JP2008015299A - 照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布を従来よりもさらに均一なものにすることが可能で、かつ、固体光源から射出される光の利用効率を向上することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＤ光源１０と、ＬＤ光源１０からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズム２０と、円錐プリズム２０から射出される光をより均一な強度分布を有する光に変換する導光部材３０と、導光部材３０の光射出側に配置され、導光部材３０から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有するＮＤフィルタ４０とを備える照明装置１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。

従来、プロジェクタに用いる照明装置として、ＬＤ（半導体レーザ）光源と、ＬＤ光源からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズムとを備える照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

従来の照明装置によれば、円錐プリズムの働きにより、ＬＤ光源からの光のうち比較的明るい中央部分（システム光軸に近い部分）の光と比較的暗い周辺部分（システム光軸から遠い部分）の光とをミキシングすることができるため、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布をより均一なものにすることが可能となる。

特開２００５−１２８５６３号公報

ところで、近年、投写画像の面内表示特性に優れたプロジェクタを実現する動きが高まってきており、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布を従来よりもさらに均一にしたいという要望がある。また、ＬＤ光源から射出される光の利用効率を向上したいという要望もある。

なお、光源としてＬＤ光源を用いた場合にのみ上記の要望があるわけではなく、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）光源などの固体光源を用いた場合全般にわたって、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布を従来よりもさらに均一にしたいという要望及び固体光源から射出される光の利用効率を向上したいという要望がある。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布を従来よりもさらに均一なものにすることが可能で、かつ、固体光源から射出される光の利用効率を向上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、このような優れた照明装置を備え、従来よりも投写画像の面内表示特性に優れ、かつ、固体光源から射出される光の利用効率を向上することが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、固体光源と、前記固体光源からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズムと、前記円錐プリズムから射出される光をより均一な強度分布を有する光に変換する導光部材とを備え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、導光部材を備えるため、円錐プリズムから射出される光が導光部材の内面で反射されることによって、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布を従来よりもさらに均一なものにすることが可能となる。

ところで、円錐プリズムを用いることによって被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布を均一なものにすることが可能となる一方、円錐プリズムの光入射面における屈折によって円錐プリズムから射出される光が発散してしまい、円錐プリズムから射出される光の一部を利用することができない場合がある。

これに対し、本発明の照明装置によれば、上記した導光部材を備えるため、円錐プリズムの光入射面において屈折したとしても導光部材の内面における反射によって発散しなくなり、固体光源から射出される光の利用効率を向上することが可能となる。

したがって、本発明の照明装置は、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布を従来よりもさらに均一なものにすることが可能で、かつ、固体光源から射出される光の利用効率を向上することが可能な照明装置となる。

なお、この明細書において「円錐プリズム」とは、円錐形状のプリズムのみを意味するのではなく、円錐形状のプリズムにおける底面の周縁部分が平面状にカットされた形状を有する構造体も含む意味で用いている。

本発明の照明装置においては、前記固体光源として、ＬＤ光源、ＬＥＤ光源又は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）からなる光源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、前記導光部材は、前記円錐プリズムと一体形成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、部品点数を少なくすることができ、装置の信頼性を向上することが可能となる。また、装置組み立ての際に、円錐プリズムと導光部材との位置合わせを行う必要がなくなるとともに、装置組み立て後における円錐プリズムと導光部材との位置ずれの発生を未然に防止することができる。

本発明の照明装置においては、前記導光部材は、前記円錐プリズムとは別体として形成されていることが好ましい。

ところで、導光部材が円錐プリズムと一体形成されている場合には、１つの基材を切削して円錐プリズム及び導光部材を形成する必要があるため、大きな基材を準備して加工しなければならず、製造コストの低減化を図るのが容易ではない。
これに対し、本発明の照明装置によれば、円錐プリズムとは別体として導光部材を形成することにより、大きな基材を準備して加工する必要がなく、製造コストの低減化を図ることが可能となる。

本発明の照明装置においては、前記導光部材は、中空の導光部材であってもよいし、中実の導光部材であってもよい。

中空の導光部材としては、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、中実の導光部材としては、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、前記円錐プリズムの光射出面と前記導光部材の光入射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、円錐プリズムと導光部材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、円錐プリズムと導光部材とを容易に一体化することができる。また、円錐プリズムと導光部材との間において、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、円錐プリズム及び導光部材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。

本発明の照明装置においては、前記円錐プリズムの光射出側に配置され、前記円錐プリズムから射出される光の面内光強度分布に応じて光透過率が調整された光学フィルタ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り、光学フィルタの働きによって、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布をさらに均一なものにすることが可能となる。

ところで、導光部材によって所定の光均一化効果を得るようにした場合、導光部材の長さを比較的長くする必要がある。これに対し、本発明の照明装置によれば、光学フィルタによる光均一化効果によって、導光部材の長さを比較的短くすることが可能となり、照明装置の小型化を図ることが可能となる。

本発明の照明装置においては、前記固体光源として、赤色光を射出する発光部、緑色光を射出する発光部及び青色光を射出する発光部を有するＬＤ光源を備え、前記光学フィルタとして、前記導光部材から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有するＮＤフィルタを備えることが好ましい。

固体光源として、赤色光を射出する発光部、緑色光を射出する発光部及び青色光を射出する発光部を有するＬＤ光源を用いた場合、上記のように構成することにより、ＮＤフィルタの機能によって、被照明領域に照射される光の面内光強度分布を従来よりもさらに均一なものとすることが可能となる。

本発明の照明装置においては、前記固体光源として、赤色光を射出する発光部を有する赤色光用のＬＤ光源と、緑色光を射出する発光部を有する緑色光用のＬＤ光源と、青色光を射出する発光部を有する青色光用のＬＤ光源とを備え、前記円錐プリズムとして、各ＬＤ光源からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する３つの円錐プリズムを備え、前記光学フィルタとして、各導光部材の光射出側に配置され、各導光部材から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有する３つのＮＤフィルタを備えることが好ましい。

固体光源として、赤色光を射出する発光部を有する赤色光用のＬＤ光源と、緑色光を射出する発光部を有する緑色光用のＬＤ光源と、青色光を射出する発光部を有する青色光用のＬＤ光源とを用いた場合、上記のように構成することにより、３つのＮＤフィルタの機能によって、被照明領域に照射される光の面内光強度分布を従来よりもさらに均一なものとすることが可能となる。

本発明の照明装置においては、前記３つのＮＤフィルタに代えて、各導光部材から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有する３つのダイクロイックフィルタを備えることが好ましい。

固体光源として、赤色光を射出する発光部を有する赤色光用のＬＤ光源と、緑色光を射出する発光部を有する緑色光用のＬＤ光源と、青色光を射出する発光部を有する青色光用のＬＤ光源とを用いた場合、上記のように構成することによっても、３つのダイクロイックフィルタの機能によって、被照明領域に照射される光の面内光強度分布を従来よりもさらに均一なものとすることが可能となる。

なお、上記したＮＤフィルタ及びダイクロイックフィルタとしては、透光性基板の表面に誘電体多層膜を形成したものなどを好適に用いることができる。

本発明のプロジェクタは、上記した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、上記した優れた照明装置を備えているため、従来よりも投写画像の面内表示特性に優れ、かつ、固体光源から射出される光の利用効率を向上することが可能なプロジェクタとなる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記照明装置として、複数の色光を射出する複数の照明装置を備え、前記電気光学変調装置として、前記複数の照明装置からの光を画像情報に応じてそれぞれ変調する複数の電気光学変調装置を備え、前記複数の電気光学変調装置から射出される複数の色光を合成するクロスダイクロイックプリズムをさらに備えることが好ましい。

上記のように構成することにより、従来よりも投写画像の面内表示特性に優れ、かつ、固体光源から射出される光の利用効率を向上することが可能な（例えば３板式の）フルカラープロジェクタとすることが可能となる。

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及び図２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）は照明装置１００及びプロジェクタ１０００の光学系を示す図であり、図１（ｂ）は円錐プリズム２０、導光部材３０及び音響波供給装置５０の斜視図である。図２（ａ）はＬＤ光源１０から射出される照明光束が円錐プリズム２０によってミキシングされる様子を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は光学フィルタ４０における面内光透過率分布を示す図である。図３は、照明装置１００の各箇所における面内光強度分布を示す図である。図３（ａ）は凸レンズ１６から射出される光（図２（ａ）の矢印Ａで示す箇所。）の面内光強度分布を示す図であり、図３（ｂ）は導光部材３０から射出される光（図２（ａ）の矢印Ｂで示す箇所。）の面内光強度分布を示す図であり、図３（ｃ）は光学フィルタ４０から射出される光（図２（ａ）の矢印Ｃで示す箇所。）の面内光強度分布を示す図である。

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におけるシステム光軸ＯＣ方向）、ｘ軸方向（図１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（ａ）に示すように、照明装置１００と、照明装置１００からの光を被照明領域に導光するリレー光学系３１０と、リレー光学系３１０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、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、固体光源としてのＬＤ光源１０と、ＬＤ光源１０からの光を円錐プリズム２０に導く凸レンズ１６と、凸レンズ１６からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズム２０と、円錐プリズム２０の光射出側に配置される導光部材３０と、導光部材３０の光射出側に配置される光学フィルタとしてのＮＤフィルタ４０と、円錐プリズム２０に配設される音響波供給装置５０と、音響波供給装置５０を制御する制御装置（図示せず。）とを備える。

ＬＤ光源１０は、赤色光を射出する発光部１２ｒと、緑色光を射出する発光部１２ｇと、青色光を射出する発光部１２ｂと、ＬＤ基板１４と、放熱部（図示せず。）とを有する。

なお、ＬＤ光源１０は、図示しない時分割駆動回路に接続されており、時分割駆動回路によってマイクロミラー型光変調装置４００に表示する画像における例えば１フレーム又は１フィールドの周期で発光部１２ｒ，１２ｇ，１２ｂを時分割駆動している。

凸レンズ１６は、例えば非球面レンズからなり、ＬＤ光源１０からの光を略平行光に変換して射出する機能を有する。

円錐プリズム２０は、図２（ａ）に示すように、凸レンズ１６からの照明光束を光入射面で屈折させることにより、凸レンズ１６からの照明光束のうち比較的明るい中央部分（システム光軸ＯＣに近い部分）の光と比較的暗い周辺部分（システム光軸ＯＣから遠い部分）の光とをミキシングする機能を有する光学部材である。
円錐プリズム２０は、図１（ｂ）に示すように、底面の周縁部分が平面状にカットされた形状を有する。なお、「底面の周縁部分が平面状にカットされた形状」とは、円錐プリズム２０における側面及び底面の一部が平面状にカットされることにより、底部側（導光部材３０側）が四角柱となった形状のことを意味している。

導光部材３０は、円錐プリズム２０からの照明光束を内面で反射させることにより、円錐プリズム２０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機能を有する光学部材である。導光部材３０としては、例えば、内面が反射面からなる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。

凸レンズ１６からの光は、円錐プリズム２０及び導光部材３０の機能によって、より均一な面内光強度分布を有する光に変換されることとなる（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照。）。

導光部材３０の光射出側には、光学フィルタとして、導光部材３０から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布（図２（ｂ）参照。）を有するＮＤフィルタ４０が配置されている。なお、「導光部材３０から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有するＮＤフィルタ」とは、面内光透過率が、導光部材３０から射出される光の面内光強度が比較的小さな領域に対応する部分に比べて導光部材３０から射出される光の面内光強度が比較的大きな領域に対応する部分が低くなるように構成されたＮＤフィルタのことをいう。ＮＤフィルタ４０としては、透光性基板の表面に誘電体多層膜を形成したものなどを好適に用いることができる。

導光部材３０からの光は、ＮＤフィルタ４０の機能によって、さらに均一な面内光強度分布を有する光に変換されることとなる（図３（ｃ）参照。）。

音響波供給装置５０は、図１に示すように、超音波良伝達物質としてのジェルｇを介して円錐プリズム２０の側面（円錐プリズム２０における平面状にカットされた部分）に配設されている。そして、円錐プリズム２０に対して超音波からなる音響波を供給することにより円錐プリズム２０に定在波を形成する。

ジェルｇとしては、円錐プリズム２０の媒質の屈折率よりも小さい屈折率を有するものを用いている。
また、ジェルｇとしては、医療・美容分野等で用いられるジェルを好ましく例示することができる。なお、長期安定性を考慮すると、蒸気圧の小さな物質からなるジェルを用いることがより好ましい。

制御装置（図示せず。）は、定在波の周期が６０Ｈｚ以上の周波数で変調されるように音響波供給装置５０を制御して、音響波供給装置５０から供給される超音波の周波数を６０Ｈｚ以上の周波数で変調する。その結果、例えば、発振周波数が２０万Ｈｚである超音波を３００Ｈｚの変調周波数で変調することにより、１５万Ｈｚ〜２５万Ｈｚの範囲で高速変調された超音波からなる音響波を円錐プリズム２０に対して供給することが可能となる。なお、当該発振周波数及び当該変調周波数の値は、所定範囲内から適宜選択することが可能である。

リレー光学系３１０は、リレーレンズ３１２と、反射ミラー３１４と、集光レンズ３１６とを有し、照明装置１００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３１２は、集光レンズ３１６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、リレーレンズ３１２は、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３１４は、照明装置１００のシステム光軸ＯＣに対して傾斜して配置され、リレーレンズ３１２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３１６は、リレーレンズ３１２及び反射ミラー３１４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。

ここで、ＮＤフィルタ４０近傍とマイクロミラー型光変調装置４００の画像形成領域近傍とは、リレー光学系３１０により共役関係となる。このため、導光部材３０から射出される照明光束をシステム光軸ＯＣに沿った方向から見たときに、当該照明光束の断面形状は、マイクロミラー型光変調装置４００の画像形成領域の平面形状と略相似形となる。

マイクロミラー型光変調装置４００は、リレー光学系３１０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。

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、導光部材３０を備えるため、円錐プリズム２０から射出される光が導光部材３０の内面で反射されることによって、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布を従来よりもさらに均一なものにすることが可能となる。

ところで、円錐プリズム２０を用いることによって被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布を均一なものにすることが可能となる一方、円錐プリズム２０の光入射面における屈折によって円錐プリズム２０から射出される光が発散してしまい、円錐プリズム２０から射出される光の一部を利用することができない場合がある。

これに対し、実施形態１に係る照明装置１００によれば、上記した導光部材３０を備えるため、円錐プリズム２０の光入射面において屈折したとしても導光部材３０の内面における反射によって発散しなくなり、ＬＤ光源１０から射出される光の利用効率を向上することが可能となる。

したがって、実施形態１に係る照明装置１００は、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布を従来よりもさらに均一なものにすることが可能で、かつ、ＬＤ光源１０から射出される光の利用効率を向上することが可能な照明装置となる。

ところで、導光部材３０が円錐プリズム２０と一体形成されている場合には、１つの基材を切削して円錐プリズム２０及び導光部材３０を形成する必要があるため、大きな基材を準備して加工しなければならず、製造コストの低減化を図るのが容易ではない。
これに対し、実施形態１に係る照明装置１００によれば、円錐プリズム２０とは別体として導光部材３０を形成することにより、大きな基材を準備して加工する必要がなく、製造コストの低減化を図ることが可能となる。

実施形態１に係る照明装置１００においては、円錐プリズム２０及び導光部材３０の光射出側にＮＤフィルタ４０が配置されているため、ＮＤフィルタ４０の働きによって、被照明領域に照射される光の面内光強度分布をさらに均一なものとすることが可能となる。

ところで、導光部材３０によって所定の光均一化効果を得るようにした場合、導光部材３０の長さを比較的長くする必要がある。これに対し、実施形態１に係る照明装置１００によれば、ＮＤフィルタ４０による光均一化効果によって、導光部材３０の長さを比較的短くすることが可能となり、照明装置１００の小型化を図ることが可能となる。

実施形態１に係る照明装置１００においては、円錐プリズム２０に定在波を形成する音響波供給装置５０と、音響波供給装置５０を上記のように制御する制御装置とを備えているため、例えば時刻Ｔ_１においてＬＤ光源１０における各発光部１２ｒ，１２ｇ，１２ｂからの光が互いに干渉して被照明領域にスペックルノイズが発生したとしても、時刻Ｔ_２（時刻Ｔ_１から所定時間経過した時刻）においては時刻Ｔ_１のときとは異なる干渉パターンのスペックルノイズが発生することとなり、所定時間で平均化してみればスペックルノイズが目立たなくなる。すなわち、被照明領域にスペックルノイズが発生したとしても、このようなスペックルノイズを人間の目に見えない速さで高速変調することで被照明領域におけるスペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能となる。

実施形態１に係る照明装置１００においては、音響波供給装置５０は、円錐プリズム２０の媒質の屈折率よりも小さな屈折率を有するジェルｇを介して円錐プリズム２０に配設されているため、円錐プリズム２０に音響波を効率的に供給することが可能となり、少ないエネルギーでかつ大きな効果をもって被照明領域におけるスペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能となる。
また、ジェルｇの屈折率が円錐プリズム２０の媒質の屈折率よりも小さいため、ＬＤ光源１０（凸レンズ１６）からの光が円錐プリズム２０とジェルｇとの界面においても全反射され、光漏れをなくすことが可能となる。このため、迷光の発生を抑制することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、上記した優れた照明装置１００を備えているため、従来よりも投写画像の面内表示特性に優れ、かつ、ＬＤ光源１０から射出される光の利用効率を向上することが可能なプロジェクタとなる。

［実施形態２］
図４は、実施形態２に係るプロジェクタ１００２の光学系を示す図である。なお、図４において、図１（ａ）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、図４に示すように、電気光学変調装置の種類が、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは異なっている。

すなわち、実施形態２に係るプロジェクタ１００２においては、実施形態１で説明したマイクロミラー型光変調装置４００に代えて、３つの液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂを用いている。なお、電気光学変調装置をマイクロミラー型光変調装置４００から３つの液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂに代えたことにともない、照明装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光の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、液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂ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とをさらに備えている。照明装置１００と色分離導光光学系２００との間には、リレーレンズ３２０が配置されている。リレーレンズ３２０は、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇとともに、照明装置１００からの照明光束を発散させずに液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０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３２０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４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂに導く機能を有している。

液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂの光路前段には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。

液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。
液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂ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。

また、ここでは図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂ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４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂ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４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂ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。

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、電気光学変調装置の種類が異なるが、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、従来よりも投写画像の面内表示特性に優れ、かつ、ＬＤ光源１０から射出される光の利用効率を向上することが可能なプロジェクタとなる。

［実施形態３］
図５は、実施形態３に係るプロジェクタ１００４の光学系を示す図である。なお、図５において、図４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５に示すように、照明装置としてそれぞれが異なる色光を射出する３つの照明装置を備える点、色分離導光光学系を備えていない点及びＮＤフィルタに代えてダイクロイックフィルタを用いている点で、実施形態２に係るプロジェクタ１００２とは異なっている。

実施形態３に係るプロジェクタ１００４は、図５に示すように、照明装置として、赤色光を射出する照明装置１０２Ｒと、緑色光を射出する照明装置１０２Ｇと、青色光を射出する照明装置１０２Ｂとを備えている。

赤色光用の照明装置１０２Ｒは、赤色光を射出する発光部１１２ｒを有するＬＤ光源１１０Ｒを有する。緑色光用の照明装置１０２Ｇは、緑色光を射出する発光部１１２ｇを有するＬＤ光源１１０Ｇを有する。青色光用の照明装置１０２Ｂは、青色光を射出する発光部１１２ｂを有するＬＤ光源１１０Ｂを有する。
これら３つの照明装置１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂが、３つの液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂの前段にそれぞれ配置されている。なお、光利用効率の観点から言えば、導光部材１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂまでの距離はなるべく短いことが好ましい。

導光部材１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから射出される照明光束をシステム光軸ＯＣに沿った方向から見たときに、当該照明光束の断面形状は、液晶装置４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂの画像形成領域の大きさに照明マージンの量を付加した大きさの平面形状となっている。

また、実施形態３に係るプロジェクタ１００４においては、光学フィルタとして、ＮＤフィルタに代えてダイクロイックフィルタ１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂを用いている。ダイクロイックフィルタ１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂは、実施形態１で説明したＮＤフィルタ４０の場合と同様に、導光部材１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有する。

なお、照明装置１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂにおけるその他の構成（凸レンズ１１６Ｒ，１１６Ｇ，１１６Ｂ、円錐プリズム１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ、導光部材１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ、音響波供給装置１５０Ｒ，１５０Ｇ，１５０Ｂなど）については、実施形態１で説明したものとほぼ同じであるため、詳細な説明は省略する。

このように、実施形態３に係るプロジェクタ１００４は、実施形態２に係るプロジェクタ１００２とは、照明装置としてそれぞれが異なる色光を射出する３つの照明装置を備える点、色分離導光光学系を備えていない点及びＮＤフィルタに代えてダイクロイックフィルタを用いている点で異なるが、実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有する照明装置１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを備えているため、実施形態２に係るプロジェクタ１００２の場合と同様に、従来よりも投写画像の面内表示特性に優れ、かつ、ＬＤ光源１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂから射出される光の利用効率を向上することが可能なプロジェクタとなる。

［実施形態４］
図６は、実施形態４に係るプロジェクタ１００６の光学系を示す図である。なお、図６において、図１（ａ）及び図５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に係るプロジェクタ１００６は、図６に示すように、照明装置としてそれぞれが異なる色光を射出する３つの照明装置を備える点及びクロスダイクロイックプリズムをさらに備える点で、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは異なっている。

すなわち、実施形態４に係るプロジェクタ１００６においては、実施形態１で説明した照明装置１００に代えて、図６に示すように、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ射出するＬＤ光源１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂと、ＬＤ光源１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ（凸レンズ１１６Ｒ，１１６Ｇ，１１６Ｂ）からの光の光路を合成して各色光を円錐プリズム２０に向けて射出するクロスダイクロイックプリズム５１０とを有する照明装置１０４を備えている。

なお、照明装置１０４におけるダイクロイックプリズム５１０は、実施形態３で説明したクロスダイクロイックプリズム５００と同様の構成を有するため、詳細な説明は省略する。
また、照明装置１０４におけるＬＤ光源１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ及び凸レンズ１１６Ｒ，１１６Ｇ，１１６Ｂの構成については、実施形態３で説明したものと同様であり、照明装置１０４における円錐プリズム２０、導光部材３０、ＮＤフィルタ４０、音響波供給装置５０及び図示しない制御装置の構成については、実施形態１で説明したものと同様であるため、詳細な説明は省略する。

このように、実施形態４に係るプロジェクタ１００６は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、照明装置としてそれぞれが異なる色光を射出する３つの照明装置を備える点及びクロスダイクロイックプリズムをさらに備える点で異なるが、実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有する照明装置１０４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、従来よりも投写画像の面内表示特性に優れ、かつ、ＬＤ光源１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂから射出される光の利用効率を向上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１００，１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ，１０４においては、固体光源としてＬＤ光源を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＬＥＤ光源又は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）からなる光源も好適に用いることができる。

（２）上記各実施形態の照明装置１００，１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ，１０４においては、円錐プリズムとして、底面の周縁部分が平面状にカットされた形状を有する円錐プリズムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、底面の周縁部分がカットされていない円錐プリズムを用いてもよい。この場合、音響波供給装置は、円錐プリズムにおける凸レンズからの光が通過しない部分に配設されていることが好ましい。

（３）上記各実施形態の照明装置１００，１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ，１０４においては、音響波供給装置は、ジェルを介して円錐プリズムに配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、円錐プリズムに対して密着して配設されていることも好ましい。また、上記各実施形態の照明装置１００，１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ，１０４においては、１つの円錐プリズムに対して１つの音響波供給装置が配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの円錐プリズムに対して複数の音響波供給装置が配設されていてもよい。

（４）上記各実施形態の照明装置１００，１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ，１０４においては、導光部材として、中空の導光部材を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、中実の導光部材（例えば、内面全反射タイプの中実のガラスロッド）を用いてもよい。中実の導光部材を用いた場合には、円錐プリズムと導光部材とは接着されていることが好ましい。

（５）上記各実施形態の照明装置１００，１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ，１０４においては、導光部材が円錐プリズムとは別体として形成されている場合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、導光部材が円錐プリズムと一体形成されていてもよい。

（６）上記実施形態３に係るプロジェクタ１００４においては、光学フィルタとして、ダイクロイックフィルタを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光部材から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有するＮＤフィルタを用いてもよい。

（７）上記実施形態２及び３に係るプロジェクタ１００２，１００４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く、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２及び３に係るプロジェクタ１００２，１００４においては、３つの液晶装置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及び４に係るプロジェクタ１０００，１００６においては、１つのマイクロミラー型光変調装置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、複数のマイクロミラー型光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。

（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及びプロジェクタ１０００を説明するために示す図。 照明装置１００の各箇所における面内光強度分布を示す図。 実施形態２に係るプロジェクタ１００２の光学系を示す図。 実施形態３に係るプロジェクタ１００４の光学系を示す図。 実施形態４に係るプロジェクタ１００６の光学系を示す図。

符号の説明

１０，１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ…ＬＤ光源、１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ，１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂ…発光部、１４，１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂ…ＬＤ基板、１６，１１６Ｒ，１１６Ｇ，１１６Ｂ…凸レンズ、２０，１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ…円錐プリズム、３０，１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ…導光部材、４０…光透過率調整部材、５０，１５０Ｒ，１５０Ｇ，１５０Ｂ…音響波供給装置、１００，１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ，１０４…照明装置、１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂ…ダイクロイックフィルタ、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０，３１４…反射ミラー、２６０…入射側レンズ、２７０，３１２，３２０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ，３１６…集光レンズ、３１０…リレー光学系、４００…マイクロミラー型光変調装置、４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂ…液晶装置、５００，５１０…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、ｇ…ジェル、ＯＣ…システム光軸、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (8)

1. 固体光源と、
   前記固体光源からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズムと、
   前記円錐プリズムから射出される光をより均一な強度分布を有する光に変換する導光部材とを備え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、
   前記導光部材は、前記円錐プリズムと一体形成されていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記導光部材は、前記円錐プリズムとは別体として形成さ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、
   前記導光部材の光射出側に配置され、前記導光部材から射出される光の面内光強度分布に応じて光透過率が調整された光学フィルタをさらに備えることを特徴とする照明装置。
5. 請求項４に記載の照明装置において、
   前記固体光源として、赤色光を射出する発光部、緑色光を射出する発光部及び青色光を射出する発光部を有するＬＤ光源を備え、
   前記光学フィルタとして、前記導光部材から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有するＮＤフィルタを備えることを特徴とする照明装置。
6. 請求項４に記載の照明装置において、
   前記固体光源として、赤色光を射出する発光部を有する赤色光用のＬＤ光源と、緑色光を射出する発光部を有する緑色光用のＬＤ光源と、青色光を射出する発光部を有する青色光用のＬＤ光源とを備え、
   前記円錐プリズムとして、各ＬＤ光源からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する３つの円錐プリズムを備え、
   前記光学フィルタとして、各導光部材の光射出側に配置され、各導光部材から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有する３つのＮＤフィルタを備えることを特徴とする照明装置。
7. 請求項６に記載の照明装置において、
   前記３つのＮＤフィルタに代えて、各導光部材から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有する３つのダイクロイックフィルタを備えることを特徴とする照明装置。
8. 請求項１〜７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。