JP2007193118A - 照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度のプロジェクタに好適に用いることのできる２灯式の照明装置であって、複数の光源装置のうちいずれかの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、被照明領域における面内光強度分布が不均一になることを抑制することが可能となるとともに投写画像の品質が劣化することも抑制することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】偏光ビームコンバイナ９０と、第１の偏光光源装置４０と、第２の偏光光源装置８０とを備えた照明装置１００。第１の偏光光源装置４０及び第２の偏光光源装置８０は、光源装置１０，５０と、偏光分離光学素子２０，６０と、λ／２板３０，７０とを有し、偏光ビームコンバイナ９０は、第１の偏光光源装置４０から射出されたＰ偏光成分に係る照明光束と第２の偏光光源装置８０から射出されたＳ偏光成分に係る照明光束とを合成して射出するように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。

従来より高輝度のプロジェクタが求められており、その要求に応えるものとして２つの光源装置からの光を三角プリズムで合成する構成を有するプロジェクタ（いわゆる２灯式のプロジェクタ）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このような従来の２灯式のプロジェクタによれば、照明装置として、２つの光源装置を有する照明装置を用いているため、従来より高輝度のプロジェクタを構成することができる。

特開２００２−７２０８３号公報（図４）

しかしながら、このような従来の２灯式のプロジェクタにおいては、２つの光源装置のうちいずれかの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりすると、被照明領域における面内光強度分布が不均一になり、その結果、投写画像の品質が劣化するという問題があった。この問題は、２灯式のプロジェクタのみに見られる問題ではなく、３組以上の光源装置を有するプロジェクタにおいても共通して見られる問題である。

そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、高輝度のプロジェクタに好適に用いることのできる照明装置であって、複数の光源装置のうちいずれの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、被照明領域における面内光強度分布が不均一になることを抑制することが可能となるとともに投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能な照明装置を提供することを目的とする。また、本発明は、このような照明装置を備えたプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するため、従来の２灯式のプロジェクタにおいて、２つの光源装置のうち一方の光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりすると、被照明領域における面内光強度分布が不均一になる原因を徹底的に調査した。その結果、その原因は、２つの光源装置からの照明光束が所定の角度をもって三角プリズムで合成されるために、２つの光源装置からの照明光束が、被照明領域では同じ照明範囲で重畳されているが同じ角度をもって重畳されていないことに起因することが判明した。本発明者は、この知見に基づき、２つの光源装置からの照明光束が同じ角度をもって重畳されるようにすると、上記問題を解決することができることに想到し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の照明装置は、第１の光入射面と第２の光入射面とを有する偏光ビームコンバイナと、前記第１の光入射面に配置され、第１の偏光成分に係る照明光束を射出する第１の偏光光源装置と、前記第２の光入射面に配置され、前記第１の偏光成分に係る照明光束とは異なる偏光軸を有する第２の偏光成分に係る照明光束を射出する第２の偏光光源装置と、前記偏光ビームコンバイナからの照明光束を集束光に変換して射出する集光レンズと、前記集光レンズからの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッドとを備え、前記第１の偏光光源装置は、略平行な照明光束を射出する第１の光源装置と、前記第１の光源装置からの照明光束のうち第１の偏光成分に係る照明光束を透過し第２の偏光成分に係る照明光束を反射する第１の偏光分離面及び前記第１の偏光分離面で反射された第２の偏光成分に係る照明光束を前記第１の偏光分離面を透過した第１の偏光成分に係る照明光束に平行な方向に向けて反射する第１の反射面を有する第１の偏光分離光学素子と、前記第１の偏光分離光学素子の光射出面における第２の偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置され、第２の偏光成分に係る照明光束を第１の偏光成分に係る照明光束に変換する第１の位相差板とを有し、前記第１の光源装置からの照明光束を第１の偏光成分に係る照明光束として前記偏光ビームコンバイナの前記第１の光入射面に向けて射出し、前記第２の偏光光源装置は、略平行な照明光束を射出する第２の光源装置と、前記第２の光源装置からの照明光束のうち第１の偏光成分に係る照明光束を透過し第２の偏光成分に係る照明光束を反射する第２の偏光分離面及び前記第２の偏光分離面で反射された第２の偏光成分に係る照明光束を前記第２の偏光分離面を透過した第１の偏光成分に係る照明光束に平行な方向に向けて反射する第２の反射面を有する第２の偏光分離光学素子と、前記第２の偏光分離光学素子の光射出面における第１の偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置され、第１の偏光成分に係る照明光束を第２の偏光成分に係る照明光束に変換する第２の位相差板とを有し、前記第２の光源装置からの照明光束を第２の偏光成分に係る照明光束として前記偏光ビームコンバイナの前記第２の光入射面に向けて射出し、前記偏光ビームコンバイナは、前記第１の偏光光源装置から射出される第１の偏光成分に係る照明光束と前記第２の偏光光源装置から射出される第２の偏光成分に係る照明光束とを合成して射出することを特徴とする。

このため、本発明の照明装置によれば、第１の偏光光源装置及び第２の偏光光源装置から互いに異なる偏光軸を有する直線偏光を射出させ、これらの直線偏光を偏光ビームコンバイナにおける第１の光入射面及び第２の光入射面にそれぞれ入射させることにより、偏光ビームコンバイナからは、２つの光源装置（第１の光源装置及び第２の光源装置）からの照明光束が同じ角度をもって重畳された形で射出されるようになる。このため、２つの光源装置のうちいずれの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、被照明領域における面内光強度分布が不均一になることを抑制することが可能となるとともに投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能な照明装置を提供することが可能になる。

なお、本発明の偏光光源装置を２組以上用いることによって、２つの光源装置を有する２灯式のプロジェクタのみならず、複数の光源装置を有するプロジェクタを構成できるようになる。

本発明の照明装置においては、前記インテグレータロッドは、中空のインテグレータロッドであってもよいし、中実のインテグレータロッドであってもよい。

中空のインテグレータロッドとしては、例えば４枚の反射ミラーにおける反射面を内側に向けて貼り合わせた筒状のライトトンネルなどを好適に用いることができる。また、中実のインテグレータロッドとしては、例えば内面全反射タイプの中実のロッド部材（ガラスロッド）などを好適に用いることができる。

本発明の照明装置においては、前記第１の光源装置は、第１の楕円面リフレクタと、前記第１の楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する第１の発光管と、前記第１の楕円面リフレクタからの集束光を前記第１の偏光分離光学素子の光入射面における前記第１の偏光分離面に対応する位置に向けて射出する第１の凹レンズとを有し、前記第２の光源装置は、第２の楕円面リフレクタと、前記第２の楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する第２の発光管と、前記第２の楕円面リフレクタからの集束光を前記第２の偏光分離光学素子の光入射面における前記第２の偏光分離面に対応する位置に向けて射出する第２の凹レンズとを有することが好ましい。

このように構成することにより、第１の光源装置及び第２の光源装置からは楕円面リフレクタの大きさよりも小さな略平行光束が射出されるようになるため、プロジェクタの小型化を図ることができる。

本発明の照明装置においては、前記第１の発光管には、前記第１の発光管から被照明領域側に射出される光を前記第１の発光管に向けて反射する第１の反射手段が設けられ、前記第２の発光管には、前記第２の発光管から被照明領域側に射出される光を前記第２の発光管に向けて反射する第２の反射手段が設けられていることが好ましい。

このように構成することにより、発光管から被照明領域側に放射される光が発光管に向けて反射されるため、発光管の被照明領域側端部を覆うような大きさに各楕円面リフレクタの大きさを設定することを必要とせず、各楕円面リフレクタの小型化を図ることができ、結果としてプロジェクタの小型化を図ることができる。
また、各楕円面リフレクタの小型化を図ることができることにより、楕円面リフレクタから楕円面リフレクタの第２焦点に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができるため、各凹レンズの大きさ、各偏光分離光学素子の大きさ、偏光ビームコンバイナの大きさをさらに小さくすることができ、照明装置のさらなる小型化を図ることができる。

本発明の照明装置においては、前記偏光ビームコンバイナの前記第１の光入射面と、前記第１の偏光光源装置における光射出面とは接着され、前記偏光ビームコンバイナの前記第２の光入射面と、前記第２の偏光光源装置における光射出面とは接着されていることが好ましい。

本発明の照明装置においては、前記第１の偏光分離光学素子の光入射面と、前記第１の光源装置における前記第１の凹レンズの光射出面とは接着され、前記第２の偏光分離光学素子の光入射面と、前記第２の光源装置における前記第２の凹レンズの光射出面とは接着されていることが好ましい。

このように構成することにより、上記部品間における不要な反射が低減するため、光利用効率が向上するとともに迷光レベルが低減する。

本発明の照明装置においては、前記偏光ビームコンバイナと前記第１の偏光分離光学素子、前記第１の偏光分離光学素子と前記第１の凹レンズ、前記偏光ビームコンバイナと前記第２の偏光分離光学素子、及び前記第２の偏光分離光学素子と前記第２の凹レンズは、それぞれ離隔して配置されていることも好ましい。

このように構成した場合には、各光学要素間の位置調整を容易に行うことができるようになる。また、各光学要素に及ぼす熱的影響を軽減することができる。

この場合、偏光ビームコンバイナの第１の光入射面及び第２の光入射面、第１の偏光分離光学素子の光入射面及び光射出面、第２の偏光分離光学素子の光入射面及び光射出面、第１の凹レンズの光入射面及び光射出面並びに第２の凹レンズの光入射面及び光射出面には、減反射膜がコーティングされていることが好ましい。

これにより、上記の各光学要素に入射する照明光束及び上記の各光学要素から射出される照明光束における不要な反射の発生を抑制することができる。

本発明の照明装置においては、前記インテグレータロッドの光入射面には、中央部に光入射のための開口部を有する反射層が配置され、前記インテグレータロッドの光射出面には、光進行方向に沿ってλ／４板と反射型偏光板とがこの順序で配置されていることが好ましい。

このように構成することにより、インテグレータロッドに入射した照明光束のうち一方の偏光成分に係る照明光束が反射型偏光板を通過する場合には、他方の偏光成分に係る照明光束は反射型偏光板で反射される。この反射光はインテグレータロッドの光入射面に配置された反射層で反射され、再度反射型偏光板に到達する。このとき、この光はλ／４板をすでに２回通過しているため、偏光方向が９０度回転し、一方の偏光成分に係る照明光束として反射型偏光板を通過する。すなわち、インテグレータロッドから射出される光の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となる。したがって、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。

本発明の照明装置においては、前記インテグレータロッドの光入射側に配置され、前記集光レンズからの照明光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する偏光変換素子をさらに備えることが好ましい。

このように構成することによっても、インテグレータロッドに入射する光の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となるため、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。

本発明の照明装置においては、前記インテグレータロッドの光入射面と前記偏光変換素子の光射出面とは接着されていることが好ましい。

このように構成することにより、偏光変換素子とインテグレータロッドとの間における望ましくない多重反射が抑制され、光利用効率が低下したり迷光レベルが上昇したりすることがなくなる。また、偏光変換素子とインテグレータロッドとを容易に一体化することができる。また、偏光変換素子とインテグレータロッドとの間において、装置組み立て後における位置ずれの発生を未然に防止することができる。

この場合、偏光変換素子及びインテグレータロッドとほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いることが好ましい。

本発明のプロジェクタは、本発明の照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置により変調された光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とする。

このため、本発明のプロジェクタによれば、上記したような優れた本発明の照明装置を備えているため、高輝度のプロジェクタであって、複数の光源装置のうちいずれの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能なプロジェクタとなる。

以下、本発明の照明装置及びプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る照明装置１００及びプロジェクタ１０００を説明するために示す図である。図１（ａ）はプロジェクタ１０００の光学系を示す平面図であり、図１（ｂ）はプロジェクタ１０００の光学系を示す側面図であり、図１（ｃ）は第１の凹レンズ１８を第１の発光管１２側から見た図であり、図１（ｄ）は第２の凹レンズ５８を第２の発光管５２側から見た図である。図２は、実施形態１に係る照明装置１００の要部を示す平面図である。図３は、カラーホイール１５０を照明光軸１００ａｘに沿って見た図である。図４は、第１の光源装置１０の第１の発光管１２の発光が切れたときの照明状態を説明するために示す図である。図５は、第２の光源装置５０の第２の発光管５２の発光が切れたときの照明状態を説明するために示す図である。

なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ軸方向（図１（ａ）における照明光軸１００ａｘ方向）、ｘ軸方向（図１（ａ）における紙面に平行かつｚ軸に直交する方向）及びｙ軸方向（図１（ａ）における紙面に垂直かつｚ軸に直交する方向）とする。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、図１に示すように、いわゆる２灯式の照明装置１００（実施形態１に係る照明装置１００）と、照明装置１００からの照明光束を被照明領域に導光するリレー光学系１６０と、リレー光学系１６０からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としてのマイクロミラー型光変調装置４００と、マイクロミラー型光変調装置４００によって変調された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６００とを備えたプロジェクタである。

実施形態１に係る照明装置１００は、第１の偏光光源装置４０と、第２の偏光光源装置８０と、第１の偏光光源装置４０及び第２の偏光光源装置８０から射出される照明光束を合成して射出する偏光ビームコンバイナ９０と、偏光ビームコンバイナ９０からの照明光束を集束光に変換して射出する集光レンズ１１０と、集光レンズ１１０からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッド１２０とを備えた照明装置である。

なお、第１の偏光光源装置４０、第２の偏光光源装置８０及び偏光ビームコンバイナ９０についての詳細は後述する。

集光レンズ１１０は、偏光ビームコンバイナ９０からの照明光束をインテグレータロッド１２０の光入射面近傍に集光させる機能を有している。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す集光レンズ１１０は１枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。

インテグレータロッド１２０は、集光レンズ１１０からの光を内面で多重反射させることにより、集光レンズ１１０からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有する光学部材である。インテグレータロッド１２０としては、例えば、中実のガラスロッドを好適に用いることができる。

インテグレータロッド１２０の光射出面の形状は、マイクロミラー型光変調装置４００の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、マイクロミラー型光変調装置４００の画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、インテグレータロッド１２０の光射出面のアスペクト比も４：３に設定する。ただし、照明装置１００の照明光軸１００ａｘはマイクロミラー型光変調装置４００の中心軸に対して傾斜して配置されているので、マイクロミラー型光変調装置４００に照射される光は、この傾斜に応じて歪んだ輪郭形状を有することとなる。したがって、このような場合におけるインテグレータロッド１２０の光射出面の形状としては、マイクロミラー型光変調装置４００に照射される光の輪郭の歪みを補正するような形状とすることがより好ましい。

インテグレータロッド１２０の光射出側には、カラーホイール１５０が配置されている。カラーホイール１５０は、図３に示すように、回転方向に沿って区切られた４つの扇形の領域に３つの透過型のカラーフィルタ１５２Ｒ，１５２Ｇ，１５２Ｂが形成された円板状部材である。カラーホイール１５０の中心部分には、カラーホイール１５０を回転させるためのモータ１５４が配設されている。

カラーフィルタ１５２Ｒは、インテグレータロッド１２０からの照明光束のうち、赤の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射又は吸収することにより、赤色光成分のみを透過するものである。同様に、カラーフィルタ１５２Ｇ，１５２Ｂは、それぞれ、インテグレータロッド１２０からの照明光束のうち、緑又は青の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射又は吸収することにより、緑色光成分又は青色光成分のみを透過するものである。カラーフィルタ１５２Ｒ，１５２Ｇ，１５２Ｂは、例えば、誘電体多層膜や、塗料を用いて形成されたフィルタ板などを好適に用いることができる。４つの扇形の領域において、カラーフィルタ１５２Ｒ，１５２Ｇ，１５２Ｂ以外の部分は、透光領域１５２Ｗとなっており、インテグレータロッド１２０からの光がそのまま通過できるようになっている。この透光領域１５２Ｗにより、投写画像中の輝度を上げることができ、投写画像の明るさを確保することができる。

なお、カラーホイール１５０は省略することも可能であり、この場合における投写画像はモノクロ画像である。

インテグレータロッド１２０から射出された照明光束は、カラーホイール１５０を通過することにより、上述のように赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光成分を含む照明光束になり、この照明光束は、リレー光学系１６０によって拡大されて、マイクロミラー型光変調装置４００の画像形成領域上に照射される。

リレー光学系１６０は、リレーレンズ１６２と、反射ミラー１６４と、集光レンズ１６６とを有し、照明装置１００（カラーホイール１５０）からの照明光束をマイクロミラー型光変調装置４００の画像形成領域に導く機能を有している。

リレーレンズ１６２は、集光レンズ１６４とともに、照明装置１００からの照明光束を発散させずにマイクロミラー型光変調装置４００の画像形成領域近傍に結像させる機能を有している。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すリレーレンズ１６２は１枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。

反射ミラー１６４は、照明光軸１００ａｘに対して傾斜して配置され、リレーレンズ１６２からの照明光束を曲折し、マイクロミラー型光変調装置４００へと導光する。これにより、プロジェクタをコンパクトにすることができる。

集光レンズ１６６は、リレーレンズ１６２及び反射ミラー１６４からの照明光束をマイクロミラー型光変調装置４００の画像形成領域にほぼ重畳させ、かつ、マイクロミラー型光変調装置４００によって変調された光を投写光学系６００とともに拡大投写するものである。

マイクロミラー型光変調装置４００は、リレー光学系１６０からの光を画像情報に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、画像を表す画像光を投写光学系６００へと射出する機能を有する反射方向制御型光変調装置である。マイクロミラー型光変調装置４００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。

マイクロミラー型光変調装置４００から射出される画像光は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。

マイクロミラー型光変調装置４００と投写光学系６００とは、それぞれの中心軸が一致するように配置されている。なお、実施形態１に係るプロジェクタ１０００をあおり投写の構成を有するプロジェクタとする場合には、マイクロミラー型光変調装置４００の中心軸に対して投写光学系６００の投写光軸６００ａｘがあおり方向にずれるように構成することが好ましい。

次に、第１の偏光光源装置４０、第２の偏光光源装置８０及び偏光ビームコンバイナ９０の構成を説明する。

第１の偏光光源装置４０は、図１及び図２に示すように、略平行な照明光束を射出する第１の光源装置１０と、第１の光源装置１０からの照明光束をＰ偏光成分（第１の偏光成分）に係る照明光束とＳ偏光成分（第２の偏光成分）に係る照明光束とに分離する第１の偏光分離光学素子２０と、第１の偏光分離光学素子２０の光射出面におけるＳ偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置される第１の位相差板としての第１のλ／２板３０とを有している。

第１の光源装置１０は、図１及び図２に示すように、第１の楕円面リフレクタ１４と、第１の楕円面リフレクタ１４の第１焦点近傍に発光中心を有する第１の発光管１２と、第１の楕円面リフレクタ１４からの集束光を第１の偏光分離光学素子２０の光入射面における第１の偏光分離面２２に対応する位置に向けて射出する第１の凹レンズ１８とを有している。第１の発光管１２には、第１の発光管１２から被照明領域側に射出される光を第１の発光管１２に向けて反射する第１の反射手段としての第１の補助ミラー１６が設けられている。第１の光源装置１０は、光軸１０ａｘを中心軸とする光束を射出する。

第１の発光管１２は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有している。
第１の楕円面リフレクタ１４は、第１の発光管１２の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、第１の発光管１２から放射された光を第２焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有している。

第１の補助ミラー１６は、第１の発光管１２の管球部を挟んで第１の楕円面リフレクタ１４と対向して設けられ、第１の発光管１２から放射された光のうち第１の楕円面リフレクタ１４に向かわない光を第１の発光管１２に戻し第１の楕円面リフレクタ１４に入射させる。

第１の凹レンズ１８は、第１の楕円面リフレクタ１４の被照明領域側に配置されている。そして、第１の楕円面リフレクタ１４からの光を第１の偏光分離光学素子２０に向けて射出するように構成されている。

第１の偏光分離光学素子２０は、図２に示すように、第１の光源装置１０からの照明光束のうちＰ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を第１の光源装置１０の光軸１０ａｘから遠ざかる方向に向けて反射する第１の偏光分離面２２と、第１の偏光分離面２２で反射されたＳ偏光成分に係る照明光束を第１の偏光分離面２２を透過したＰ偏光成分に係る照明光束に平行な方向に向けて反射する第１の反射面２４とを有している。

第１のλ／２板３０は、第１の偏光分離光学素子２０の光射出面におけるＳ偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置されている。そして、Ｓ偏光成分に係る照明光束をＰ偏光成分に係る照明光束に変換する。

第１の偏光光源装置４０は、上記のように構成されているため、第１の光源装置１０からの照明光束をＰ偏光成分に係る照明光束に揃えて射出することが可能となる。

なお、第１の偏光分離光学素子２０は、Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する第１の偏光分離面２２を、Ｓ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射する他の第１の偏光分離面に替えることも可能である。この場合は、他の第１の偏光分離面を透過したＳ偏光成分に係る照明光束が射出される位置に第１のλ／２板３０が配置される。このように他の第１の偏光分離面を備えた第１の偏光分離光学素子としても、第１の偏光光源装置４０は、第１の光源装置１０からの照明光束をＰ偏光成分に係る照明光束に揃えて射出することが可能となる。

第２の偏光光源装置８０は、図１及び図２に示すように、略平行な照明光束を射出する第２の光源装置５０と、第２の光源装置５０からの照明光束をＰ偏光成分（第１の偏光成分）に係る照明光束とＳ偏光成分（第２の偏光成分）に係る照明光束とに分離する第２の偏光分離光学素子６０と、第２の偏光分離光学素子６０の光射出面におけるＰ偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置される第２の位相差板としての第２のλ／２板７０とを有している。

第２の光源装置５０は、図１及び図２に示すように、第２の楕円面リフレクタ５４と、第２の楕円面リフレクタ５４の第１焦点近傍に発光中心を有する第２の発光管５２と、第２の楕円面リフレクタ５４からの集束光を第２の偏光分離光学素子６０の光入射面における第２の偏光分離面６２に対応する位置に向けて射出する第２の凹レンズ５８とを有している。第２の発光管５２には、第２の発光管５２から被照明領域側に射出される光を第２の発光管５２に向けて反射する第２の反射手段としての第２の補助ミラー５６が設けられている。第２の光源装置５０は、光軸５０ａｘを中心軸とする光束を射出する。

第２の発光管５２は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有している。
第２の楕円面リフレクタ５４は、第２の発光管５２の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、第２の発光管５２から放射された光を第２焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有している。

第２の補助ミラー５６は、第２の発光管５２の管球部を挟んで第２の楕円面リフレクタ５４と対向して設けられ、第２の発光管５２から放射された光のうち第２の楕円面リフレクタ５４に向かわない光を第２の発光管５２に戻し第２の楕円面リフレクタ５４に入射させる。

第２の凹レンズ５８は、第２の楕円面リフレクタ５４の被照明領域側に配置されている。そして、第２の楕円面リフレクタ５４からの光を第２の偏光分離光学素子６０に向けて射出するように構成されている。

第２の偏光分離光学素子６０は、図２に示すように、第２の光源装置５０からの照明光束のうちＰ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を第２の光源装置５０の光軸５０ａｘから遠ざかる方向に向けて反射する第２の偏光分離面６２と、第２の偏光分離面６２で反射されたＳ偏光成分に係る照明光束を第２の偏光分離面６２を透過したＰ偏光成分に係る照明光束に平行な方向に向けて反射する第２の反射面６４とを有している。

第２のλ／２板７０は、第２の偏光分離光学素子６０の光射出面におけるＰ偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置されている。そして、Ｐ偏光成分に係る照明光束をＳ偏光成分に係る照明光束に変換する。

第２の偏光光源装置８０は、上記のように構成されているため、第２の光源装置５０からの照明光束をＳ偏光成分に係る照明光束に揃えて射出することが可能となる。

なお、第２の偏光分離光学素子６０は、Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する第２の偏光分離面６２を、Ｓ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射する他の第２の偏光分離面に替えることも可能である。この場合は、他の第２の偏光分離面で反射されたＰ偏光成分に係る照明光束が射出される位置に第２のλ／２板７０が配置される。このように他の第２の偏光分離面を備えた第２の偏光分離光学素子としても、第２の偏光光源装置８０は、第２の光源装置５０からの照明光束をＳ偏光成分に係る照明光束に揃えて射出することが可能となる。

偏光ビームコンバイナ９０は、第１の光入射面９４を有する三角柱プリズムと第２の光入射面９６を有する三角柱プリズムとを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、三角柱プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光合成面９２が形成されている。第１の偏光光源装置４０から射出され第１の光入射面９４に入射したＰ偏光成分に係る照明光束は、偏光合成面９２を透過する。第２の偏光光源装置８０から射出され第２の光入射面９６に入射したＳ偏光成分に係る照明光束は、偏光合成面９２で反射される。これにより、第１の偏光光源装置４０から射出されるＰ偏光成分に係る照明光束と第２の偏光光源装置８０から射出されるＳ偏光成分に係る照明光束とが合成されて、偏光ビームコンバイナ９０から集光レンズ１１０に向けて射出されることとなる。
このような偏光ビームコンバイナ９０は、偏光ビームスプリッタと同様の構成を備えるものであるが、光の通過方向が偏光ビームスプリッタとは逆になっており、互いに偏光方向が垂直である２種類の直線偏光を合成し、無偏光の光を射出する。

以上のように構成された実施形態１に係る照明装置１００によれば、第１の偏光光源装置４０及び第２の偏光光源装置８０から互いに異なる偏光軸を有する直線偏光を射出させ、これらの直線偏光を偏光ビームコンバイナ９０における第１の光入射面９４及び第２の光入射面９６にそれぞれ入射させることにより、偏光ビームコンバイナ９０からは、２つの光源装置（第１の光源装置１０及び第２の光源装置５０）からの照明光束が同じ角度をもって重畳された形で射出されるようになる。このため、図４及び図５に示すように、２つの光源装置のうちいずれの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、被照明領域における面内光強度分布が不均一になることを抑制することが可能となるとともに投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能となる。

なお、実施形態１に係る照明装置１００を２組以上用いることによって、２つの光源装置を有する２灯式のプロジェクタのみならず、４組以上の光源装置を有するプロジェクタを構成できるようになる。

実施形態１に係る照明装置１００においては、上記したように、第１の光源装置１０は、第１の楕円面リフレクタ１４と、第１の発光管１２と、第１の凹レンズ１８とを有し、第２の光源装置５０は、第２の楕円面リフレクタ５４と、第２の発光管５２と、第２の凹レンズ５８とを有している。

このため、第１の光源装置１０及び第２の光源装置５０からは各楕円面リフレクタ１４，５４の大きさよりも小さな平行光束が射出されるようになるため、プロジェクタの小型化を図ることができる。

実施形態１に係る照明装置１００においては、上記したように、第１の発光管１２及び第２の発光管５２には、反射手段としての第１の補助ミラー１６及び第２の補助ミラー５６がそれぞれ設けられている。

このため、各発光管１２，５２から被照明領域側に放射される光が各発光管１２，５２に向けて反射されるため、各発光管１２，５２の被照明領域側端部を覆うような大きさに各楕円面リフレクタ１４，５４の大きさを設定することを必要とせず、各楕円面リフレクタ１４，５４の小型化を図ることができ、結果としてプロジェクタの小型化を図ることができる。
また、各楕円面リフレクタ１４，５４の小型化を図ることができることにより、各楕円面リフレクタ１４，５４から各楕円面リフレクタ１４，５４の第２焦点に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができるため、各凹レンズ１８，５８の大きさ、各偏光分離光学素子２０，６０の大きさ、偏光ビームコンバイナ９０の大きさをさらに小さくすることができ、照明装置のさらなる小型化を図ることができる。

実施形態１に係る照明装置１００においては、偏光ビームコンバイナ９０と第１の偏光分離光学素子２０、第１の偏光分離光学素子２０と第１の凹レンズ１８、偏光ビームコンバイナ９０と第２の偏光分離光学素子６０、及び第２の偏光分離光学素子６０と第２の凹レンズ５８は、それぞれ離隔して配置されているため、各光学要素間の位置調整を容易に行うことができるようになる。また、各光学要素に及ぼす熱的影響を軽減することができる。

なお、ここでは図示を省略したが、偏光ビームコンバイナ９０の第１の光入射面９４及び第２の光入射面９６、第１の偏光分離光学素子２０の光入射面及び光射出面、第２の偏光分離光学素子６０の光入射面及び光射出面、第１の凹レンズ１８の光入射面及び光射出面並びに第２の凹レンズ５８の光入射面及び光射出面には、減反射膜がコーティングされている。これにより、これら各光学要素に入射する照明光束並びにこれら各光学要素から射出される照明光束における不要な反射の発生を抑制することができる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、上記した実施形態１に係る照明装置１００と、照明装置１００からの光を画像情報に応じて変調するマイクロミラー型光変調装置４００と、マイクロミラー型光変調装置４００により変調された光を投写する投写光学系６００とを備えている。

このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、上記した照明装置１００を備えているため、高輝度のプロジェクタであって、第１の光源装置１０及び第２の光源装置５０のうちいずれの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能なプロジェクタとなる。

なお、実施形態１に係る照明装置１００においては、偏光ビームコンバイナ９０と第１の偏光分離光学素子２０、第１の偏光分離光学素子２０と第１の凹レンズ１８、偏光ビームコンバイナ９０と第２の偏光分離光学素子６０、及び第２の偏光分離光学素子６０と第２の凹レンズ５８は、それぞれ離隔して配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
図６は、実施形態１の変形例１に係る照明装置１００ａの要部を示す平面図である。なお、図６において、図２と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施形態１の変形例１に係る照明装置１００ａは、基本的には実施形態１に係る照明装置１００とよく似た構成を有しているが、図６に示すように、偏光ビームコンバイナと第１の偏光分離光学素子、及び偏光ビームコンバイナと第２の偏光分離光学素子がそれぞれ接着されている点で、実施形態１に係る照明装置１００とは異なっている。

すなわち、実施形態１の変形例１に係る照明装置１００ａにおいては、図６に示すように、偏光ビームコンバイナ９０の第１の光入射面９４と第１の偏光分離光学素子２０の光射出面及び第１のλ／２板３０とが、光学接着剤Ｃを介して接着されている。また、偏光ビームコンバイナ９０の第２の光入射面９６と第２の偏光分離光学素子６０の光射出面及び第２のλ／板７０とが、光学接着剤Ｃを介して接着されている。

このため、偏光ビームコンバイナ９０と第１の偏光分離光学素子２０との間、及び偏光ビームコンバイナ９０と第２の偏光分離光学素子６０との間における不要な反射を低減させることが可能となり、光利用効率が向上するとともに迷光レベルが低減する。

［変形例２］
図７は、実施形態１の変形例２に係る照明装置１００ｂの要部を示す平面図である。なお、図７において、図２と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施形態１の変形例２に係る照明装置１００ｂは、基本的には実施形態１に係る照明装置１００とよく似た構成を有しているが、図７に示すように、偏光ビームコンバイナと第１の偏光分離光学素子、偏光ビームコンバイナと第２の偏光分離光学素子、第１の偏光分離光学素子と第１の凹レンズ、及び第２の偏光分離光学素子と第２の凹レンズがそれぞれ接着されている点で、実施形態１に係る照明装置１００とは異なっている。

すなわち、実施形態１の変形例２に係る照明装置１００ｂにおいては、図７に示すように、偏光ビームコンバイナ９０の第１の光入射面９４と第１の偏光分離光学素子２０の光射出面及び第１のλ／２板３０とが、光学接着剤Ｃを介して接着されている。また、偏光ビームコンバイナ９０の第２の光入射面９６と第２の偏光分離光学素子６０の光射出面及び第２のλ／板７０とが、光学接着剤Ｃを介して接着されている。また、第１の偏光分離光学素子２０の光入射面と第１の凹レンズ１８の光射出面とが、光学接着剤Ｃを介して接着されている。また、第２の偏光分離光学素子６０の光入射面と第２の凹レンズ５８の光射出面とが、光学接着剤Ｃを介して接着されている。

このため、偏光ビームコンバイナ９０と第１の偏光分離光学素子２０との間、偏光ビームコンバイナ９０と第２の偏光分離光学素子６０との間、第１の偏光分離光学素子２０と第１の凹レンズ１８との間、及び第２の偏光分離光学素子６０と第２の凹レンズ５８との間における不要な反射を低減させることが可能となり、光利用効率が向上するとともに迷光レベルが低減する。

［実施形態２］
図８は、実施形態２に係るプロジェクタ１００２を説明するために示す図である。なお、図８において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、基本的には実施形態１に係るプロジェクタ１０００とよく似た構成を有しているが、電気光学変調装置として複数のマイクロミラー型光変調装置を用いている点で、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは異なっている。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、図８に示すように、実施形態１に係る照明装置１００と、照明装置１００からの照明光束を被照明領域に導光するリレーレンズ１７０と、リレーレンズ１７０からの照明光束を３つの色光に分離して被照明領域に導光するとともにマイクロミラー型光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂによって変調された色光を合成する色分離合成光学系１８０と、色分離合成光学系１８０で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての３つのマイクロミラー型光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、色分離合成光学系１８０によって合成された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６００とを備えたプロジェクタである。

このように、実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、電気光学変調装置として複数のマイクロミラー型光変調装置を用いている点で異なっているが、実施形態１に係る照明装置１００を備えているため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様に、高輝度のプロジェクタであって、第１の光源装置１０及び第２の光源装置５０のうちいずれの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能なプロジェクタとなる。

［実施形態３］
実施形態３に係る照明装置１０４及びプロジェクタ１００４の特徴及び効果を説明するにあたり、まず、プロジェクタ１００４の構成について、図９を用いて説明する。

図９は、実施形態３に係る照明装置１０４及びプロジェクタ１００４を説明するために示す図である。図９（ａ）はプロジェクタ１００４の光学系を示す平面図であり、図９（ｂ）はプロジェクタ１００４の光学系を示す側面図であり、図９（ｃ）はインテグレータロッド１７０Ｂの光入射面を照明光軸１０４ａｘに沿って見た図である。なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施形態３に係るプロジェクタ１００４は、図９に示すように、照明装置１０４と、照明装置１０４からの照明光束を３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系２００と、色分離導光光学系２００で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての３つの液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂと、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム５００と、クロスダイクロイックプリズム５００によって合成された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６１０とを備えたプロジェクタである。

実施形態３に係る照明装置１０４は、第１の偏光光源装置４０と、第２の偏光光源装置８０と、第１の偏光光源装置４０及び第２の偏光光源装置８０から射出される照明光束を合成して射出する偏光ビームコンバイナ９０と、偏光ビームコンバイナ９０からの照明光束を集束光に変換して射出する集光レンズ１１０と、集光レンズ１１０からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッド１２０Ｂとを備えている。

第１の偏光光源装置４０、第２の偏光光源装置８０及び偏光ビームコンバイナ９０については、実施形態１で説明したものと同様であるため説明を省略する。

インテグレータロッド１２０Ｂは、集光レンズ１１０からの光を内面で多重反射させることにより、集光レンズ１１０からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有する光学部材である。インテグレータロッド１２０Ｂとしては、例えば、中実のガラスロッドを好適に用いることができる。

インテグレータロッド１２０Ｂの光射出面の形状は、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。

インテグレータロッド１２０Ｂの光入射面には、中央部に光入射のための開口部を有する反射層１３２が配置され、インテグレータロッド１２０Ｂの光射出面には、光進行方向に沿ってλ／４板１３４と反射型偏光板１３６とがこの順序で配置されている。
これにより、インテグレータロッド１２０Ｂに入射した照明光束のうち一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）に係る照明光束が反射型偏光板１３６を通過する場合には、他方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）に係る照明光束は反射型偏光板１３６で反射される。この反射光はインテグレータロッド１２０Ｂの光入射面に配置された反射層１３２で反射され、再度反射型偏光板１３６に到達する。このとき、この光はλ／４板１３４をすでに２回通過しているため、偏光方向が９０度回転し、一方の偏光成分に係る照明光束として反射型偏光板１３６を通過する。すなわち、インテグレータロッド１２０Ｂから射出される光の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となる。

インテグレータロッド１２０Ｂの光路後段には、インテグレータロッド１２０Ｂからの照明光束を導光するリレーレンズ１７０が配置されている。リレーレンズ１７０は、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂとともに、照明装置１０４からの照明光束を発散させずに液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有している。なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すリレーレンズ１７０は１枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。

色分離導光光学系２００は、第１のダイクロイックミラー２１０及び第２のダイクロイックミラー２２０と、反射ミラー２３０，２４０，２５０と、入射側レンズ２６０と、リレーレンズ２７０とを有している。色分離導光光学系２００は、リレーレンズ１７０から射出される照明光束を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる３つの液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂに導く機能を有している。

第１のダイクロイックミラー２１０及び第２のダイクロイックミラー２２０は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。第１のダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を反射し、その他の色光成分を透過させるミラーである。第２のダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射し、青色光成分を透過させるミラーである。

第１のダイクロイックミラー２１０で反射された赤色光成分は、反射ミラー２３０により曲折され、集光レンズ３００Ｒを介して赤色光用の液晶装置４１０Ｒの画像形成領域に入射する。

集光レンズ３００Ｒは、リレーレンズ１７０からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。他の液晶装置４１０Ｇ，４１０Ｂの光路前段に配置された集光レンズ３００Ｇ，３００Ｂも、集光レンズ３００Ｒと同様に構成されている。

第１のダイクロイックミラー２１０を透過した緑色光成分及び青色光成分のうち緑色光成分は、第２のダイクロイックミラー２２０で反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶装置４１０Ｇの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分は、第２のダイクロイックミラー２２０を透過し、入射側レンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０及び集光レンズ３００Ｂを通過して青色光用の液晶装置４１０Ｂの画像形成領域に入射する。入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、第２のダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を液晶装置４１０Ｂまで導く機能を有している。

なお、青色光の光路にこのような入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。実施形態３に係るプロジェクタ１００４においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。

液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂは、照明光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明装置１０４の照明対象となる。
液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。

なお、図示を省略したが、各集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂ及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。

クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。

クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６１０によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。

以上のように構成された実施形態３に係る照明装置１０４及びプロジェクタ１００４においても、実施形態１に係る照明装置１００及びプロジェクタ１０００の場合と同様に、Ｐ偏光成分に係る照明光束を射出する第１の偏光光源装置４０と、Ｓ偏光成分に係る照明光束を射出する第２の偏光光源装置８０と、第１の偏光光源装置４０から射出されるＰ偏光成分に係る照明光束と第２の偏光光源装置８０から射出されるＳ偏光成分に係る照明光束とを合成して射出する偏光ビームコンバイナ９０とを備えている。

このため、実施形態３に係る照明装置１０４によれば、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様に、第１の光源装置１０及び第２の光源装置５０のうちいずれの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、被照明領域における面内光強度分布が不均一になることを抑制することが可能となるとともに投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能となる。

また、実施形態３に係る照明装置１０４においては、上述したように、インテグレータロッド１２０Ｂから射出される光の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となる。したがって、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。

実施形態３に係るプロジェクタ１００４は、上記した照明装置１０４を備えているため、高輝度のプロジェクタであって、第１の光源装置１０及び第２の光源装置５０のうちいずれの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能なプロジェクタとなる。

［実施形態４］
図１０は、実施形態４に係る照明装置１０６及びプロジェクタ１００６を説明するために示す図である。図１０（ａ）はプロジェクタ１００６の光学系を示す平面図であり、図１０（ｂ）はプロジェクタ１００６の光学系を示す側面図であり、図１０（ｃ）は偏光変換素子１４０及びインテグレータロッド１２０Ｃの斜視図である。なお、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、図１及び図９と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施形態４に係る照明装置１０６は、基本的には実施形態３に係る照明装置１０４とよく似た構成を有しているが、ロッドインテグレータ光学系の構成が、実施形態３に係る照明装置１０４とは異なっている。

実施形態４に係る照明装置１０６は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、集光レンズ１１０からの照明光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する偏光変換素子１４０と、偏光変換素子１４０からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッド１２０Ｃとを備えている。

偏光変換素子１４０は、偏光ビームコンバイナ９０からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分（例えばＰ偏光成分）をそのまま透過し、他方の直線偏光成分（例えばＳ偏光成分）を照明光軸１０６ａｘに垂直な方向（ｘ軸方向）に反射する偏光分離面１４２と、偏光分離面１４２で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１０６ａｘに平行な方向（ｚ軸方向）に反射する反射面１４４と、偏光分離面１４２を透過した一方の直線偏光成分を他方の直線偏光成分に変換する位相差板としてのλ／２板１４６とを有している。

なお、偏光変換素子１４０は、Ｐ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離面１４２を、Ｓ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射する他の偏光分離面に替えることも可能である。

インテグレータロッド１２０Ｃは、偏光変換素子１４０からの光を内面で多重反射させることにより、偏光変換素子１４０からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有する光学部材である。インテグレータロッド１２０Ｃとしては、例えば、中実のガラスロッドを好適に用いることができる。

インテグレータロッド１２０Ｃの光射出面の形状は、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。

このように、実施形態４に係る照明装置１０６は、実施形態３に係る照明装置１０４とは、ロッドインテグレータ光学系の構成が異なっているが、実施形態１及び３に係る照明装置１００，１０４の場合と同様に、第１の偏光光源装置４０及び第２の偏光光源装置８０から互いに異なる偏光軸を有する直線偏光を射出させ、これらの直線偏光を偏光ビームコンバイナ９０における第１の光入射面９４及び第２の光入射面９６にそれぞれ入射させることにより、偏光ビームコンバイナ９０からは、第１の光源装置１０及び第２の光源装置５０からの照明光束が同じ角度をもって重畳された形で射出されるようになる。このため、第１の光源装置１０及び第２の光源装置５０のうちいずれの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、被照明領域における面内光強度分布が不均一になることを抑制することが可能となるとともに投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能となる。

また、実施形態４に係る照明装置１０６においては、インテグレータロッド１２０Ｃの光入射側に配置され、集光レンズ１１０からの照明光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する偏光変換素子１４０を備えている。これにより、インテグレータロッド１２０Ｃに入射する光の偏光方向を略１種類の偏光方向に揃えることが可能となるため、液晶装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて特に好適なものとなる。

また、実施形態４に係る照明装置１０６においては、図１０に示すように、インテグレータロッド１２０Ｃの光入射面と偏光変換素子１４０の光射出面とは、インテグレータロッド１２０Ｃ及び偏光変換素子１４０と同じ屈折率を有する接着剤によって接着されているため、偏光変換素子１４０とインテグレータロッド１２０Ｃとの間における望ましくない多重反射が抑制され、光利用効率が低下したり迷光レベルが上昇したりすることがなくなる。また、偏光変換素子１４０とインテグレータロッド１２０Ｃとを容易に一体化することができる。また、偏光変換素子１４０とインテグレータロッド１２０Ｃとの間において、装置組み立て後における位置ずれの発生を未然に防止することができる。

実施形態４に係る照明装置１０６は、ロッドインテグレータ光学系の構成以外の点では、実施形態３に係る照明装置１０４と同様の構成を有するため、実施形態３に係る照明装置１０４の場合と同様の効果を有する。

実施形態４に係るプロジェクタ１００６は、上記した照明装置１０６を備えているため、高輝度のプロジェクタであって、第１の光源装置１０及び第２の光源装置５０のうちいずれの光源装置において発光管の発光が弱まったり切れたりしても、投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能なプロジェクタとなる。

以上、本発明の照明装置及びプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、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。

（１）上記各実施形態の照明装置１００〜１０６においては、インテグレータロッドとして、内面全反射タイプの中実のガラスロッドを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、４枚の反射ミラーにおける反射面を内側に向けて貼り合わせた筒状のライトトンネルなどの中空のロッドを用いてもよい。

（２）上記各実施形態の照明装置１００〜１０６においては、第１の光源装置及び第２の光源装置として、楕円面リフレクタと、楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する発光管と、楕円面リフレクタで反射された集束光を偏光分離ユニットにおける光入射面に向けて射出する凹レンズとを有する光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。放物面リフレクタと、放物面リフレクタの焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有する光源装置をも好ましく用いることができる。

（３）上記各実施形態の照明装置１００〜１０６においては、発光管に反射手段としての補助ミラーが配設された照明装置を例示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、補助ミラーが配設されていない照明装置に本発明を適用することも可能である。

（４）上記各実施形態の照明装置１００〜１０６においては、偏光ビームコンバイナとして、２つの三角柱プリズムが貼り合わされたキューブタイプの偏光ビームコンバイナ９０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、プレートタイプの偏光ビームコンバイナをも好ましく用いることができる。また、上記各実施形態の照明装置１００〜１０６においては、第１の偏光分離光学素子及び第２の偏光分離光学素子として、プリズムを備えた偏光分離光学素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、プレートタイプの偏光分離光学素子をも好ましく用いることができる。なお、プレートタイプとは、透光性の基板に偏光分離膜を設けた構成などを適宜採用できる。

（５）上記各実施形態の照明装置１００〜１０６においては、第１の偏光光源装置４０がＰ偏光成分に係る照明光束を射出し、第２の偏光光源装置８０がＳ偏光成分に係る照明光束を射出し、偏光ビームコンバイナ９０がＰ偏光成分に係る照明光束を透過しＳ偏光成分に係る照明光束を反射する偏光合成面９２を備える構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の偏光光源装置がＳ偏光成分に係る照明光束を射出し、第２の偏光光源装置がＰ偏光成分に係る照明光束を射出し、偏光ビームコンバイナがＳ偏光成分に係る照明光束を透過しＰ偏光成分に係る照明光束を反射する他の偏光合成面を備える構成とすることも可能である。

（６）上記実施形態２に係るプロジェクタ１００２において、電気光学変調装置として複数のマイクロミラー型光変調装置を用いた構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、電気光学変調装置として複数の反射型の液晶装置を用いる構成とすることも可能である。

（７）上記実施形態３及び４に係るプロジェクタ１００４，１００６は透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。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、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調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、反射型の液晶装置のように光変調手段としての電気光学変調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。

（８）上記実施形態３及び４に係るプロジェクタ１００４，１００６においては、３つの液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つ、２つ又は４つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。

（９）上記実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、インテグレータロッド１２０の光射出側にカラーホイール１５０が配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、インテグレータロッドの光入射側にカラーホイールが配置されていてもよい。

（１０）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。

実施形態１に係る照明装置１００及びプロジェクタ１０００を説明するために示す図。 実施形態１に係る照明装置１００の要部を示す平面図。 カラーホイール１５０を照明光軸１００ａｘに沿って見た図。 第１の光源装置１０の第１の発光管１２の発光が切れたときの照明状態を説明するために示す図。 第２の光源装置５０の第２の発光管５２の発光が切れたときの照明状態を説明するために示す図。 実施形態１の変形例１に係る照明装置１００ａの要部を示す平面図。 実施形態１の変形例２に係る照明装置１００ｂの要部を示す平面図。 実施形態２に係るプロジェクタ１００２を説明するために示す図。 実施形態３に係る照明装置１０４及びプロジェクタ１００４を説明するために示す図。 実施形態４に係る照明装置１０６及びプロジェクタ１００６を説明するために示す図。

符号の説明

１０，５０…光源装置、１０ａｘ，５０ａｘ…光源装置の光軸、１２，５２…発光管、１４，５４…楕円面リフレクタ、１６，５６…補助ミラー、１８，５８…凹レンズ、２０，６０…偏光分離光学素子、２２，６２，１４２…偏光分離面、２４，６４，１４４…反射面、３０，７０，１４６…λ／２板、４０，８０…偏光光源装置、９０…偏光ビームコンバイナ、９２…偏光合成面、９４…（偏光ビームコンバイナの）第１の光入射面、９６…（偏光ビームコンバイナの）第２の光入射面、１００，１００ａ，１００ｂ，１０４，１０６…照明装置、１００ａｘ，１０４ａｘ，１０６ａｘ…照明光軸、１１０，１６６，３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、１２０，１２０Ｂ，１２０Ｃ…インテグレータロッド、１３２…反射層、１３４…λ／４板、１３６…反射型偏光板、１４０…偏光変換素子、１５０…カラーホイール、１５２Ｒ，１５２Ｇ，１５２Ｂ…カラーフィルタ、１５２Ｗ…透光領域、１５４…モータ、１６０…リレー光学系、１６２，１７０，２７０…リレーレンズ、１６４，２３０，２４０，２５０…反射ミラー、１８０…色分離合成光学系、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２６０…入射側レンズ、４００，４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…マイクロミラー型光変調装置、４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂ…液晶装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００，６１０…投写光学系、６００ａｘ…投写光軸、１０００，１００２，１００４，１００６…プロジェクタ、Ｃ…光学接着剤、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (9)

1. 第１の光入射面と第２の光入射面とを有する偏光ビームコンバイナと、
   前記第１の光入射面に配置され、第１の偏光成分に係る照明光束を射出する第１の偏光光源装置と、
   前記第２の光入射面に配置され、前記第１の偏光成分に係る照明光束とは異なる偏光軸を有する第２の偏光成分に係る照明光束を射出する第２の偏光光源装置と、
   前記偏光ビームコンバイナからの照明光束を集束光に変換して射出する集光レンズと、
   前記集光レンズからの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換するインテグレータロッドとを備え、
   前記第１の偏光光源装置は、
   略平行な照明光束を射出する第１の光源装置と、前記第１の光源装置からの照明光束のうち第１の偏光成分に係る照明光束を透過し第２の偏光成分に係る照明光束を反射する第１の偏光分離面及び前記第１の偏光分離面で反射された第２の偏光成分に係る照明光束を前記第１の偏光分離面を透過した第１の偏光成分に係る照明光束に平行な方向に向けて反射する第１の反射面を有する第１の偏光分離光学素子と、前記第１の偏光分離光学素子の光射出面における第２の偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置され、第２の偏光成分に係る照明光束を第１の偏光成分に係る照明光束に変換する第１の位相差板とを有し、前記第１の光源装置からの照明光束を第１の偏光成分に係る照明光束として前記偏光ビームコンバイナの前記第１の光入射面に向けて射出し、
   前記第２の偏光光源装置は、
   略平行な照明光束を射出する第２の光源装置と、前記第２の光源装置からの照明光束のうち第１の偏光成分に係る照明光束を透過し第２の偏光成分に係る照明光束を反射する第２の偏光分離面及び前記第２の偏光分離面で反射された第２の偏光成分に係る照明光束を前記第２の偏光分離面を透過した第１の偏光成分に係る照明光束に平行な方向に向けて反射する第２の反射面を有する第２の偏光分離光学素子と、前記第２の偏光分離光学素子の光射出面における第１の偏光成分に係る照明光束が射出される位置に配置され、第１の偏光成分に係る照明光束を第２の偏光成分に係る照明光束に変換する第２の位相差板とを有し、前記第２の光源装置からの照明光束を第２の偏光成分に係る照明光束として前記偏光ビームコンバイナの前記第２の光入射面に向けて射出し、
   前記偏光ビームコンバイナは、前記第１の偏光光源装置から射出される第１の偏光成分に係る照明光束と前記第２の偏光光源装置から射出される第２の偏光成分に係る照明光束とを合成して射出することを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記第１の光源装置は、第１の楕円面リフレクタと、前記第１の楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する第１の発光管と、前記第１の楕円面リフレクタからの集束光を前記第１の偏光分離光学素子の光入射面における前記第１の偏光分離面に対応する位置に向けて射出する第１の凹レンズとを有し、
   前記第２の光源装置は、第２の楕円面リフレクタと、前記第２の楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する第２の発光管と、前記第２の楕円面リフレクタからの集束光を前記第２の偏光分離光学素子の光入射面における前記第２の偏光分離面に対応する位置に向けて射出する第２の凹レンズとを有することを特徴とする照明装置。
3. 請求項２に記載の照明装置において、
   前記第１の発光管には、前記第１の発光管から被照明領域側に射出される光を前記第１の発光管に向けて反射する第１の反射手段が設けられ、
   前記第２の発光管には、前記第２の発光管から被照明領域側に射出される光を前記第２の発光管に向けて反射する第２の反射手段が設けられていることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置において、
   前記偏光ビームコンバイナの前記第１の光入射面と、前記第１の偏光光源装置における光射出面とは接着され、
   前記偏光ビームコンバイナの前記第２の光入射面と、前記第２の偏光光源装置における光射出面とは接着されていることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置において、
   前記第１の偏光分離光学素子の光入射面と、前記第１の光源装置における前記第１の凹レンズの光射出面とは接着され、
   前記第２の偏光分離光学素子の光入射面と、前記第２の光源装置における前記第２の凹レンズの光射出面とは接着されていることを特徴とする照明装置。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置において、
   前記偏光ビームコンバイナと前記第１の偏光分離光学素子、前記第１の偏光分離光学素子と前記第１の凹レンズ、前記偏光ビームコンバイナと前記第２の偏光分離光学素子、及び前記第２の偏光分離光学素子と前記第２の凹レンズは、それぞれ離隔して配置されていることを特徴とする照明装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置において、
   前記インテグレータロッドの光入射面には、中央部に光入射のための開口部を有する反射層が配置され、
   前記インテグレータロッドの光射出面には、光進行方向に沿ってλ／４板と反射型偏光板とがこの順序で配置されていることを特徴とする照明装置。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置において、
   前記インテグレータロッドの光入射側に配置され、前記集光レンズからの照明光束を略１種類の直線偏光成分を有する光束に変換する偏光変換素子をさらに備えることを特徴とする照明装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置と、
   前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
   前記電気光学変調装置により変調された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。