JP2003075915A

JP2003075915A - 光源装置、および、これを備えた照明光学系ならびにプロジェクタ

Info

Publication number: JP2003075915A
Application number: JP2001271885A
Authority: JP
Inventors: Koichi Akiyama; 光一秋山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】照明光学系から射出される照明光のサイズを
小さくする。【解決手段】ランプから射出された光を楕円リフレク
タの反射面で反射する。反射面によって反射された光を
平行化レンズで平行化する。平行化レンズによって平行
化された光のうち、周辺部の光を反射ミラーで逆方向に
反射する。

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、画像を投写表示
するプロジェクタに関し、特に、プロジェクタに用いら
れる照明光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロジェクタでは、照明光学系から射出
された光によって液晶ライトバルブなどの電気光学装置
を照明する。そして、電気光学装置を照明した光を、画
像情報（画像信号）に応じて変調し、投写光学系を介し
てスクリーン上に投写することにより画像表示を実現し
ている。このため、プロジェクタは、種々の光学系によ
り構成されている。

【０００３】プロジェクタは、その携帯性を考慮して小
型化が進められており、プロジェクタを構成する種々の
光学系も小型化が進められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プロジェク
タの光学系、例えば、照明光学系から射出された光を電
気光学装置に導く光学系を構成する光学部品は、照明光
学系から射出される照明光の光路サイズ（光線束全体の
断面の大きさを意味し、単に「照明光のサイズ」とも呼
ぶ。）に依存し、照明光のサイズが大きくなれば大きく
なり、小さくなれば小さくなる傾向にある。

【０００５】従って、プロジェクタの小型化を実現する
場合において、そのプロジェクタを構成する照明光学系
から射出される照明光のサイズを小さくすることが望ま
れている。

【０００６】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、照明光学系から
射出される照明光のサイズを小さくして、プロジェクタ
を小型化することが可能な技術を提供することを目的と
する。

【０００７】

【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、本発明の光
源装置は、ランプと、前記ランプから射出された光を反
射する反射面を有する楕円リフレクタと、前記反射面に
よって反射された光を平行化するための平行化レンズ
と、前記平行化レンズによって平行化された光のうち、
周辺部の光を逆方向に反射する反射ミラーと、を備える
ことを特徴とする。

【０００８】本発明の光源装置では、平行化レンズによ
って平行化された光のうち周辺部の光を、反射ミラーに
よって逆方向に反射させて、再び楕円リフレクタで反射
させることにより、中心部の光に変換することができ
る。これにより、光源装置から射出される略平行な光の
光路のサイズを小さくすることができる。

【０００９】上記光源装置において、前記平行化レンズ
の入射面が凹面形状に形成され、射出面が平面形状に形
成されており、前記反射ミラーは前記平行化レンズの射
出面上に形成されていることが好ましい。

【００１０】こうすれば、反射ミラーを容易に構成する
ことができる。

【００１１】ここで、前記平行化レンズの凹面は回転双
曲面形状を有していることが好ましい。

【００１２】こうすれば、平行化レンズの凹面を高精度
に形成することができ、平行度の高い光を得ることが可
能である。

【００１３】また、前記平行化レンズの射出面が凹面形
状に形成され、入射面が平面形状に形成されているよう
にしてもよい。

【００１４】このようにしても、反射ミラーを容易に構
成することができる。

【００１５】ここで、前記平行化レンズの凹面は回転楕
円面形状を有していることが好ましい。

【００１６】こうすれば、平行化レンズの凹面を高精度
に形成することができ、平行度の高い光を得ることが可
能である。

【００１７】本発明の照明光学系は、上記のいずれかに
記載の光源装置と、前記光源装置から射出された光線束
を複数の部分光線束に分割し、各部分光線束を所定の照
明領域上で重畳するインテグレータ光学系と、を備える
ことを特徴とする。

【００１８】上記照明光学系において、前記インテグレ
ータ光学系は、前記光源装置から射出された光線束を複
数の部分光線束に分割するための２つのレンズアレイ
と、各部分光線束を前記所定の照明領域上で重畳するた
めの重畳レンズと、を備えるようにしてもよい。

【００１９】また、上記各照明光学系において、前記各
部分光線束を、偏光方向の揃った各部分光線束として射
出する偏光発生光学系を備えることも好ましい。

【００２０】これらの照明光学系では、上記のいずれか
の光源装置が用いられているので、照明光の光路のサイ
ズを小さくすることが可能である。

【００２１】本発明のプロジェクタは、上記のいずれか
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
られる変調光線束を投写する投写光学系と、を備えるこ
とを特徴とする。

【００２２】このプロジェクタでは、上記の照明光学系
が用いられているので、プロジェクタを構成する光学系
を小型化することが可能であり、結果としてプロジェク
タを小型化することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】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１
０００は、照明光学系１００と、色光分離光学系２００
と、３つの液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３０
０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム４００と、投写
光学系５００とを備えている。

【００２４】照明光学系１００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３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂに
おいて画像情報に応じて変調される。ここで、液晶ライ
トバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ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によって構
成されている。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３００Ｒ，
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４００
で合成され、投写光学系５００によってスクリーン上に
投写される。これにより、スクリーン上に画像が表示さ
れることとなる。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。

【００２５】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。この照明光学系１００は、光源装
置１２０と、２つのレンズアレイ１４０，１５０と、偏
光発生光学系１６０と、重畳レンズ１７０とを備えてい
る。各光学部品は、システム光軸１００ａｘを基準とし
て配置されている。ここで、システム光軸１００ａｘ
は、光源装置１２０から射出される光線束の中心軸であ
る。なお、図２において、照明光学系１００が照明する
照明領域ＬＡは、図１の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３
００Ｇ，３００Ｂに対応する。

【００２６】光源装置１２０は、ランプ（放電灯）１２
２と、回転楕円面形状の凹面を有するリフレクタ１２４
と、平行化レンズ１２６と、反射ミラー１２８とを備え
ている。ランプ１２２としては、高圧水銀放電灯や、メ
タルハライドランプ、ハロゲンランプ等の放電灯が利用
される。ランプ１２２は、リフレクタ１２４の回転楕円
面の第１焦点近傍に配置されている。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、
リフレクタ１２４の第２焦点に向かって集光されつつ進
む。平行化レンズ１２６は、入射する集光光をシステム
光軸１００ａｘにほぼ平行な光（略平行光）に変換す
る。

【００２７】平行化レンズ１２６としては、光源装置１
２０側に凹面を有する平凹レンズが用いられている。平
行化レンズ１２６の凹面の焦点は、リフレクタ１２４の
第２焦点にほぼ一致するように配置される。これによ
り、入射する集光光を平行化することができる。なお、
リフレクタ１２４と平行化レンズ１２６の凹面との関係
ついては後述する。平行化レンズ１２６の凹面の形状
は、入射する集光光を略平行化できる凹面形状であれば
どのような形状であってもよい。ただし、凹面の形状
は、回転双曲面形状であることがより好ましい。凹面の
形状を回転双曲面とすれば、平行度の高い光を得ること
が可能である。また、レンズの収差等をより高精度に抑
制することが可能である。

【００２８】図３は、平行化レンズ１２６の射出面上に
形成された反射ミラー１２８を示す正面図である。反射
ミラー１２８は、平行化レンズの射出面の周辺部に反射
面１２８ｒを有し、中心部に開口面１２８ｔを有してい
る。この反射面１２８ｒは、平行化レンズ１２６の射出
面の周辺部上にアルミニウム膜、銀膜等を形成すること
により形成される。また、誘電体多層膜（コールドミラ
ー等）を蒸着することによっても形成可能である。ま
た、ＥＳＲフィルム（３Ｍ社製）を貼り付けることによ
っても形成可能である。なお、平板状の透明体（例えば
ガラス板）にアルミニウム膜、銀膜、誘電体多層膜、Ｅ
ＳＲフィルム等を選択的に形成したものを、平行化レン
ズ１２６の射出面の近傍に配置したり、貼り合わせたり
すること可能である。

【００２９】なお、平行化レンズ１２６の入射面および
反射ミラー１２８の開口面１２８ｔに対応する射出面に
は、反射防止膜を形成するようにしてもよい。これによ
り、ランプ１２２から射出された光が、これらの面にお
いて反射して、損失することを抑制することが可能とな
る。また、ＵＶ反射膜を形成するようにしてもよい。Ｕ
Ｖ反射膜は、ランプ１２２から射出された光から、紫外
線を除去するためのフィルタである。これにより、有機
材料を用いた光学部品（例えば、液晶ライトバルブに備
えられた偏光板）の紫外線による劣化を低減させること
が可能となる。なお、ガラス板上に形成されたＵＶ反射
膜が形成されたガラス板を、平行化レンズ１２６の入射
面側あるいは射出面側に別途設けるようにしてもよい。

【００３０】図２に示す平行化レンズ１２６で略平行光
に変換された光は、反射ミラー１２８の開口面１２８ｔ
から射出される。すなわち、光源装置１２０は、略平行
光を射出する機能を有している。なお、光源装置１２０
の機能については、さらに後述する。

【００３１】光源装置１２０から射出された略平行光
は、第１のレンズアレイ１４０に入射する。図４は、第
１のレンズアレイ１４０の斜視図である。第１のレンズ
アレイ１４０は、マトリクス状に配列された複数の小レ
ンズ１４０ｓを有している。本例では、６行４列の小レ
ンズ１４０ｓを有している。各小レンズ１４０ｓは平凸
レンズであり、ｙ方向から見たときの外形形状は、照明
領域ＬＡ（液晶ライトバルブ）と相似形となるように設
定されている。第１のレンズアレイ１４０は、光源装置
１２０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。

【００３２】図２に示す第２のレンズアレイ１５０は、
マトリクス状に配列された複数の小レンズ１５０ｓを有
しており、第１のレンズアレイ１４０とほぼ同様であ
る。第２のレンズアレイ１５０は、第１のレンズアレイ
１４０から射出された部分光線束のそれぞれの中心軸を
システム光軸１００ａｘとほぼ平行に揃える機能を有し
ている。また、第２のレンズアレイ１５０は、重畳レン
ズ１７０とともに、第１のレンズアレイ１４０の各小レ
ンズ１４０ｓの像を照明領域ＬＡ上で結像させる機能を
有している。

【００３３】第１のレンズアレイ１４０の各小レンズ１
４０ｓから射出された部分光線束は、図２に示すよう
に、第２のレンズアレイ１５０の各小レンズ１５０ｓを
介して、その近傍位置、すなわち、偏光発生光学系１６
０内において集光される。

【００３４】偏光発生光学系１６０は、２つの偏光発生
素子アレイ１６０Ａ，１６０Ｂとを備えている。第１お
よび第２の偏光発生素子アレイ１６０Ａ，１６０Ｂは、
システム光軸１００ａｘに対して、対称となるように配
置されている。

【００３５】図５は、図２の偏光発生素子アレイ１６０
Ａを拡大して示す説明図である。図５（Ａ）は、第１の
偏光発生素子アレイ１６０Ａの斜視図を示しており、図
５（Ｂ）は、＋ｚ方向から見たときの平面図を示してい
る。偏光発生素子アレイ１６０Ａは、遮光板１６２と、
偏光ビームスプリッタアレイ１６４と、偏光ビームスプ
リッタアレイ１６４の光射出面に選択的に配置された複
数のλ／２位相差板１６６とを備えている。なお、第２
の偏光発生素子アレイ１６０Ｂについても同様である。

【００３６】偏光ビームスプリッタアレイ１６４は、図
５（Ａ），（Ｂ）に示すように、略平行四辺形の断面形
状を有する柱状のガラス材１６４ｃが複数貼り合わされ
て構成されている。各ガラス材１６４ｃの界面には、偏
光分離膜１６４ａと反射膜１６４ｂとが交互に形成され
ている。なお、偏光分離膜１６４ａとしては誘電体多層
膜が用いられ、反射膜１６４ｂとしては誘電体多層膜や
金属膜が用いられる。

【００３７】遮光板１６２は、開口面１６２ａと遮光面
１６２ｂとがストライプ状に配列されて構成されてい
る。開口面１６２ａと遮光面１６２ｂは、それぞれ偏光
分離膜１６４ａと反射膜１６４ｂとに対応して設けられ
ている。また、遮光面１６２ｂは、２つの偏光変換素子
アレイ１６０Ａ，１６０Ｂの間隙に対応して設けられて
いる。これにより、第１のレンズアレイ１４０（図２）
から射出された部分光線束は、開口面１６２ａを介して
偏光ビームスプリッタアレイ１６４の偏光分離膜１６４
ａのみに入射し、反射膜１６４ｂには入射しない。な
お、遮光板１６２としては、平板状の透明体（例えばガ
ラス板）に遮光性の膜（例えばクロム膜や、アルミニウ
ム膜、誘電体多層膜など）を選択的に形成したものを用
いることができる。また、アルミニウム板のような遮光
性の平板にストライプ状の開口部を設けたものを用いる
ことも可能である。さらに、偏光ビームスプリッタアレ
イ１６４のガラス材１６４ｃに、遮光性の膜を直接形成
するようにしてもよい。

【００３８】第１のレンズアレイ１４０（図２）から射
出された各部分光線束の主光線（中心軸）は、図５
（Ｂ）に実線で示すように、システム光軸１００ａｘと
ほぼ平行に遮光板１６２の開口面１６２ａに入射する。
開口面１６２ａを通過した部分光線束は、偏光分離膜１
６４ａにおいて、ｓ偏光の部分光線束とｐ偏光の部分光
線束とに分離される。なお、ｓ偏光は、偏光分離膜１６
４ａの入射面に垂直な偏光方向であり、ｐ偏光は、偏光
分離膜１６４ａの入射面に平行な偏光方向であるとす
る。ｐ偏光の部分光線束は、偏光分離膜１６４ａを透過
して、偏光ビームスプリッタアレイ１６４から射出され
る。一方、ｓ偏光の部分光線束は偏光分離膜１６４ａで
反射され、反射膜１６４ｂにおいてさらに反射された後
に、偏光ビームスプリッタアレイ１６４から射出され
る。なお、偏光ビームスプリッタアレイ１６４の光射出
面において、ｐ偏光の部分光線束の主光線とｓ偏光の部
分光線束の主光線とは、互いにほぼ平行となっている。

【００３９】λ／２位相差板１６６は、偏光ビームスプ
リッタアレイ１６４の光射出面のうち、偏光分離膜１６
４ａを透過したｐ偏光の部分光線束の光射出面だけに形
成されている。λ／２位相差板１６６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機
能を有している。したがって、ｐ偏光の部分光線束は、
λ／２位相差板１６６によって、ｓ偏光の部分光線束に
変換されて射出される。これにより、偏光発生素子アレ
イ１６０Ａに入射した偏りのない部分光線束（ｓ＋ｐ）
は、ｓ偏光の部分光線束に変換されて射出されることと
なる。なお、ｓ偏光の部分光線束の光射出面だけにλ／
２位相差板１６６を配置することにより、偏光発生素子
アレイ１６０Ａに入射する部分光線束をｐ偏光の部分光
線束に変換して射出することもできる。

【００４０】なお、上記偏光発生光学系１６０は、シス
テム光軸１００ａｘに対して対象に配置された２つの偏
光発生素子アレイを備える場合を示しているが、１つの
偏光変換素子アレイを備えるようにしてもよい。

【００４１】第１のレンズアレイ１４０から射出された
複数の部分光線束は、上記のように、偏光発生光学系１
６０によって各部分光線束ごとに２つの部分光線束に分
離されるとともに、それぞれ偏光方向の揃ったほぼ１種
類の直線偏光光に変換される。偏光方向の揃った複数の
部分光線束は、図２に示す重畳レンズ１７０によって照
明領域ＬＡ上で重畳される。このとき、照明領域ＬＡを
照射する光の強度分布は、ほぼ均一となっている。

【００４２】以上のように、照明光学系１００（図１）
は、偏光方向の揃った照明光（ｓ偏光光）を射出し、色
光分離光学系２００を介して、液晶ライトバルブ３００
Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂをほぼ均一に照明する。すなわ
ち、照明光学系１００の２つのレンズアレイ１４０，１
５０と、重畳レンズ１７０とは、照明領域ＬＡ（液晶ラ
イトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを）をほぼ均
一に照明するためのインテグレータ光学系を構成してい
る。

【００４３】ところで、本実施例の光源装置１２０は、
平行化レンズ１２６の射出面の周辺部に反射面１２８ｒ
を有する反射ミラー１２８が形成されている点に特徴を
有している。

【００４４】図６は、光源装置１２０の機能を示す説明
図である。上述したように、リフレクタ１２４の回転楕
円面の第１焦点Ｆ１近傍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で反射されて、
第２焦点Ｆ２近傍で集光される。

【００４５】ここで、リフレクタ１２４の第１焦点Ｆ１
と第２焦点Ｆ２との距離をＬ１とする。また、第１焦点
Ｆ１から平行化レンズ１２６の凹面の頂点Ｐ１までの距
離をＬ２とし、凹面の頂点Ｐ１から第２焦点Ｆ２までの
距離をＬ３とする。

【００４６】平行化レンズ１２６は、リフレクタ１２４
の開口面の近傍に配置されている。また、平行化レンズ
１２６は、その凹面の焦点距離ｆ２が頂点Ｐ１から第２
焦点Ｆ２までの距離Ｌ３に等しくなるように設定され
る。これにより、平行化レンズ１２６の凹面に入射する
集光光がシステム光軸１００ａｘに略平行となるように
変換される。

【００４７】こうして変換された略平行光のうち、反射
ミラー１２８の開口面１２８ｔを通過する光は、光源装
置１２０からの略平行な光として射出される。一方、反
射面１２８ｒのある周辺部の光（図中太い実線で示す光
線）は反射面１２８ｒで反射されて、平行化レンズ１２
６の凹面、リフレクタ１２４の順に逆方向に戻り、ラン
プ１２２の中心を通過する。このランプ１２２の中心を
通過した光は、反射面１２８ｒで反射される前における
リフレクタ１２４の反射位置に比べて、システム光軸１
００ａｘに近い中心付近のリフレクタ１２４の反射位置
で反射されて、再び、第２焦点Ｆ２に向けて射出され、
平行化レンズ１２６に入射する。

【００４８】再び平行化レンズ１２６に入射した光は、
上述のように反射ミラー１２８の反射面１２８ｒで反射
される前に平行化レンズ１２６を通過したときに比べ
て、システム光軸１００ａｘに近い中心部を通過する。
このとき、この光が反射ミラー１２８の開口面１２８ｔ
に対応する位置を通過する光であれば、そのまま開口面
１２８ｔを通過して、光源装置１２０からの射出光とな
る。一方、まだ反射ミラー１２８の反射面１２８ｒに対
応する位置を通過する光であるならば、もう一度反射面
１２８ｒで反射されて、平行化レンズ１２６の凹面、リ
フレクタ１２４の順に逆方向に戻り、反射面１２８ｒと
リフレクタ１２４での反射が繰り返される。そして、反
射ミラー１２８の反射面１２８ｒで反射される光は、最
終的に反射ミラー１２８の開口面１２８ｔを通過して、
光源装置１２０からの射出光となる。

【００４９】従って、平行化レンズ１２６に入射する光
は、ほとんど（反射等による損失分を除いて）反射ミラ
ー１２８の開口面１２８ｔを通過して射出される。これ
により、光源装置１２０から射出される照明光のサイズ
を小さくすることができる。なお、照明光のサイズは、
反射ミラー１２８の開口面１２８ｔの大きさによって決
定される。

【００５０】図７は、比較例の光源装置１２０ｃｐを示
す説明図である。比較例の光源装置１２０ｃｐは、実施
例の光源装置１２０と同等の照明光のサイズを有する光
源装置の一般的な構成を示している。比較例の光源装置
１２０ｃｐにおいて、照明光のサイズを実施例の光源装
置１２０と同等とするためには、リフレクタ１２４の第
１焦点Ｆ１から平行化レンズ１２６ｃｐの凹面の頂点Ｐ
１ｃｐまでの距離Ｌ２ｃｐを、図６に示す距離Ｌ２に比
べて大きくしなければならない。このため、比較例の光
源装置１２０ｃｐは、実施例の光源装置１２０に比べて
光路方向に沿って大きくなる。

【００５１】一方、図６に示す本実施例の光源装置１２
０は、比較例の光源装置１２０ｃｐのように光路方向に
沿って大きくすることなく、反射ミラー１２８の開口面
１２８ｔの大きさに応じて照明光のサイズを小さくする
ことが可能であるという利点を有している。

【００５２】従って、本実施例の光源装置１２０を適用
した照明光学系１００（図２）は、照明光学系の光路方
向の大きさを大きくすることなく、射出する照明光のサ
イズを小さくすることができる。そして、照明光学系１
００を適用したプロジェクタ（図１）を小型化すること
が可能となる。

【００５３】また、図７に示す比較例の光源装置１２０
ｃｐにおいて、平行化レンズ１２６ｃｐの凹面の頂点Ｐ
１ｃｐからリフレクタ１２４の第２焦点Ｆ２までの距離
Ｌ３ｃｐ（＝Ｌ１−Ｌ２ｃｐ）は、図６に示す距離Ｌ３
（＝Ｌ１−Ｌ２）に比べて小さくしなければならない。
このため、比較例の光源装置１２０ｃｐにおける平行化
レンズ１２６ｃｐの焦点距離ｆ２ｃｐは、図６に示す実
施例の光源装置１２０における平行化レンズ１２６の焦
点距離ｆ２に比べて小さくしなければならない。すなわ
ち、比較例の光源装置１２０ｃｐにおいては、実施例の
光源装置１２０に比べて凹面のディオプトリ（焦点距離
の逆数を意味し、いわゆる「レンズパワー」とも呼ばれ
る。）が大きな平行化レンズが必要となる。

【００５４】図８は、第１のレンズアレイ１４０によっ
て分割される複数の部分光線束による光源像を示す説明
図である。図８（Ａ）は比較例の光源装置１２０ｃｐに
よる場合の例を示し、図８（Ｂ）は本実施例の光源装置
１２０による場合の例を示している。図の光源像は、等
高線により示された光強度によって表されている。比較
例の光源装置１２０ｃｐのように、レンズパワーの大き
な平行化レンズ１２６ｃｐを用いた場合には、図８
（Ａ）に示すように、レンズパワーの大きさに依存して
分割された各部分光線束の光源像が列方向に大きくな
る。このような部分光線束が偏光発生光学系１６０に入
射しても、遮光板１６２の開口面１６２ａを通過できず
に遮光面１６２ｂに入射する光線束が多くなるため、偏
光発生光学系１６０光の利用効率が低下することにな
る。

【００５５】しかしながら、本実施例の光源装置１２０
を用いた場合には、平行化レンズ１２６のレンズパワー
を、比較例の光源装置１２０ｃｐを用いた場合に比べて
小さくすることができるので、図８（B）に示すよう
に、各部分光線束の光源像が比較的小さくなり、光の利
用効率の低下を抑制することが可能である。

【００５６】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。

【００５７】（１）図９は、変形例としての光源装置１
２０’を示す説明図である。図６に示す実施例の光源装
置１２０では、入射面側に凹面を有する平行化レンズ１
２６を備える場合を例に説明しているが、図９に示すよ
うに、射出面側に凹面を有する平行化レンズ１２６’を
備えるようにしてもよい。この場合、反射ミラー１２８
は、平行化レンズ１２６’から射出される周辺部の平行
光を逆方向に反射するように、近接配置される。

【００５８】なお、平行化レンズ１２６’の凹面の形状
は、入射する集光光を略平行化できる凹面形状であれば
どのような形状であってもよい。ただし、凹面の形状
は、回転楕円面形状であることがより好ましい。凹面の
形状を回転楕円面とすれば、平行度の高い光を得ること
が可能である。また、レンズの収差等をより高精度に抑
制することが可能である。

【００５９】本変形例の光源装置１２０’を適用した照
明装置、および、この照明装置を適用したプロジェクタ
も同様に小型化が可能である。

【００６０】（２）図１０は、変形例としての照明光学
系１００’を示す説明図である。図２に示す実施例の照
明光学系１００は、２つのレンズアレイ１４０，１５０
と、重畳レンズ１７０とでインテグレータ光学系を構成
する場合を示しているが、図１０に示すように、図２の
第２のレンズアレイ１５０をレンズアレイ１５０’に変
更し、このレンズアレイ１５０’を偏光発生光学系１６
０の後段に配置することにより、重畳レンズ１７０を省
略するようにしてもよい。

【００６１】第２のレンズアレイ１５０’は、第１のレ
ンズアレイ１５０のｘ方向に並ぶ小レンズ１４０Ｓに対
して２倍の数の第２の小レンズ１５０Ｓ’を備えてい
る。これは、図５に示したように、偏光発生光学系１６
０が、１つの部分光線束をｘ方向に並ぶ偏光分離膜１６
４ａと反射膜１６４ｂとによって２つの部分光線束に分
離し、射出する部分光線束の数がｘ方向に２倍となるか
らである。各第２の小レンズ１５０’は、図２の重畳レ
ンズ１７０の機能を有する偏心レンズで構成されてい
る。また、ｘ方向に並ぶ第２の小レンズ１５０Ｓ’は、
システム光軸１００ａｘに対して対称に構成されてお
り、連結部１５２で連結されている。第２の小レンズ１
５０ｓ’を偏心させることにより、第２のレンズアレイ
１５０’は、第１のレンズアレイ１４０から射出された
各部分光線束を照明領域ＬＡ上に重畳させることができ
る。このため、本変形例では、重畳レンズ１７０が省略
されている。

【００６２】このように、本発明の照明光学系として
は、光源装置と、光源装置から射出された光線束を複数
の部分光線束に分割し、各部分光線束を照明領域ＬＡ上
で重畳する機能を有するインテグレータ光学系を備えて
いればよい。

【００６３】（３）上記実施例および変形例２では、光
源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割
し、各部分光線束を照明領域ＬＡ上で重畳する機能を有
するインテグレータ光学系を備える場合を示している
が、インテグレータロッドによるインテグレータ光学系
を備えるようにしてもよい。

【００６４】（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、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。反射
型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過
型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。

【００６５】（５）図１に示す実施例のプロジェクタ１
０００は、電気光学装置として液晶パネルを備えている
が、これに代えて、マイクロミラー型光変調装置を備え
るようにしてもよい。マイクロミラー型光変調装置とし
ては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイ
ス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。電気光学
装置としては、一般に、入射光を画像情報に応じて変調
するものであればよい。

【００６６】（６）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】平行化レンズ１２６の射出面上に形成された反
射ミラー１２８を示す正面図である。

【図４】第１のレンズアレイ１４０の斜視図である。

【図５】図２の偏光発生素子アレイ１６０Ａを拡大して
示す説明図である。

【図６】光源装置１２０の機能を示す説明図である。

【図７】比較例の光源装置１２０ｃｐを示す説明図であ
る。

【図８】第１のレンズアレイ１４０によって分割される
複数の部分光線束による光源像を示す説明図である。

【図９】変形例としての光源装置１２０’を示す説明図
である。

【図１０】変形例としての照明光学系１００’を示す説
明図である。

【符号の説明】

１０００…プロジェクタ１００…照明光学系２００…色光分離光学系３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶ライトバルブ４００…クロスダイクロイックプリズム５００…投写光学系１００ａｘ…システム光軸１２０…光源装置１２０ｃｐ…光源装置１２２…ランプ１２４…リフレクタ１２６…平行化レンズ１２６ｃｐ…平行化レンズ１２８…反射ミラー１２８ｒ…反射面１２８ｔ…開口面１４０…レンズアレイ１４０ｓ…小レンズ１５０…レンズアレイ１５０ｓ…小レンズ１５０’…レンズアレイ１５０ｓ’…小レンズ１５２…連結部１６０…偏光発生光学系１６０Ａ，１６０Ｂ…偏光変換素子アレイ１６２…遮光板１６２ａ…開口面１６２ｂ…遮光面１６４…偏光ビームスプリッタアレイ１６４ａ…偏光分離膜１６４ｂ…反射膜１６４ｃ…ガラス材１７０…重畳レンズ１６６…λ／２位相差板

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 1/13 ５０５Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ５Ｃ０５８ 1/13357 Ｈ０４Ｎ 5/74 ＡＧ０３Ｂ 21/00 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｒ // Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆターム(参考） 2H052 BA02 BA03 BA06 BA14 2H088 EA12 EA13 EA14 EA15 EA16 EA17 EA18 EA23 HA20 HA21 HA23 HA24 HA25 HA28 MA20 2H091 FA10Z FA14Z FA17Z FA29Z FA41Z LA11 LA30 MA07 2H099 AA12 BA09 CA02 CA08 DA05 3K042 AA01 AC06 BB05 BB11 BC03 BC09 BE08 5C058 AB03 BA29 EA12 EA13 EA51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源装置であって、ランプと、前記ランプから射出された光を反射する反射面を有する
楕円リフレクタと、前記反射面によって反射された光を平行化するための平
行化レンズと、前記平行化レンズによって平行化された光のうち、周辺
部の光を逆方向に反射する反射ミラーと、を備える光源
装置。
【請求項２】請求項１記載の光源装置であって、前記平行化レンズの入射面が凹面形状に形成され、射出
面が平面形状に形成されており、前記反射ミラーは前記平行化レンズの射出面上に形成さ
れている、光源装置。
【請求項３】前記平行化レンズの凹面は回転双曲面形
状を有している請求項２記載の光源装置。
【請求項４】請求項１記載の光源装置であって、前記平行化レンズの射出面が凹面形状に形成され、入射
面が平面形状に形成されている、光源装置。
【請求項５】前記平行化レンズの凹面は回転楕円面形
状を有している請求項４記載の光源装置。
【請求項６】照明光学系であって、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光源装置
と、前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束
に分割し、各部分光線束を所定の照明領域上で重畳する
インテグレータ光学系と、を備える、照明光学系。
【請求項７】請求項６記載の照明光学系であって、前記インテグレータ光学系は、前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束
に分割するための２つのレンズアレイと、各部分光線束を前記所定の照明領域上で重畳するための
重畳レンズと、を備える、照明光学系。
【請求項８】請求項６または請求項７記載の照明光学
系であって、前記各部分光線束を、偏光方向の揃った各部分光線束と
して射出する偏光発生光学系を備える、照明光学系。
【請求項９】プロジェクタであって、請求項６ないし請求項８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線束を投写する投写
光学系と、を備える、プロジェクタ。