しており、ランプＬ３、Ｌ４の光軸も互いに一致している。また、ランプＬ１、Ｌ２は、ランプＬ３、Ｌ４に対して同図紙面に垂直な方向にシフトして配置されている。
【０００４】
ランプＬ１〜Ｌ４からは、それぞれ、略平行な光が出射される。各ランプから出射された光は、それぞれ、ランプ光軸に対し４５度傾けて配置されたミラーＭ１〜Ｍ４によって同一方向に反射される。同図（ａ）上段は、ミラーＭ１〜Ｍ４によって反射された後の光のビーム断面を模式的に示す図である。ここで、Ｂ１〜Ｂ４は、それぞれ、ランプＬ１〜Ｌ４から出射された光のビーム断面を示している。
【０００５】
同図（ａ）中段は、隣接するビーム間の光強度分布を模式的に示す図である。この場合、同図（ａ）上段に示す如く、各ビームの光軸が照明光の光軸中心から離れているため、光軸中心の光強度分布が低下する。これに対し、同図（ｂ）上段に示す如く、各ビームの光軸を光軸中心に近付けることにより、光軸中心近傍の光強度を高めることができる。
【０００６】
しかし、このようにビーム光軸を照明光の光軸中心に近付けると、以下のように、対向する一方のランプに他方のランプからの光が入射し、これにより、ランプの寿命が低下するとの問題が生じる。
【０００７】
すなわち、各ビームの光軸を照明光の光軸中心に近付けるには、各ビームの光軸間距離を、同図（ｂ）上段のＤ１、Ｄ２方向において、それぞれ短縮する必要がある。この場合、たとえば、Ｄ１方向における光軸間距離を短縮するには、同図（ｂ）下段に示す如く、ランプＬ１〜Ｌ４を、ミラーＭ１〜Ｍ４に対して図中ｄ１方向にシフトさせる必要がある。しかし、こうすると、各ランプからの光の一部（同図（ｂ）下段にＢｅとして示す）がミラーに入射せずに、そのまま直進して対向するランプへ入射するようになる。さらに、これと同様に、Ｄ２方向における光軸間距離を短縮する場合にも、各ミラーに対する各ランプのシフトによって、一部の光が対応するミラーに入射せずに、対向するランプへと入射することとなる。
【０００８】
この問題を解決するために、各ランプの光軸を照明光の光軸中心に寄せる場合には、同図（ｂ）下段に示すごとく、各ミラーによって反射されない光を遮光するためのマスクＳ１、Ｓ２が必要となる。しかし、こうすると、ランプ本来の光量に損失が生じ、光の利用効率が低下するとの問題が生じる。
【０００９】
なお、以下の特許文献３には、ミラーに代えてプリズムアレイを用いてランプからの光を照明光として導く構成が示されている。
【特許文献１】特開２００２−９０８７７号公報
【特許文献２】特開平８−３６１８０号公報
【特許文献３】ＷＯ２００４／０８８４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、光の利用効率を損なうことなく照明光の光軸中心近傍の光強度を高めることができる照明装置およびそれを内蔵した投写型映像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る照明装置は、互いに対向する位置から出射方向が同一方向にそれぞれ所定角度だけ傾くよう配置された複数の光源を有する第１の光源部と、前記第１の光源部からの光の一部が入射されると共に入射された光を曲折させて照明光とする第１の曲折部と、互いに対向する位置から出射方向が同一方向にそれぞれ所定角度だけ傾くよう配置された複数の光源を有する第２の光源部と、前記第１の曲折部に入射されない前記第１の光源部からの光と前記第２の光源部からの光の両方が入射されると共に入射された光を曲折させて前記照明光とする第２の曲折部とを有することを特徴とする。
【００１２】
なお、「互いに対向する」とは、たとえば、図１２（ａ）の下段に図示するランプＬ１、Ｌ２のように、光軸が略平行状態で互いに向き合うことをいう。ただし、光軸が一致する場合に限定されず、光軸がずれた状態で向き合う場合も含むものである。なお、以下の実施形態における図２の構成では、ランプ１０１、１０２が「互いに対向する位置」から、出射方向がそれぞれ同一方向（Ｘ軸方向）に所定角度だけ傾くように配置されており、また、ランプ１０４、１０５も「互いに対向する位置」から、出射方向がそれぞれ同一方向（Ｘ軸方向）に所定角度だけ傾くように配置されている。なお、本発明は、各光軸の傾き角が同一である場合の他、非同一である場合も含むものである。
【００１３】
本発明において、第１および第２の曲折部は、反射型のプリズムアレイを備えるよう構成することができる。
【００１４】
また、第２の曲折部は、入射される光の光軸と曲折された後の光の光軸の両方を含む面に平行な方向の長さが第１の曲折部よりも大きくなるよう構成され得る。さらに、第１の曲折部は、入射される光の光軸と曲折された後の光の光軸の両方を含む面に垂直な方向の長さが前記第２の曲折部よりも小さくなるよう構成され得る。あるいは、第１および第２の曲折部を、互いに同一形状とすることもできる。
【００１５】
この他、第１および第２の光源部と第１および第２の曲折部の間に、第１および第２の光源部から出射された光の有効径を縮小するレンズを配することもできる。
【００１６】
本発明に係る投写型映像表示装置は、上記各構成からなる照明装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、互いに対向する位置から出射方向が同一方向にそれぞれ所定角度だけ傾くようにして光源が配置されているため、相対する一方の光源からの光が他方に直接入射することはなく、よって、光源の寿命が不所望に低下することはない。また、第１の光源部と第２の光源部を互いに接近させて照明光の光軸中心近傍の光強度を高める場合にも、第１の光源部からの光のうち第１の曲折部に入射されなかった光は、第２の曲折部により曲折されて照明光とされるため、第１の光源部からの光に損失が生じることはない。
【００１８】
よって、本発明によれば、光の利用効率を損なうことなく照明光の光軸中心近傍の光強度を効果的に高めることができる。
【００１９】
本発明および上記その他の構成例における効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、本発明に係る照明装置をプロジェクタに適用した場合の構成例である。
【００２１】
図１に、実施の形態に係るプロジェクタの光学系を示す。図において、１０は、４つのランプを有する照明装置である。各ランプとして、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が用いられる。各ランプからの光は、リフレクタの作用により略平行光となって出射される。照明装置１０の構成は、追って、図２を参照して説明する。
【００２２】
照明装置１０からの光は、フライアイインテグレータ１１を介して、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）アレイ１２およびコンデンサレンズ１３に入射される。フライアイインテグレータ１１は、蝿の目状のレンズ群からなる第１および第２のフライアイレンズを備え、液晶パネル１８、２４、３３に入射する際の光量分布が均一となるよう、照明装置１０から入射される光を重畳する。
【００２３】
ＰＢＳアレイ１２は、複数のＰＢＳと１／２波長板がアレイ状に配列されたものであり、フライアイインテグレータ１１から入射された光の偏光方向を一方向に揃える。コンデンサレンズ１３は、ＰＢＳアレイ１３から入射された光に集光作用を付与する。コンデンサレンズ１３を透過した光は、ダイクロイックミラー１４に入射する。
【００２４】
ダイクロイックミラー１４は、コンデンサレンズ１３から入射された光のうち、赤色波長帯の光（以下、「Ｒ光」という）のみを透過し、青色波長帯（以下、「Ｂ光」という）と緑色波長帯（以下、「Ｇ光」という）を反射する。ダイクロイックミラー１４を透過したＲ光は、ミラー１５よって反射されコンデンサレンズ１６に入射される。
【００２５】
コンデンサレンズ１６は、Ｒ光が略平行光で液晶パネル１８に入射するよう、Ｒ光を平行光化する。コンデンサレンズ１６を透過したＲ光は、入射側偏光板１７を介して液晶パネル１８に入射される。液晶パネル１８は、赤色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＲ光を変調する。液晶パネル１８によって変調されたＲ光は、出射側偏光板１９を介して、ダイクロイックプリズム２０に入射される。
【００２６】
ダイクロイックミラー１４によって反射された光のうちＧ光は、ダイクロイックミラー２１によって反射され、コンデンサレンズ２２に入射される。コンデンサレンズ２２は、Ｇ光が略平行光で液晶パネル２４に入射するよう、Ｇ光を平行光化する。コンデンサレンズ２２を透過したＧ光は、入射側偏光板２３を介して液晶パネル２４に入射される。液晶パネル２４は、緑色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＧ光を変調する。液晶パネル２４によって変調されたＧ光は、出射側偏光板２５を介して、ダイクロイックプリズム２０に入射される。
【００２７】
ダイクロイックミラー２１を透過したＢ光は、コンデンサレンズ２６に入射される。コンデンサレンズ２６は、Ｂ光が略平行光で液晶パネル３３に入射するよう、Ｂ光を平行光化する。コンデンサレンズ２６を透過したＢ光は、光路長調整用のリレーレンズ２７、２９、３１と２つのミラー２８、３０からなる光路を進み、入射側偏光板３２を介して液晶パネル３３に入射される。液晶パネル３３は、青色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＢ光を変調する。液晶パネル３３によって変調されたＢ光は、出射側偏光板３４を介して、ダイクロイックプリズム２０に入射される。
【００２８】
ダイクロイックプリズム２０は、液晶パネル１８、２４、３３によって変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光を色合成し、投写レンズ３５へと入射させる。投写レンズ３５は、投写光を被投写面上に結像させるためのレンズ群と、これらレンズ群の一部を光軸方向に変位させて投写画像のズーム状態およびフォーカス状態を調整するためのアクチュエータを備えている。ダイクロイックプリズム２０によって色合成されたカラー映像光は、投写レンズ３５によって、スクリーン上に拡大投写される。
【００２９】
次に、図２を参照して、照明装置１０の構成を説明する。同図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、照明装置１０の上面図および正面図である。
【００３０】
照明装置１０は、４つのランプ１０１、１０２、１０４、１０５と、２つの反射型プリズムアレイ１０３、１０６を備えている。
【００３１】
このうち、ランプ１０１、１０２は、互いに正対向する位置（光軸が一致するようにして向き合う位置）から出射方向が同一方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ一定角度だけ傾くよう配置されている。すなわち、ランプ１０１、１０２は、それぞれの光軸がＸ−Ｙ平面に平行な共通の面上に置かれるようにして配置されている。また、プリズムアレイ１０３は、入射面がＹ−Ｚ平面に平行となるよう配置されている。プリズムアレイ１０３の入射面と、これら２つのランプ１０１、１０２の光軸がなす角は等しくなっている。ランプ１０１、１０２からプリズムアレイ１０３に入射された光は、プリズムアレイ１０３によって同一方向（Ｘ軸方向）に反射される。プリズムアレイ１０３には、反射型のプリズム構造が形成されている。このプリズム構造は、Ｚ軸方向を長手方向とする長方形の反射面が、屏風状にＹ軸方向に並ぶようにして配置されることにより構成されている。
【００３２】
ランプ１０４、１０５は、互いに正対向する位置（光軸が一致するようにして向き合う位置）から出射方向が同一方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ一定角度だけ傾くよう配置されている。すなわち、ランプ１０４、１０５は、それぞれの光軸がＸ−Ｙ平面に平行な共通の面上に置かれるようにして配置されている。また、プリズムアレイ１０６は、入射面がＹ−Ｚ平面に平行となるよう配置されている。プリズムアレイ１０６の入射面と、ランプ１０４、１０５の光軸がなす角は、互いに等しく、また、これらなす角は、プリズムアレイ１０３の入射面とランプ１０１、１０２の光軸のなす角とも等しくなっている。ランプ１０４、１０５からプリズムアレイ１０６に入射された光は、プリズムアレイ１０６によって同一方向（Ｘ軸方向）に反射される。プリズムアレイ１０６には、反射型のプリズム構造が形成されている。このプリズム構造は、Ｚ軸方向を長手方向とする長方形の反射面が、屏風状にＹ軸方向に並ぶようにして配置されることにより構成されている。
【００３３】
なお、ランプ１０１、１０２の光軸を含む面とランプ１０４、１０５の光軸を含む面は、同図のＺ軸方向に一定距離だけ離間している。
【００３４】
プリズムアレイ１０６の長さＱ２は、ランプ１０４、１０５からの光の有効径よりも大きく設定されている。ランプ１０４、１０５からの光は、プリズムアレイ１０６の中央の同じ位置に照射される。したがって、ランプ１０４、１０５からの光は、プリズムアレイ１０６によって統合され、同一方向（Ｘ軸方向）に導かれる。
【００３５】
プリズムアレイ１０３の長さＱ１は、ランプ１０１、１０２からの光の有効径よりも小さく設定されている。ランプ１０１、１０２からの光は、プリズムアレイ１０３の中央からプリズムアレイ１０６側にＺ軸に沿って変位した同じ位置に照射される。したがって、ランプ１０１、１０２からの光の一部は、プリズムアレイ１０３に入射せず、その背後にあるプリズムアレイ１０６へと進む。この光がプリズムアレイ１０６に入射するよう、プリズムアレイ１０６の長さＰ２は、プリズムアレイ１０３の長さＰ１よりも大きくなっている。
【００３６】
ランプ１０１、１０２からの光のうち、プリズムアレイ１０３に入射された光は、プリズムアレイ１０３によって統合され、同一方向（Ｘ軸方向）に導かれる。また、プリズムアレイ１０３に入射されない光は、プリズムアレイ１０６によってＸ軸方向に導かれる。さらに、ランプ１０４、１０５からプリズムアレイ１０６に入射された光は、プリズムアレイ１０６によって統合され、同一方向（Ｘ軸方向）に導かれる。すなわち、プリズムアレイ１０６は、ランプ１０４、１０５からの光の他、ランプ１０１、１０２からの光の一部も、Ｘ軸方向に導く。
【００３７】
図３（ａ）は、プリズムアレイ１０３、１０６に対する光の入射状態を示す図である。図中、ｂ１は、ランプ１０１、１０２からプリズムアレイ１０３に入射する光の入射領域を模式的に示すものであり、ｂ２は、ランプ１０４、１０５からプリズムアレイ１０６に入射する光の入射領域を模式的に示すものである。また、ｂ３は、ランプ１０１からプリズムアレイ１０６に入射する光の入射領域を模式的に示すものであり、ｂ４は、ランプ１０２からプリズムアレイ１０６に入射する光の入射領域を模式的に示すものである。
【００３８】
領域ｂ１〜ｂ４に入射された光は、それぞれ、対応するプリズムアレイ１０３、１０６によって同一方向（Ｘ軸方向）に導かれる。この場合、領域ｂ１において統合されたランプ１０１、１０２からの光の光軸と、領域ｂ２において統合されたランプ１０４、１０５からの光の光軸が互いに接近しているため、照明光の光軸中心近傍の光強度が高められる。また、領域ｂ３、ｂ４に入射されたランプ１０１、１０２からの光も照明光として図１のフライアイインテグレータ１１に導かれるため、これらの光が損失することはない。
【００３９】
図４は、本実施の形態における光量損失（図中、「ＰＡ方式」と示す）と図１２（ｂ）に示す構成例における光量損失（図中、「ＭＲ方式」と示す）を比較した検証結果（シミュレーション）である。
【００４０】
同図の縦軸は、各ランプからの光のうち照明光として用いられる光の光量を初期状態（短縮間距離＝０）における光量を１００％として正規化したしたものである。
【００４１】
同図の横軸は、各ランプからの光の光軸間距離を図１２（ａ）上段の状態から短縮してこれら光軸を照明光の光軸中心に接近させる場合の短縮距離である。ここで、横軸の短縮距離は、ランプのリフレクタの直径を１として正規化されている。
【００４２】
なお、比較例においては、図１２（ｂ）上段に示すＤ２方向にビームＢ１、Ｂ２とビームＢ３、Ｂ４の光軸間距離を短縮した場合のシミュレーション結果（菱形プロット）と、これに加えてさらにＤ１方向にビームＢ１、Ｂ３とビームＢ２、Ｂ４の光軸間距離を短縮させた場合のシミュレーション結果（三角プロット）の２つのシミュレーション結果が示されている。
【００４３】
また、本実施の形態では、図３（ａ）に示す入射領域ｂ１、ｂ２からの光の光軸間距離を短縮した場合のシミュレーション結果が示されている。この場合、入射領域ｂ２は固定で入射領域ｂ１を入射領域ｂ２に接近させることにより、入射領域ｂ１、ｂ２からの光の光軸間距離が短縮されている。なお、初期状態（短縮間距離＝０）では、ランプ１０１、１０２からの有効径内の光は、全てプリズムアレイ１０３に入射され、これらの光の一部が背面側のプリズムアレイ１０６に入射しないよう調整されている。
【００４４】
同図を参照して、比較例においては、光軸間距離を短縮するに従って、遮光板Ｓ１、Ｓ２（図１２（ｂ）下段参照）により遮光される光の光量が増加し、このため、照明光として利用される光量が徐々に低下することとなる。これに対し、本実施の形態では、図２に示す如く各ランプが斜めを向くように配置され、相対するランプからの光が各ランプに入射することはない。よって、本実施の形態では、光軸間距離を短縮させても各ランプからの光を遮光する必要はなく、よって、図４に示す如く、照明光として利用される光量に損失が生じることはない。
【００４５】
以上の如く、本実施の形態によれば、照明光の光軸中心近傍の光強度を光量損失なく効果的に高めることができる。また、各ランプが斜めを向くように配置され、相対するランプからの光が各ランプに入射することがないため、ランプの寿命が不所望に低下することもない。このように本実施の形態によれば、ランプ寿命の低下と光量損失を同時に抑制しながら、照明光の光軸中心近傍の光強度を効果的に高めることができる照明装置およびそれを内蔵する投写型映像表示装置を提供することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、図３（ａ）に示す如く、プリズムアレイ１０３の形状をプリズムアレイ１０６よりも小さくしたが、図３（ｂ）に示すように、２つのプリズムアレイ１０３、１０６を同一形状としても良い。こうすると、形状の異なるプリズムアレイを準備しこれらを適宜使い分ける必要がないため、上記に比べ照明装置の生産性を高めることができる。ただし、小型化ないしコスト低減の点からは、図３（ａ）に示す如く、プリズムアレイ１０３の形状をプリズムアレイ１０６よりも小さくするのが望ましい。
【００４７】
また、図３（ｃ）に示すように、ランプ１０１、１０４とランプ１０２、１０５とをＹ軸方向に互いに接近させ、あるいは、図３（ｄ）に示すように、ランプ１０１とランプ１０２をＹ軸方向に互いに接近させても良い。こうすると、照明装置全体の寸法をＹ軸方向に縮めることができる。しかし、その反面、領域ｂ３、ｂ４にて反射された光が各ランプに入射し易くなり、ランプ寿命の低下を招く恐れがある。したがって、図３（ｃ）（ｄ）の場合にも、領域ｂ３、ｂ４にて反射された光が各ランプに入射しない程度に相対するランプを互いに接近させるようにすると良い。
【００４８】
＜変更例１＞
なお、上記実施の形態では、プリズムアレイ１０３、１０６を反射型としたが、これに代えて透過型のプリズムアレイを用いることもできる。
【００４９】
図５は、透過型のプリズムアレイを用いる場合の構成例である。
【００５０】
プリズムアレイ１２３、１２６には、それぞれ、出射面側に、透過型のプリズム構造が形成されている。このプリズム構造は、Ｚ軸方向を長手方向とする長方形の透過面が、屏風状にＹ軸方向に並ぶようにして配置されることにより構成されている。
【００５１】
ランプ１２１、１２２からの光とランプ１２４、１２５からの光は、それぞれ、背面側からプリズムアレイ１２３、１２６に入射される。図２の場合と同様、ランプ１２１、１２２の光軸とランプ１２４、１２５の光軸は、それぞれ、Ｘ−Ｙ平面に平行な共通の面上に設定されている。また、プリズムアレイ１２３、１２６は、それぞれ、入出射面がＹ−Ｚ平面に平行となるよう配置されている。プリズムアレイ１２３、１２６の入射面に対する各光の光軸のなす角は同じである。また、ランプ１２１、１２２の光軸を含む面とランプ１２４、１２５の光軸を含む面は、同図のＺ軸方向に一定距離だけ離間している。
【００５２】
ランプ１２１、１２２からプリズムアレイ１０３に入射された光は、同図（ｂ）の入射領域ｂ１に入射され、その一部は、それぞれ入射領域ｂ３、ｂ４に入射される。また、ランプ１２４、１２５からの光は、同図（ｂ）の入射領域ｂ２に入射される。領域ｂ１〜ｂ４に入射された光は、それぞれ、対応するプリズムアレイ１２３、１２６によって同一方向（図２のＸ軸方向）に向けられる。
【００５３】
この構成例においても、図２の場合と同様、領域ｂ１において統合されたランプ１２１、１２２からの光の光軸と、領域ｂ２において統合されたランプ１２４、１２５からの光の光軸が互いに接近しているため、照明光の光軸中心近傍の光強度が高められる。また、領域ｂ３、ｂ４に入射されたランプ１２１、１２２からの光も照明光として図１のフライアイインテグレータ１１に導かれるため、これらの光が損失することはない。また、各ランプが斜めに向くよう配置されるため、相対するランプからの光が入射することによるランプ寿命の低下が生じることもない。
【００５４】
なお、この構成例においても、図３（ｂ）に示す如く、プリズムアレイ１２３、１２６を同一形状とすることができる。また、図３（ｃ）（ｄ）に示す如く、相対する２つのランプを互いに接近させることもできる。この場合、図５の構成例では、プリズムアレイ１２３、１２６が透過型であるため、図２の場合と異なり、相対するランプを互いに接近させても、領域ｂ３、ｂ４を透過した後の光がランプに入射することはない。よって、図２の場合に比べ、相対するランプをさらに接近させることができる。
【００５５】
なお、図５の構成例では、プリズムアレイ１２３、１２６の背面によって反射された光がランプに入射するのを抑止するために、これら背面に無反射コーティングを施しておくのが望ましい。
【００５６】
また、図５の構成例では、光出射面側方向にプリズム構造が位置するようプリズムアレイ１２３、１２６を配置したが、光入射面側方向にプリズム構造が位置するようプリズムアレイ１２３、１２６を配置しても、同様の作用が得られる。
【００５７】
＜変更例２＞
上記実施の形態では、４つのランプを配置するようにしたが、ランプの個数は４つに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００５８】
図６は、６つのランプを配置する場合の構成例を示す図である。この構成例では、図２の構成に対し、ランプ１０７、１０８とプリズムアレイ１０９がさらに追加されている。また、図２の構成に比べ、Ｚ軸方向におけるプリズムアレイ１０６の長さ（図２（ｂ）の長さＱ２）が小さくなっている。
【００５９】
プリズムアレイ１０９に対するランプ１０７、１０８の位置関係は、プリズムアレイ１０６に対するランプ１０４、１０５の位置関係と同じである。ランプ１０７、１０８の光軸を含む面とランプ１０４、１０５の光軸を含む面は、同図のＺ軸方向に一定距離だけ離間している。
【００６０】
ランプ１０４、１０５からプリズムアレイ１０６に入射された光は、同図（ｂ）の入射領域ｂ２に入射され、その一部は、入射領域ｂ６、ｂ７に入射される。また、ランプ１０７、１０８からの光は、同図（ｂ）の入射領域ｂ５に入射される。領域ｂ１〜ｂ７に入射された光は、それぞれ、対応するプリズムアレイ１０３、１０６、１０９によって同一方向（同図のＸ軸方向）に向けられる。
【００６１】
この構成例によれば、図２の構成に比べランプが２つ追加されているため、照明光の光量を高めることができる。また、この構成例においても、図２の場合と同様、領域ｂ１において統合されたランプ１０１、１０２からの光の光軸と、領域ｂ２において統合されたランプ１０４、１０５からの光の光軸と、領域ｂ５において統合されたランプ１０４、１５５からの光の光軸が互いに接近しているため、照明光の光軸中心近傍の光強度が高められる。また、領域ｂ３、ｂ４と領域ｂ６、ｂ７に入射されたランプ１０１、１０２とランプ１０４、１０５からの光も照明光として図１のフライアイインテグレータ１１に導かれるため、これらの光が損失することはない。また、各ランプが斜めに向くよう配置されるため、相対するランプからの光が入射することによるランプ寿命の低下が生じることもない。
【００６２】
＜変更例３＞
図５に示す如く透過型のプリズムアレイを用いる場合にも、適宜、ランプの個数を変更することができる。
【００６３】
図７は、８つのランプを配置する場合の構成例を示す図である。この構成例では、図５の構成に対し、ランプ１２７、１２８、１３０、１３１とプリズムアレイ１２９、１３２がさらに追加されている。また、図５の構成に比べ、Ｚ軸方向におけるプリズムアレイ１２６の長さが小さくなっている。
【００６４】
プリズムアレイ１２９に対するランプ１２７、１２８の位置関係と、プリズムアレイ１３２に対するランプ１３０、１３１の位置関係は、プリズムアレイ１２６に対するランプ１２４、１２５の位置関係と同じである。ランプ１２７、１２８の光軸を含む面とランプ１２４、１２５の光軸を含む面は、同図のＺ軸方向に一定距離だけ離間しており、また、ランプ１３０、１３１の光軸を含む面とランプ１２７、１２８の光軸を含む面は、同図のＺ軸方向にさらに一定距離だけ離間している。
【００６５】
ランプ１２４、１２５からプリズムアレイ１２６に入射された光は、同図（ｂ）の入射領域ｂ２に入射され、その一部は、入射領域ｂ６、ｂ７に入射される。また、ランプ１２７、１２８からプリズムアレイ１２９に入射された光は、入射領域ｂ５に入射され、その一部は、入射領域ｂ９、ｂ１０に入射される。さらに、ランプ１３０、１３１からの光は、入射領域ｂ５に入射される。領域ｂ１〜ｂ１０に入射された光は、それぞれ、対応するプリズムアレイ１２３、１２６、１２９、１３２によって同一方向（同図のＸ軸方向）に向けられる。
【００６６】
この構成例によれば、図５の構成に比べランプが４つ追加されているため、照明光の光量を高めることができる。また、この構成例においても、図５の場合と同様、照明光の光軸中心近傍の光強度が高めることができ。また、領域ｂ３、ｂ４、ｂ６、ｂ７、ｂ９、ｂ１０に入射された光が損失することはない。さらに、各ランプが斜めに向くよう配置されるため、相対するランプからの光が入射することによるランプ寿命の低下が生じることもない。
【００６７】
＜変更例４＞
上記実施の形態では、各ランプからの光が同一方向に向けられるようプリズムアレイが構成されたが、図８に示すように、各ランプからの光が一点に集光されるようプリズムアレイを構成することもできる。
【００６８】
同図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、反射型のプリズムアレイ１０３、１０６と透過型のプリズムアレイ１２３、１２６を用いる場合の構成例を示す図である。
【００６９】
同図（ａ）の構成例では、図３（ａ）の領域ｂ１〜ｂ４に入射された各ランプからの光が一点に集光するようプリズムアレイ１０３、１０６上のプリズムパターンが構成されている。また、同図（ｂ）の構成例では、図５（ａ）の領域ｂ１〜ｂ４に入射された各ランプからの光が一点に集光するようプリズムアレイ１２３、１２６上のプリズムパターンが構成されている。具体的には、同図（ａ）および（ｂ）におけるプリズムアレイのプリズムパターンは、同心リング状のパターンとなっており、各リング状パターンの光反射面または光透過面の傾斜状態が、各ランプからの光が一点に集光するように調整されている。
【００７０】
この構成例によれば、各ランプからの光の集光位置にロッドインテグレータの入射口を配置することにより、各ランプからの光をロッドインテグレータに円滑に取り込むことができる。
【００７１】
なお、図９（ａ）に示す如く、光入射面側方向にプリズム構造が位置するようプリズムアレイ１２３、１２６を配置しても良い。また、図９（ｂ）に示す如く、光出射面に光を一点に集光させるレンズを一体的に形成しても良い。この場合、プリズムアレイ１２３、１２６のプリズム構造は、図５（ａ）と同様で良い。また、図８（ａ）の反射型プリズムアレイを用いる場合にも、プリズムアレイ１０３とロッドインテグレータの間にレンズを配置し、これにより、光を一点に集光させるようにしても良い。この場合、プリズムアレイ１２３、１２６のプリズム構造は、図２（ａ）と同様で良い。
【００７２】
図１０は、光の均一化手段としてロッドインテグレータを用いる場合の光学系の構成例を示す図である。
【００７３】
照明装置１０によって一点に集光された照明光は、ロッドインテグレータ４０によって均一化された後、コンデンサレンズ４１、ミラー４２、コンデンサレンズ４３を介してＴＩＲプリズム（内部全反射プリズム）４４に入射される。
【００７４】
ＴＩＲプリズム４４に入射された光は、ＴＩＲプリズム４４を構成する赤色プリズム、緑色プリズムおよび青色プリズムによってＲ光、Ｇ光、Ｂ光に分離され、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）からなる反射型の光変調素子４５、４６、４７に入射される。これら光変調素子４５、４６、４６によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、赤色プリズム、緑色プリズムおよび青色プリズムによって光路が統合され、各色光が色合成された光がＴＩＲプリズム４４から投写レンズ３５に入射される。
【００７５】
なお、ＴＩＲプリズム４４の構成は、たとえば、特開２００６−７９０８０号公報に記載されている。
【００７６】
なお、図８の構成例では、たとえば、図３（ａ）の領域ｂ１〜ｂ４に入射された各ランプからの光が一点に集光するようプリズムアレイ１０３、１０６上のプリズムパターンを構成したが、この他、図３（ａ）の領域ｂ３、ｂ４に入射した光を照明光の光軸中心方向に接近させ、これにより、これらの領域からの光が図１のフライアイインテグレータ１１に円滑に取り込まれるよう、プリズムアレイ１０６上のプリズムパターンを調整するようにすることもできる。
【００７７】
＜変更例５＞
上記実施の形態では、各ランプからの光をそのままプリズムアレイに入射させたが、図１１（ｂ）に示す如く、各ランプの出射位置にコリメートレンズ１４０を配置し、これにより光の有効径を縮小した後、各ランプからの光をプリズムアレイに入射させるようにすることもできる。なお、図１１（ａ）は、コリメートレンズ１４０を配置しない場合の構成を示す図である。
【００７８】
まず、同図（ａ）を参照して、プリズムアレイ１０６の入射面とランプ１０１、１０２の光軸のなす角をθとすると、ランプ１０１、１０２から出射される光の有効径Ｗ１と、プリズムアレイ１０６に対するこれら光の入射領域の幅Ｗ２の間には、これら光が完全に平行光であると仮定すると、
Ｗ２＝Ｗ１／Ｓｉｎθ  …（１）
の関係が成立する。一方、フライアイインテグレータ１１に取り込まれる光の光束幅Ｗ３は、図示の如くこれら光の入射領域の幅Ｗ２によって決定される。
【００７９】
したがって、同図（ｂ）に示す如くコリメートレンズ１４０によって光の有効径Ｗ１を縮小すると、上記関係式（１）よりＷ２が縮小されてプリズムアレイ１０６を小型化することができ、同時に、幅Ｗ３が縮小されてフライアイインテグレータ１１を小型化することができる。
【００８０】
このように、同図（ｂ）の構成例によれば、プリズムアレイ１０６とフライアイレンズ１１を小型化でき、よって、照明装置１０とそれ以降の光学系を小型化することができる。なお、同図（ｂ）には、反射型のプリズムアレイを用いる場合の構成を示したが、透過型のプリズムアレイを用いる場合にも同様の効果が奏される。
【００８１】
以上、本発明の実施形態とその変更例について説明したが、本発明は、上記実施の形態および変更例に制限されるものではなく、また、本発明の実施化形態も、上記以外に種々の変更が可能である。なお、本発明の照明装置は、プロジェクタの他、種々の装置に用いることができる。
【００８２】
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施の形態に係るプロジェクタの光学系の構成を示す図
【図２】実施の形態に係る照明装置の構成を示す図
【図３】実施の形態に係るプリズムアレイとランプの関係を示す図
【図４】実施の形態と比較例における光利用効率の検証結果を示す図
【図５】実施の形態の変更例１に係る照明装置を示す図
【図６】実施の形態の変更例２に係る照明装置を示す図
【図７】実施の形態の変更例３に係る照明装置を示す図
【図８】実施の形態の変更例４に係る照明装置を示す図
【図９】実施の形態の変更例４に係る照明装置の他の構成を示す図
【図１０】実施の形態の変更例４に係るプロジェクタの光学系を示す図
【図１１】実施の形態の変更例５に係る照明装置を示す図
【図１２】４灯式の照明装置の構成例（比較例）を示す図
【符号の説明】
【００８４】
１０  …  光源装置
１０１、１０２、１０４、１０５、１０７、１０８  …  ランプ
１０３、１０６、１０９  …  プリズムアレイ
１２１、１２２、１２４、１２５、１２７、１２８、１３０、１３１  …  ランプ
１２３、１２６、１２９、１３２  …  プリズムアレイ
１４０  …  コリメートレンズ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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