CN101571664A - 照明装置、投影仪、照明方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及照明装置、投影仪、照明方法。在具有多个光源部的投影仪中，能够降低照明光的亮度不均和色彩不均，并充分发挥成像性能。本发明的投影仪(100)具有：第一光源部(1)、多个第二光源部(2a、2b)、和使从第一光源部及多个第二光源部入射的光分别向规定的方向射出的光轴转换元件(四角锥台状反射体3)。光轴转换元件将从第一光源部(1)入射的光，按照其射出光轴与照明光轴(L)大致一致的方式射出，并且将从多个第二光源部(2a、2b)的各个入射的光，按照其射出光轴(a2、b2)在光轴转换元件与光调制元件(光阀11)之间，与来自第一光源部(1)的光的射出光轴相交的方式射出。

Description

照明装置、投影仪、照明方法

技术领域

本发明涉及例如对光调制元件进行照明的照明装置、将形成在例如光调制元件的光学像通过投射镜头投射显示到屏幕上的投影仪、和照明方法，更具体而言，涉及一种具备多个光源部的照明装置及投影仪的照明光学系统的结构。

背景技术

作为能够显示大画面影像的装置，有一种利用来自照明装置的光，对根据影像信息形成光学像的小型光调制元件进行照明，通过投射镜头将该光学像显示到屏幕等上的投影仪已得到了实用化。由于对这样的投影仪强烈要求投射图像的大画面化和高亮度化，以及降低亮度不均和色彩不均，所以，为了满足这些要求，开发了高性能的照明光学系统。

例如，在下述的专利文献1(尤其参照图1)所公开的投射型显示装置(投影仪)中，通过使用2个光源部，实现了对光阀(光调制元件)进行照明的光强度的增大。而且，在该投射型显示装置中，通过具备与各光源部对应的积分光学系统，实现了照明光的亮度不均和色彩不均的降低。以液晶光阀为代表的光调制元件、偏光元件、以及投射镜头等光学元件，其光学特性都相对入射光具有角度依存性。因此，为了实现显示图像的高品质化，希望使用能够射出角度分布的扩散窄的照明光的光源部。

但是，根据该投影仪的结构，由于将2个光源部配置在相当程度远离了照明光轴的位置，所以照明光的角度分布形成大的扩散，在投射镜头的光瞳面(pupil plane)上形成的2组光源像形成在远离投射光轴的位置。结果，导致显示图像的对比度下降，不能如期待的那样实现显示图像的高亮度化。而且，由于投射镜头的成像性能在投射光轴的附近高，越远离投射光轴越低，所以不能充分发挥投射镜头的成像性能，导致显示图像的画质劣化。并且，在2个光源部的发光特性不同的情况下，会在显示图像中产生因投射镜头的光阑阻使得投射光的光晕不同而引起亮度不均和色彩不均。

下述的专利文献2(尤其参照图1)公开了解决这些问题的投射型显示装置(投影仪)。其中使用的照明光学系统构成为，具备由在发光体附近具有第一焦点的椭圆反射镜(reflector)构成的2个光源部，在各椭圆反射镜的第二焦点处配置反射棱镜(反射面)，利用该反射棱镜将来自各光源部的光束反射到积分器侧。由此，形成在反射棱镜的反射面上的发光体的二次光源像的位置，比本来的发光体的位置接近照明光轴。在其后的光学系统中，由于可以将该二次光源像的位置看作光源位置，所以成为将2个光源部配置在非常接近照明光轴的情况，由此可改善上述的各种问题。

[专利文献1]特开平6-265887号公报

[专利文献2]特开2000-3612号公报

但是，在专利文献2所记载的照明装置中，形成在投射镜头的光瞳面上的光源像依然形成在远离投射光轴的位置。其原因如下所述。即，为了将各光源部的二次光源像尽可能形成在接近照明光轴的位置，只能将各二次光源像形成在尽可能接近反射棱镜的顶点的位置。但是，由于二次光源像具有某一有限的大小，所以在反射面上需要相应的面积，因而在最接近反射棱镜的顶点附近不能反射光束。从而，在投射镜头中发挥最高的成像性能的投射光轴上，依然不存在光源像的大部分，相比上述专利文献1所公开的投影仪的情况，虽然可期待对各种问题的改善效果，但毕竟还不充分。

发明内容

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，在具备多个光源部的照明装置或具备照明光学系统的投影仪中，实现投射图像的亮度不均和色彩不均的降低，并且实现可充分发挥投射镜头的成像性能的照明装置或投影仪。

为了实现上述目的，本发明的投影仪的特征在于，具有照明光学系统、对来自上述照明光学系统的光进行调制的光调制元件、和投射被上述光调制元件调制后的光的投射光学系统，上述照明光学系统具有：第一光源部、多个第二光源部、和使从上述第一光源部及上述多个第二光源部入射的光分别向规定的方向射出的光轴转换元件，上述光轴转换元件使从上述第一光源部入射的光，按照其射出光轴与照明光轴大致一致的方式射出，并且使从上述多个第二光源部的各个入射的光，按照其射出光轴在上述光轴转换元件与上述光调制元件之间，与来自上述第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

其中，本说明书中所说的“照明光轴”是指，通过照明光学系统所照明的照明对象的照明面的中心的、相对照明面的法线。所谓“射出光轴”是指从光轴转换元件或第一、第二光源部射出的光的光轴。而且，“光轴转换元件的射出光轴”分别在从各光源部射出的光中存在。

在本发明的投影仪中，光轴转换元件具有使来自第一光源部的光，按照其射出光轴与照明光轴大致一致的方式射出，使来自多个第二光源部的光，按照其射出光轴在光轴转换元件与光调制元件之间，与来自第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出的功能。这样，通过在合成来自多个光源部的光时使用上述的光轴转换元件，可使来自多个光源部的光的光源像相互接近，并且能够将来自至少1个光源部的光的光轴配置在照明光轴上。由此，由于能够形成将来自各光源部的光束以相互重叠的状态合成为照明光的合成光束，而且在合成光束的大致中心配置最大强度的光束，所以可抑制照明光的角度分布的扩散，实现高的光利用效率。而且，由于形成在投射光学系统的光瞳面上的多个光源像集中在以投射光轴为大致中心的区域，且以大致对称状态形成，所以容易发挥投射镜头本来的成像性能，可实现照度不均和色彩不均少、均匀性良好的显示图像。并且，即使在1个或2个光源部不点亮的情况下，也不会产生大的照度不均，从而可提高使用的便利性。

在本发明的投影仪中，优选光轴转换元件使从多个第二光源部入射的光，按照来自多个第二光源部的全部的光的射出光轴，在光轴转换元件与光调制元件之间的1点，与来自第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

虽然来自多个第二光源部的全部的光的射出光轴不是必须在1点相交，但如果采用来自多个第二光源部的全部的光的射出光轴，与来自第一光源部的光的射出光轴在1点相交的结构，则由于可将合成光束最小直径化，所以容易提高之后的光学系统的照明效率，容易实现之后的光学系统的小型化。

在本发明的投影仪中，优选在光轴转换元件与光调制元件之间设有积分光学系统。

根据此结构，可通过积分光学系统的作用实现基于光轴转换元件的合成光束的亮度均匀化，进一步减少投射图像的亮度不均和色彩不均。

在设置了积分光学系统的情况下，希望在积分光学系统中将入射光分割成多个部分光束的光束分割部件或其附近的位置，使来自多个第二光源部的全部的光的射出光轴与来自第一光源部的光的射出光轴相交。

更具体而言，在积分光学系统至少包含将从第一光源部及多个第二光源部入射的光分割成多个光束的透镜阵列(光束分割部件)的情况下，希望光轴转换元件使从多个第二光源部入射的光，按照来自多个第二光源部的全部的光的射出光轴在透镜阵列或其附近的位置，与来自第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

或者，在积分光学系统至少包含积分棒的情况下，希望光轴转换元件使从多个第二光源部入射的光，按照来自多个第二光源部的全部的光的射出光轴，在积分棒的入射端(光束分割部件)或其附近的位置，与来自第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

根据这些结构，容易提高光束分割部件之后的光学元件的照明效率，可实现被配置在光束分割部件之后的积分光学系统的小型化。

在本发明的投影仪中，可以采用上述第一光源部被配置在照明光轴上，上述多个第二光源部被配置在从上述照明光轴上离开的位置的结构。

根据此结构，不反射或折射从第一光源部射出的光，即可在照明光轴上射出，从而可简化光轴转换元件的结构。另外，由于多个第二光源部被配置在从照明光轴上离开的位置，所以在设置各光源部时不会与第一光源部发生干涉。

在本发明的投影仪中，希望来自第一光源部的光聚光在上述光轴转换元件的光射出端或其附近。

根据此结构，可使光轴转换元件小型化，能够高效率利用来自第一光源部的光。

在本发明的投影仪中，可以采用上述光轴转换元件将从上述多个第二光源部的各个射出的光反射射出的结构。

光轴转换元件也可以是将从多个第二光源部射出的光折射射出的结构，但采用反射射出的结构可将从多个第二光源部射出的光的光轴大幅度折曲，从而可提高第一光源部和多个第二光源部的配置自由度。

在本发明的投影仪中，可以采用上述光轴转换元件具有相对上述照明光轴倾斜成规定角度的多个反射面，从上述多个第二光源部射出的各个光，在上述多个反射面中任意一个反射面被反射。

根据此结构，能够利用简易的结构实现可发挥本发明所需要的功能的光轴转换元件。

在本发明的投影仪中，希望来自与该反射面对应的上述第二光源部的光，会聚在构成上述多个反射面的各个反射面或其附近。

根据此结构，可使光轴转换元件小型化，高效率利用来自第二光源部的光。

作为上述光轴转换元件的上述反射面，可以使用使从上述多个第二光源部的各个射出的光发生表面反射的表面反射面。

根据此结构，使光入射到反射面时的入射角度的限制少，可提高多个第二光源部和光轴转换元件的位置关系的自由度。

在本发明的投影仪中，希望在上述反射面上形成有电介质多层膜。

根据此结构，例如可使用交替叠层了五氧化二钽(Ta₂O₅)、氧化铌(Nb₂O₅)、和二氧化硅(SiO₂)的多层膜。由于这样的多层膜可实现良好的耐热性和高的反射率，所以优选在本发明的光轴转换元件中使用。

或者，作为上述光轴转换元件的上述反射面，可以使用使从上述多个第二光源部的各个射出的光全反射的全反射面。

根据此结构，不需要在反射面形成电介质多层膜、金属膜等反射膜，而且，由于在反射时本质上不产生光损失，所以可容易地制造效率高、耐热性好的光轴转换元件。

在本发明的投影仪中，上述光轴转换元件可以采用使从上述多个第二光源部的各个射出的光折射射出的结构。

根据此结构，可根据情况实现光轴转换元件的小型化，有助于照明装置的小型化。

在本发明的投影仪中，也可以采用在上述光轴转换元件的光入射侧，具有使从上述第一光源部射出的光的光轴折曲的第一光源部用光轴转换元件的结构。

根据此结构，可提高第一光源部的配置部位的自由度，缩小沿着照明光轴的方向的照明装置的尺寸。

在本发明的投影仪中，还可以采用在上述光轴转换元件的光入射侧，具有使从上述多个第二光源部中的至少一个射出的光的光轴折曲的第二光源部用光轴转换元件的结构。

根据此结构，不容易产生光源部之间的物理干涉，提高了各光源部的配置部位的自由度，因此可实现照明装置的小型化。

在本发明的投影仪中，希望在上述光轴转换元件中设置散热部件。

根据此结构，可进一步提高光轴转换元件的耐热性。

在本发明的投影仪中，希望上述光轴转换元件被收纳在具有透光性的框体内。

根据此结构，可防止灰尘向光轴转换元件的反射面的附着，能够防止因灰尘的附着导致反射面被烧焦所造成的反射性能劣化。

本发明的照明装置的特征在于，具有：第一光源部、多个第二光源部、和使从上述第一光源部及上述多个第二光源部入射的光分别向规定的方向射出的光轴转换元件，上述光轴转换元件使从上述第一光源部入射的光，按照其射出光轴与照明光轴大致一致的方式射出，并且使从上述多个第二光源部的各个入射的光，按照其射出光轴在上述光轴转换元件的射出侧的外部，与来自上述第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

与本发明的投影仪同样，根据本发明的照明装置，通过在合成来自多个光源部的光时使用上述的光轴转换元件，可使来自多个光源部的光的光源像相互接近。由此，由于能够形成将来自各光源部的光束以相互重叠的状态合成为照明光的合成光束，而且在合成光束的大致中心配置最大强度的光束，所以可抑制照明光的角度分布的扩散，实现高的光利用效率。

在本发明的投影仪中，希望上述光轴转换元件使从上述多个第二光源部入射的光，按照来自上述多个第二光源部的全部的光的射出光轴，在上述光轴转换元件的射出侧的外部的1点，与来自上述第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

根据此结构，由于可将合成光束最小直径化，所以容易提高之后的光学系统的照明效率，容易实现之后的光学系统的小型化。

另外，作为上述光轴转换元件的形态，可以使用具有在与上述照明光轴平行的方向贯通的孔的锥体形状的管状光学部件。

根据此结构，可实现光轴转换元件的轻量化、低成本化，并且，由于在光轴转换元件内的光透过的路径上不存在物理界面，所以对于来自第一光源部的光，可减少因界面反射等造成的光损失。而且，容易对在反射面产生的热进行散热，从而容易提高耐热性。

或者，作为上述光轴转换元件的其他形态，可以使用实心的棱镜状光学部件。

根据此结构，容易提高反射面的形成精度。而且，在将第一光源部配置在照明光轴上的情况下，由于可缩短光路长度，所以容易实现照明装置的小型化。

或者，作为上述光轴转换元件的另外一种形态，可以使用具有被挖空的内部空间的光学部件。

根据此结构，通过利用全反射可提高反射率。而且，由于不需要电介质多层膜等反射膜，所以可抑制光轴转换元件的热损伤、热劣化。

本发明的照明方法的特征在于，使用光轴转换元件将从第一光源部射出的光，按照其射出光轴与照明光轴大致一致的方式朝向照明对象照射，并且将从多个第二光源部的各个射出的光，按照其射出光轴在上述光轴转换元件的射出侧的外部，与来自上述第一光源部的光的射出光轴相交的方式，朝向上述照明对象照射。

根据此结构，由于可形成使来自各光源部的光束以相互重叠的状态成为照明光的合成光束，且在合成光束的大致中心配置最大强度的光束，所以，可抑制照明光的角度分布的扩散，实现高的光利用效率。

附图说明

图1是表示具备本发明的第一实施方式的照明装置的投影仪的一个结构例的图。

图2是表示本实施方式的照明装置中使用的反射体的结构例的图。

图3是表示该反射体的其他结构例的图。

图4是表示该反射体的又一结构例的图。

图5是表示照明光的聚光点的光强度分布的图。

图6是表示向合成透镜入射的来自各光源部的光的角度分布的图。

图7是表示第二透镜阵列中的光源像的形成状态的图。

图8是表示投射镜头的光瞳面上的光源像的形成状态的图。

图9是表示图8的A-A’线的虚拟光强度分布的图。

图10是表示具备本发明的第二实施方式的照明装置的投影仪的一个结构例的图。

图11是表示具备本发明的第三实施方式的照明装置的投影仪的一个结构例的图。

图12是表示该照明装置的PBS阵列和1/2波长板的结构例的图。

图13是表示投射镜头的光瞳面上的光源像的形成状态的图。

图14是表示反射体的其他结构例的图。

图15是表示具备本发明的第四实施方式的照明装置的投影仪的一个结构例的图。

图16是表示本实施方式的照明装置中使用的光轴转换元件的结构例的图。

图17是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图18是表示具备本发明的第五实施方式的照明装置的投影仪的一个结构例的图。

图19是表示本实施方式的照明装置中使用的光轴转换元件的结构例的图。

图20是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图21是表示具备本发明的第六实施方式的照明装置的投影仪的一个结构例的图。

图22是表示本实施方式的照明装置中使用的光轴转换元件的结构例的图。

图23是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图24是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图25是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图26是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图27是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图28是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图29是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图30是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图31是表示光轴转换元件的其他结构例的图。

图32是用于对基于反射作用和折射作用的效果的不同进行说明的图。

图中：1-第一光源部；2a、2b-第二光源部；3-四角锥台状反射体(光轴转换元件)；23、33、43、53、63-反射体(光轴转换元件)；3a～3d、23a～23d、33a～33d、43a～43d、53a～53d、63a～63d-反射面；3e、3f、23e、23f、33e、33f、43e、43f、53e、53f、63e、63f-透过端面；10、30、40-照明光学系统；140、150、250-照明装置；11-光阀(光调制元件)；13-投射镜头(投射光学系统)；22、152、252-反射镜(第二光源部用光轴转换元件)；34-散热片(散热部件)；100、110、120、200、300、400-投影仪；131、153-偏角棱镜(第一光源部用光轴转换元件)；133、156-反射棱镜(第一光源部用光轴转换元件)；135、151、161、171、181、191、211、221、231、251、261-光轴转换元件；a1、b1-入射光轴；a2、b2-射出光轴；L-照明光轴。

具体实施方式

[第一实施方式]

下面，参照图1～图9，对本发明的第一实施方式进行说明。

图1是表示本发明的投影仪的一个结构例的图。图2～图4是表示在本实施方式的投影仪的照明光学系统中使用的反射体的几个结构例的图。图5是表示照明光的聚光点的光强度分布的图。图6是表示向合成透镜入射的来自各光源部的光的角度分布的图。图7是表示积分部的第二透镜阵列中的与各光源部相关的光源像的形成状态的图。图8是表示投射镜头的光瞳面上的光源像的形成状态的图。图9是表示图8的A-A’线的虚拟光强度分布的图。其中，在以下的各图中，为了容易观察各构成要素，有时也对各构成要素适宜采用不同的比例尺寸。

图1表示本实施方式的投影仪100的结构例。

投影仪100具有：照明光学系统10、光阀11(光调制元件)、和投射镜头13。照明光学系统10生成用于对光阀11(光调制元件)进行照明的光，该光阀11由具备像素构造的液晶显示元件、和以阵列状具备多个可动反射镜的微小反射镜阵列元件等构成。

下面，对构成本发明的特征部分的照明光学系统的结构进行详细说明。

本实施方式的照明光学系统10主要具有：包括1个第一光源部1和2个第二光源部2a、2b的3个光源部、四角锥台状反射体3(光轴转换元件)、合成透镜4、和积分部5(积分光学系统)。

3个光源部1、2a、2b都是相同的结构，具有发光灯7和反射镜8。作为发光灯7，可使用高压水银灯、金属卤化物灯、氙灯、发光二极管(LED)等，作为反射镜8，优选使用具备椭圆面形状的反射面的椭圆面反射镜。另外，也可以取代椭圆面反射镜，而使用具备抛物面形状的反射面的抛物面反射镜和聚光透镜的组合。

椭圆面反射镜8具有第一焦点位置和第二焦点位置的2个焦点位置。发光灯7被配置成发光灯7的发光点位于椭圆面反射镜8的第一焦点位置。另外，由于发光灯7等的发光体具有根据在空间上的位置，其亮度不同的立体发光区域，所以将亮度的重心位置视为发光点是适当的。通过这样的配置，从发光灯7射出的光由反射镜8反射并被聚光。而且，从发光灯7射出的光被UV/IR去除滤镜9除去了不需要的紫外光和红外光后，被聚光在第二焦点位置，形成发光体的像(聚光点)。由于该像是实像，所以相对于本来的发光体，可将该像视为二次光源。因此，在以下的光学系统中，可以将从本来位于远离的位置的发光体射出的光作为从二次光源射出的光处理。

图2～图4表示光轴转换元件的结构例。图2所示的四角锥台状反射体3(光轴转换元件)是在两侧面具有大致对置的2个反射面3a、3b，在上面和下面具有大致对置的2个反射面3c、3d，使2个透过端面3e、3f与照明光轴L正交的光学元件。即，本实施方式的四角锥台状反射体3具有与照明光轴L正交地相互平行配置的2个透过端面3e、3f(1组平行平面)、和与2个透过端面3e、3f(或者照明光轴L)构成规定角度的倾斜的4个反射面3a、3b、3c、3d(表面反射面)。下面，根据需要，将面积相对小的透过端面称为“小透过端面”3e、将面积相对大的透过端面称为“大透过端面”3f。

来自被配置在照明光轴L上的第一光源部1的光，透过四角锥台状反射体3的2个透过端面(大透过端面3f和小透过端面3e)，向Z方向行进。而且，将在后面具体说明，从不位于照明光轴L上的2个第二光源部2a、2b射出后沿着X轴行进的光，分别被侧面的反射面3a、3b反射，向与照明光轴L相交的方向行进。因此，来自3个光源部1、2a、2b的光在照明光轴L上合成为大致1个光，成为向大致相同方向行进的光。因此，作为四角锥台状反射体3，需要在侧面至少具有不位于照明光轴L上的光源部2a、2b的数量(在本实施方式中是2个)以上的反射面。

在本实施方式的情况下，由于第二光源部2a、2b为2个，所以反射面只要有2个便足够了，但图2所示的四角锥台状反射体3具有4个反射面3a、3b、3c、3d。这4个反射面全都为，从与该反射面对置的方向观察时，大透过端面3f侧的边长，小透过端面3e侧的边短的梯形形状。即，所有的反射面3a、3b、3c、3d相对大透过端面3f和小透过端面3e(或照明光轴L)具有规定的角度而倾斜。

特别是图3(A)、图3(B)表示了适合于光源部的数量为3个的情况的光轴转换元件的结构例。图3(A)所示的反射体23(光轴转换元件)具有4个侧面23a、23b、23c、23d，与第二光源部2a、2b对置一侧的2个侧面23a、23b是反射面，在从与该反射面对置的方向观察时为长方形状。其余的2个侧面23c、23d是不作为反射面发挥功能的面，在从与该侧面对置的方向观察时成为大透过端面23f侧的边长，小透过端面23e侧的边短的梯形形状。即，只有2个反射面23a、23b相对大透过端面23f和小透过端面23e(或照明光轴L)具有规定的角度而倾斜。根据图3(A)的结构，由于可增加反射面23a、23b的面积，所以容易提高散热性。

或者，作为图3(A)的反射体23的变形例，图3(B)所示的反射体33在不作为反射面发挥功能的2个侧面(上面和下面)33c、33d上分别设有散热片34(散热部件)。根据此结构，可进一步提高反射体33的散热性。

作为光轴转换元件的其他方式，可使用图4(A)所示的反射体43。反射体43是具有在照明光轴L的方向上贯通的孔，并将多个反射面43a、43b、43c、43d作为外面的锥台形状的管状反射体。该反射体43例如可通过将一面为反射面的4枚板体贴合来进行制作。在该反射体43中，将由光入射侧和光射出侧的板体的4个边构成的虚拟面称为“透过端面”。即，构成四角锥台状反射体43的4枚板体的内侧，成为在照明光轴L的延伸方向贯通的中空部，在符号43e、43f所示的透过端面上不存在物理界面。

或者，可以使用图4(B)所示的反射体53。反射体53是在由均匀材质的透明介质构成的四角锥台体的侧面形成了反射面53a、53b、53c、53d，外形为多角锥台状的实心棱镜状的反射体。

或者，可以使用图4(C)所示的反射体63。反射体63是将由均匀材质的透明介质构成的长方体的内部挖空成四角锥台状，在内壁面形成了反射面63a、63b、63c、63d的长方体状的反射体。该反射体63中，在符号63e、63f所示的透过端面上也不存在物理界面。

由于图4(A)的反射体43由管状体构成，所以适合于元件的轻量化和低成本化。而且，由于反射体43的透过端面43e、43f上不存在物理界面，所以对于来自第一光源部1的光，可降低基于界面反射等的光损失。并且，容易散发在反射面43a、43b、43c、43d产生的热，从而容易提高耐热性。由于图4(B)和图4(C)的反射体53、63将多个反射面一体形成，所以容易提高反射面的设置精度。并且，图4(C)的反射体63具有如果将反射面的设置角度设定成满足全反射条件，则可获得高的反射率，并且由于增加了侧面的反射面的面积，所以容易提高散热性等特征。另外，由于在透过端面63e、63f上不存在物理界面，所以对于来自第一光源部1的光，可降低基于界面反射等的光损失。

由于各反射体如后所述被配置在光会聚的位置或非常接近该位置的附近，所以希望采用具有耐热性优良、热传导率高、热膨胀率低等特性的介质形成反射体，优选使用蓝宝石、水晶、石英玻璃等。并且，在如图4(B)和图4(C)的反射体53、63那样使用透明介质的情况下，希望使用具有高的透明性的介质形成反射体。

在各反射体的反射面上形成有由电介质多层膜、铝膜、银膜等构成的反射膜，以高的效率反射光。由于反射体被配置在光会聚的位置或非常接近该位置的附近，所以，作为反射膜，希望是耐热性出色的膜，基于这一点，优选使用交替叠层了五氧化二钽(Ta₂O₅)、氧化铌(Nb₂O₅)、和二氧化硅(SiO₂)的多层膜。另外，当在图4(C)的反射体63中按照满足全反射条件的方式设置了反射面的情况下，在这些反射面上不需要形成反射膜。

另外，如图4(B)和图4(C)那样，在具有物理透过端面的情况下，希望在透过端面上形成由电介质多层膜等构成的减反射膜。

由于在反射面上会聚强度非常大的光，所以，在反射面上不附着灰尘是非常重要的。其原因在于，附着在反射面上的灰尘或尘埃的燃烧，会损伤反射面，由此将导致反射性能的劣化和寿命缩短。因此，为了防止灰尘的附着，采取对反射体始终吹清洁的冷却风、将反射体配置在灰尘不能进入的密闭空间内等措施是有效的。具体而言，只要制作例如由6枚透明平板密闭的长方体状框体，将反射体配置在其内部即可。

下面，结合图1，对四角锥台状反射体3的设置位置进行说明。

四角锥台状反射体3被设置成第一光源部1的发光体的像(聚光点)位于小透过端面3e或其附近(即光射出端或其附近)。而且，四角锥台状反射体3被设置成2个第二光源部2a、2b的2个发光体的像(聚光点)位于各反射面3a、3b或其附近。因此，希望反射面3a、3b是与聚光点同等以上的大小。

另外，也可以设置成第一光源部1的发光体的像(聚光点)位于比小透过端面3e的端面稍微靠向光源部侧。根据这样的结构，能够使发光体的像(聚光点)的位置与后述的合成透镜4之间的距离，在第一光源部1与2个第二光源部2a、2b之间大致相等。因此，可抑制从合成透镜4射出的合成光束的角度分布的扩散。

这里，由于来自第二光源部2a、2b的光的光轴在反射面3a、3b折曲，所以，为了便于说明，将在反射面3a、3b折曲之前的光轴称为(光向四角锥台状反射体3入射的)入射光轴，用符号a1、b1表示。另外，将在反射面3a、3b折曲后的光轴称为(从四角锥台状反射体3射出光的)射出光轴，用符号a2、b2表示。

2个第二光源部2a、2b被配置成其入射光轴a1、b1分别与照射光轴L正交。而且，3个光源部1、2a、2b被配置在和平行于作为照明对象的光阀11的长边、且包含照明光轴L的平面大致平行的近似同一平面(图1中的XZ平面)内。与此对应，隔着四角锥台状反射体3的Y轴大致对置的2个反射面3a、3b，形成为与照明光轴L构成规定的角度，例如45度+α/2度。因此，在反射面3a、3b被折曲后的第二光源部2a、2b的射出光轴a2、b2与照明光轴L构成±α的角度的状态。另一方面，对于第一光源部1，入射光轴、射出光轴都与照明光轴L大致一致。

此外，四角锥台状反射体3a、3b与照明光轴L构成的角度不限于45度+α/2度。即，只要分别适当设定反射面3a、3b与照明光轴L构成的角度、和在反射面3a、3b被折返前的入射光轴a1、b1与照明光轴L构成的角度，使第二光源部2a、2b的射出光轴a2、b2与照明光轴L构成±α的角度即可。

通过以上的配置，在四角锥台状反射体3的小透过端面3e形成第一光源部1的二次光源。在四角锥台状反射体3的近似对置的2个反射面3a、3b，形成对应的第二光源部2a、2b的二次光源。而且，从这些二次光源射出伴随着与聚光时相同的角度的发散光。从3个部位的聚光点射出的发散光入射到合成透镜4中，相对各个主光线被转换成大致平行的光，成为合成光束而被射出。作为合成透镜4，从容易降低在将发散光平行化时的光学像差方面考虑，希望使用非球面透镜或由多个透镜构成的复合透镜等。

这里，如上述那样，在反射面3a、3b折返后的射出光轴a2、b2与照明光轴L构成±α的角度。以下将α称为合成角。换言之，射出光轴a2、b2以规定的合成角α与照明光轴L、即第一光源部1的射出光轴相交。这些第二光源部2a、2b的射出光轴a2、b2与来自第一光源部1的射出光轴相交的位置，位于构成积分部5的第一透镜阵列15的入射面附近。换言之，第二光源部2a、2b的射出光轴a2、b2与来自第一光源部1的射出光轴相交的位置，是合成透镜4的射出面的附近。此时，来自3个光源部1、2a、2b的光在第一透镜阵列15的入射面以大致重叠的状态入射。反过来讲，第二光源部2a、2b的射出光轴a2、b2相对照明光轴L的合成角被设定为，来自3个光源部1、2a、2b的光在第一透镜阵列15的入射面大致重叠。根据这样的结构，由于可实现合成光束的小直径化，所以容易提高第一透镜阵列15后级侧(投射镜头13侧)的照明效率，可实现积分部5的小型化。

另外，这里将第二光源部2a、2b的射出光轴a2、b2与来自第一光源部1的射出光轴相交的位置，设定在合成透镜4的射出面附近，但不限于该位置。射出光轴相交的位置只要在四角锥台状反射体3与光阀11之间即可，可以设定在任意位置。例如，也可以设定在例如后述的第一透镜阵列15、第二透镜阵列16、重叠透镜(overlapping lens)17、平行化透镜18等的入射面或射出面等。由于射出光轴相交的位置越远离四角锥台状反射体3，越可减小合成角α，所以，可减少从合成透镜4射出的合成光束的角度分布的扩散，容易提高合成透镜4后级侧(投射镜头13侧)的照明效率。

另一方面，由于来自位于照明光轴L上的第一光源部1的光中以规定的合成角α合成来自第二光源部2a、2b的光，所以如图6所示，合成光束相对从各光源部1、2a、2b入射到合成透镜4的光束的角度分布，在来自各光源部1、2a、2b的光束被合成的方向(在本例中是X方向)扩散。由于该角度分布的扩大成为导致合成透镜后级侧的照明效率下降的原因，所以抑制合成光束的角度分布的扩大是重要的。

为了抑制合成光束的角度分布的扩大，需要减小射出光轴a2、b2相对照明光轴L的合成角。但是，如上所述，由于发光灯7的发光体具有有限的大小，所以，在椭圆面状的反射镜8的第二焦点位置上形成图5所示的直径为W0的聚光点，合成角α受该聚光点的大小的制约。即，在将合成角α设定为比规定值小的情况下，产生未被四角锥台状反射体3的反射面3a、3b反射，而向对置的第二光源部2a、2b方向直进的光束。因此，向合成透镜4的方向行进的光束量减少，照明效率降低。

但是，如图5所示，聚光点中的光强度分布在其直径方向具有非线性的强度分布形状。因此，如果以除了光强度下降到峰值强度的10％～20％左右的区域之外的直径W1为基准设定合成角α，则可抑制向合成透镜4的方向行进的光束量的减少，同时缩小合成光束直径，提高合成透镜4以后(投射镜头13侧)的照明效率。

从各光源部1、2a、2b入射到合成透镜4的光束及从合成透镜4射出的合成光束，如图6所示，来自第一光源部1的光的强度最强，且其峰值强度位置大致位于照明光轴L上。而来自2个第二光源部2a、2b的光的强度，由于射出光轴a2、b2以合成角α与照明光轴L相交，所以分布成角度-α、+α成为峰值强度位置。因此，从合成透镜4射出具有将这些合成后的强度分布(双点划线所示)的合成光束。即，从合成透镜4射出在照明光轴L上具有大的峰值强度，越离开照明光轴L，光强度越小的光。

从合成透镜4射出的合成光束入射到积分部5，被转换成照明对象上的照度分布大致均匀的光束，对作为照明对象的光阀11进行照明。积分部5主要具有：第一透镜阵列15、第二透镜阵列16、重叠透镜17、和平行化透镜18。第一透镜阵列15和第二透镜阵列16分别是通过以阵列状配置了相同数量的透镜而构成的聚光元件，构成第一透镜阵列15的小透镜的焦点距离与第一透镜阵列15和第二透镜阵列16之间的间隔大致相等，其轮廓形状成为与照明对象的光阀11的显示区域大致相似的形状。构成第二透镜阵列16的各传递透镜的焦点距离被设定为第一透镜阵列15与照明对象(光阀11)成为近似共轭关系。另外，各传递透镜的轮廓形状可以设定为与第一透镜阵列15的小透镜相同，但也可以通过恰当地改变外形形状或增大尺寸，以提高光利用效率。

合成光束在入射到第一透镜阵列15，被分割成多个部分光束后，会聚到第二透镜阵列16的对应的传递透镜内，形成各光源部的发光体的像(光源像)。图7示意地表示第二透镜阵列16中的光源像的形成状态。在各传递透镜中形成与合成光束对应的光源像。光源像的大小及其亮度，由于与从各光源部1、2a、2b入射到第一透镜阵列15的对应的小透镜中的光束的立体角和光强度对应，所以，根据传递透镜在第二透镜阵列16上的位置而变化。另外，也可以将合成透镜4与第一透镜阵列15一体化，该情况下，由于削减了透镜界面，所以可基于减少界面上的光反射损失来实现光利用效率的提高。

而且，如图6中说明那样，由于合成光束的角度分布向来自各光源部1、2a、2b的光束被合成的方向(这种情况下是X方向)扩散，所以形成在第二透镜阵列16上的光源像也成为向该方向(X方向)扩大的形状。

其中，为了在图7中容易理解，对应来自3个光源部1、2a、2b的光束，图示了3种光源像，但实际上如果除去第二透镜阵列16的(远离照明光轴L的)周边部，则与各光源部对应的光源像重叠，成为在X轴方向上细长的一个光源像。

即，在从光源侧观察第二透镜阵列16的情况下，在各传递透镜的稍微左侧(-X方向)形成基于来自第二光源部2b的光束的光源像，在其中央部形成基于来自第一光源部1的光束的光源像，在其稍微右侧(+X方向)形成基于来自第二光源部2a的光束的光源像。这里，所形成的光源像的大小和亮度分布反映了通过第二透镜阵列16内的光的角度分布和强度分布。因此，在来自射出光轴a2以+α的合成角与照明光轴L相交的第二光源部2a的光束所形成的光源像组中，亮度最高的光源像形成在照明光轴L的右侧(例如G2a的位置)。同样，在来自第二光源部2b的光束所形成的光源像组中，亮度最高的光源像形成在照明光轴L的左侧(例如G2b的位置)。在来自第一光源部1的光束所形成的光源像组中，亮度最高的光源像形成在照明光轴L上(例如G1的位置)。另外，由于这些光源像离散地形成，其形成位置与构成第一透镜阵列15的透镜数量和配置形态相关，所以，图7中所示的箭头的位置(G1、G2a、G2b)与上述亮度最高的光源像的位置不一定一致。

从第二透镜阵列16射出的多个部分光束由重叠透镜17改变行进方向，经由平行化透镜18，入射到作为照明对象的光阀11。然后，被光阀11调制后的光成为投射光，入射到投射镜头13(投射光学系统)，被传递到屏幕20上。另外，在第二透镜阵列中如果使用恰当偏心的传递透镜，则可省略重叠透镜。

这里，第二透镜阵列16与投射镜头13内的光瞳面存在大致共轭关系。因此，如图8示意表示的那样，在光瞳面上形成与形成于第二透镜阵列16的光源像组对应的光源像组。其中，图8表示了从投射镜头13的射出侧观察光瞳面的情况。而且，用虚线表示的长方形状的小区虚拟表示了第二透镜阵列16的传递透镜。这里，由于所形成的光源像的大小和亮度的分布也反映了通过投射镜头13的光瞳面位置的光的角度分布和强度分布，所以通过光瞳面的光的强度分布大致成为图9所示的分布。

一般情况下，投射镜头的成像性能在投射光轴附近高，越远离投射光轴越低。这里，从图9中可看出，投射光轴L上的光强度最强，由于集中在以投射光轴L为大致中心的区域，所以根据本实施方式的照明光学系统10，容易发挥投射镜头本来的成像性能，可实现不容易造成显示图像的画质劣化的光强度分布。另外，虽然照明光轴L和投射光轴L本来是同一个光轴，但在本说明书中，为了便于说明，在照明装置侧将该光轴称为照明光轴，在投射镜头侧将该光轴称为投射光轴。

对于投射镜头13的瞳径，希望是包含全部发光体的像(光源像)的大小，因此，理想的是图8中符号T2所示的圆的直径。但是，根据越接近投射光轴L的周边部，发光体的像(光源像)越小的情况可知，通过投射光轴L的周边部的部分光束其强度弱、光量少。因此，如果设定为与符号T1所示的圆的直径对应的瞳径，可在抑制光损失的同时实现投射镜头13的小型化、低成本化。

综上所述，根据本实施方式的照明光学系统10，由于在来自多个光源部1、2a、2b的光合成时使用四角锥台状反射体3，所以能够使多个光源部1、2a、2b的照明光轴L、a、b成为在积分部5附近相交的状态。而且，能够使多个光源部1、2a、2b的照明光轴L、a、b成为在投射镜头13的瞳位置相互接近的状态。由此，基于由来自各光源部1、2a、2b的光束形成的合成光束，可生成在其大致中心具有最大强度、并抑制了角度分布的扩散的照明光。

并且，根据利用了这样的照明光的投影仪100，由于抑制了角度分布的扩散，所以可实现高的光利用效率。另外，由于形成在投射镜头13的光瞳面的多个光源像集中在以投射光轴L为大致中心的区域，且成为大致对称的状态，所以，容易发挥投射镜头本来的成像特性，从而可实现照度不均和色彩不均少的、均匀性优良的显示图像。并且，即使在一个或2个光源部不发光的情况下，也不会产生大的照度不均，从而可实现使用性的提高。

此外，在本实施方式中举例说明了具备3个光源部的投影仪，但在使用了本实施方式的四角锥台状反射体3的情况下，可以在Y轴方向上进一步配置2个第二光源部，将来自合计5个光源部的光转换成向Z方向行进的光。当然，对于形成在反射体侧面的反射面的数量不限于4个。例如，在不位于照明光轴L上的光源部的数量为6的情况下，只要使用六角锥台状反射体即可，在光源部的数量为8的情况下，只要使用八角锥台状反射体即可。另外，在将光源部的数量增加到大于本实施方式的3个的情况下，从容易提高照明效率方面讲，希望在与光阀11的长边平行、且包含照明光轴L的平面上配置过半数以上的光源部。

[第二实施方式]

下面，参照图10，对本发明的第二实施方式进行说明。

图10是表示具备本发明的照明光学系统的投影仪110的结构例的图。其中，在图10中，对于与第一实施方式的图1相同的构成要素标记相同的符号，并省略详细说明。

本实施方式的照明光学系统30与第一实施方式(图1)的照明光学系统的不同点是，如图10所示，将不位于照明光轴L上的2个第二光源部2a、2b邻接配置在第一光源部1的侧方，将来自第二光源部2a、2b的光通过反射镜22(第二光源部用光轴转换元件)反射，分别导入到四角锥台状反射体3中。也可以将第二光源部2a、2b配置成被反射镜22反射之前的第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1与第一光源部1的入射光轴平行，第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1还可以不一定与第一光源部2a、2b的入射光轴平行。

作为反射镜22，希望是透过不需要的紫外光和红外光，而只反射必要的光的交叉分色棱镜(冷光镜)。由此，可抑制四角锥台状反射体3和各种透镜等的发热，在某些情况下，可不需要光源部2a、2b的射出侧的UV/IR去除滤镜9。当然，作为反射镜22，也可以使用不具有滤波功能的反射镜。

在本实施方式的投影仪110中，通过夹设反射镜22，使3个光源部1、2a、2b的配置方向一致。因此，对3个光源部1、2a、2b可以将冷却装置设置在1个部位，具体例如设置在反射镜8的后方侧，能够使冷却风流动的方向一致。由此，可使冷却风的流动顺畅，从而能够实现冷却装置的小型化，提高冷却效率，降低冷却时风扇等的噪声等。当然，也可以构成为用反射镜反射来自第二光源部2a、2b、和第一光源部1的光，将其引导到照明光轴L上的结构。

[第三实施方式]

下面，参照图11～图13，对本发明的第三实施方式进行说明。

图11是表示具备本发明的照明光学系统的投影仪120的结构例的图。其中，在图11中，对于与第一实施方式的图1相同的构成要素标记相同的符号，并省略详细的说明。

图11所示的本实施方式的照明光学系统40与图1所示的第一实施方式的照明光学系统10的不同点是，具有作为偏光转换光学系统的偏光分离棱镜阵列24(PBS阵列)和1/2波长板25。其中，由于偏光转换光学系统包括与第二透镜阵列的传递透镜的尺寸等的关系都是公知技术，所以省略对偏光转换光学系统的详细说明，只对光源部与偏光分离方向的关系进行说明。

图12表示偏光分离棱镜阵列24(PBS阵列)和1/2波长板25的结构例。这里，偏光分离棱镜阵列24的偏光分离方向被设定为与配置了3个光源部1、2a、2b的平面正交的方向。这里，所谓偏光分离棱镜阵列24的偏光分离方向是指，配置了一对偏光分离面和反射面的方向(在图12中是Y轴方向)。另外，在光源部的数量大于3的情况下，从容易提高照明效率方面讲，希望将偏光分离棱镜阵列24的偏光分离方向设定在与配置了过半数以上的光源部的平面正交的方向。

从合成透镜4射出的合成光束由偏光转换光学系统转换成大致1种类的偏光光束，然后入射到作为照明对象的光阀11中。在将图像显示时需要处理偏光的液晶显示元件作为光阀11使用时，采用偏光转换光学系统可有效提高光利用效率。

这里，图13示意地表示投射镜头13的光瞳面中的光源像组的形成状态。图13表示了从投射镜头13的射出侧观察光瞳面的情况。虚线所示的长方形状的小区虚拟表示了第二透镜阵列16的传递透镜。在光瞳面上，作为与各光源部1、2a、2b对应的发光体的像(光源像)，在偏光分离方向(Y轴方向)成对形成由透过了偏光分离棱镜阵列24的偏光分离面的偏光形成的发光体的像(由P偏光形成的光源像)、和被该偏光分离面反射后由1/2波长板25转换了偏光方向的偏光所形成的发光体的像(由从S偏光转换成P偏光的偏光形成的光源像)。

在使用了偏光分离棱镜阵列24的偏光转换光学系统中，需要进一步根据偏光方向的不同，对由第一透镜阵列15生成的各部分光束进行空间分离。另一方面，在本实施方式的照明光学系统40中，如图13所示，与光源部1、2a、2b的数量对应的多种部分光束在来自各光源部1、2a、2b的光束被合成的方向上排列形成。另外，在图13中为了容易理解，将3种部分光束分离描绘。因此，如上所述，由于只要将偏光分离棱镜阵列24的偏光分离方向设定为与光束的合成方向正交的方向，则可使因光源部的数量而生成的部分光束、与通过将它们偏光分离而生成的部分光束相互接近，所以，可减少在第二透镜阵列16和偏光分离棱镜阵列24上的部分光束的光晕，提高光利用效率。

如上所述，根据本实施方式的照明光学系统40，由于在通过第一实施方式的照明光学系统得到的效果的基础上，具有将从光源部1、2a、2b射出的非偏光的光转换成具有特定偏光状态的光的偏光转换光学系统，所以在具备需要处理偏光的液晶显示元件的投影仪中可实现非常高的光利用效率。另外，由于考虑多个光源部1、2a、2b的配置关系，适当地设定了偏光转换光学系统的偏光分离方向，所以可实现高的光利用效率。

此外，本发明的技术范围不限于上述的实施方式，在不超出本发明宗旨的范围内可进行各种变更。例如，在上述实施方式中，作为反射体举例说明了四角锥台状反射体，但不一定限于四角锥台状反射体，只要具有使来自第一光源部的光在照明光轴上透过，并将来自第二光源部的光向其射出光轴与来自第一光源部的射出光轴相交的方向反射的功能，则其外形形状也可以不是多角锥台状反射体。例如，可以将圆锥台的弯曲了的侧面的一部分切削成平坦面，以该平坦面作为反射面。

另外，不是必须将第一光源部1配置在照明光轴L上。例如，如图14(A)所示，也可以在与上述实施方式同样的反射体3的光入射侧邻接配置偏角棱镜131(第一光源部用光轴转换元件)。该情况下，虽然在图14(A)中未图示，但将第一光源部1配置在从照明光轴L上错开的位置，按照照明光轴L与第一光源部1的照明光轴c以90度以外的角度相交的方式，相对照明光轴L倾斜配置第一光源部1的照明光轴c。在该结构中，按照来自第一光源部1的光在入射到偏角棱镜131的入射端面131a时折射后，从反射体3沿着照明光轴L射出的方式，设定第一光源部1的照明光轴c相对照明光轴L的倾斜。由此，来自第一光源部1的光、与来自相对照明光轴L具有规定合成角的2个第二光源部2a、2b的光一同向大致同一方向行进，这些光成为被合成为大致一个的光。

或者，也可以如图14(B)所示，在与上述实施方式同样的反射体3的光入射侧邻接配置反射棱镜133(第一光源部用光轴转换元件)。该情况下，例如将第一光源部1配置成照明光轴L与第一光源部1的照明光轴c大致直角相交。在此结构中，来自第一光源部1的光在透过反射棱镜133的入射端面133a，被全反射面133b反射后，从反射体3沿着照明光轴L射出。由此，来自第一光源部1的光与来自相对照明光轴L具有规定合成角的2个第二光源部2a、2b的光一同向大致同一方向行进，这些光成为被合成为大致一个的光。

此外，也可以构成为照明光轴L与照明光轴c以直角以外的角度相交的结构。入射到反射棱镜的光在向全反射面133a的入射角满足全反射条件的情况下发生全反射。因此，希望按照增大该入射角，发生全反射的方式，设定反射棱镜133的形状和照明光轴c的配置。

根据图14(A)和图14(B)的结构，由于可以不将第一光源部1配置在照明光轴L上，所以可提高第一光源部1的配置部位的自由度，可缩小沿着照明光轴L的方向的照明装置的尺寸。

另外，在图14(B)的结构中，也可以取代在反射体3的光入射侧设置反射棱镜133，而在反射棱镜133的全反射面133b的位置配置反射镜。该情况也可以获得与上述相同的效果。

而且，在上述实施方式中，作为光轴转换元件，举例说明了使来自多个第二光源部的光在最初入射的侧面进行表面反射，将其光轴转换成与照明光轴L正交的方向的反射体，但不限于该结构。例如也可以使用使来自多个第二光源部的光透过最初入射的侧面后，在其他侧面进行全反射，将其光轴转换成与照明光轴成规定角度(该角度与合成角相等)的方向的光轴转换元件。或者，还可以使用使来自多个第二光源部的光在内部折射，将其光轴转换成与照明光轴成规定角度(该角度与合成角相等)的方向的光轴转换元件。

下面，对反映了这些结构的实施方式进行说明。

[第四实施方式]

下面，参照图15～图17，对本发明的第四实施方式进行说明。

图15是表示具备本发明的照明装置的投影仪的结构例的图。图15所示的投影仪的整体结构与图1所示的第一实施方式的投影仪大致相同，主要不同点是照明装置的光轴转换元件的结构。因此，在图15中，对于与第一实施方式的图1相同的构成要素标记相同的符号，并省略详细说明。

图16(A)、(B)是表示在本实施方式的照明装置140中使用的光轴转换元件135的图。如该图所示，本实施方式的光轴转换元件135是由玻璃、树脂、晶体等透光性材质构成的实心透明体。光轴转换元件135具有四角锥台状的形状，在6个面135a～135f上全部形成有由电介质多层膜等构成的反射防止膜。光轴转换元件135具有2个透过端面，面积相对小的小透过端面135e被配置在靠近第一光源部1侧，面积相对大的大透过端面135f被配置在远离第一光源部1侧。小透过端面135e与大透过端面135f具有相互平行的配置关系，构成与照明光轴L大致正交的1组平行平面。另外，4个侧面135a～135d被配置成相对通过光轴转换元件135的大致中心的轴成为规定的角度。换言之，各侧面135a～135d被倾斜配置，使得各侧面135a～135d的法线与照明光轴L在光轴转换元件135的射出侧(比小透过端面135e靠近投射镜头13侧)相交。

如图15所示，来自位于照明光轴L上的第一光源部1的光从小透过端面135e入射，不改变行进方向地从大透过端面135f沿着照明光轴L射出。另一方面，来自不位于照明光轴L上的第二光源部2a、2b的光，如图16(B)所示，从位于第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1上的侧面135a、135b入射，在该入射时产生折射而稍微改变行进方向。而且，来自第二光源部2a、2b的光在与入射的侧面135a、135b相对的侧面135b、135a发生全反射，更大地改变了行进方向后，从大透过端面135f按照射出光轴a2、b2与照明光轴L成为规定角度的方式射出。换言之，将2个侧面135a、135b与第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1的配置关系设定为，来自第二光源部2a、2b的光从大投射端面135f向相对照明光轴L成为规定角度(该角度与合成角相等)的方向射出。由此，从不同方向入射到光轴转换元件135的来自多个光源部1、2a、2b的光，以相互接近的状态从一个大透过端面135f射出。此时，由于第二光源部2a、2b的射出光轴a2、b2与照明光轴L形成的角度小，所以来自多个光源部1、2a、2b的光成为在照明光轴L上被近似合成为一个的光。

在光轴转换元件135中，只有从侧面135a入射的光中向侧面135b的入射角满足全反射条件的光，在侧面135b发生全反射。同样，只有从侧面135b入射的光中向侧面135a的入射角满足全反射条件的光，在侧面135a发生全反射。由于构成光轴转换元件135的透明体的折射率越高，发生全反射的入射角越小，所以希望使用折射率高的材质形成光轴转换元件135。如果采用这样的光轴转换元件135，则由于能够减小照明光轴L与侧面135a、135b所形成的角度，所以可减小光轴转换元件135的尺寸(尤其是X方向的尺寸)。

光轴转换元件135需要具有至少与不位于照明光轴L上的第二光源部2a、2b的数量同等数量以上的侧面，作为整体，可合成来自3个以上的光源部的光。而且，本实施方式的光轴转换元件135适合于对来自奇数个(本实施方式中是3个)的光源部的光进行合成的结构。即，在本实施方式的光轴转换元件135的结构中，由于能够使侧面135a～135d的形状全相同，所以比较容易进行元件的加工。并且，由于作为合成光比较容易利用角度分布和强度分布的空间对称性高的合成光，所以，基于此观点，希望对应的光源部的数量是奇数个。例如，图16(A)所示的本实施方式的光轴转换元件135，也可以在对来自5个光源部的光束进行合成的情况下利用。该情况下，只要在以照明光轴L为中心的对称位置上配置4个第二光源部即可，所以容易配置光源部。

另外，如果是本实施方式那样只合成来自3个光源部的光束，则也可以采用如图17所示那样，相对不入射来自光源部的光束的侧面137c、137，将入射来自光源部的光束的侧面137a、137b大型化，使小透过端面137e的Y方向的尺寸与大透过端面137f的Y方向的尺寸一致的结构。该情况下，由于光轴转换元件137成为具备2组相对的平行平面的形状，所以容易进行元件的加工。而且，如果关注光轴转换元件的带热，则由于图17所示的光轴转换元件137的表面积比图16(A)所示的光轴转换元件135的大，所以容易散热，可提高耐热性。

下面，结合图15，对光轴转换元件135的设置位置进行说明。

由于来自各光源部1、2a、2b的光束，在聚光而形成了发光体的像(聚光点)后发散，所以希望在光束直径缩小的阶段使用光轴转换元件135。从此观点出发，希望光轴转换元件135被设置在下述位置，即：不位于照明光轴L上的2个第二光源部2a、2b的2个聚光点形成在光轴转换元件135的内部，位于照明光轴L上的第一光源部1的聚光点尽量形成在光轴转换元件135的小透过端面135e的附近，从各聚光点到合成透镜4的光学距离尽量一致的位置。而且，小透过端面135e、大透过端面135f、侧面135a～135d的大小，被设定为与光束直径同等以上的尺寸，以便不遮挡入射到其中的光束。根据这样的配置和结构，可提高生成合成光束的阶段的效率，减小合成光束的角度分布的扩散。

在本实施方式的投影仪200中，由于也抑制了从照明装置140射出的光的角度分布的扩散，所以可获得能够实现高的光利用效率等与上述实施方式相同的效果。另外，在如本实施方式那样，使用具备了利用全反射改变光的行进方向的功能的光轴转换元件135的情况下，虽然在光入射侧的端面因极小的光反射而产生光损失，但在发生全反射的侧面，几乎不产生光损失。从而，只要构成光轴转换元件135的透明体的光吸收极小，则光轴转换元件135几乎不带热。因此，即使在入射非常强的光的情况下，也能够长期维持高的耐热性。

此外，在本实施方式中，由于在来自第二光源部2a、2b的光沿着光轴转换元件135的侧面135a、135b的法线入射的情况下，该光在入射到光轴转换元件135的侧面135a、135b时不发生折射，所以行进方向不改变。第二光源部2a、2b和光轴转换元件135也可以是这样的位置关系。另外，在本实施方式的情况下，也可以采用在光轴转换元件135的入射侧设置图14(A)、(B)所示的偏角棱镜或反射棱镜，不将第一光源部1配置在照明光轴L上的结构。

[第五实施方式]

下面，参照图18～图20，对本发明的第五实施方式进行说明。

图18是表示具备本发明的照明装置250的投影仪400的结构例的图。图19(A)、(B)是表示在本实施方式中使用的光轴转换元件251的结构的图，图19(A)是立体图，图19(B)是俯视图。

图18所示的投影仪的整体结构与第一实施方式的投影仪大致相同，主要的不同点是照明装置的光轴转换元件的结构。因此，在图18中，对于与第一实施方式的图1相同的构成要素标记相同的符号，并省略详细的说明。

本实施方式的光轴转换元件251，如图18所示，由将入射的光在内部折射，对其光轴的位置与其方向进行转换后射出的光学元件构成。而且，在光轴转换元件251的光入射侧设置有反射镜252(第二光源部用光轴转换元件)。反射镜252用于反射来自第二光源部2a、2b的光，将其光轴折曲，使其入射到光轴转换元件251。在本实施方式中，通过构成为由反射镜252使来自第二光源部2a、2b的光入射到光轴转换元件251的结构，提高了第二光源部2a、2b的设置部位的自由度。因此，例如在能够将第一光源部1和2个第二光源部2a、2b相互在物理上不干涉地进行配置的情况下，也可以不使用反射镜252。

下面，对光轴转换元件251进行说明。

本实施方式的光轴转换元件251如图19(A)、(B)所示，由玻璃、树脂、晶体等透光性的材质构成的实心透明体形成。光轴转换元件251总共具有10个面，其中的4个面251d1、251d2、251e1、251e2是不对光的透过起作用的面，其余的6个面251a1、251a2、251b1、251b2、251c1、251c2是与光源部1、2a、2b的数量一致的3组相互平行的一对面(平行面)。下面，为了便于说明，将由面251a1、251a2构成的1组平行平面记为第一平行平面251a，将由面251b1、251b2构成的1组平行平面记为第二平行平面251b，将由面251c1、251c2构成的1组平行平面记为第二平行平面251c。

在与照明光轴L垂直相交的1组第一平行平面251a的两侧，形成有2组第二平行平面251b、251c。2组第二平行平面251b、251c，按照各第二平行平面251b、251c的法线与照明光轴L在光轴转换元件251的射出侧相交的方式，相对照明光轴L倾斜配置。第一平行平面251a由入射来自第一光源部1的光的入射端面251a1、和射出来自第一光源部1的光的射出端面251a2构成。第二平行平面251b、251c分别由入射分别来自第二光源部2a、2b的光的入射端面251b1、251c1、和射出分别来自第二光源部2a、2b的光的射出端面251b2、251c2构成。而且，对于这6个面251a1、251a2、251b1、251b2、251c1、251c2，优选在其表面上形成反射防止膜。

这里，在光从错开了第二平行平面251b、251c的法线的方向入射到第二平行平面251b、251c时，光相对入射光轴a1、b1向规定的方向平行移动，并在维持了入射时的行进方向的状态下射出。移动的方向依赖于第二平行平面251b、251c相对照明光轴L的倾斜方向，移动量依赖于相对第二平行平面251b、251c的法线的入射角度、构成第二平行平面251b、251c的2个面的间隔、以及构成光轴转换元件251的材料的折射率。因此，来自位于照明光轴L上的第一光源部1的光束沿着第一平行平面251a的法线入射，不改变行进方向地沿着照明光轴L射出。而来自不位于照明光轴L上的第二光源部2a、2b的光束，在配置成被反射镜252反射后入射光轴a1、b1与照明光轴L形成规定角度α(该角度与合成角度相等)的情况下，从第二平行平面251b、251c的入射端面251b1、251c1入射，光束的位置靠近照明光轴L地移动，相对照明光轴L构成与入射时相同的角度地从射出端面251b2、251c2射出。

其中，在本实施方式以后的说明中，将来自第二光源部的光入射到光轴转换元件之前的光轴称为入射光轴，并用符号a1、b1表示。另外，将来自第二光源部的光从光轴转换元件射出后的光轴称为射出光轴，并用a2、b2表示。

即，通过使来自第二光源部2a、2b的光束通过相对照明光轴L以规定的角度配置的第二平行平面251b、251c，能够使作为二次光源的聚光点的位置靠近照明光轴L。这等价于将在物理上位于远离第一光源部1的位置的第二光源部2a、2b，在光学上接近第一光源部1配置的情况。由此，入射到光轴转换元件251的来自多个光源部1、2a、2b的光束能够以相互接近的状态射出，成为在照明光轴L上被近似合成为1个的光束。

在本实施方式的投影仪400中，由于也抑制了从照明装置250射出的光的角度分布的扩散，所以可获得能够实现高的光利用效率等与上述实施方式相同的效果。

在本实施方式的光轴转换元件251中，2个第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1被设定为与通过光轴转换元件251的大致中心的第一光源部1的照明光轴(即照明光轴L)形成规定的角度α。因此，采用了使来自2个第二光源部2a、2b的光束被反射镜252反射，导入到光轴转换元件251的结构，构成了不容易产生光源部1、2a、2b之间的物理干涉的结构。作为这里使用的反射镜252，优选使用透射不需要的紫外光和红外光，只反射必要的可见光的冷光镜。由此，可抑制光轴转换元件251和其以后的光学元件等的发热。作为改变来自第二光源部2a、2b的光束的行进方向的部件，也可以取代反射镜252，而使用可利用全反射作用的反射棱镜。

另外，由于来自光源部1、2a、2b的光束在聚光而形成了发光体的像(聚光点)后逐渐发散，所以希望在光束直径变小的阶段使用光轴转换元件251。由于入射到光轴转换元件251的光束及从光轴转换元件251射出的光束，包含聚光点的部分具有有限尺寸，所以需要按照不遮挡这些光束的方式设定入射端面251a1、251b1、251c1、和射出端面251a2、251b2、251c2的开口尺寸。根据此观点，希望在使光源部1、2a、2b的聚光点形成在光轴转换元件251的内部的配置中使用光轴转换元件251。而且，希望将各光源部1、2a、2b的配置和来自光源部1、2a、2b的会聚光束的聚光度设定为从由各光源部1、2a、2b形成的聚光点到合成透镜4的光学距离大致一致。采用这样的结构，可在提高合成光束的平行性的同时缩小光束直径，提高合成透镜以后的光学系统中的光利用效率。

另外，在本实施方式的光轴转换元件251中，虽然2个第二平行平面251b、251c被以照明光轴L为中心对称配置，但不限于此配置，也可以将2个第二平行平面251b、251c非对称配置。该情况下，可提高第二光源部2a、2b的设置位置的自由度。而且，在本实施方式中，反射镜252也被相对照明光轴L对称配置，但不限于此配置，可以对应第二光源部2a、2b的位置非对称进行配置，例如，也可以只设置在2个第二光源部2a、2b中的任意一方的入射光轴a1、b1上。

并且，本实施方式的光轴转换元件251采用了对来自3个光源部的光束进行合成的结构，但光源部的数量不限于3个，也可以是4个以上。该情况下，需要具有与不位于照明光轴L上的第二光源部的数量至少相同数量以上的、相对照明光轴L其法线被倾斜配置的平行平面(本实施方式中的第二平行平面251b、251c)。其中，由于作为合成光束，角度分布和强度分布的空间对称性高的光束是容易利用的光束，所以希望对应的光源部的数量是奇数个。

由于本实施方式的光轴转换元件251由3个平行平面251a、251b、251c构成，所以其形状加工比较容易。而且，在使用了该光轴转换元件251的照明装置250中，可根据第二光源部2a、2b的设置角度调整从光轴转换元件251射出的来自第二光源部2a、2b的光束的射出角度。因此，即使在调整射出角度的情况下，也能够使用相同的光轴转换元件251，从而容易构成照明装置250。另外，由于从第二光源部2a、2b入射到反射镜252的光的入射光轴a1、b1与反射镜252的法线所形成的角度大于45度，所以容易提高反射镜252的反射率，从而可提高光利用效率。

此外，在取代本实施方式的光轴转换元件251，而将第一光源部1配置在照明光轴L上，不需要将来自第一光源部1的光束偏转角度的情况下，如图20所示，可以使用在图19(B)所示的光轴转换元件251中，除去相当于透过来自第一光源部1的光束的第一平行平面251a的部分，形成了在照明光轴L的延伸方向贯通的中空部263的光轴转换元件261。来自第二光源部2a、2b的光束从面261b1、261c1入射，光束的位置向靠近照明光轴L方向移动，从面261b2、261c2向与照明光轴L平行的方向射出。

在此结构中，可以使用只将第一平行平面251a中透过来自第一光源部1的光束的部分附近开口，作为中空部，透过来自第二光源部2a、2b的光束的两侧的部分成为一体的光轴转换元件，也可以使用全部除去第一平行平面251a，独立地形成了透过来自第二光源部2a、2b的光束的2个部分的光轴转换元件。但从与光源部1、2a、2b的定位等操作容易性方面考虑，优选使用前者。

根据本结构的光轴转换元件261，与图19(A)、(B)所示的光轴转换元件251的结构相比，由于减少了透过来自第一光源部1的光束的物理界面的数量，所以可减少界面上的光损失，提高光轴转换元件261的光利用效率。

[第六实施方式]

下面，参照图21～图22，对本发明的第六实施方式进行说明

图21是表示具备本发明的照明装置150的投影仪300的结构例的图。图22(A)、(B)是表示在本实施方式中使用的光轴转换元件151的结构的图，图22(A)是立体图，图22(B)是俯视图。

图21所示的投影仪的整体结构与图18所示的第五实施方式的投影仪大致相同，不同点是照明装置的光轴转换元件的结构。因此，在图21中，对于与第五实施方式的图18相同的构成要素标记相同的符号，并省略详细说明。

本实施方式的光轴转换元件151如图22(A)、(B)所示，入射来自第一光源部1的光束的部分由1组平行的平面151a1、151a2构成，入射来自第二光源部2a、2b的光束的部分由相互非平行的一对面(以下称为非平行平面)构成。具体而言，在光轴转换元件151中，使来自第一光源部1的光束透过的部分由面151a1、151a2构成的平行平面151a形成，使来自第二光源部2a、2b的光束透过的部分由入射端面151b1、151c1与射出端面151b2、151c2成为相互非平行的非平行平面151b、151c构成。在本实施方式的情况下，入射端面151b1、151c1与射出端面151b2、151c2的虚拟交线位于远离照明光轴L侧。换言之，使来自第二光源部2a、2b的光束透过的部分成为从光轴转换元件151的中央部侧(使来自第一光源部1的光束透过的部分)朝向端部侧，前端变细的锥体形状。

在使用了图22(A)、(B)所示的光轴转换元件151的情况下，来自位于照明光轴L上的第一光源部1的光束其光轴不折曲地通过平行平面151a，并沿着照明光轴L射出。而来自第二光源部2a、2b的光束在入射端面151b1、151c1和射出端面151b2、151c2的2个界面分别折射，以不同于入射时的角度从光轴转换元件151射出。透过非平行平面151b、151c的光束，其行进方向被改变为从入射端面151b1、151c1和射出端面151b2、151c2的虚拟交线远离的方向(即，接近照明光轴L的方向)而射出。因此，如图22(B)所示，即使入射光轴a1、b1被配置成与照明光轴L平行，来自第二光源部2a、2b的光束也在入射到各非平行平面151b、151c后，其光束的位置向靠近照明光轴L方向移动，并且以射出光轴a2、b2与照明光轴L形成规定角度α的方式射出。

在本实施方式的投影仪300中，由于也抑制了从照明装置150射出的光的角度分布的扩散，所以可获得能够实现高的光利用效率等与上述实施方式相同的效果。并且，在本实施方式的情况下，由于与第五实施方式的结构不同，能够将第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1与照明光轴L平行配置，所以，可将2个第二光源部2a、2b配置在与照明光轴L正交的方向，从而容易确保各光源部1、2a、2b的配置精度。

下面，结合图23～图31，对可在本实施方式的投影仪中应用的光轴转换元件的变形例进行说明。

例如，在将第一光源部1配置到照明光轴L上，不需要将来自第一光源部1的光束偏转角度的情况下，也可以如图23所示，使用在图22(B)所示的光轴转换元件151中，除去相当于透过来自第一光源部1的光束的第一平行平面151a的部分，形成了在照明光轴L的延伸方向贯通的中空部163的光轴转换元件161。来自第二光源部2a、2b的光束从面161b1、161c1入射，光束的位置和其方向靠近照明光轴L而移动，从面161b2、161c2向与照明光轴L形成规定角度α的方向射出。根据本结构的光轴转换元件161，与图22(B)所示的光轴转换元件151的结构相比，由于减少了来自第一光源部1的光束所透过的物理界面的数量，所以可减少界面上的光损失，从而提高光轴转换元件161的光利用效率。

另外，在由非平行平面构成入射来自第二光源部2a、2b的光束的部分的情况下，在图24所示的光轴转换元件171中，使来自第一光源部1的光束透过的部分由面171a1、171a2所形成的平行平面171a构成，使来自第二光源部2a、2b的光束透过的部分，由按照入射端面171b1、171c1与射出端面171b2、171c2的虚拟交线(在图24中如交点P所示，该交点P表示入射端面171b1与射出端面171b2的交线在XZ平面上的点)位于接近照明光轴L侧的位置的方式，将入射端面171b1、171c1和射出端面171b2、171c2设置成相互非平行的非平行平面171b、171c构成。

在使用了图24所示的光轴转换元件171的情况下，来自位于照明光轴L上的第一光源部1的光束通过平行平面171a沿着照明光轴L射出。而来自第二光源部2a、2b的光束，在入射端面171b1、171c1和射出端面171b2、171c2的2个界面分别折射，按照射出光轴a2、b2与照明光轴L形成规定角度α的方式射出。由此，能够使第二光源部2a、2b的作为二次光源的聚光点的位置接近照明光轴L。在本结构的情况下，由于能够大幅度折曲第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1，所以，可提高第二光源部2a、2b的配置自由度。因此，可削减光轴转换元件171的光入射侧的反射镜，提高光利用效率。

图24所示的光轴转换元件171中，在不需要将来自第一光源部1的光束偏转角度的情况下，也可以使用如图25所示那样，除去相当于透过来自第一光源部1的光束的平行平面的部分，形成了在照明光轴L的延伸方向贯通的中空部183的光轴转换元件181。在使用了本结构的光轴转换元件181的情况下，与图24所示的光轴转换元件171的结构相比，由于减少了来自第一光源部1的光束所透过的物理界面数量，所以可减少界面上的光损失，提高光轴转换元件的光利用效率。

在由非平行平面构成入射来自第二光源部2a、2b的光束的部分的情况下，也可以取代使入射端面与射出端面的虚拟交线位于接近照明光轴L侧的图24的结构，而采用如图26所示那样使入射端面191b1、191c1与射出端面191b2、191c2的虚拟交线(在图26中是交点P)位于远离照明光轴L侧的结构的光轴转换元件191。根据图26所示的光轴转换元件191，由于成为2个第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1相交的结构，所以具有能够使照明装置小型化的优点。

图26所示的光轴转换元件191中，在不需要将来自第一光源部1的光束偏转角度的情况下，也可以使用如图27所示那样除去透过来自第一光源部1的光束的平行平面的部分，形成了在照明光轴L的延伸方向贯通的中空部213的光轴转换元件211。在使用了本结构的光轴转换元件211的情况下，与图26所示的光轴转换元件191的结构相比，由于减少了来自第一光源部1的光束所透过的物理界面数量，所以可减少界面上的光损失，提高光轴转换元件的光利用效率。

而且，以上的光轴转换元件是利用入射来自第二光源部2a、2b的光束的非平行平面的入射端面和射出端面双方使光束折射的结构，但也可以取代此结构，而采用只利用入射端面和射出端面的任意一方使光束折射的结构。

例如，在图28所示的光轴转换元件221的情况下，第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1相对入射端面221b1、221c1垂直配置。此结构中，在入射端面221b1、221c1光束不折射，而在射出端面221b2、221c2光束折射，相对照明光轴L成规定的角度α地射出。

另一方面，在图29所示的光轴转换元件231的情况下，第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1虽然未相对入射端面231b1、231c1垂直配置，但相对在入射端面231b1、231c1折射后的光轴，射出端面231b2、231c2被垂直配置。此结构中，光束在入射端面231b1、231c1上折射后，在射出端面231b2、231c2上不折射，相对照明光轴L成规定的角度α地射出。

在使用了图28、图29所示的光轴转换元件221、231的情况下，由于可减少光束垂直入射侧的界面上的光损失，所以可提高光利用效率。

另外，图28、图29表示了作为非平行平面的2个面的配置，使入射端面与射出端面的虚拟交线位于接近照明光轴L侧的结构例，但即使在这样地只由入射端面和射出端面的任意一方使光束折射的情况下，也能够采用如光轴转换元件191那样，入射端面与射出端面的虚拟交线位于远离照明光轴L侧的结构。

即使在使用利用了折射作用的光轴转换元件的情况下，也不是必须将第一光源部1配置在照明光轴L上。例如，也可以使用如图30所示那样在图22所示的光轴转换元件151的入射侧，邻接配置了偏角棱镜153(第一光源部用光轴转换元件)的结构。该情况下，相对照明光轴L倾斜配置第一光源部1的照明光轴c，以使照明光轴L与第一光源部的照明光轴c以90度以外的角度相交。该情况下，按照来自第一光源部1的光束在入射到偏角棱镜153的入射端面153a时发生了折射后，从光轴转换元件151沿着照明光轴L射出的方式，设定第一光源部1的照明光轴c相对照明光轴L的倾斜。由此，来自第一光源部1的光和来自2个第二光源部2a、2b的光成为被合成为大致一个的光。

或者，也可以使用如图31所示那样在图22所示的光轴转换元件151的入射侧邻接配置了反射棱镜155(第一光源部用光轴转换元件)的结构。该情况下，例如以照明光轴L与第一光源部1的照明光轴c大致直角相交的方式配置第一光源部1。在此结构中，来自第一光源部1的光在透过反射棱镜155的入射端面155a，并被全反射面155b反射后，从光轴转换元件151沿着照明光轴L射出。由此，来自第一光源部1的光和来自2个第二光源部2a、2b的光成为被合成为大致一个的光。

根据图30和图31的结构，不需要将第一光源部1配置在照明光轴L上，从而可提高第一光源部1的配置部位的自由度，有时能够缩小沿着照明光轴L的方向照明装置的尺寸。

另外，在图31的结构中，可取代在光轴转换元件151的入射侧设置反射棱镜155，而在反射棱镜155的全反射面155b的位置配置反射镜。该情况下，也可获得与上述同样的效果。

不过，在希望以比较小的角度改变光的行进方向时，对利用反射作用的情况与利用折射作用的情况进行比较。

在利用反射作用的情况下，如图32(A)所示，由于入射的光束的光轴与反射面的法线形成的角度大，所以，需要增大为了入射具有有限光束直径的光束而必要的反射面的尺寸。而在利用折射作用的情况下，如图32(B)所示，由于入射的光束的光轴与折射面的法线所形成的角度小，所以，可以使为了入射具有有限光束直径的光束而需要的折射面的尺寸小。

这里，在图18所示的投影仪400的结构中，例如假设是在光轴转换元件251的光入射侧不具备反射镜252的结构，此时，由于被配置成来自第二光源部2a、2b的入射光轴a1、b1与照明光轴L形成小的角度，所以，为了使射出光轴a2、b2与照明光轴L以小角度相交，只要小角度改变光的行进方向即可。在这样的情况下，利用了折射作用的光轴转换元件是有效的，并且有时能够有助于照明装置的小型化。

另外，本发明的技术范围不限于上述实施方式，在不超出本发明宗旨的范围内可进行各种变更。例如，在上述的照明装置中，作为均一照明系统采用了具备2个透镜阵列的积分光学系统，但也可以取代此而使用具备了积分棒(integrator rod)的积分光学系统。该情况下，希望光轴转换元件将从第二光源部入射的光，按照其射出光轴在积分棒的入射端或其附近的位置与来自第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。当然，射出光轴相交的位置不限于积分棒的入射端或其附近，只要在积分棒的入射端与光阀之间即可，可以设定在任意的位置。而且，也可以采用不使用合成透镜而紧接光轴转换元件之后配置积分棒的结构。或者，还可以使用具有不平行化、可聚光的特性的合成透镜，在各光束聚光的位置配置积分棒。

此外，对于构成投影仪的各部件的形状、数量、配置等具体结构，可适当变更。

Claims (20)

1.一种投影仪，其特征在于，具有：照明光学系统、对来自所述照明光学系统的光进行调制的光调制元件、和投射被所述光调制元件调制后的光的投射光学系统，

所述照明光学系统具有：第一光源部、多个第二光源部、和使从所述第一光源部及所述多个第二光源部入射的光分别向规定的方向射出的光轴转换元件，

所述光轴转换元件使从所述第一光源部入射的光，按照其射出光轴与照明光轴大致一致的方式射出，并且使从所述多个第二光源部的各个入射的光，按照其射出光轴在所述光轴转换元件与所述光调制元件之间，与来自所述第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

2.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，

所述光轴转换元件使从所述多个第二光源部入射的光，按照来自所述多个第二光源部的全部的光的射出光轴，在所述光轴转换元件与所述光调制元件之间的1点，与来自所述第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

3.根据权利要求1或2所述的投影仪，其特征在于，

在所述光轴转换元件与所述光调制元件之间设有积分光学系统。

4.根据权利要求3所述的投影仪，其特征在于，

所述积分光学系统至少包含将从所述第一光源部及所述多个第二光源部入射的光分割成多个光束的透镜阵列，

所述光轴转换元件使从所述多个第二光源部入射的光，按照来自所述多个第二光源部的全部的光的射出光轴，在所述透镜阵列或其附近的位置，与来自所述第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

5.根据权利要求3所述的投影仪，其特征在于，

所述积分光学系统至少包含积分棒，

所述光轴转换元件使从所述多个第二光源部入射的光，按照来自所述多个第二光源部的全部的光的射出光轴，在所述积分棒的入射端或其附近的位置，与来自所述第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的投影仪，其特征在于，

所述第一光源部被配置在照明光轴上，所述多个第二光源部被配置在从所述照明光轴上离开的位置。

7.根据权利要求6所述的投影仪，其特征在于，

来自所述第一光源部的光会聚在所述光轴转换元件的光射出端或其附近。

8.根据权利要求6或7所述的投影仪，其特征在于，

所述光轴转换元件将从所述多个第二光源部的各个射出的光反射射出。

9.根据权利要求8所述的投影仪，其特征在于，

所述光轴转换元件具有相对所述照明光轴倾斜成规定角度的多个反射面，从所述多个第二光源部射出的各个光，在所述多个反射面中的任意一个反射面被反射。

10.根据权利要求9所述的投影仪，其特征在于，

来自与该反射面对应的所述第二光源部的光，会聚在构成所述多个反射面的各个反射面或其附近。

11.根据权利要求9或10所述的投影仪，其特征在于，

所述光轴转换元件的所述反射面，是使从所述多个第二光源部的各个射出的光发生表面反射的表面反射面。

12.根据权利要求11所述的投影仪，其特征在于，

在所述反射面上形成有电介质多层膜。

13.根据权利要求9或10所述的投影仪，其特征在于，

所述光轴转换元件的所述反射面，是使从所述多个第二光源部的各个射出的光全反射的全反射面。

14.根据权利要求6或7所述的投影仪，其特征在于，

所述光轴转换元件使从所述多个第二光源部的各个射出的光折射射出。

15.根据权利要求1至14中任意一项所述的投影仪，其特征在于，

在所述光轴转换元件的光入射侧，具有使从所述第一光源部射出的光的光轴折曲的第一光源部用光轴转换元件。

16.根据权利要求1至15中任意一项所述的投影仪，其特征在于，

在所述光轴转换元件的光入射侧，具有使从所述多个第二光源部中的至少一个射出的光的光轴折曲的第二光源部用光轴转换元件。

17.根据权利要求1至16中任意一项所述的投影仪，其特征在于，

在所述光轴转换元件中设置有散热部件。

18.根据权利要求1至17中任意一项所述的投影仪，其特征在于，

所述光轴转换元件被收纳在具有透光性的框体内。

19.一种照明装置，其特征在于，

具有：第一光源部、多个第二光源部、和使从所述第一光源部及所述多个第二光源部入射的光分别向规定的方向射出的光轴转换元件，

所述光轴转换元件使从所述第一光源部入射的光，按照其射出光轴与照明光轴大致一致的方式射出，并且使从所述多个第二光源部的各个入射的光，按照其射出光轴在所述光轴转换元件的射出侧的外部，与来自所述第一光源部的光的射出光轴相交的方式射出。

20.一种照明方法，其特征在于，

使用光轴转换元件将从第一光源部射出的光，按照其射出光轴与照明光轴大致一致的方式朝向照明对象照射，并且将从多个第二光源部的各个射出的光，按照其射出光轴在所述光轴转换元件的射出侧的外部，与来自所述第一光源部的光的射出光轴相交的方式，朝向所述照明对象照射。

Images