JP2002268008A - 照明光学系およびこれを用いたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ほぼ１種類の偏光光線束を射出する照明光学
系を比較的容易に製造することのできる技術を提供す
る。 【解決手段】 照明光学系は、収束または発散する光を
射出する光源装置と、光源装置から射出された光の面内
強度分布をほぼ均一にするためのロッド状の透光性部材
と、透光性部材から射出された光線束が通過する第１の
レンズ系と、入射する偏りのない光線束を偏光方向が互
いに直交する２種類の偏光光線束に分離可能な１つの偏
光分離膜を含み、第１のレンズ系を通過した光線束を用
いて、所定の偏光方向を有するほぼ１種類の偏光光線束
を射出する偏光発生部と、偏光発生部から射出されたほ
ぼ１種類の偏光光線束を、所定の照明領域に入射させる
ための第２のレンズ系と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、照明光学系およ
びこれを用いて画像を投写表示するプロジェクタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プロジェクタでは、照明光学系から射出
された光が液晶パネルなどによって画像信号に応じて変
調され、変調された光がスクリーン上に投写されること
により画像が表示される。

【０００３】図８は、従来用いられている照明光学系９
００を示す説明図である。この照明光学系９００は、光
源装置９２０と、第１および第２のレンズアレイ９４
０，９５０と、偏光発生光学系９６０と、重畳レンズ９
７０とを備えている。図８において、照明光学系９００
が照明する照明領域ＬＺは、プロジェクタに備えられた
液晶パネルに相当する。

【０００４】光源装置９２０は、ランプ９２２と回転放
物面形状の凹面を有するリフレクタ９２４とを備えてい
る。ランプ９２２から射出された光は、リフレクタ９２
４によって反射され、リフレクタ９２４からは、略平行
な光線束が射出される。

【０００５】第１のレンズアレイ９４０は、マトリクス
状に配列された複数の小レンズ９４２を有している。第
１のレンズアレイ９４０は、光源装置９２０から射出さ
れた略平行な光線束を複数の部分光線束に分割して射出
する。第２のレンズアレイ９５０も、マトリクス状に配
列された複数の小レンズ９５２を有している。第２のレ
ンズアレイ９５０と重畳レンズ９７０とは、第１のレン
ズアレイ９４０の各小レンズ９４２の像を照明領域ＬＺ
上に結像させる機能を有している。第１のレンズアレイ
９４０の各小レンズ９４２から射出された部分光線束
は、第２のレンズアレイ９５０を介して、偏光発生光学
系９６０内において集光される。

【０００６】偏光発生光学系９６０は、遮光板９６２
と、偏光ビームスプリッタアレイ９６４と、選択位相差
板９６６とを備えている。遮光板９６２は、遮光面９６
２ｂと開口面９６２ａとがストライプ状に配列されて構
成されている。偏光ビームスプリッタアレイ９６４は、
略平行四辺形の断面を有する柱状のガラス基板９６４ｃ
が複数貼り合わされて構成されている。各ガラス基板９
６４ｃの界面には、偏光分離膜９６４ａと反射膜９６４
ｂとが交互に形成されている。第１のレンズアレイ９４
０から射出された各部分光線束は、遮光板９６２の開口
面９６２ａを通過し、偏光分離膜９６４ａに入射する。
偏光分離膜９６４ａは、入射した部分光線束をｓ偏光の
部分光線束とｐ偏光の部分光線束とに分離する。選択位
相差板９６６は、開口層９６６ａとλ／２位相差層９６
６ｂとがストライプ状に配列されて構成されている。開
口層９６６ａは、入射するｓ偏光の部分光線束をそのま
ま透過し、λ／２位相差層９６６ｂは、入射するｐ偏光
の部分光線束を偏光方向が直交するｓ偏光の部分光線束
に変換する。これにより、偏光発生光学系９６０から
は、ほぼ１種類（ｓ偏光）の偏光方向を有する複数の部
分光線束が射出される。

【０００７】重畳レンズ９７０は、偏光発生光学系９６
０から射出された複数のｓ偏光の部分光線束を、照明領
域ＬＺ上で重畳する機能を有している。

【０００８】上記のようにして、照明光学系９００は、
ほぼ１種類の偏光光線束を照明領域ＬＺ上に照射する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来用いら
れる照明光学系９００は、製造するのが比較的困難であ
った。これは、第１および第２のレンズアレイ９４０，
９５０と、偏光発生光学系９６０とは、比較的複雑な構
造を有しており、製造するのに比較的手間が掛かるため
である。

【００１０】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、ほぼ１種類の偏
光光線束を射出する照明光学系を比較的容易に製造する
ことのできる技術を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第
１の装置は、所定の照明領域を照明するための照明光学
系であって、収束または発散する光を射出する光源装置
と、前記光源装置から射出された光の面内強度分布をほ
ぼ均一にするためのロッド状の透光性部材と、前記透光
性部材から射出された光線束が通過する第１のレンズ系
と、入射する偏りのない光線束を偏光方向が互いに直交
する２種類の偏光光線束に分離可能な１つの偏光分離膜
を含み、前記第１のレンズ系を通過した光線束を用い
て、所定の偏光方向を有するほぼ１種類の偏光光線束を
射出する偏光発生部と、前記偏光発生部から射出された
ほぼ１種類の偏光光線束を、前記所定の照明領域に入射
させるための第２のレンズ系と、を備えることを特徴と
する。

【００１２】この照明光学系では、ロッド状の透光性部
材と、１つの偏光分離膜を含む偏光発生部とが用いられ
ている。このような透光性部材と偏光発生部とは、比較
的容易に製造可能であるため、ほぼ１種類の偏光光線束
を射出する照明光学系を比較的容易に製造することが可
能となる。

【００１３】上記の装置において、前記第１のレンズ系
の前側焦点の近傍位置には、前記透光性部材の光射出面
が配置され、前記第２のレンズ系の後側焦点の近傍位置
には、前記所定の照明領域が配置され、前記第１のレン
ズ系と前記第２のレンズ系とは、前記第１のレンズ系の
後側焦点と前記第２のレンズ系の前側焦点とがほぼ一致
するように配置されることが好ましい。

【００１４】なお、「前側焦点」は「物体焦点」とも呼
ばれ、「後側焦点」は「像焦点」とも呼ばれる。

【００１５】こうすれば、透光性部材の光射出面の像を
所定の照明領域において結像させることができるととも
に、透光性部材から射出される光の殆どを照明領域に入
射させることができる。この結果、照明光学系は、所定
の照明領域を効率よく照明することが可能となる。

【００１６】上記の装置において、前記第１のレンズ系
の後側焦点と前記第２のレンズ系の前側焦点との近傍位
置には、前記偏光発生部の前記偏光分離膜が配置される
ことが好ましい。

【００１７】こうすれば、偏光発生部に入射する光線束
の幅を比較的小さくすることができるので、偏光発生部
を小型化することができる。

【００１８】上記の装置において、前記透光性部材の光
入射面は、前記光源装置から射出された光の集光点の近
傍位置に配置されることが好ましい。

【００１９】こうすれば、光源装置から射出された光
を、透光性部材に効率よく入射させることができる。

【００２０】上記の装置において、前記偏光発生部は、
さらに、前記偏光分離膜と略平行に配置され、前記偏光
分離膜から射出された前記２種類の偏光光線束のうちの
一方を反射させるための１つの反射膜と、前記２種類の
偏光光線束のうちの一方の偏光方向を他方の偏光方向に
揃えるための１つの位相差板と、を備え、前記第２のレ
ンズ系は、前記偏光発生部から射出される２つのほぼ１
種類の偏光光線束を、前記所定の照明領域上で重畳させ
るようにしてもよい。

【００２１】こうすれば、偏光発生部は、偏光分離膜で
分離された２種類の偏光光線束の双方を用いて、ほぼ１
種類の偏光光線束を生成することができるので、光源装
置から射出された光の利用効率を向上させることができ
る。

【００２２】上記の装置において、前記透光性部材の断
面形状は、前記所定の照明領域の形状と、ほぼ相似であ
ることが好ましい。

【００２３】こうすれば、照明光学系から射出された光
線束の所定の照明領域における断面形状と、所定の照明
領域の形状とを、ほぼ等しくすることができるので、照
明光学系は、所定の照明領域を効率よく照明することが
できる。

【００２４】上記の装置において、前記透光性部材の前
記断面は、略長方形であり、前記偏光発生部の前記偏光
分離膜と前記反射膜とは、前記断面の短辺方向に沿って
配置されていてもよい。

【００２５】こうすれば、偏光分離膜と反射膜とを、透
光性部材の断面の長辺方向に沿って配置する場合と比べ
て、偏光発生部を小型化することができる。

【００２６】本発明の第２の装置は、プロジェクタであ
って、上記のいずれかに記載の照明光学系と、前記照明
光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装
置と、前記電気光学装置で得られる変調光を投写する投
写光学系と、を備えることを特徴とする。

【００２７】このプロジェクタは、上記の照明光学系を
備えているので、ほぼ１種類の偏光光線束を射出する照
明光学系を比較的容易に製造することができ、この結
果、プロジェクタを比較的容易に製造することが可能と
なる。

【００２８】

【発明の実施の形態】Ａ．第１実施例：次に、本発明の
実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明
を適用したプロジェクタの一例を示す概略構成図であ
る。プロジェクタ１０００は、照明光学系１００と、色
光分離光学系２００と、リレー光学系２２０と、３つの
液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと、ク
ロスダイクロイックプリズム３２０と、投写光学系３４
０とを備えている。

【００２９】照明光学系１００は、所定の偏光方向を有
するほぼ１種類の直線偏光光を射出する。照明光学系１
００から射出された光は、色光分離光学系２００におい
て赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色の色光に分離さ
れる。分離された各色光は、液晶ライトバルブ３００
Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて画像情報に応じて変調
される。液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００
Ｂは、本発明における電気光学装置に相当する液晶パネ
ルと、その光入射面側および光射出面側に配置された偏
光板とを備えている。なお、各液晶ライトバルブには、
液晶パネルに画像情報を供給して駆動させるための図示
しない駆動部が接続されている。液晶ライトバルブ３０
０Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて画像情報に応じて変
調された変調光線束は、クロスダイクロイックプリズム
３２０で合成され、投写光学系３４０によってスクリー
ンＳＣ上に投写される。これにより、スクリーンＳＣ上
に画像が表示される。なお、図１に示すようなプロジェ
クタの各部の構成および機能については、例えば、本願
出願人によって開示された特開平１０−３２５９５４号
公報に詳述されているので、本明細書において詳細な説
明は省略する。

【００３０】図２は、図１の照明光学系１００を拡大し
て示す説明図である。図２（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ
照明光学系１００を＋ｙ方向，−ｘ方向から見たときの
平面図を示している。照明光学系１００は、光源装置１
２０と、ロッドインテグレータ１３０と、第１のコンデ
ンサレンズ１４０と、偏光発生光学系１５０と、第２の
コンデンサレンズ１８０とを備えている。照明光学系１
００が照明する照明領域ＬＡは、プロジェクタ１０００
（図１）の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３０
０Ｂに含まれる液晶パネルに対応する。図２では、光源
装置１２０から射出された光線束の中心軸Ｌａｘが一点
鎖線で示されている。

【００３１】なお、本実施例におけるロッドインテグレ
ータ１３０と、第１のコンデンサレンズ１４０と、偏光
発生光学系１５０と、第２のコンデンサレンズ１８０と
は、それぞれ本発明の透光性部材と、第１のレンズ系
と、偏光発生部と、第２のレンズ系とに相当する。

【００３２】光源装置１２０は、ランプ１２２と、回転
楕円面形状の凹面を有するリフレクタ１２４とを備えて
いる。ランプ１２２は、回転楕円面の第１焦点Ｆａの近
傍位置に配置されている。ランプ１２２から射出された
光は、リフレクタ１２４によって反射され、反射光は、
回転楕円面の第２焦点Ｆｂに収束しつつ向かう。なお、
ランプ１２２としては、高圧水銀ランプやメタルハライ
ドランプなどを用いることができる。

【００３３】ロッドインテグレータ１３０は、略円形の
断面形状を有するロッド状の透光性部材（例えば、ガラ
ス部材やプラスチック部材）であり、光源装置１２０か
ら射出された光の面内強度分布をほぼ均一にする機能を
有している。ロッドインテグレータ１３０の光入射面
は、光源装置１２０から射出された光の集光点Ｆｂの近
傍位置に配置されている。これにより、光源装置から射
出された光を、透光性部材に効率よく入射させることが
できる。ロッドインテグレータ１３０に入射した光は、
ロッドインテグレータ１３０の側面において、全反射し
ながら進む。この結果、ロッドインテグレータ１３０の
光射出面では、光の面内強度分布はほぼ均一となってい
る。

【００３４】なお、本実施例では、ロッドインテグレー
タ１３０の光入射面および光射出面には、各面における
反射を防止するための反射防止膜が形成されている。ま
た、本実施例では、ロッドインテグレータ１３０に入射
した光は、側面において全反射しながら進んでいるが、
ロッドインテグレータ１３０の側面に、反射膜を形成す
るようにしてもよい。

【００３５】第１のコンデンサレンズ１４０は、ロッド
インテグレータ１３０から射出された光線束を、偏光発
生光学系１５０に入射させる機能を有している。なお、
本実施例では、第１のコンデンサレンズ１４０として両
凸レンズが用いられているが、平凸レンズを用いること
も可能である。また、本実施例では、１つのレンズが用
いられているが、複数のレンズを組み合わせて用いるよ
うにしてもよい。

【００３６】偏光発生光学系１５０は、ロッドインテグ
レータ１３０から射出された光線束を用いて、所定の偏
光方向を有するほぼ１種類の偏光光線束を射出する。図
３は、図２の偏光発生光学系１５０を拡大して示す斜視
図である。偏光発生光学系１５０は、偏光ビームスプリ
ッタ１６０とλ／２位相差板１７０とを備えている。

【００３７】偏光ビームスプリッタ１６０は、３つの直
角プリズム１６１〜１６３を備えている。第１の直角プ
リズム１６１は、第２および第３の直角プリズム１６
２，１６３と接合されている。第１および第２の直角プ
リズム１６１，１６２の界面には、偏光分離膜１６０ａ
が形成されており、第３の直角プリズム１６３には、偏
光分離膜１６０ａと略平行に、反射膜１６０ｂが形成さ
れている。ここで、偏光分離膜１６０ａは、入射する偏
りのない光線束を偏光方向が互いに直交する２種類の偏
光光線束に分離するための薄膜であり、誘電体多層膜で
形成されている。また、反射膜１６０ｂは、偏光分離膜
１６０ａで反射された一方の偏光光光線束を反射させる
ための薄膜であり、誘電体多層膜や金属膜で形成されて
いる。なお、本実施例では、第１および第３のプリズム
は、個別に準備されているが、一体成形されていてもよ
い。

【００３８】第１の直角プリズム１６１に入射した偏り
のない光線束（ｓ＋ｐ）は、偏光分離膜１６０ａでｐ偏
光光線束とｓ偏光光線束とに分離される。偏光分離膜１
６０ａを透過したｐ偏光光線束は、第２の直角プリズム
１６２を通過して射出される。一方、偏光分離膜１６０
ａで反射されたｓ偏光光線束は、第３の直角プリズム１
６３に入射して、反射膜１６０ｂで反射されて射出され
る。

【００３９】λ／２位相差板１７０は、入射する直線偏
光光を、偏光方向が直交する直線偏光光に変換する偏光
変換素子としての機能を有している。本実施例において
は、λ／２位相差板１７０は、偏光ビームスプリッタ１
６０の第２の直角プリズム１６２の射出面に設けられて
いる。第２の直角プリズム１６２から射出されたｐ偏光
光線束は、λ／２位相差板１７０において、ｓ偏光の光
線束に変換される。

【００４０】上記のように、偏光発生光学系１５０は、
入射する偏りのない光線束（ｓ＋ｐ）を２つのｓ偏光光
線束に変換して射出する。なお、ｓ偏光光線束が射出さ
れる第３の直角プリズム１６３の射出面にλ／２位相差
板を配置すれば、偏光発生光学系１５０は、入射する偏
りのない光線束（ｓ＋ｐ）を２つのｐ偏光光線束に変換
して射出することができる。

【００４１】第２のコンデンサレンズ１８０（図２）
は、偏光発生光学系１５０から射出された偏光光線束
（ｓ偏光光線束）を、照明領域ＬＡに入射させる機能を
有している。これにより、照明領域ＬＡには、ロッドイ
ンテグレータ１３０において面内強度分布が均一化され
た光が入射する。

【００４２】また、図２（Ｂ）に示すように、第２のコ
ンデンサレンズ１８０は、偏光発生光学系１５０から射
出された２つのほぼ１種類の偏光光線束（ｓ偏光光線
束）を、照明領域ＬＡ上で重畳させる機能を有してい
る。これにより、第２のコンデンサレンズ１８０は、ロ
ッドインテグレータ１３０において均一化された光を、
さらに均一化して、照明領域ＬＡを照明することができ
る。

【００４３】なお、本実施例では、第２のコンデンサレ
ンズ１８０として両凸レンズが用いられているが、平凸
レンズを用いることも可能である。また、本実施例で
は、１つのレンズが用いられているが、複数のレンズを
組み合わせて用いるようにしてもよい。

【００４４】図４は、ロッドインテグレータ１３０と第
１および第２のコンデンサレンズ１４０，１８０と照明
領域ＬＡとの関係を示す説明図である。図４において実
線で示すように、ロッドインテグレータ１３０の光射出
面の中心から射出された光は、照明領域ＬＡの中心にお
いて集光される。すなわち、ロッドインテグレータ１３
０の光射出面と照明領域ＬＡとは、共役関係となってい
る。この関係は、第１および第２のコンデンサレンズ１
４０，１８０によって実現されている。具体的には、第
１のコンデンサレンズ１４０は、焦点距離Ｆ１を有する
レンズであり、その前側焦点Ｆ１ｆの近傍位置には、ロ
ッドインテグレータ１３０の光射出面が配置されてい
る。そして、第２のコンデンサレンズ１８０は、焦点距
離Ｆ２を有するレンズであり、その後側焦点Ｆ２ｒの近
傍位置には、照明領域ＬＡが配置されている。このと
き、ロッドインテグレータ１３０の光射出面の中心から
射出された光線束は、第１のコンデンサレンズ１４０に
よって略平行な光線束に変換される。そして、略平行な
光線束は、第２のコンデンサレンズ１８０によって、照
明領域ＬＡの中心において集光される。

【００４５】また、２つのコンデンサレンズ１４０，１
８０は、第１のコンデンサレンズ１４０の後側焦点Ｆ１
ｒと第２のコンデンサレンズ１８０の前側焦点Ｆ２ｆと
がほぼ一致するように配置されている。このため、図４
において破線で示すように、ロッドインテグレータ１３
０の光射出面から射出される略平行な光線束は、第１の
コンデンサレンズ１４０によって、点Ｆ１ｒ，Ｆ２ｆ点
において集光される。そして、集光光は、第２のコンデ
ンサレンズ１８０によって、略平行な光線束に変換され
た後、照明領域ＬＡに入射する。なお、実際には、ロッ
ドインテグレータ１３０から略平行な光線束が射出され
ることはない。

【００４６】ロッドインテグレータ１３０と第１および
第２のコンデンサレンズ１４０，１８０と照明領域ＬＡ
とを、上記のように配置すれば、ロッドインテグレータ
１３０の光射出面の像を照明領域ＬＡにおいて結像させ
ることができるとともに、ロッドインテグレータ１３０
から射出される光の殆どを照明領域ＬＡに入射させるこ
とができる。この結果、照明光学系１００は、照明領域
ＬＡを効率よく照明することが可能となる。

【００４７】ところで、本実施例では、偏光発生光学系
１５０は、第１のコンデンサレンズ１４０の後側焦点Ｆ
１ｒと第２のコンデンサレンズ１８０の前側焦点Ｆ２ｆ
との近傍位置に配置されている。具体的には、偏光発生
光学系１５０に含まれる偏光分離膜１６０ａの中心が、
点Ｆ１ｒ，Ｆ２ｆの近傍位置に配置されている。このと
き、ロッドインテグレータ１３０から射出される略平行
な光は、偏光分離膜１６０ａの中心において集光される
こととなる。

【００４８】図５は、偏光発生光学系１５０を通る光線
束を示す説明図である。図示するように、ロッドインテ
グレータ１３０の光射出面から射出される光線束の幅
は、点Ｆ１ｒ，Ｆ２ｆの近傍位置において、最も小さく
なっている。したがって、本実施例のように、偏光発生
光学系１５０を、第１のコンデンサレンズ１４０の後側
焦点Ｆ１ｒと第２のコンデンサレンズ１８０の前側焦点
Ｆ２ｆとの近傍位置に配置すれば、偏光発生光学系１５
０のｘ方向およびｙ方向の幅を小さくすることができ、
この結果、偏光発生光学系１５０を小型化することが可
能となる。

【００４９】以上説明したように、本実施例の照明光学
系１００は、収束する光を射出する光源装置１２０と、
光源装置１２０から射出された光の面内強度分布をほぼ
均一にするためのロッドインテグレータ１３０と、ロッ
ドインテグレータ１３０から射出された光線束が通過す
る第１のコンデンサレンズ１４０と、入射する偏りのな
い光線束を偏光方向が互いに直交する２種類の偏光光線
束に分離可能な１つの偏光分離膜１６０ａを含み、第１
のコンデンサレンズ１４０を通過した光線束を用いて、
所定の偏光方向を有するほぼ１種類の偏光光線束を射出
する偏光発生光学系１５０と、偏光発生光学系１５０か
ら射出されたほぼ１種類の偏光光線束を、照明領域ＬＡ
に入射させるための第２のコンデンサレンズ１８０と、
を備えている。上記のようなロッドインテグレータ１３
０と偏光発生光学系１５０とは、構造が簡単であるた
め、比較的容易に製造可能である。したがって、ほぼ１
種類の偏光光線束を射出する照明光学系１００を比較的
容易に製造することが可能となる。

【００５０】また、本実施例のプロジェクタ１０００
は、上記の照明光学系１００を備えているので、プロジ
ェクタを比較的容易に製造することが可能となる。

【００５１】Ｂ．第２実施例：第１実施例では、ロッド
インテグレータ１３０の断面形状は、略円形に設定され
ている。このため、照明光学系１００から射出される光
線束の照明領域ＬＡにおける断面形状は、略円形とな
る。一方、照明領域ＬＡが液晶パネルである場合には、
照明領域ＬＡの形状は、通常、略長方形となっている。
このため、照明光学系１００が照明領域ＬＡの全体を照
明する場合には、照明領域ＬＡに入射しない光が存在
し、照明光学系１００から射出された光を有効に利用す
ることができない。そこで、本実施例では、照明光学系
から射出される光線束の照明領域における断面形状が、
照明領域の形状とほぼ等しくなるように工夫している。

【００５２】図６は、第２実施例における照明光学系４
００を示す説明図である。この照明光学系４００は、図
２の照明光学系１００とほぼ同じであるが、ロッドイン
テグレータ４３０が変更されている。図６に示すよう
に、照明領域ＬＢ（すなわち、液晶パネル）は、略長方
形であり、そのｘ方向とｙ方向との寸法比は、４：３に
設定されている。本実施例では、照明領域ＬＢの形状に
応じて、ロッドインテグレータ４３０の形状が変更され
ている。

【００５３】すなわち、本実施例のロッドインテグレー
タ４３０は、略長方形の断面形状を有するロッド状の透
光性部材である。そして、その断面のｘ方向とｙ方向と
の寸法比は、照明領域ＬＢのｘ方向とｙ方向との寸法比
（４：３）とほぼ等しく設定されている。

【００５４】このように、ロッドインテグレータ４３０
の断面形状を、照明領域ＬＢの形状と、ほぼ相似となる
ように設定すれば、照明光学系４００から射出された光
線束の照明領域における断面形状と照明領域ＬＢの形状
とを、ほぼ等しくすることができるので、照明光学系４
００は、照明領域ＬＢを効率よく照明することができ
る。

【００５５】また、本実施例では、照明領域ＬＢの形状
に応じて、偏光発生光学系４５０の形状も変更されてい
る。図７は、図６の偏光発生光学系４５０を拡大して示
す斜視図である。この偏光発生光学系４５０では、偏光
ビームスプリッタ４６０を構成する３つの直角プリズム
４６１〜４６３のｘ方向とｙ方向との寸法比は、照明領
域ＬＢのｘ方向とｙ方向との寸法比（４：３）とほぼ等
しく設定されている。また、偏光発生光学系４５０に含
まれる偏光分離膜４６０ａと反射膜４６０ｂとλ／２位
相差板１７０とのｘ方向とｙ方向との寸法比も、照明領
域ＬＢのｘ方向とｙ方向との寸法比（４：３）とほぼ等
しく設定されている。

【００５６】そして、本実施例では、偏光発生光学系４
５０の偏光分離膜４６０ａと反射膜４６０ｂとは、ロッ
ドインテグレータ４３０の断面の短辺方向（すなわち、
図中ｙ方向）に沿って配置されている。このようにすれ
ば、偏光分離膜４６０ａと反射膜４６０ｂとを、ロッド
インテグレータ４３０の断面の長辺方向（すなわち、図
中ｘ方向）に沿って配置する場合と比べ、偏光発生光学
系４５０を比較的小型化することができるという利点が
ある。

【００５７】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能であり、
例えば次のような変形も可能である。

【００５８】（１）上記実施例では、光源装置１２０
は、回転楕円面形状の凹面を有するリフレクタ１２４を
備えているが、これに代えて、球状の凹面を有するリフ
レクタを用いるようにしてもよい。また、レンズを併用
する場合には、略平行な光線束を射出する回転放物面形
状の凹面を有するリフレクタを用いることも可能であ
る。

【００５９】一般には、光源装置は、収束または発散す
る光を射出すればよい。なお、このような光は、ロッド
インテグレータ１３０に入射した後に、ロッドインテグ
レータ１３０の側面において反射しながら進む。この結
果、ロッドインテグレータ１３０は、光の面内強度分布
をほぼ均一にすることができる。

【００６０】（２）上記実施例では、偏光発生光学系１
５０，４５０の偏光ビームスプリッタ１６０，４６０
は、偏光分離膜および反射膜が形成された３つの直角プ
リズム１６１〜１６３，４６１〜４６３が組み合わされ
て構成されているが、偏光分離膜と反射膜とがそれぞれ
形成された２つのガラス基板を組み合わせて構成するよ
うにしてもよい。また、反射膜が形成されたガラス基板
に代えて、金属製の反射鏡を用いてもよい。このように
すれば、照明光学系１００，４００を軽量化することが
可能となる。

【００６１】また、上記実施例では、反射膜１６０ｂ，
４６０ｂは、偏光分離膜１６０ａ，４６０ａと略平行に
＋ｙ方向に配置されているが、偏光分離膜１６０ａ，４
６０ａと略平行に＋ｚ方向に配置するようにしてもよ
い。こうすれば、照明光学系１００，４００において、
光源装置１２０から射出された光線束の中心軸Ｌａｘを
光路の途中で、＋ｙ方向に曲げることができる。

【００６２】さらに、上記実施例では、λ／２位相差板
１７０，４７０は、偏光ビームスプリッタ１６０，４６
０の光射出面に設けられているが、偏光分離膜１６０
ａ，４６０ａと反射膜１６０ｂ，４６０ｂとの間に設け
るようにしてもよい。

【００６３】一般には、偏光発生部は、入射する偏りの
ない光線束を偏光方向が互いに直交する２種類の偏光光
線束に分離可能な１つの偏光分離膜と、偏光分離膜と略
平行に配置され、偏光分離膜から射出された２種類の偏
光光線束のうちの一方を反射させるための１つの反射膜
と、２種類の偏光光線束のうちの一方の偏光方向を他方
の偏光方向に揃えるための１つの位相差板と、を備えて
いればよい。

【００６４】（３）上記実施例では、偏光発生光学系１
５０，４５０は、反射膜１６０ｂ，４６０ｂを備えてい
るが、反射膜１６０ｂ，４６０ｂを省略して、偏光分離
膜１６０ａ，４６０ａで分離された一方の偏光光線束の
みを利用するようにしてもよい。なお、この場合には、
反射膜１６０ｂ，４６０ｂが形成された第３の直角プリ
ズム１６３，４６３も省略することができるので、偏光
発生光学系１５０，４５０をより容易に製造することが
可能となる。ただし、上記実施例のようにすれば、偏光
発生光学系１５０，４５０は、偏光分離膜１６０ａ，４
６０ａで分離された２種類の偏光光線束の双方を用い
て、ほぼ１種類の偏光光線束を生成することができるの
で、光源装置１２０から射出された光の利用効率を向上
させることができるという利点がある。

【００６５】一般には、偏光発生部は、入射する偏りの
ない光線束を偏光方向が互いに直交する２種類の偏光光
線束に分離可能な１つの偏光分離膜を含み、ロッド状の
透光性部材から射出された光線束を用いて、所定の偏光
方向を有するほぼ１種類の偏光光線束を射出すればよ
い。

【００６６】（４）上記実施例では、透過型のプロジェ
クタに本発明を適用した場合について説明したが、本発
明は反射型のプロジェクタにも適用可能である。ここ
で、「透過型」とは、透過型液晶パネルのように光変調
手段として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、反射型液晶パネ
ルのように光変調手段として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。

【００６７】（５）上記実施例においては、カラー画像
を表示するプロジェクタ１０００を例に説明している
が、モノクロ画像を表示するプロジェクタにおいても同
様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプロジェクタの一例を示す概
略構成図である。

【図２】図１の照明光学系１００を拡大して示す説明図
である。

【図３】図２の偏光発生光学系１５０を拡大して示す斜
視図である。

【図４】ロッドインテグレータ１３０と第１および第２
のコンデンサレンズ１４０，１８０と照明領域ＬＡとの
関係を示す説明図である。

【図５】偏光発生光学系１５０を通る光線束を示す説明
図である。

【図６】第２実施例における照明光学系４００を示す説
明図である。

【図７】図６の偏光発生光学系４５０を拡大して示す斜
視図である。

【図８】従来用いられている照明光学系９００を示す説
明図である。

【符号の説明】

１００，４００…照明光学系 １０００…プロジェクタ １２０…光源装置 １２２…ランプ １２４…リフレクタ １３０，４３０…ロッドインテグレータ １４０…第１のコンデンサレンズ １５０，４５０…偏光発生光学系 １６０，４６０…偏光ビームスプリッタ １６０ａ，４６０ａ…偏光分離膜 １６０ｂ，４６０ｂ…反射膜 １６１〜１６３，４６１〜４６３…直角プリズム １７０，４７０…λ／２位相差板 １８０…第２のコンデンサレンズ ２００…色光分離光学系 ２２０…リレー光学系 ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶ライトバルブ ３２０…クロスダイクロイックプリズム ３４０…投写光学系 ９００…照明光学系 ９２０…光源装置 ９２２…ランプ ９２４…リフレクタ ９４０，９５０…レンズアレイ ９４２，９５２…小レンズ ９６０…偏光発生光学系 ９６２…遮光板 ９６２ａ…開口面 ９６２ｂ…遮光面 ９６４…偏光ビームスプリッタアレイ ９６４ａ…偏光分離膜 ９６４ｂ…反射膜 ９６４ｃ…ガラス基板 ９６６…選択位相差板 ９６６ａ…開口層 ９６６ｂ…λ／２位相差層 ９７０…重畳レンズ Ｆａ…第１焦点 Ｆｂ…第２焦点 Ｆ１…第１のコンデンサレンズの焦点距離 Ｆ１ｆ…第１のコンデンサレンズの前側焦点 Ｆ１ｒ…第１のコンデンサレンズの後側焦点 Ｆ２…第２のコンデンサレンズの焦点距離 Ｆ２ｆ…第２のコンデンサレンズの前側焦点 Ｆ２ｒ…第２のコンデンサレンズの後側焦点 ＬＡ，ＬＢ，ＬＺ…照明領域 Ｌａｘ…中心軸 ＳＣ…スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ 21/14 21/14 Ａ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｚ Ｆターム(参考） 2H049 BA05 BA06 BB03 BB63 BC22 2H052 BA02 BA03 BA06 BA09 BA14 2H088 EA13 EA14 EA15 EA16 HA13 HA18 HA21 HA24 HA25 HA28 MA04 2H091 FA05X FA05Z FA10X FA10Z FA11X FA11Z FA14X FA14Z FA26X FA26Z FA29X FA29Z FA41X FA41Z FA42X FA42Z LA11 LA18 5C058 AB06 BA06 EA11 EA12 EA26 EA51

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の照明領域を照明するための照明光
   学系であって、 収束または発散する光を射出する光源装置と、 前記光源装置から射出された光の面内強度分布をほぼ均
   一にするためのロッド状の透光性部材と、 前記透光性部材から射出された光線束が通過する第１の
   レンズ系と、 入射する偏りのない光線束を偏光方向が互いに直交する
   ２種類の偏光光線束に分離可能な１つの偏光分離膜を含
   み、前記第１のレンズ系を通過した光線束を用いて、所
   定の偏光方向を有するほぼ１種類の偏光光線束を射出す
   る偏光発生部と、 前記偏光発生部から射出されたほぼ１種類の偏光光線束
   を、前記所定の照明領域に入射させるための第２のレン
   ズ系と、を備えることを特徴とする照明光学系。
2. 【請求項２】 請求項１記載の照明光学系であって、 前記第１のレンズ系の前側焦点の近傍位置には、前記透
   光性部材の光射出面が配置され、 前記第２のレンズ系の後側焦点の近傍位置には、前記所
   定の照明領域が配置され、 前記第１のレンズ系と前記第２のレンズ系とは、前記第
   １のレンズ系の後側焦点と前記第２のレンズ系の前側焦
   点とがほぼ一致するように配置される、照明光学系。
3. 【請求項３】 請求項２記載の照明光学系であって、 前記第１のレンズ系の後側焦点と前記第２のレンズ系の
   前側焦点との近傍位置には、前記偏光発生部の前記偏光
   分離膜が配置される、照明光学系。
4. 【請求項４】 請求項１記載の照明光学系であって、 前記透光性部材の光入射面は、前記光源装置から射出さ
   れた光の集光点の近傍位置に配置される、照明光学系。
5. 【請求項５】 請求項１記載の照明光学系であって、 前記偏光発生部は、さらに、 前記偏光分離膜と略平行に配置され、前記偏光分離膜か
   ら射出された前記２種類の偏光光線束のうちの一方を反
   射させるための１つの反射膜と、 前記２種類の偏光光線束のうちの一方の偏光方向を他方
   の偏光方向に揃えるための１つの位相差板と、を備え、 前記第２のレンズ系は、前記偏光発生部から射出される
   ２つのほぼ１種類の偏光光線束を、前記所定の照明領域
   上で重畳させる、照明光学系。
6. 【請求項６】 請求項５記載の照明光学系であって、 前記透光性部材の断面形状は、前記所定の照明領域の形
   状と、ほぼ相似である、照明光学系。
7. 【請求項７】 請求項６記載の照明光学系であって、 前記透光性部材の前記断面は、略長方形であり、 前記偏光発生部の前記偏光分離膜と前記反射膜とは、前
   記断面の短辺方向に沿って配置されている、照明光学
   系。
8. 【請求項８】 プロジェクタであって、 請求項１ないし７のいずれかに記載の照明光学系と、 前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電
   気光学装置と、 前記電気光学装置で得られる変調光を投写する投写光学
   系と、を備えることを特徴とするプロジェクタ。