JP2002244199A - 光源装置、照明光学系及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の光源装置では期待される平行度が得ら
れなかった光線の平行度を高めることが可能な光源装
置、照明光学系及びプロジェクタを提供する。 【解決手段】 楕円リフレクタ３０の第一焦点Ｆ１近傍
に光源ランプ２０のアークの中心２０ａを配置した光源
装置１０において、光源ランプ２０から出射された光線
のうち、楕円リフレクタ３０と第二焦点Ｆ２との間で光
源光軸１０ａｘ近傍を通過する光路を有する光線を光源
光軸１０ａｘに対して略平行光に補正するための凹状の
補正面５０ａを備えた補正レンズ５０を楕円リフレクタ
３０と第二焦点Ｆ２との間に配置したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源装置、照明光
学系及びプロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】プロジェクタにおいては、液晶パネルな
どの画像光が形成される部分（照明領域）を略均一に照
明するために、いわゆるインテグレータ照明光学系を呼
ばれる照明光学系が用いられている。図７は従来の照明
光学系を示す図である。図７に示す照明光学系５００
は、光源装置６００と、第一レンズアレイ７００と、第
二レンズアレイ７２０と、偏光変換素子８００と、重畳
レンズ９００とを備えている。各光学要素は、光源装置
６００から出射される光束の中心軸である光源光軸６０
０ａｘを基準に配置されている。

【０００３】光源装置６００は、光源ランプ６１０と、
楕円リフレクタ６２０と、飛散防止用の前面硝子６３０
と、平行化レンズ６４０とを備えており、光源ランプ６
１０から出射された光線を光源光軸６００ａｘに対して
略平行な光束に変換して出射する機能を有している。光
源装置６００において、光源ランプ６１０は、そのアー
クの中心６１０ａが楕円リフレクタ６２０の光源光軸６
００ａｘ上における２つの焦点のうち、楕円リフレクタ
６２０に近い方の焦点（第一焦点）Ｆ１近傍に位置する
ように配置されている。ここで、光源ランプ６１０の中
心６１０ａとは、アークの中心を意味しており、アーク
の中心６１０ａから出射された放射光は、楕円リフレク
タ６２０によって反射され、反射光は楕円リフレクタ６
２０の他方の焦点（第二焦点）Ｆ２に集光される。

【０００４】平行化レンズ６４０は、入射面側に凹状非
球面を有する非球面レンズで構成され、第二焦点Ｆ２よ
りも楕円リフレクタ６２０側に配置されており、楕円リ
フレクタ６２０によって反射された反射光を平行な光に
変換して出射する機能を有している。

【０００５】第一レンズアレイ７００は、矩形状の輪郭
を有する複数の分割レンズ７１０がマトリックス状に配
置された構成でなり、光源装置６００から出射された平
行光を複数の分割レンズ７１０によって複数の部分光束
に分割する機能を有している。なお、各分割レンズ７１
０をＺ方向から見た外形形状は、液晶パネルなどの照明
領域ＬＡの形状と略相似形を成すように設定されてい
る。

【０００６】第二レンズアレイ７２０は、第一レンズア
レイ７００と同様に矩形状の輪郭を有する複数の分割レ
ンズ７３０がマトリックス状に配置された構成となって
いる。当該分割レンズ７３０は第一レンズアレイ７２０
の分割レンズ７１０と対応して設けられており、第一レ
ンズアレイ７００の分割レンズ７１０から出射された複
数の部分光束のそれぞれが、対応する分割レンズ７３０
を通過することによって第一レンズアレイ７２０の像を
照明領域ＬＡに結像する機能を有している。

【０００７】偏光変換素子８００は、第二レンズアレイ
７２０を通過した光束の偏光方向をＰ偏光成分又はＳ偏
光成分の何れか一方のみの偏光成分に揃えて出射させる
機能を有している。

【０００８】重畳レンズ９００は、偏光変換素子８００
によって一方のみの偏光成分に揃えられた第一レンズア
レイ７００及び第二レンズアレイ７２０による複数の部
分光束のそれぞれを、照明領域ＬＡ上に重畳照明する機
能を有している。

【０００９】このように構成された照明光学系５００に
おいて、光源ランプ６１０から出射された光は楕円リフ
レクタ６２０によって反射され、前面硝子６３０を透過
して平行化レンズ６４０に入射し、ここで光源光軸６０
０ａｘに対して略平行な光となって第一レンズアレイ７
００に入射する。第一レンズアレイ７００に入射された
平行光は、複数の分割レンズ７１０によって複数の部分
光束に分割された後、第二レンズアレイ７２０において
対応する分割レンズ７３０を通過し、偏光変換素子８０
０を介して重畳レンズ９００に入射し、照明領域ＬＡを
重畳照明するようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな照明光学系５００に用いられる光源ランプ６１０の
アークは、実際には点光源ではなく僅かに離間した２つ
の輝点を有しており、広がりを持つものである。このた
め、図８に示されるように、その２つの輝点６１０ｂ、
６１０ｃから出射された光は、そのそれぞれの集光位置
Ｆｂ、Ｆｃに向かって進み、第二焦点Ｆ２を含む光源光
軸６００ａｘ上には広がりを持つアークの像６１４が形
成されることとなる。図９は、アークの像６１４を明る
さの分布とともに示した図であり、Ｆｂ、Ｆｃは、それ
ぞれ輝点６１０ｂ、６１０ｃの集光位置を示している。

【００１１】このような広がりを有するアークの中心６
１０ａを楕円リフレクタ６２０の第一焦点Ｆ１に配置す
るようにした光源装置６００においては、光源ランプ６
１０から出射された光線のうち、第一焦点Ｆ１と第二焦
点Ｆ２との間で光源光軸６００ａｘ近傍を通過する光線
を平行化レンズ６４０によって十分に平行化できず、そ
の結果、照明領域ＬＡを照射できずに無駄となってしま
う光線が生じていた。

【００１２】具体的に図１０を用いて説明すると、光源
ランプ６１０から出射された光線のうち、第一焦点Ｆ１
と第二焦点Ｆ２との間で光源光軸６００ａｘ近傍を通過
する光線とは、前面硝子側輝点（右側輝点）６１０ｂか
ら出射された光線６１１〜６１３のうち、楕円リフレク
タ６２０の中心部６２１で反射された光線６１１であ
り、当該光線６１１は平行化レンズ６４０によって内方
（図示下方）に折曲されてしまうため、第一レンズアレ
イ７００及び第二レンズアレイ７２０においてそれぞれ
対応する分割レンズ７１０、７３０を通過できず（図１
０において、第一レンズアレイ７００において上から４
番目の分割レンズ７１０を通過した光線は、第二レンズ
アレイ７２０において上から５番目の分割レンズ７３０
を通過している）、よって照明領域ＬＡを照射せずに外
方に逸れてしまう。

【００１３】ここで、比較のためアークの楕円リフレク
タ側輝点（左側輝点）６１０ｃから出射された光線の概
略光路図を図１１に示す。アークの左側輝点６１０ｃか
ら出射された光線６１５、６１６、６１７は、右側輝点
６１０ｂから出射された光線とは逆に平行化レンズ６４
０によって多少外方（図示上方）へ折曲されるものの、
期待される平行度、すなわち第一レンズアレイ７００及
び第二レンズアレイ７２０においてそれぞれ対応する分
割レンズ７１０、７３０を問題なく通過できる程度の平
行度は得られており、何等不具合なく照明領域ＬＡを照
明できるようになっている。

【００１４】このように、従来の光源装置６００におい
ては、光源ランプ６１０から出射された光線のうち、第
一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２との間で光源光軸６００ａｘ
近傍を通過する光線を十分に平行化することができず、
その結果、照明領域ＬＡに入射できずに光量ロスを生じ
させていた。

【００１５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、従来の光源装置では期待される平行度が得られな
かった光線の平行度を高めることが可能な光源装置、照
明光学系及びプロジェクタを提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様に係
る光源装置は、楕円リフレクタの第一焦点近傍に光源を
配置した光源装置において、光源から出射された光線の
うち、楕円リフレクタと第二焦点との間で光源光軸近傍
を通過する光路を有する光線を光源光軸に対して略平行
光に補正するための凹状の補正面を楕円リフレクタと第
二焦点との間に配置したものである。

【００１７】本発明の一つの態様に係る光源装置は、楕
円リフレクタの第一焦点近傍に光源を配置した光源装置
において、光源から出射された光線のうち、楕円リフレ
クタと第二焦点との間で光源光軸近傍を通過する光路を
有する光線を光源光軸に対して略平行光に補正するため
の凹状の補正面を備えた補正レンズを楕円リフレクタと
第二焦点との間に配置したものである。

【００１８】本発明の一つの態様に係る光源装置は、光
源と、第一焦点近傍に光源が配置され、光源から出射さ
れた光を反射する楕円リフレクタと、楕円リフレクタの
開放側に配置され、楕円リフレクタによって反射された
反射光を透過する前面硝子とを備えた光源装置におい
て、前面硝子の入射面又は出射面に、光源から出射され
た光線のうち、楕円リフレクタと第二焦点との間で光源
光軸近傍を通過する光路を有する光線を光源光軸に対し
て略平行光に補正するための凹状の補正面を設けたもの
である。

【００１９】本発明の一つの態様に係る光源装置は、光
源と、第一焦点近傍に光源が配置され、光源から出射さ
れた光を反射する楕円リフレクタと、第一焦点と第二焦
点との間に配置され、楕円リフレクタによって反射され
た反射光を平行化する凹状非球面を有する平行化レンズ
とを備えた光源装置において、平行化レンズの入射面又
は出射面に、光源から出射された光線のうち、楕円リフ
レクタと第二焦点との間で光源光軸近傍を通過する光路
を有する光線を光源光軸に対して略平行光に補正するた
めの凹状の補正面を設けたものである。

【００２０】これらの発明によれば、補正面を設けたこ
とによって、従来の光源装置では期待される平行度が得
られなかった光線、すなわち光源から出射された光線の
うち、楕円リフレクタと第二焦点との間で光源光軸近傍
を通過する光路を有する光線の平行度を高めることが可
能となる。

【００２１】また、平行化レンズに補正面を設けた構成
においては、補正面の形成にあたって従来から使用され
ている平行化レンズの非球面型に、単に補正面に対応す
る凹部を設ければよいため、製造コストを上昇させるこ
となく光利用効率の高い光源装置を得ることが可能とな
る。

【００２２】本発明の他の態様に係る光源装置は、上記
光源装置において前記補正面を球面又は非球面としたも
のである。

【００２３】非球面とした場合、光源光軸を中心として
半径方向に向かうに従って曲率が緩くなるような非球面
又は双曲面とすることが好ましい。この場合、従来の光
源装置では期待される平行度が得られなかった光線の平
行度を更に高めることが可能となる。

【００２４】本発明の一つの態様に係る光源装置は、光
源と、第一焦点近傍に光源が配置され、光源から出射さ
れた光を反射する楕円リフレクタと、楕円リフレクタに
よって反射された反射光を平行化する平行化レンズとを
備えた光源装置において、平行化レンズは、入射面又は
出射面に、光源光軸を含む一部分とそれ以外の部分とで
近軸曲率半径の異なる凹状の非球面を有し、光源光軸を
含む一部分に有する非球面は、光源から出射された光線
のうち、楕円リフレクタと第二焦点との間で光源光軸近
傍を通過する光路を有する光線を光源光軸に対して略平
行光に補正するための凹状の非球面であり、光源光軸を
含む一部分に有する非球面の近軸曲率半径をＲ０、他の
部分の近軸曲率半径をＲ１としたとき、Ｒ０＜Ｒ１を満
足するようにしたものである。

【００２５】本発明の他の態様に係る光源装置は、上記
光源装置において前記光源光軸を含む一部分に有する非
球面を、光源光軸を中心として半径方向に向かうに従っ
て曲率が緩くなるような非球面又は双曲面とすることが
好ましい。この場合、従来の光源装置では期待される平
行度が得られなかった光線の平行度を更に高めることが
可能となる。

【００２６】本発明の一つの態様に係る照明光学系は、
上記の何れかに記載の光源装置と、光源装置から出射さ
れた光を複数の部分光束に分割するレンズアレイと、レ
ンズアレイによって分割された複数の部分光束のそれぞ
れを照明領域上で重畳させる重畳レンズとを備えたもの
である。

【００２７】本発明によれば、上記の何れかに記載の光
源装置を組み込むことにより、従来の光源装置では期待
される平行度が得られなかったために照明領域に導かれ
ずに無駄となってしまっていた光線の平行度を高めるこ
とが可能となり、その結果、当該光線を確実に照明領域
に到達させて光利用効率の高い照明光学系を得ることが
可能となる。

【００２８】本発明の一つの態様に係るプロジェクタ
は、上記の何れかに記載の光源装置を備えたものであ
る。

【００２９】本発明によれば、上記の何れかに記載の光
源装置を組み込むことにより、従来の光源装置では期待
される平行度が得られなかったために照明領域に導かれ
ずに無駄となってしまっていた光線の平行度を高めるこ
とが可能となり、その結果、当該光線を確実に照明領域
に到達させることを可能として光利用効率及び投写され
る画像の明るさを向上させることが可能なプロジェクタ
を得ることが可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１、図２、図３はそれぞれ本発
明の一本実施の形態の光源装置が組み込まれた照明光学
系の説明図である。本実施の形態では、従来の光源装置
では所望の平行度が得られない光線、即ち第一焦点Ｆ１
と第二焦点Ｆ２との間で光源近傍を通過する光路を有す
る光線を、光源光軸に対して略平行光となるように補正
するための補正面を、第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２との
間の光路中に設けることに特徴を有するものであり、当
該補正面を設ける方法として３通り提案する。なお、図
１〜図３はそのそれぞれの方法に対応しており、順に説
明する。ここで、図１〜図３に示す照明光学系は、後述
する液晶パネルなどの照明領域ＬＡを備えるプロジェク
タに適した照明光学系である。

【００３１】図１に示す照明光学系１は、光源装置１０
と、第一レンズアレイ７０と、第二レンズアレイ８０
と、偏光変換素子９０と、重畳レンズ１００とを備えて
いる。光源装置１０は、メタルハイドランプや高圧水銀
灯などの高圧放電灯で構成される光源ランプ２０と、楕
円リフレクタ３０と、前面硝子（防爆硝子）４０と、本
実施の形態の特徴部分である補正面５０ａを有する補正
レンズ５０と、平行化レンズ６０とを備えている。光源
ランプ２０は、そのアークの中心２０ａが、楕円リフレ
クタ３０の光源光軸１０ａｘ（光源装置１０から出射さ
れる光束の中心軸）上における２つの焦点のうち、楕円
リフレクタ３０により近い方の焦点（第一焦点）Ｆ１近
傍に位置するように配置されている。ここで、光源ラン
プの中心とは、光源ランプ２０のアークの中心２０ａを
意味している。なお、実際のアークは広がりを有してお
り、図１の符号２０ｂ、２０ｃはそのアークにおいて一
番明るい２点を示している。

【００３２】楕円リフレクタ３０は、光源ランプ２０か
らの光を第二焦点Ｆ２に向けて集光させる機能を有して
いる。なお、上述したように、アークは実際には点光源
ではなく広がりを有しているため、そのそれぞれの集光
位置に向けて集光されており、第二焦点Ｆ２を含む光源
光軸１０ａｘ上には先の図９に示したような広がりのあ
るアークの像が形成されるようになっている。

【００３３】前面硝子（防爆硝子）４０は、平面板状の
硝子基板で構成され、光源ランプ２０の破裂飛散防止用
に楕円リフレクタ３０の開放側に設けられている。

【００３４】補正レンズ５０は、本実施の形態の特徴で
ある補正面５０ａを入射面又は出射面（図１には出射面
に有する場合を例示）に有している。補正面５０ａは、
凹状の球面又は非球面で構成され、非球面で構成する場
合、その形状は光源光軸１０ａｘを中心として半径方向
に向かうに従って曲率が緩くなるような形状、更に詳し
くは双曲面とされる。これにより第一焦点Ｆ１と第二焦
点Ｆ２との間で光源光軸１０ａｘ近傍を通過する光路を
有する光線を光源光軸１０ａｘに対して略平行光となる
ように補正することが可能となる。なお、図１には補正
レンズ５０を前面硝子４０と平行化レンズ６０との間に
設けた例を示しているが、当該位置に限られたものでは
なく、第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２との間であれば特に
制限はない。また、補正レンズ５０の外形の大きさは、
その配置位置において、補正対象の光線の通過領域に対
応する大きさに設定されている。

【００３５】平行化レンズ６０は、楕円リフレクタ３０
によって反射された反射光及び補正レンズ５０の通過光
を光源光軸１０ａｘに対して略平行な光に変換する機能
を有しており、凹状非球面レンズで構成され、第一焦点
Ｆ１と第二焦点Ｆ２との間に配置される。なお、光源装
置１０から出射される略平行な光束の中心は光源光軸１
０ａｘと一致している。

【００３６】光源装置１０の構成が明らかになったとこ
ろで、続いて照明光学系１を構成する他の光学要素につ
いて説明する。なお、光源装置１０において、前面硝子
（防爆硝子）４０、補正レンズ５０、平行化レンズ６０
は、第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２との間に配置されてい
る。

【００３７】図４は第一レンズアレイの斜視図である。
第一レンズアレイ７０は、矩形状の輪郭を有する複数の
分割レンズ７１がＭ行Ｎ列のマトリックス状に配置され
た構成となっている。なお、図には、Ｍ＝７、Ｎ＝６の
例を示している。各分割レンズ７１をｚ方向からみた外
形形状は、通常照明領域ＬＡの形状と略相似形を成すよ
うに設定される。このように構成された第一レンズアレ
イ７０は、光源装置１０から出射された平行光を複数の
分割レンズ７１によって複数の部分光束に分割する機能
を有している。

【００３８】第二レンズアレイ８０は、第一レンズアレ
イ７０と同様に矩形状の輪郭を有する複数の分割レンズ
８１がマトリックス状に配置された構成となっている。
当該分割レンズ８１は第一レンズアレイ７０の分割レン
ズ７１と対応して設けられており、第一レンズアレイ７
０の分割レンズ８１から出射された複数の部分光束のそ
れぞれが、対応する分割レンズ８１を通過することによ
って第一レンズアレイ７０の像を照明領域ＬＡに結像す
る機能を有している。

【００３９】偏光変換素子９０は、第二レンズアレイ８
０を通過した光束の偏光方向をＰ偏光成分又はＳ偏光成
分の何れか一方のみの偏光成分に揃えて出射させる機能
を有している。

【００４０】重畳レンズ１００は、偏光変換素子９０に
よって一方のみの偏光成分に揃えられた第一レンズアレ
イ７０及び第二レンズアレイ８０による複数の部分光束
のそれぞれを、照明領域ＬＡ上に重畳照明する機能を有
している。

【００４１】このように構成された照明光学系１によれ
ば、光源ランプ２０から出射された光線１１〜１３のう
ち、光源光軸１０ａｘ近傍を通過後、照明領域ＬＡを照
射せずに外方に向かおうとする光線１１を、補正レンズ
５０によって光線１１ａのように光源光軸１０ａｘに対
して略平行光とすることができる。その結果、平行化レ
ンズ６０を通過後の第一レンズアレイ７０及び第二レン
ズアレイ８０において、それぞれ対応する分割レンズ７
１，８１を通過できるようになり、偏光変換素子９０を
介して入射した重畳レンズ１００によって確実に照明領
域ＬＡを照射することが可能となる。このように、第一
焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２との間に補正レンズ５０を設け
ることによって、従来、照明領域ＬＡを照射せずに無駄
となってしまっていた光線を確実に照明領域ＬＡに導く
ことが可能となり、光利用効率の向上が図れる光源装置
１０及び照明光学系１を得ることができる。

【００４２】次に、図２に示した照明光学系２００につ
いて説明する。この照明光学系２００の光源装置２１０
は、図１の光源装置１０において補正レンズ５０を省略
するとともに、図１に示した前面硝子４０よりも板厚の
厚い前面硝子２０１に本実施の形態の特徴である補正面
２０１ａを設けるようにしたものである。ここで、補正
面２０１ａは、図１の補正面５０ａと同様に凹状の球面
又は非球面で構成され、非球面で構成する場合、その形
状は光源光軸１０ａｘを中心として半径方向に向かうに
従って曲率が緩くなるような形状、更に詳しくは双曲面
とされる。

【００４３】なお、補正面２０１ａの光源光軸１０ａｘ
を中心とした半径方向の大きさは、図１に示した補正面
５０ａよりも大きく構成されているが、これは、前述の
ように補正面の半径方向の大きさが、その配置位置にお
いて補正対象の光線の通過領域に対応する大きさに設定
されるためであり、補正面２０１ａは、図１の補正面５
０ａよりも光源ランプ２０側でその通過領域をカバーす
る必要があるために必然的に大きく構成することにな
る。

【００４４】このように構成された照明光学系２００に
よれば、光源ランプ２０から出射された光線２１１〜２
１３のうち、光源光軸１０ａｘ近傍を通過後、照明領域
ＬＡを照射せずに外方に向かおうとする光線２１１を、
前面硝子２０１に設けた補正面２０１ａによって光線２
１１ａのように光源光軸１０ａｘに対して略平行光とす
ることができる。その結果、平行化レンズ６０を通過後
の第一レンズアレイ７０及び第二レンズアレイ８０にお
いて、それぞれ対応する分割レンズ７１，８１を通過で
きるようになり、偏光変換素子９０を介して入射した重
畳レンズ１００によって確実に照明領域ＬＡを照射する
ことが可能となる。このように、第一焦点Ｆ１と第二焦
点Ｆ２との間に位置する前面硝子２０１に補正面２０１
ａを設けることによって、従来、照明領域ＬＡを照射せ
ずに無駄となってしまっていた光線を確実に照明領域Ｌ
Ａに導くことが可能となり、光利用効率の向上が図れる
光源装置２１０及び照明光学系２００を得ることができ
る。

【００４５】続いて、図３に示した照明光学系について
説明する。この照明光学系３００の光源装置３１０は、
図１に示した光源装置１０において補正レンズ５０を省
略するとともに、平行化レンズ３０１の入射面又は出射
面の光源光軸１０ａｘを含む一部分に本発明の特徴であ
る補正面３０１ａを設けたものである。補正面３０１ａ
は、図１の補正面５０ａと同様に凹状の球面又は非球面
で構成され、非球面で構成する場合、その形状は光源光
軸１０ａｘを中心として半径方向に向かうに従って曲率
が緩くなるような形状、更に詳しくは双曲面とされる。
また、補正面３０１ａを非球面とする場合の非球面の近
軸曲率半径は、図５に示すように、当該補正面３０１ａ
の近軸曲率半径をＲ０、他の部分の近軸曲率半径をＲ１
としたとき、近軸曲率半径Ｒ０が、Ｒ０＜Ｒ１を満足す
るものとする。

【００４６】このように構成された照明光学系３００に
よれば、光源ランプ２０から出射された光線３１１〜３
１３のうち、光源光軸１０ａｘ近傍を通過後、照明領域
ＬＡを照射せずに外方に向かおうとする光線３１１を、
平行化レンズ３０１に設けた補正面３０１ａによって光
線３１１ａのように光源光軸１０ａｘに対して略平行光
とすることができる。その結果、第一レンズアレイ７０
及び第二レンズアレイ８０において、それぞれ対応する
分割レンズ７１，８１を通過できるようになり、偏光変
換素子９０を介して入射した重畳レンズ１００によって
確実に照明領域ＬＡを照射することが可能となる。この
ように、第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２との間に位置する
平行化レンズ３０１に補正面３０１ａを設けることによ
って、従来、照明領域ＬＡを照射せずに無駄となってし
まっていた光線を確実に照明領域ＬＡに導くことが可能
となり、光利用効率の向上が図れる光源装置３１０及び
照明光学系３００を得ることができる。

【００４７】以上のように構成された照明光学系が組み
込まれたプロジェクタ４００の構成を図に示す。なお、
図１〜図３に示した照明光学系のうち、特に図１に示し
た光源装置１０を組み込んだ場合を示している。

【００４８】図６に示すプロジェクタ４００は、光源装
置１０を備えた照明光学系１と、色光分離光学系４１０
と、リレー光学系４２０と、３枚の液晶パネル４３０
ａ、４３０ｂ、４３０ｃ（特に区別しない場合は４３０
と符号を付す）と、クロスダイクロイックプリズム４４
０と、投写レンズ４５０とを備えている。

【００４９】このような構成のプロジェクタ４００にお
いては、光源装置１０から出射された、光源光軸１０ａ
ｘに対して略平行な光が、照明光学系１を構成する第一
レンズアレイ７０の複数の分割レンズ７１によって複数
の部分光束に分割され、その部分光束のそれぞれは、対
応する第二レンズアレイ８０の複数の分割レンズ８１を
それぞれ通過し、偏光変換素子９０によって一方のみの
偏光成分に揃えられて出射される。そして、複数の部分
光束は、重畳レンズ１００によって液晶パネル４３０上
で重畳される。

【００５０】色光分離光学系４１０は、青緑反射ダイク
ロイックミラー４１１と緑反射ダイクロイックミラー４
１２と、反射鏡４１３とを備えている。青緑反射ダイク
ロイックミラー４１１は、照明光学系１からの照明光の
赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色成
分とを反射する。透過した赤色光束Ｒは、反射鏡４１３
で反射されて、液晶パネル４３０ａに達する。一方、青
緑反射ダイクロイックミラー４１１で反射された青色光
束Ｂと緑色光束Ｇのうち、緑色光束Ｇは緑反射ダイクロ
イックミラー４１２によって反射され、液晶パネル４３
０ｂに達する。一方、青色光束Ｂは、緑反射ダイクロイ
ックミラー４１２も透過してリレー光学系４２０へと入
射する。

【００５１】リレー光学系４２０は、第一リレーレンズ
４２１、反射鏡４２２、第二リレーレンズ４２３、反射
鏡４２４及びコンデンサーレンズ４２５を備え、これら
各光学要素を通過させることによって青色光束Ｂをその
強度を維持したまま液晶パネル４３０ｃまで導くように
している。

【００５２】３枚の液晶パネル４３０は、入射した光
を、与えられた画像情報（画像信号）に従ってそれぞれ
の色光を変調し、それぞれの色成分の画像を形成する光
変調手段としての機能を有するもので、いわゆる電気光
学装置に相当するものである。なお、これら３つの液晶
パネル４３０の入射側と出射側には図示しない偏光板が
設けられており、所定の偏光光のみが液晶パネル４３０
の入射側の偏光板を透過し、変調される。

【００５３】変調された３つの色光は、クロスダイクロ
イックプリズム４４０に入射して合成され、合成された
光は投写レンズ４５０によってスクリーンＳＣ上に投写
される。

【００５４】このように構成されたプロジェクタ４００
においては、本発明による光源装置１０が用いられてい
るため、光源ランプ２０から出射された光を高効率で液
晶パネル４３０に導くことが可能となる。したがって、
高効率な照明を行うことが可能となり、投写される画像
の明るさを向上させることが可能となる。なお、光源装
置１０の代わりに光源装置２１０、３１０を用いた場合
も同様の効果を得ることができる。

【００５５】なお、本実施の形態では、透過型のプロジ
ェクタ４００に本発明の光源装置を適用した場合を例に
説明しているが、本発明は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、液
晶パネル等の電気光学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」とは液晶パネルなどの
電気光学装置が光を反射するタイプであることを意味し
ている。反射型の電気光学装置を採用したプロジェクタ
では、ダイクロイックプリズムが光を赤、緑、青の３つ
の光に分離する色光分離手段として利用されるととも
に、変調された３つの光を合成して同一の方向に出射す
る色光合成手段としても利用されることがある。反射型
のプロジェクタに本発明を適用した場合にも、透過型の
プロジェクタと略同様の効果を得ることができる。

【００５６】また、本実施の形態においては、カラー画
像を表示するプロジェクタを例に説明したが、モノクロ
画像を表示するプロジェクタに本発明の光源装置を適用
することも可能である。この場合にも、上記プロジェク
タと同様の効果を得ることができる。

【００５７】また、本実施の形態においては、光変調用
電気光学装置として液晶パネルを用いた例を示している
が、これに限られたものではなく、例えばマイクロミラ
ーを用いた装置であっても良い。また、本実施の形態に
おいては、投写像を観察する方向から投写を行う前面投
写型プロジェクタを例に説明したが、投写像を観察する
方向とは反対側から投写を行う背面投写型プロジェクタ
に本発明の光源装置を適用することも可能である。

【００５８】また、本実施の形態では、３つの液晶パネ
ルを用いたいわゆる３板方式のプロジェクタにおいて本
発明の光源装置を適用した場合を例に示したが、液晶パ
ネルを２枚又は４枚用いた２板方式又は４板方式のプロ
ジェクタにも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の光源装置の構成（その
１）を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態の光源装置の構成（その
２）を示す図である。

【図３】本発明の一実施の形態の光源装置の構成（その
３）を示す図である。

【図４】第一レンズアレイの斜視図である。

【図５】図３の平行化レンズの非球面の説明図である。

【図６】本発明の一実施の形態の光源装置が組み込まれ
たプロジェクタの構成を示す図である。

【図７】従来の照明光学系を示す図である。

【図８】実際のアークの説明図である。

【図９】アークの像を示す図である。

【図１０】図７の照明光学系におけるアークの前面硝子
側の輝点から出射された光線の概略光路図である。

【図１１】図７の照明光学系においてアークの楕円リフ
レクタ側の輝点から出射された光線の概略光路図であ
る。

【符号の説明】 １，２００，３００ 照明光学系 １０，２１０，３１０ 光源装置 １０ａｘ 光源光軸 ３０ 楕円リフレクタ ４０，２０１ 前面硝子 ５０ 補正レンズ ５０ａ，２０１ａ，３０１ａ 補正面 ６０，３０１ 平行化レンズ ７０ 第一レンズアレイ ８０ 第二レンズアレイ １００ 重畳レンズ ４００ プロジェクタ ＬＡ 照明領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楕円リフレクタの第一焦点近傍に光源を
   配置した光源装置において、 前記光源から出射された光線のうち、前記楕円リフレク
   タと第二焦点との間で光源光軸近傍を通過する光路を有
   する光線を前記光源光軸に対して略平行光に補正するた
   めの凹状の補正面を前記楕円リフレクタと第二焦点との
   間に配置したことを特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】 楕円リフレクタの第一焦点近傍に光源を
   配置した光源装置において、 前記光源から出射された光線のうち、前記楕円リフレク
   タと第二焦点との間で光源光軸近傍を通過する光路を有
   する光線を前記光源光軸に対して略平行光に補正するた
   めの凹状の補正面を備えた補正レンズを前記楕円リフレ
   クタと第二焦点との間に配置したことを特徴とする光源
   装置。
3. 【請求項３】 光源と、第一焦点近傍に前記光源が配置
   され、前記光源から出射された光を反射する楕円リフレ
   クタと、該楕円リフレクタの開放側に配置され、楕円リ
   フレクタによって反射された反射光を透過する前面硝子
   とを備えた光源装置において、 前記前面硝子の入射面又は出射面に、前記光源から出射
   された光線のうち、前記楕円リフレクタと第二焦点との
   間で光源光軸近傍を通過する光路を有する光線を前記光
   源光軸に対して略平行光に補正するための凹状の補正面
   を設けたことを特徴とする光源装置。
4. 【請求項４】 光源と、第一焦点近傍に前記光源が配置
   され、前記光源から出射された光を反射する楕円リフレ
   クタと、第一焦点と第二焦点との間に配置され、前記楕
   円リフレクタによって反射された反射光を平行化する凹
   状非球面を有する平行化レンズとを備えた光源装置にお
   いて、 前記平行化レンズの入射面又は出射面に、前記光源から
   出射された光線のうち、前記楕円リフレクタと第二焦点
   との間で光源光軸近傍を通過する光路を有する光線を前
   記光源光軸に対して略平行光に補正するための凹状の補
   正面を設けたことを特徴とする光源装置。
5. 【請求項５】 前記補正面は、球面であることを特徴と
   する請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装置。
6. 【請求項６】 前記補正面は、非球面であることを特徴
   とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装
   置。
7. 【請求項７】 前記非球面は、光源光軸を中心として半
   径方向に向かうに従って曲率が緩くなるような非球面で
   あることを特徴とする請求項６記載の光源装置。
8. 【請求項８】 前記非球面は、双曲面であることを特徴
   とする請求項６記載の光源装置。
9. 【請求項９】 光源と、第一焦点近傍に前記光源が配置
   され、前記光源から出射された光を反射する楕円リフレ
   クタと、該楕円リフレクタによって反射された反射光を
   平行化する平行化レンズとを備えた光源装置において、 前記平行化レンズは、入射面又は出射面に、光源光軸を
   含む一部分とそれ以外の部分とで近軸曲率半径の異なる
   凹状の非球面を有し、光源光軸を含む一部分に有する非
   球面は、前記光源から出射された光線のうち、前記楕円
   リフレクタと第二焦点との間で光源光軸近傍を通過する
   光路を有する光線を前記光源光軸に対して略平行光に補
   正するための凹状の非球面であり、光源光軸を含む一部
   分に有する非球面の近軸曲率半径をＲ０、他の部分の近
   軸曲率半径をＲ１としたとき、Ｒ０＜Ｒ１を満足するよ
   うにしたことを特徴とする光源装置。
10. 【請求項１０】 前記光源光軸を含む一部分に有する非
    球面は、光源光軸を中心として半径方向に向かうに従っ
    て曲率が緩くなるような非球面であることを特徴とする
    請求項９記載の光源装置。
11. 【請求項１１】 前記光源光軸を含む一部分に有する非
    球面は、双曲面であることを特徴とする請求項９記載の
    光源装置。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至請求項１１の何れかに記
    載の光源装置と、 該光源装置から出射された光を複数の部分光束に分割す
    るレンズアレイと、 該レンズアレイによって分割された前記複数の部分光束
    のそれぞれを照明領域上で重畳させる重畳レンズとを備
    えたことを特徴とする照明光学系。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至請求項１１の何れかに記
    載の光源装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。