JP2001027781A

JP2001027781A - 照明装置および投射型表示装置

Info

Publication number: JP2001027781A
Application number: JP11199313A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Sawai; 靖昌澤井; Hideki Osada; 英喜長田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】射出する光束の強度分布の設定が容易で簡素
な構成の照明装置、および小口径の投射光学系で明るい
画像を表示する投射型表示装置を提供する。【解決手段】各々ランプとリフレクタを有する２つの
光源部と、合成部とで照明装置を構成する。２つの光源
部は断面が輪帯形状で外径の異なる光束を射出し、合成
部は両光源部からの光束を、一方の内径と他方の外径が
略等しい状態で、同軸の光束として合成する。リフレク
タは主鏡のみまたは主鏡と副鏡で構成する。光源部が射
出する光束を平行光、収束光または発散光として、その
組み合わせにより、合成後に２つの光束を接し合わせ、
一部重ね合わせ、または離間させる。この合成方法とラ
ンプの出力強度比の設定により合成後の光束に多様な強
度分布を現出する。合成により光束径が増大することは
なく、この照明装置を投射型表示装置に備えて投射光学
系を小口径化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つの光源からの
光を合成して射出する照明装置およびこの照明装置を用
いた投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像に応じて光を変調し、変調後の光を
スクリーンに投射して画像を表示する投射型表示装置が
ある。このような投射型表示装置は、一度に多数の人に
画像を提示するために利用され、近年では、比較的大画
面のテレビ受像器にも用いられるようになっている。一
般に、光の変調は液晶バルブをはじめとするライトバル
ブによって行われ、ライトバルブに投射用の光を供給す
るために、ランプ等の光源を有する照明装置が備えられ
る。投射型表示装置は明るくしかも明るさにむらのない
画像を表示することが望ましく、このため、照明装置の
光源からの光を投射に効率よく利用し、またライトバル
ブの全面を均一に照明することが要求される。

【０００３】光源が発した光の多くをライトバルブに導
くために、照明装置には光源の光を集光させる反射鏡
（リフレクタ）が備えられる。しかしながら、リフレク
タによって反射された光の強度分布は一様にはならず、
光束の周辺部になるほど強度が低下する。このため、照
明装置にリフレクタを備えても、ライトバルブ全面を均
一に照明することはできず、表示した画像の明るさにむ
らが生じる。この不都合を避けるために、照明装置から
の光束を分割して複数の収束光とする第１のレンズアレ
イと、分割後の各光束をライトバルブの全面に導く第２
のレンズアレイとで構成されるオプティカルインテグレ
ータを、投射型表示装置に備えることが行われている。

【０００４】また、２つの光源を備えることにより、照
明装置の光量を倍増させることも提案されている。例え
ば、特開平７−１８１３９２号公報や特開平８−３６１
８０号公報には、ランプとリフレクタの組を２つ備えた
照明装置と、インテグレータとを組み合わせた投射型表
示装置が開示されている。

【０００５】ライトバルブとして透過型液晶バルブのよ
うにブラックマトリクスが存在するものを使用する投射
型表示装置では、ブラックマトリスク上に入射する光は
遮断されて、投射に利用されない。このブラックマトリ
クスによる光の損失を避けるために、ライトバルブの直
前にマイクロレンズアレイを配置することも行われてい
る。ライトバルブの全面に入射するように導かれた光束
は、マイクロレンズアレイによって分割されて収束光と
され、ブラックマトリクス間の有効開口に入射する。

【０００６】投射型表示装置は、また、歪みやぼけのな
い良質の画像を表示することが望ましい。このため、投
射光学系は収差をできるだけ抑えるように設計される
が、全ての収差を除去することはできない。そこで、光
束の断面が輪帯形状である照明光を用いることにより、
照明光の強度分布を投射光学系の収差特性に合わせ、こ
れによって投射性能の向上を図ることが行われている。

【０００７】このような構成により、近年では、明る
く、明るさにむらがなく、しかも収差が良好に抑えられ
た画像を表示し得る投射型表示装置が実現されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平７−
１８１３９２号公報や特開平８−３６１８０号公報をは
じめ、照明装置に２つの光源を備える従来の投射型表示
装置では、２つの光源を並べて配置して、各光源からの
光束をインテグレータの隣合う部位に入射させるように
している。このため、インテグレータの２つの光束を受
ける範囲が、ただ１つの光源からの光束を受ける場合の
２倍になって、インテグレータからライトバルブに導か
れる光束のＦ値が、光源の離間方向に関して小さくな
る。その結果、変調後の光を投射する投射光学系の口径
を大きくしなければ、２つの光源からの光束の全てを投
射に利用することができなくなって、装置の大型化、大
重量化、高コスト化を招いている。

【０００９】インテグレータの第２のレンズアレイの各
レンズセルを小さくすれば、ライトバルブに導かれる光
束のＦ値が小さくなることをある程度抑えることができ
る。しかし、第２のレンズアレイのレンズセルをあまり
小さくすると、第１のレンズアレイによって分割された
光束がレンズセルに収まらなくなって、一部の光がライ
トバルブに導かれなくなる。このため、第２のレンズア
レイのレンズセルを小さくすることには限界がある。

【００１０】また、マイクロレンズアレイをライトバル
ブの直前に配置する構成では、ライトバルブに入射する
光束のＦ値はインテグレータからの光束のＦ値よりもさ
らに小さくなるから、投射光学系の口径をより大きくす
る必要が生じて、上記の問題が一層顕著になる。

【００１１】２つの光源からの光束をインテグレータに
至る前にコンバイナーを用いて重ね合わせれば、光束の
Ｆ値が小さくなるのを避けることができる。しかしなが
ら、半透過鏡のような簡素なコンバイナーでは光の一部
が失われることが避けられず、損失なく光を重ね合わせ
るためには、偏光特性を利用する等の特殊な処理が必要
になって、照明装置の構成が複雑になる。

【００１２】照明装置から供給する光束の強度分布を任
意に設定できるようにすれば、投射光学系の収差特性に
合わせることが容易になり、表示する映像の質を一層向
上させることができる。単一の光源を備える照明装置で
は、断面が輪帯形状の光束を提供することは可能である
ものの、その強度分布は限られてしまう。一方、２つの
光源を備える照明装置では、各光源からの光束を合成す
ることにより、断面が輪帯形状の光束の強度分布を自由
に設定できると期待される。しかも、合成後の光束径が
大きくなることがなく、Ｆ値に関する上記の問題は生じ
ない。しかしながら、断面が輪帯形状の光束を損失なく
合成する技術は提案されていないのが現状である。

【００１３】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、提供する光束の強度分布の設定が容易で簡
素な構成の照明装置、および、口径の小さな投射光学系
で明るい画像を表示する投射型表示装置を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、断面が輪帯形状の第１の光束を射出す
る第１の光源部と、断面が輪帯形状または円形状の第２
の光束を射出する第２の光源部と、第１の光束と第２の
光束を合成して同軸の光束とする合成部とで照明装置を
構成する。

【００１５】第１の光束と第２の光束の合成は、両光束
を同軸とする限り、どのようにしてもよい。例えば、第
１の光束と第２の光束に重なり合う部分が生じるように
することも、第１の光束の内径に第２の光束を完全に入
れて、両光束間に間隙が生じるようにすることもでき
る。また、第１の光束の内径に第２の光束の外径が接す
るようにして、重なり合いも間隙も生じないようにする
こともできる。これらの合成の方法と第１、第２の光束
それぞれの強度の設定次第で、合成後の光束に様々な強
度分布を現出することが可能になる。しかも、同軸とす
るため、合成によって光束径が増大することもない。

【００１６】ここで、第１の光源部と第２の光源部が、
第１の光束の内径と第２の光束の外径が合成部において
略等しくなるように、第１の光束と第２の光束を射出す
るようにするとよい。第１、第２の光源部は射出する第
１、第２の光束を平行光、収束光、発散光のいずれとも
することができるが、第１、第２の光束を収束光や発散
光とする場合でも、光源部においては第１の光束の内径
と第２の光束の外径が略等しくなるようにする。このよ
うな状態にある２つの光束を合成するためには、第１の
光束の内周（第２の光束の外周）を境界として透過と反
射が逆転する部分的に透過性の反射素子を用いることが
できるから、合成部の構成がきわめて簡素になる。しか
も、光の損失なく合成を行うことが可能になる。

【００１７】第１の光束の内径と第２の光束の外径が略
等しい状態で両者を合成しても、例えば、第１の光束を
収束光とし第２の光束を発散光とすることで、合成後の
光束に重なり合う部分を生じさせることができる。ま
た、例えば、第１の光束を発散光とし第２の光束を収束
光とすることで、合成後の光束に間隙を生じさせること
もできる。第１、第２の光束を共に平行光、収束光また
は発散光とすることで、重なり合いや間隙を生じること
なく合成することも容易である。

【００１８】第１の光源部を、第１の光源と、第１の光
源からの光を反射して第１の光束として射出する射出領
域を有する第１の主鏡と、第１の主鏡の射出領域に入射
しなかった第１の光源からの光を反射して、第１の光源
の方向から第１の主鏡の射出領域に入射させる第１の副
鏡で構成し、第２の光源部を、第２の光源と、第２の光
源からの光を反射して第２の光束として射出する射出領
域を有する第２の主鏡と、第２の主鏡の射出領域に入射
しなかった第２の光源からの光を反射して、第２の光源
の方向から第２の主鏡の射出領域に入射させる第２の副
鏡で構成するとよい。

【００１９】第１の光源からの光は、第１の主鏡の射出
領域で反射されて第１の光束として射出され、第２の光
源からの光は、第２の主鏡の射出領域で反射されて第２
の光束として射出される。第１、第２の光束の断面形状
は各主鏡の射出領域の形状で規定されることになる。主
鏡の射出領域に直接入射しなかった光源からの光は、副
鏡によって反射されて、光源の方向から主鏡の射出領域
に入射する。この光は、光源から射出領域に直接入射す
る光と等価であり、第１、第２の光束の一部となる。

【００２０】第１、第２の光束の断面を規定するため
に、主鏡の射出領域を光源からの光を全て受け得る大き
さとしないときでも、主鏡の射出領域に直接入射しない
光を副鏡で反射して射出領域に入射させることができ
て、光の損失が防止される。各主鏡は、射出領域のみを
有するものでもよく、射出領域以外に反射領域を有する
ものでもよい。射出領域以外の反射領域は、光源からの
光を副鏡に導いたり、副鏡からの光を射出領域に導いた
りするのに利用することができる。

【００２１】このような構成の照明装置は、具体的に
は、第１および第２の主鏡をそれぞれ第１および第２の
光源の位置に焦点を有する回転２次曲面、第１および第
２の副鏡をそれぞれ第１および第２の光源の位置に中心
を有する球面とし、第１の主鏡を第１の副鏡よりも第１
の光束の射出方向側に配置し、第２の副鏡を第２の主鏡
よりも第２の光束の射出方向側に配置することで実現さ
れる。

【００２２】回転２次曲面である主鏡の設定次第で第
１、第２の光束の進行特性を定めることが可能であり、
主鏡を、例えば回転放物面、回転楕円面または回転双曲
面とすれば、第１、第２の光束はそれぞれ、平行光、収
束光または発散光となる。球面である副鏡には光源から
の光は入射角０で入射することになり、垂直に反射され
て光源を経て主鏡に入射する。この構成では、各主鏡に
射出領域以外の反射領域は不要である。

【００２３】第１および第２の主鏡をそれぞれ第１およ
び第２の光源の位置に焦点を有する回転放物面とし、第
１および第２の副鏡をそれぞれ第１および第２の主鏡の
回転軸に対して垂直な平面とすることもできる。

【００２４】各主鏡は回転放物面であり、第１、第２の
光束はいずれも平行光として射出される。各主鏡は射出
領域以外にも反射領域を有しており、各副鏡は射出領域
以外の反射領域で反射された光を反射する位置に配置さ
れる。副鏡で反射された光は主鏡の同一部位で再度反射
されて、光源を経て主鏡の射出領域に入射することにな
る。

【００２５】前記目的を達成するために、本発明ではま
た、上記の照明装置と、照明装置からの光束を変調する
ライトバルブと、ライトバルブによって変調された光束
を投射して結像させる投射光学系とで、投射型表示装置
を構成する。

【００２６】前述のように、照明装置は射出する光束の
強度分布を様々に設定することができるから、投射光学
系の収差特性に応じて強度分布を設定して、表示する映
像の質を高めることが容易である。しかも、照明装置に
おける第１、第２の光束の合成は光束径の増大を伴わな
いから、ライトバルブに与える光束のＦ値を大きくする
ことができる。このため、大きな口径の投射光学系を備
えなくても、変調後の光束の全てを投射することが可能
である。前述のインテグレータやマイクロレンズアレイ
を備える場合でも、投射光学系の大口径化を避けること
ができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の照明装置および投
射型表示装置の実施形態について、図面を参照しながら
説明する。図１に第１の実施形態の照明装置１の断面を
示す。この照明装置１は、第１の光源部１１、第２の光
源部１２、および合成部１０より成る。第１の光源部１
１は、光源であるランプ１３、ランプ１３からの光を反
射するリフレクタ１５を備えており、第２の光源部１２
は、光源であるランプ１４、ランプ１４からの光を反射
するリフレクタ１６を備えている。

【００２８】ランプ１３、１４としては、メタルハライ
ドランプまたはこれに類する高輝度ランプを用いてい
る。第１の光源部１１のランプ１３と第２の光源部１２
のランプ１４は同一のものではなく、大きさや発光量に
差がある。

【００２９】リフレクタ１５、１６は回転放物面鏡であ
る。第１の光源部１１のリフレクタ１５と第２の光源部
１２のリフレクタ１６は同一のものではなく、両者の大
きさや曲率は相違する。第１の光源部１１のリフレクタ
１５の焦点距離（焦点から頂点までの距離）は１４ｍ
ｍ、開口の直径は７０ｍｍであり、第２の光源部１２の
リフレクタ１６の焦点距離は６ｍｍ、開口の直径は３０
ｍｍである。

【００３０】ランプ１３、１４はそれぞれ、リフレクタ
１５、１６の焦点に発光部（アーク）が位置し、発光部
を覆う棒状の石英管がリフレクタ１５、１６の光軸（回
転軸）ＡＸ１、ＡＸ２に一致するように配置されてい
る。ランプ１３、１４からの光はリフレクタ１５、１６
で反射されて光源部１１、１２から射出されるが、回転
放物面の特性により、光源部１１、１２から射出される
光束Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ平行光となる。

【００３１】メタルハライドランプや高輝度ランプが発
する光の強度は、アークの構造により、石英管に対して
垂直な方向に最も高く、この方向から所定角度離れると
急激に低下して実質的に０となる。リフレクタ１５、１
６の開口は、ランプ１３、１４からの光の強度が急激に
低下する角度に対応する大きさに設定されており、ラン
プ１３、１４から直接開口を通って出る光はほとんどな
い。また、ランプ１３、１４からリフレクタ１５、１６
の頂点の周囲に入射する光もほとんどない。

【００３２】したがって、光源部１１、１２から射出さ
れる光束Ｌ１、Ｌ２は、それぞれリフレクタ１５、１６
の光軸ＡＸ１、ＡＸ２を中心とする２つの同心円の間の
みに強度を有することになり、光束Ｌ１、Ｌ２の断面は
いずれも輪帯形状となる。光束Ｌ１、Ｌ２の断面を図２
の（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。

【００３３】第１の光源部１１から射出される光束Ｌ１
の内径ｄ１は３０ｍｍであり、第２の光源部１２から射
出される光束Ｌ２の内径ｄ２は１２．９ｍｍである。光
束Ｌ１、Ｌ２の外径Ｄ１、Ｄ２は、それぞれリフレクタ
１５、１６の開口の直径に等しい。リフレクタ１６の開
口の直径が３０ｍｍであるから、第１の光源部１１から
射出される光束Ｌ１の内径ｄ１と、第２の光源部１２か
ら射出される光束Ｌ２の外径Ｄ２は等しい。

【００３４】合成部１０は、開口１０ｂを有する平板の
全反射鏡１０ａである。開口１０ｂは楕円形であり、そ
の短軸は３０ｍｍ、長軸は４２．４（３０×√２）ｍｍ
に設定されている。なお、透明な平板の表面に開口１０
ｂとなる部分を除いて反射膜を形成して、これを合成部
１０として用いてもよい。また、開口１０ｂに相当する
部位のみに反射膜を形成した透明平板を用いることもで
きる。

【００３５】第１、第２の光源部１１、１２は、リフレ
クタ１５、１６の光軸ＡＸ１、ＡＸ２が直交するように
配置されている。合成部１０は、開口１０ｂの中心がリ
フレクタ１５、１６の光軸ＡＸ１、ＡＸ２の交点に一致
し、開口１０ｂの長軸が２つの光軸ＡＸ１、ＡＸ２を含
む平面上に位置して光軸ＡＸ１、ＡＸ２に対して４５゜
の角度になるように配置されている。

【００３６】第１の光源部１１からの光束Ｌ１は全て、
合成部１０の反射鏡１０ａによって反射され、第２の光
源部１２からの光束Ｌ２は全て、合成部１０の開口１０
ｂを通過する。これにより、第１の光源部１１からの光
束Ｌ１と第２の光源部１２からの光束Ｌ２が同軸に合成
される。光束Ｌ１の内径ｄ１、光束Ｌ２の外径Ｄ２、お
よび楕円形の開口１０ｂの短軸、長軸が前述の大きさに
設定されていることにより、合成後の光束Ｌ０は光束Ｌ
１と光束Ｌ２が接し合ったものとなり、その断面は光束
Ｌ１の外径Ｄ１と光束Ｌ２の内径ｄ２を有する輪帯形状
となる。合成後の光束Ｌ０の断面を図２の（ｃ）に示
す。

【００３７】合成後の光束Ｌ０の強度分布は、光束Ｌ
１、Ｌ２の断面積とランプ１３、１４の出力強度に依存
する。光束Ｌ１の外半径および内半径をそれぞれＲ１お
よびｒ１、光束Ｌ２の外半径および内半径をそれぞれＲ
２およびｒ２、ランプ１３の出力強度をＷ１、ランプ１
４の出力強度をＷ２で表すと、Ｗ１／（Ｒ１²−ｒ１²）＝Ｗ２／（Ｒ２²−ｒ２²）の関係が成り立つとき、光束Ｌ１の強度と光束Ｌ２の強
度が等しくなって、合成後の光束Ｌ０の強度分布は略一
様になる。

【００３８】この状態の光束Ｌ０の強度分布を図３の
（ａ）に模式的に示す。図３において、横軸は光軸から
の距離、縦軸は強度を表す。光束Ｌ１、Ｌ２の外径Ｄ
１、Ｄ２および内径ｄ１、ｄ２が前述の値であるとき、
例えば、ランプ１３の出力を２５０Ｗとし、ランプ１４
の出力を４６Ｗとすれば、上式が成り立って、合成後の
光束Ｌ０の強度を均一にすることができる。

【００３９】ランプ１３とランプ１４の出力強度の比を
変えることで、合成後の光束Ｌ０の強度分布を変えるこ
とも容易である。このようにして光束Ｌ０の内側の強度
を相対的に高くした例と、外側の強度を相対的に高くし
た例を、それぞれ図３の（ｂ）と（ｃ）に模式的に示
す。

【００４０】第１の光源部１１にはリフレクタ１５をそ
の光軸ＡＸ１方向に移動させる駆動機構１７が設けられ
ており、第２の光源部１２にもリフレクタ１６を光軸Ａ
Ｘ２方向に移動させる駆動機構１８が設けられている。
ランプ１３、１４は固定である。リフレクタ１５、１６
を光束の射出方向に前進させてランプ１３、１４をリフ
レクタ１５、１６の頂点と焦点の間に位置させると、光
束Ｌ１、Ｌ２は発散光となり、逆に、リフレクタ１５、
１６を後退させてランプ１３、１４をリフレクタ１５、
１６の頂点から焦点よりも遠方に位置させると、光束Ｌ
１、Ｌ２は収束光となる。これを利用して、合成後の光
束Ｌ０の強度分布を変化させることも可能である。

【００４１】リフレクタ１５を後退させて光束Ｌ１を収
束光とし、リフレクタ１６を前進させて光束Ｌ２を発散
光としたときの照明装置１の状態を図４に示す。この場
合も、第１の光源部１１からの光束Ｌ１と第２の光源部
１２からの光束Ｌ２は、前者の内径と後者の外径が略等
しい状態で合成される。光束Ｌ１が収束光であり、光束
Ｌ２が発散光であるから、合成後の光束Ｌ０には光束Ｌ
１と光束Ｌ２が重なり合った部分が生じる。この設定に
おける光束Ｌ１、Ｌ２および合成後の光束Ｌ０の断面を
図５に示し、光束Ｌ０の強度分布を図６に模式的に示
す。

【００４２】リフレクタ１５を前進させて光束Ｌ１を発
散光とし、リフレクタ１６を後退させて光束Ｌ２を収束
光としたときの照明装置１の状態を図７に示す。この場
合も、第１の光源部１１からの光束Ｌ１と第２の光源部
１２からの光束Ｌ２は、前者の内径と後者の外径が略等
しい状態で合成される。光束Ｌ１が発散光であり、光束
Ｌ２が収束光であるから、合成後の光束Ｌ０には光束Ｌ
１と光束Ｌ２のいずれも存在しない間隙が生じる。この
設定における光束Ｌ１、Ｌ２および合成後の光束Ｌ０の
断面を図８に示し、光束Ｌ０の強度分布を図９に模式的
に示す。

【００４３】これらの例では、第１の光源部１１からの
光束Ｌ１の強度と第２の光源部１２からの光束Ｌ２の強
度を略等しくしており、合成後の光束Ｌ０の強度は強度
０を含めて３段階または２段階となっている。前述のよ
うに、ランプ１３、１４の出力強度比を変えて光束Ｌ
１、Ｌ２の強度を違えることも可能であり、これにより
合成後の光束にさらに多様な強度分布を現出することが
できる。

【００４４】合成後の光束Ｌ０に重なり合いや間隙を生
じさせるためには、光束Ｌ１、Ｌ２の少なくとも一方を
収束光または発散光とすればよく、他方は平行光であっ
てもよい。また、光束Ｌ１、Ｌ２を共に収束光または共
に発散光としても、両光束の収束や発散の程度に差をも
たせれば、重なり合いや間隙を生じさせることができ
る。いずれの場合も、光束Ｌ１、Ｌ２の重なり合いの幅
や光束Ｌ１、Ｌ２の間隙の幅は、合成部１０からの光路
長が長くなるにつれて変化する。したがって、照明装置
から照明対象までの距離によっても、合成後の光束Ｌ０
の強度分布を変えることができる。

【００４５】光源部と合成部を追加して多段で合成を行
うようにしてもよい。これにより合成後の光束にさらに
多様な強度分布をもたらすことが可能になる。

【００４６】なお、ここでは、第１、第２の光源部１
１、１２のリフレクタ１５、１６の光軸ＡＸ１、ＡＸ２
が直交する設定としているが、光軸ＡＸ１、ＡＸ２が他
の角度で交差する設定としてもよい。その場合、光軸Ａ
Ｘ１、ＡＸ２のなす角を２等分するように合成部１０を
配置するとともに、合成部１０の楕円形の開口１０ｂの
長軸を、光軸ＡＸ１、ＡＸ２の交差角度に応じて小さく
する。

【００４７】第２の実施形態の照明装置２の断面を図１
０に示す。この照明装置２は、第１の光源部２１、第２
の光源部２２、および合成部２０より成る。第１の光源
部２１は、ランプ２３およびリフレクタ２５を備えてお
り、第２の光源部２２は、ランプ２４およびリフレクタ
２６を備えている。ランプ２３、２４は同一性能のメタ
ルハライドランプである。

【００４８】第１の光源部２１のリフレクタ２５は主鏡
２５ａと副鏡２５ｂより成り、第２の光源部２２のリフ
レクタ２６も主鏡２６ａと副鏡２６ｂより成る。主鏡２
５ａ、２６ａは共に回転放物面であり、両者の曲率は同
じで、焦点距離は７．５ｍｍである。ただし、第１の光
源部２１の主鏡２５ａは、焦点よりも後方（頂点側）の
部位も切除した形状であり、逆に、第２の光源部２２の
主鏡２６ａは、焦点よりも後方の部位のみを残した形状
である。ランプ２３、２４はそれぞれ主鏡２５ａ、２６
ａの焦点に発光部が位置するように配置されている。

【００４９】主鏡２５ａの前側の開口の直径は７０ｍｍ
であり、主鏡２５ａの後側の開口の直径および主鏡２６
ａの開口の直径は３０ｍｍである。主鏡２５ａの前側の
開口は、ランプ２３からの光の強度が急激に低下する角
度に対応する大きさであり、ランプ２３から直接この開
口を通って出る光はほとんどない。一方、主鏡２５ａの
後側の開口は焦点と同一面にあるため、ランプ２３から
の光の略半分はこの開口を通って後方に出る。主鏡２６
ａの開口も焦点と同一面にあるため、ランプ２４からの
光の略半分は主鏡２６ａに直接入射しない。

【００５０】副鏡２５ｂ、２６ｂはいずれも球面であ
り、それぞれ中心は主鏡２５ａ、２６ａの焦点に一致し
ている。第１の光源部２１の副鏡２５ｂは半球形であ
り、曲率半径は２５ｍｍである。副鏡２５ｂの開口は主
鏡２５ａの光軸ＡＸ１に対して垂直であり、副鏡２５ｂ
は主鏡２５ａの射出方向後方側に位置する。

【００５１】第２の光源部２２の副鏡２６ｂは半球から
一部分をその開口と平行に切除した形状であり、曲率半
径は５０ｍｍである。副鏡２６ｂの開口は主鏡２６ａの
光軸ＡＸ２に対して垂直であり、副鏡２６ｂは主鏡２６
ａの射出方向前方側に位置する。副鏡２６ｂの前側の開
口の直径は７０ｍｍである。この開口の大きさは、ラン
プ２４からの光の強度が急激に低下する角度に対応して
おり、ランプ２４から直接この開口を通って出る光はほ
とんどない。

【００５２】第１の光源部２１のランプ２３が発した光
の半分は主鏡２５ａに入射して反射され、断面が輪帯形
状の平行光の光束Ｌ１として射出される。ランプ２３が
発した光のうち主鏡２５ａの後側の開口から出た残りの
半分は、副鏡２５ｂに入射角０で入射し、垂直に反射さ
れる。副鏡２５ｂによって反射された光は、ランプ２３
を通って主鏡２５ａに入射し、反射されて光束Ｌ１の一
部となる。第１の光源部２１から射出される光束Ｌ１の
外径Ｄ１および内径ｄ１は、それぞれ主鏡２５ａの前側
の開口の直径および後側の開口の直径に等しく、７０ｍ
ｍおよび３０ｍｍである。

【００５３】第２の光源部２２のランプ２４が発した光
の半分は主鏡２６ａに入射して反射され、平行光の光束
Ｌ２として射出される。主鏡２６ａの頂点周辺にはラン
プ２４からの光が入射せず、したがって、光束Ｌ２も断
面が輪帯形状となる。ランプ２４が発した光の残りの半
分は、副鏡２６ｂに入射角０で入射し、垂直に反射され
る。副鏡２６ｂによって反射された光は、ランプ２４を
通って主鏡２６ａに入射し、反射されて光束Ｌ２の一部
となる。第２の光源部２２から射出される光束Ｌ２の外
径Ｄ２は、主鏡２６ａの開口の直径に等しく、３０ｍｍ
である。また、光束Ｌ２の内径ｄ２は１６．１ｍｍであ
る。

【００５４】合成部２０は、楕円形の開口２０ｂを有す
る平板の全反射鏡２０ａである。合成部２０の開口２０
ｂは、照明装置１と同様に、短軸が３０ｍｍ、長軸が４
２．４ｍｍに設定されている。第１、第２の光源部２
１、２２は、主鏡２５ａ、２６ａの光軸ＡＸ１、ＡＸ２
が直交するように配置されている。合成部２０は、開口
２０ｂの中心が光軸ＡＸ１、ＡＸ２の交点に一致し、開
口２０ｂの長軸が２つの光軸ＡＸ１、ＡＸ２を含む平面
上に位置して光軸ＡＸ１、ＡＸ２に対して４５゜の角度
になるように配置されている。

【００５５】照明装置２における第１、第２の光源部２
１、２２からの光束Ｌ１、Ｌ２および合成後の光束Ｌ０
の断面は図２に示したものと同様になり、合成後の光束
Ｌ０は光束Ｌ１と光束Ｌ２が接し合ったものとなる。第
１、第２の光源部２１、２２のランプ２３、２４の出力
強度比の設定次第で、光束Ｌ０の強度分布は図３の
（ａ）〜（ｃ）のいずれにも設定することができる。

【００５６】照明装置２では、第１の光源部２１からの
光束Ｌ１の内径を主鏡２５ａの後側の開口で規定し、第
２の光源部２２からの光束Ｌ２の外径を主鏡２６ａの開
口で規定している。このため、ランプ２３、２４からの
光には主鏡２５ａ、２６ａに直接入射しないものが生じ
る。しかし、上述のように、主鏡２５ａ、２６ａに直接
入射しなかった光は、副鏡２５ｂ、２６ｂによって反射
されて主鏡２５ａ、２６ａに導かれるため、光の損失は
ない。しかも、副鏡２５ｂ、２６ｂから主鏡２５ａ、２
６ａに入射する光は各主鏡の焦点を通るから、ランプ２
３、２４から主鏡２５ａ、２６ａに直接入射する光と理
論上等価であり、光束Ｌ１、Ｌ２の平行性を大きく低下
させることはない。

【００５７】なお、メタルハライドランプ類では、通
常、全体を覆う石英管が発光部であるアークの周囲で不
均一な厚さとなっており、これがレンズの作用をするの
で、射出する光束の平行度を高めるために、発光部の中
心を主鏡２５ａ、２６ａの焦点に厳密に一致させるので
はなく、石英管のレンズ作用に応じて光軸方向にややず
らして配置するようにしてもよい。また、ここでは、第
１、第２の光源部２１、２２の主鏡２５ａ、２６ａの曲
率を同じに設定したが、２つの主鏡２５ａ、２６ａの曲
率は異なっていてもよい。

【００５８】第３の実施形態の照明装置３の断面を図１
１に示す。この照明装置３は、第１の光源部３１、第２
の光源部３２、および合成部３０より成る。第１の光源
部３１は、ランプ３３およびリフレクタ３５を備えてお
り、第２の光源部３２は、ランプ３４およびリフレクタ
３６を備えている。ランプ３３、３４は同一性能のメタ
ルハライドランプである。

【００５９】照明装置３においても、第１、第２の光源
部３１、３２のリフレクタ３５、３６はいずれも主鏡と
副鏡より成る。第１、第２の光源部３１、３２の主鏡３
５ａ、３６ａは回転放物面であり、同じ曲率、同じ大き
さを有する。主鏡３５ａ、３６ａの焦点距離は７．５ｍ
ｍ、開口の直径は７０ｍｍである。

【００６０】第１、第２の光源部３１、３２の副鏡３５
ｂ、３６ｂは平面であり、それぞれ主鏡３５ａ、３６ａ
の光軸に対して垂直に配置されている。副鏡３５ｂ、３
６ｂは、透明な平板の表面に反射膜を設けることによっ
て作製されている。副鏡３５ｂは直径３０ｍｍの円形で
あり、副鏡３６ｂは、逆に、直径３０ｍｍの円形の開口
を有する。副鏡３５ｂの中心および副鏡３６ｂの開口の
中心は、それぞれ主鏡３５ａ、３６ａの光軸ＡＸ１、Ａ
Ｘ２上に位置する。

【００６１】第１の光源部３１のランプ３３が発した光
は、全て主鏡３５ａに入射して反射される。このうち外
側の部分は副鏡３５ｂの反射膜の傍らを通過して、断面
が輪帯形状の平行光の光束Ｌ１として射出される。主鏡
３５ａにより反射された光の内側の部分は、副鏡３５ｂ
によって垂直に反射される。副鏡３５ｂによって反射さ
れた光は、主鏡３５ａの同一部位に再入射して反射さ
れ、焦点を通って主鏡３５ａの別の部位に入射する。こ
の光はランプ３３から直接入射する光と等価であり、反
射されて光束Ｌ１の一部となる。

【００６２】第２の光源部３２のランプ３４が発した光
は、全て主鏡３６ａに入射して反射される。このうち、
内側の部分は副鏡３６ｂの開口を通過して、平行光の光
束Ｌ２として射出される。主鏡３６ａの頂点周辺にはラ
ンプ３４からの光が入射せず、光束Ｌ２も断面が輪帯形
状となる。主鏡３６ａにより反射された光の外側の部分
は、副鏡３６ｂによって垂直に反射される。副鏡３６ｂ
によって反射された光は、主鏡３６ａの同一部位に再入
射して反射され、焦点を通って主鏡３６ａの別の部位に
入射する。この光はランプ３４から直接入射する光と等
価であり、反射されて光束Ｌ２の一部となる。

【００６３】第１の光源部３１から射出される光束Ｌ１
の外径Ｄ１は、主鏡３５ａの開口の直径に等しく７０ｍ
ｍであり、内径ｄ１は副鏡３５ｂの直径に等しく３０ｍ
ｍである。また、第２の光源部３２から射出される光束
Ｌ２の外径Ｄ２は、副鏡３６ｂの開口の直径に等しく３
０ｍｍであり、内径ｄ２は１６．１ｍｍである。

【００６４】合成部３０は、透明な平板３０ｂに反射膜
を形成することにより作製された楕円形の全反射鏡３０
ａである。反射鏡３０ａの短軸は３０ｍｍ、長軸は４
２．４ｍｍに設定されている。第１、第２の光源部３
１、３２は、主鏡３５ａ、３６ａの光軸ＡＸ１、ＡＸ２
が直交するように配置されている。合成部３０は、反射
鏡３０ａの中心が光軸ＡＸ１、ＡＸ２の交点に一致し、
長軸が２つの光軸ＡＸ１、ＡＸ２を含む平面上に位置し
て光軸ＡＸ１、ＡＸ２に対して４５゜の角度になるよう
に配置されている。

【００６５】第１の光源部３１からの光束Ｌ１は全て、
合成部３０の反射鏡３０ａの傍らを通過し、第２の光源
部３２からの光束Ｌ２は全て、反射鏡３０ａによって反
射される。これにより、第１の光源部３１からの光束Ｌ
１と第２の光源部３２からの光束Ｌ２が同軸に合成され
る。

【００６６】照明装置３における第１、第２の光源部３
１、３２からの光束Ｌ１、Ｌ２および合成後の光束Ｌ０
の断面も図２に示したものと同様になり、合成後の光束
Ｌ０は光束Ｌ１と光束Ｌ２が接し合ったものとなる。第
１、第２の光源部３１、３２のランプ３３、３４の出力
強度比の設定次第で、光束Ｌ０の強度分布は図３の
（ａ）〜（ｃ）のいずれにも設定することができる。

【００６７】照明装置３では、第１、第２の光源部３
１、３２の主鏡３５ａ、３６ａはそれぞれランプ３３、
３４からの光を全て受けて反射するが、一部のみが光束
Ｌ１、Ｌ２を射出する射出領域となる。射出領域以外の
反射領域は、ランプ３３、３４からの光を副鏡３５ｂ、
３６ｂに導き、副鏡３５ｂ、３６ｂからの光を射出領域
に導く領域となる。照明装置３においても、照明装置２
と同様に、ランプ３３、３４からの光に損失はなく、ま
た、射出する光束Ｌ１、Ｌ２の平行性は高い。

【００６８】第４の実施形態の照明装置４の断面を図１
２に示す。この照明装置３は、第２の実施形態の照明装
置２の回転放物面の主鏡２５ａ、２６ａを、回転楕円面
の主鏡４５ａ、４６ａで置き換えたものである。副鏡４
５ｂ、４６ｂをはじめ他の構成要素は、照明装置２の対
応する構成要素と同一である。

【００６９】第１、第２の光源部４１、４２の主鏡４５
ａ、４６ａの曲率は等しい。主鏡４５ａは、その光軸
（第１焦点と第２焦点を結ぶ軸）ＡＸ１に対して垂直な
２つの開口を有する。後側の開口は第１焦点を含み、前
側の開口は第２焦点側にあり、後側の開口よりも大き
い。主鏡４６ａは、その光軸ＡＸ２に対して垂直で第１
焦点を含む開口を有する。

【００７０】ランプ４３、４４はそれぞれ主鏡４５ａ、
４６ａの第１焦点に配置されており、球面の副鏡４５
ｂ、４６ｂの中心もそれぞれ主鏡４５ａ、４６ａの第１
焦点に一致している。第１の光源部４１の副鏡４５ｂは
主鏡４５ａの射出方向後方側に位置し、第２の光源部４
２の副鏡４６ｂは主鏡４６ａの射出方向前方側に位置す
る。

【００７１】第１焦点からの光は反射後必ず第２焦点を
通るという楕円面の特性により、主鏡４５ａ、４６ａで
反射された光は、各主鏡の第２焦点に向かって進む。し
たがって、第１、第２の光源部４１、４２から射出され
る光束Ｌ１、Ｌ２は収束光となる。

【００７２】第１、第２の光源部４１、４２は、主鏡４
５ａ、４６ａの光軸ＡＸ１、ＡＸ２が、第１焦点から第
２の焦点までの間で直交するように、かつ、第１焦点か
ら光軸ＡＸ１、ＡＸ２の交点までの距離が等しくなるよ
うに配置されている。また、合成部４０は、開口４０ｂ
の中心が光軸ＡＸ１、ＡＸ２の交点に一致し、光軸ＡＸ
１、ＡＸ２に対して４５゜の角度になるように配置され
ている。したがって、主鏡４５ａ、４６ａの第２焦点
は、合成部４０に関して対称な位置にある。

【００７３】第１の光源部４１から射出された断面が輪
帯形状の光束Ｌ１は合成部４０の反射鏡４０ａによって
反射され、第２の光源部４２から射出された断面が輪帯
形状の光束Ｌ２は合成部４０の開口４０ｂを通過する。
これにより光束Ｌ１、Ｌ２は同軸の光束Ｌ０として合成
される。主鏡４５ａ、４６ａの曲率が等しく、主鏡４５
ａ、４６ａの第１焦点から光軸ＡＸ１、ＡＸ２の交点ま
での距離が等しいため、合成後の光束Ｌ０は光束Ｌ１の
内側に光束Ｌ２が接したものとなる。

【００７４】照明装置４における第１、第２の光源部４
１、４２からの光束Ｌ１、Ｌ２および合成後の光束Ｌ０
の断面は、図２に示したものと同様になる。ただし、光
束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ０は収束光であるから、第２焦点に近
づくほど断面は小さくなっていく。照明装置４において
も、第１、第２の光源部４１、４２のランプ４３、４４
の出力強度比の設定次第で、光束Ｌ０の強度分布を図３
の（ａ）〜（ｃ）のいずれにも設定することができる。

【００７５】なお、ここでは、主鏡４５ａ、４６ａの曲
率を等しくし、主鏡４５ａ、４６ａの第１焦点から光軸
ＡＸ１、ＡＸ２の交点までの距離も等しくしているが、
曲率や光軸の交点までの距離を異なるように設定しても
よい。そのようにすると、光束Ｌ１と光束Ｌ２の収束の
度合いが等しくなくなって、合成後の光束Ｌ０に光束Ｌ
１、Ｌ２が重なり合う部分や間隙を生じさせることがで
きる。

【００７６】第１、第２の光源部の主鏡を回転双曲面と
し、その第１焦点にランプを配置するようにしてもよ
い。双曲面は第１焦点からの光が反射後第２焦点からの
光のように進むという特性を有しており、射出する光束
Ｌ１、Ｌ２を発散光とすることができる。この場合も、
２つの主鏡の曲率や光軸の交点までの距離の設定次第
で、合成後に、光束Ｌ１、Ｌ２を接し合わせることも、
一部分ずつ重ね合わせることも、間隙を生じさせること
も可能である。

【００７７】第１、第２の光源部の主鏡を異なる回転２
次曲面としてもよい。例えば、一方を回転楕円面または
回転双曲面、他方を回転放物面とし、あるいは、一方を
回転楕円面、他方を回転双曲面とする。このような設定
でも、合成後に光束Ｌ１、Ｌ２を一部分ずつ重ね合わせ
たり、光束Ｌ１、Ｌ２間に間隙を形成したりすることが
できる。

【００７８】第５の実施形態の照明装置５の断面を図１
３に示す。この照明装置５は、第１の光源部５１、第２
の光源部５２、および合成部５０より成る。第１の光源
部５１は、ランプ５３、リフレクタ５５、およびリフレ
クタ５５の駆動機構５７を備えている。第２の光源部５
２は、ランプ５４、リフレクタ５６、およびリフレクタ
５６の駆動機構５８を備えており、さらにプリズム体５
９を備えている。

【００７９】第１の光源部５１は、第１の実施形態の照
明装置１の光源部１１と全く同じ設定である。すなわ
ち、リフレクタ５５は回転放物面であり、その焦点距離
は１４ｍｍ、開口の直径は７０ｍｍである。第１の光源
部５１より射出される断面が輪帯形状の光束Ｌ１は、前
述のように、外径Ｄ１が７０ｍｍ、内径ｄ１が３０ｍｍ
となる。

【００８０】第２の光源部５２は、照明装置１の光源部
１２と類似の設定であるが、プリズム体５９を備えるこ
とのほか、リフレクタ５６がやや大きい点で相違する。
リフレクタ５６は回転放物面であり、その焦点距離は８
ｍｍ、開口の直径は４０ｍｍである。リフレクタ５６よ
り射出される断面が輪帯形状の光束Ｌ２’は、外径Ｄ
２’が４０ｍｍ、内径ｄ２’が１７．２ｍｍである。

【００８１】プリズム体５９は、入射側が光軸ＡＸ２を
中心とする円錐の側面状の凸面、出射側が入射側と同一
曲率の凹面である。プリズム体５９は全体としてはパワ
ーをもたず、入射する平行光を平行光として射出する。
ただし、射出する光束の径は入射した光束の径よりも小
さくなる。

【００８２】リフレクタ５６より射出された断面が輪帯
形状の光束Ｌ２’は、プリズム体５９によって、外径Ｄ
２が３０ｍｍ、内径ｄ２が０ｍｍの光束、すなわち断面
が円形状の光束Ｌ２に変換される。第２の光源部５２
は、断面が円形状のこの光束Ｌ２を射出することができ
る。光束Ｌ１、Ｌ２の断面を図１４の（ａ）、（ｂ）に
それぞれ示す。

【００８３】合成部５０は照明装置１の合成部１０同じ
ものであり、第１、第２の光源部５１、５２および合成
部５０の配置は前述のように設定されている。第１の光
源部５１からの光束Ｌ１は、合成部５０の反射鏡５０ａ
によって反射され、第２の光源部５２からの光束Ｌ２
は、合成部５０の開口５０ｂを通過する。これにより、
断面が輪帯形状の光束Ｌ１と断面が円形状の光束Ｌ２が
同軸に合成される。光束Ｌ１の内径ｄ１、光束Ｌ２の外
径Ｄ２が上記のように等しいため、合成後の光束Ｌ０は
光束Ｌ１と光束Ｌ２が接し合ったものとなり、その断面
は光束Ｌ１の外径Ｄ１を有する円形状となる。合成後の
光束Ｌ０の断面を図１４の（ｃ）に示す。

【００８４】合成後の光束Ｌ０の強度分布は、前述のよ
うに、ランプ５３、５４の出力強度の設定次第で可変で
ある。照明装置５における光束の強度分布を、図２に対
応させて、図１５に示す。

【００８５】第１の実施形態で説明したように、駆動機
構５７、５８によりリフレクタ５５、５６を前進させた
り後退させたりすることで、光束Ｌ１、Ｌ２’を発散光
や収束光とすることが可能である。これによって、合成
後の光束Ｌ０に、光束Ｌ１、Ｌ２が重なり合う部分や、
間隙を生じさせることもできる。光束Ｌ２’を発散光と
すれば光束Ｌ２も発散光となり、光束Ｌ２’を収束光と
すれば光束Ｌ２も収束光となる。

【００８６】以下、本発明の照明装置を備えた投射型表
示装置の実施形態について説明する。本発明の第６の実
施形態である投射型表示装置６の概略構成を図１６に示
す。この投射型表示装置６は、第１の実施形態の照明装
置１が射出する白色光を、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）
光、青色（Ｂ）光に分解し、分解後の各色光を３つの透
過型液晶バルブ６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂで個別に変調
し、変調後の光を合成して、投射レンズ６２によって投
射するものである。

【００８７】投射型表示装置６は、色分解のための２つ
のダイクロイック平面鏡６３Ｒ、６３Ｂ、色合成のため
のクロスダイクロイックプリズム６４のほか、照明装置
１からの光を液晶バルブ６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂの全面
に均一な強度で導くために、第１のレンズアレイ６５、
第２のレンズアレイ６６および重畳レンズ６７より成る
インテグレータを備えている。

【００８８】投射型表示装置６には、また、照明装置１
の光から赤外領域と紫外領域の波長を除去するためのＩ
Ｒ／ＵＶカットフィルター６８、分解後の光を液晶バル
ブ６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂに導くための全反射平面鏡６
９ａ、６９ｂ、６９ｃ、光路長の差を補正して液晶バル
ブ６１Ｂに入射する光を液晶バルブ６１Ｒ、６１Ｇに入
射する光と等価にするためのリレーレンズ７０ａ、７０
ｂ、および、導かれた光を液晶バルブ６１Ｒ、６１Ｇ、
６１Ｂに対して略垂直に入射させるためのフィールドレ
ンズ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂも備えられている。

【００８９】照明装置１が射出した断面が輪帯形状の光
束は、ＩＲ／ＵＶカットフィルター６８を透過して可視
領域のみの光とされた後、第１のレンズアレイ６５に入
射する。レンズアレイ６５は、２次元に配列された複数
のレンズセルより成り、入射した光束を各レンズセルに
よって収束光として分離する。

【００９０】第２のレンズアレイ６６は、第１のレンズ
アレイ６５のレンズセルに対応する複数のレンズセルよ
り成り、第１のレンズアレイ６５による光束の収束位置
近傍に配置されている。第１のレンズアレイ６５から第
２のレンズアレイ６６に入射した各光束は、レンズアレ
イ６６上で結像する。これにより、レンズアレイ６６の
各レンズセル上に、照明装置１の２つのランプ１３、１
４の像が１つの点状像として形成される。これらの像の
強度分布は、照明装置１から射出される光束の強度分布
に略等しい。

【００９１】第２のレンズアレイ６６の各レンズセルに
形成された像の光は、各レンズセルおよび重畳レンズ６
７によって、液晶バルブ６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂそれぞ
れの全面に導かれて、各液晶バルブ上で重ね合わされ
る。各液晶バルブのどの部位も、第２のレンズアレイ６
６の全てのレンズセルからの光を受けることになり、こ
れにより、各液晶バルブは均一に照明される。

【００９２】なお、ここでは、第２のレンズアレイ６６
と重畳レンズ６７を別体としているが、重畳レンズ６７
の光学特性をレンズアレイ６６に加えて、重畳レンズ６
７を省略することもできる。すなわち、第１のレンズア
レイ６５と第２のレンズアレイ６６のみで、インテグレ
ータを構成することも可能である。

【００９３】ダイクロイック鏡６３Ｒおよび６３Ｂは、
それぞれＲ光およびＢ光を選択的に透過させ、他の色光
を反射するように設定されている。インテグレータから
の光はダイクロイック鏡６３Ｒに入射して、透過するＲ
光と反射されるＧ光、Ｂ光とに分解される。ダイクロイ
ック鏡６３Ｒを透過したＲ光は、平面鏡６９ａによって
反射され、フィールドレンズ７１Ｒを透過して液晶バル
ブ６１Ｒに入射する。

【００９４】ダイクロイック鏡６３Ｒによって反射され
たＧ光とＢ光は、ダイクロイック鏡６３Ｂによって、透
過するＢ光と反射されるＧ光に分解される。反射された
Ｇ光は、フィールドレンズ７１Ｇを透過して液晶バルブ
６１Ｇに入射する。ダイクロイック鏡６３Ｂを透過した
Ｂ光は、リレーレンズ７０ａ、平面鏡６９ｂ、リレーレ
ンズ７０ｂ、および平面鏡６９ｃをこの順に経て、フィ
ールドレンズ７１Ｂを透過して液晶バルブ６１Ｂに入射
する。

【００９５】液晶バルブ６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂはそれ
ぞれ、画像の赤色成分を表すＲ信号、緑色成分を表すＧ
信号、青色成分を表すＢ信号に基づいて、入射する光を
変調する。図示しないが、液晶バルブ６１Ｒ、６１Ｇ、
６１Ｂはいずれも入射側と出射側に偏光板を備えてお
り、入射側の偏光板を透過した直線偏光を変調する。変
調後の光には変調前と同一の直線偏光とこれに垂直な直
線偏光が含まれ、出射側の偏光板で一方のみを透過させ
ることにより画像を表す光が得られる。なお、照明装置
１からの光はあらかじめＩＲ／ＵＶカットフィルター６
８によって可視領域の光のみとされているため、入射側
の偏光板が赤外領域や紫外領域の光を吸収して高温にな
ることはない。

【００９６】液晶バルブ６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを透過
した変調後の光はクロスダイクロイックプリズム６４に
入射する。クロスダイクロイックプリズム６４は、４つ
の三角プリズムを接合して成り、直交する接合面には、
Ｒ光を選択的に反射し他の色光を透過させるダイクロイ
ック膜６４Ｒと、Ｂ光を選択的に反射し他の色光を透過
させるダイクロイック膜６４Ｂが設けられている。液晶
バルブ６１Ｒ、６１Ｂから入射したＲ光、Ｂ光は、それ
ぞれダイクロイック膜６４Ｒ、６４Ｂによって反射さ
れ、液晶バルブ６１Ｇから入射したＧ光は、ダイクロイ
ック膜６４Ｒ、６４Ｂを透過する。

【００９７】こうして、変調後のＲ光、Ｇ光、Ｂ光が合
成され、合成された光は投射レンズ６２に入射する。投
射レンズ６２はクロスダイクロイックプリズム６４から
入射した光束を、図外のスクリーンに向けて投射して結
像させ、スクリーン上にカラー画像を形成する。

【００９８】インテグレータを成す第２レンズアレイ６
６と、投射レンズ６２の瞳は光学的に共役な位置にあ
り、投射光の瞳位置での強度分布は第１のレンズアレイ
６５に入射する照明装置１からの光の強度分布と略同一
になる。このため、投射レンズ６２の収差特性に応じ
て、照明装置１から供給する光の強度分布を設定するこ
とで、解像力の高いシャープな画像を表示したり、解像
力をやや低下させたソフトな画像を表示したりすること
ができる。

【００９９】照明装置１が射出する光束は、２つのラン
プ１３、１４からの光でありながら、合成されて同軸と
なっているため、インテグレータから液晶バルブ６１
Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂに導かれる光束のＦ値は大きく、し
たがって、液晶バルブ６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを透過し
た後の光束の発散の程度は小さい。このため、投射レン
ズ６２が大口径のものでなくても、液晶バルブ６１Ｒ、
６１Ｇ、６１Ｂからの光を全て投射することができる。

【０１００】フィールドレンズ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂ
に代えてマイクロレンズアレイを配置して、液晶バルブ
６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂの有効開口のみに光を入射させ
るようにしてもよい。表示する画像を一層明るくするこ
とができる。マイクロレンズアレイを備えると液晶バル
ブ６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂに入射する光束のＦ値が小さ
くなるが、２つのランプを備えることによる小Ｆ値化が
ないため、投射レンズ６２の口径をあまり大きくする必
要がない。

【０１０１】第７の実施形態の投射型表示装置７の概略
構成を図１７に示す。この投射型表示装置７は、第６実
施形態の投射型表示装置６の照明装置１に代えて、第２
の実施形態の照明装置２を備えたものである。ＩＲ／Ｕ
Ｖカットフィルター６８以降の構成は投射型表示装置６
と同様であるので、対応する構成要素には同一の符号を
付して、重複する説明は省略する。

【０１０２】第８の実施形態の投射型表示装置８の概略
構成を図１８に示す。この投射型表示装置８は、第６実
施形態の投射型表示装置６の照明装置１に代えて、第４
の実施形態の照明装置４を備えている。また、照明装置
４が収束光を射出することに合わせて、第１のレンズア
レイ６５に代えて、レンズアレイ７５を備えている。第
１のレンズアレイ７５の入射側の面は凹面であり、この
面は照明装置４から射出された光に対してコリメータレ
ンズとして作用し、インテグレータに入射する光束を平
行光とする。他の構成は投射型表示装置６と同じであ
る。

【０１０３】以上、本発明の照明装置および投射型表示
装置について説明したが、本発明の照明装置は投射型表
示装置に限らず、様々な用途に適用することができる。
また、ここでは具体的な数値を掲げたが、これらは設定
の一例にすぎず、本発明は例示した数値に限定されるも
のではない。

【０１０４】

【発明の効果】本発明の照明装置は、簡素な構成であり
ながら、射出する光束の強度分布の設定が容易である。
しかも、強度分布の設定のために光束径が大きくなるこ
ともなく、Ｆ値の大きな光束を提供することができる。
したがって、用途が広く、特に、投射型表示装置の投射
用光束の供給源として適する。

【０１０５】第１の光源部と第２の光源部が、第１の光
束の内径と第２の光束の外径が合成部において略等しく
なるように、第１の光束と第２の光束を射出する構成で
は、合成部としてきわめて簡素な光学素子を用いること
ができて、装置が簡素かつ軽量になる。また、損失なく
第１の光束と第２の光束を合成することができる。

【０１０６】各光源部を光源と主鏡と副鏡で構成したも
のでは、光源からの光の損失を防止しながら、光束の断
面を容易に所望の形状にすることができる。特に、主鏡
を回転２次曲面、副鏡を球面とすると、第１、第２の光
束を平行光だけでなく収束光や発散光とすることが容易
であり、合成後の光束の強度分布の設定の自由度が増
す。また、主鏡を回転放物面、副鏡を平面とすると、光
源部の構成が簡素になって、製造効率が向上する。

【０１０７】本発明の投射型表示装置では、投射光学系
の収差特性に合致した強度分布の光束を照明装置から供
給することができるため、表示する画像に投射光学系の
収差の影響が現れるのを抑えたり、表示する画像を所望
の画質に設定したりすることが容易になる。しかも、照
明装置からＦ値の大きい光束を提供することができるか
ら、投射光学系として大きな口径のものを備える必要が
ない。したがって、小型、軽量かつ低コストでありなが
ら、明るく良質の画像を提供することが可能な投射型表
示装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の照明装置の断面図。

【図２】第１の実施形態の照明装置の合成前および合
成後の光束の断面図。

【図３】第１の実施形態の照明装置の合成後の光束の
強度分布を示す図。

【図４】第１の実施形態の照明装置のリフレクタを移
動させた状態を示す断面図。

【図５】第１の実施形態の照明装置の図４の状態にお
ける合成前および合成後の光束の断面図。

【図６】第１の実施形態の照明装置の図４の状態にお
ける合成後の光束の強度分布を示す図。

【図７】第１の実施形態の照明装置のリフレクタを移
動させた別の状態を示す断面図。

【図８】第１の実施形態の照明装置の図７の状態にお
ける合成前および合成後の光束の断面図。

【図９】第１の実施形態の照明装置の図７の状態にお
ける合成後の光束の強度分布を示す図。

【図１０】第２の実施形態の照明装置の断面図。

【図１１】第３の実施形態の照明装置の断面図。

【図１２】第４の実施形態の照明装置の断面図。

【図１３】第５の実施形態の照明装置の断面図。

【図１４】第５の実施形態の照明装置の合成前および
合成後の光束の断面図。

【図１５】第５の実施形態の照明装置の合成後の光束
の強度分布を示す図。

【図１６】第６の実施形態の投射型表示装置の概略構
成を示す図。

【図１７】第７の実施形態の投射型表示装置の概略構
成を示す図。

【図１８】第８の実施形態の投射型表示装置の概略構
成を示す図。

【符号の説明】

１、２、３、４、５照明装置１０、２０、３０、４０、５０合成部１１、２１、３１、４１、５１第１の光源部１２、２２、３２、４２、５２第２の光源部１３、２３、３３、４３、５３ランプ１４、２４、３４、４４、５４ランプ１５、２５、３５、４５、５５リフレクタ１６、２６、３６、４６、５６リフレクタ２５ａ、３５ａ、４５ａ主鏡２６ａ、３６ａ、４６ａ主鏡２５ｂ、３５ｂ、４５ｂ副鏡２６ｂ、３６ｂ、４６ｂ副鏡１７、１８、５７、５８駆動機構５９プリズム体ＡＸ１、ＡＸ２光軸Ｌ１、Ｌ２、Ｌ０光束Ｄ１、Ｄ２光束外径ｄ１、ｄ２光束内径６、７、８投射型表示装置６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂ液晶バルブ６２投射レンズ６３Ｒ、６３Ｂダイクロイック平面鏡６４ダイクロイックプリズ
ム６５、７５第１のレンズアレイ６６第２のレンズアレイ６７重畳レンズ６８ＩＲ／ＵＶカットフィ
ルター６９ａ、６９ｂ、６９ｃ平面鏡７０ａ、７０ｂリレーレンズ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂフィールドレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面が輪帯形状の第１の光束を射出する
第１の光源部と、断面が輪帯形状または円形状の第２の光束を射出する第
２の光源部と、第１の光束と第２の光束を合成して同軸の光束とする合
成部とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】第１の光源部と第２の光源部は、第１の
光束の内径と第２の光束の外径が合成部において略等し
くなるように、第１の光束と第２の光束を射出すること
を特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】第１の光源部は、第１の光源と、第１の光源からの光を反射して第１の光束として射出す
る射出領域を有する第１の主鏡と、第１の主鏡の射出領域に入射しなかった第１の光源から
の光を反射して、第１の光源の方向から第１の主鏡の射
出領域に入射させる第１の副鏡から成り、第２の光源部は、第２の光源と、第２の光源からの光を反射して第２の光束として射出す
る射出領域を有する第２の主鏡と、第２の主鏡の射出領域に入射しなかった第２の光源から
の光を反射して、第２の光源の方向から第２の主鏡の射
出領域に入射させる第２の副鏡から成ることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】第１および第２の主鏡はそれぞれ第１お
よび第２の光源の位置に焦点を有する回転２次曲面であ
り、第１および第２の副鏡はそれぞれ第１および第２の光源
の位置に中心を有する球面であり、第１の主鏡は第１の副鏡よりも第１の光束の射出方向側
に配置されており、第２の副鏡は第２の主鏡よりも第２の光束の射出方向側
に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の照
明装置。
【請求項５】第１および第２の主鏡はそれぞれ第１お
よび第２の光源の位置に焦点を有する回転放物面であ
り、第１および第２の副鏡はそれぞれ第１および第２の主鏡
の回転軸に対して垂直な平面であることを特徴とする請
求項３に記載の照明装置。
【請求項６】請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載の照明装置と、照明装置からの光束を変調するライトバルブと、ライトバルブによって変調された光束を投射して結像さ
せる投射光学系とを備えることを特徴とする投射型表示
装置。