JP5651949B2 - コリメーターレンズユニット、照明装置及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、コリメーターレンズユニット、照明装置及びプロジェクターに関する。

従来、固体光源装置から射出される光の拡がり角を抑制する第１レンズと、当該第１レンズからの光を略平行化する第２レンズとを備えるコリメーターレンズユニットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

従来のコリメーターレンズユニットによれば、第１レンズによって拡がり角が抑制された光を第２レンズによって略平行化するため、固体光源装置から射出される光を効率よく略平行化することが可能となる。

一方、従来、主励起光を射出する固体光源と、主励起光を変換して射出する蛍光層とを有する白色の固体光源装置を用いたプロジェクターが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

従来のプロジェクターによれば、エネルギー消費の少ない小型・軽量の白色の固体光源装置を備えるため、エネルギー消費の少ない小型・軽量のプロジェクターを構成することが可能となる。

特開２００５−２０８５７１号公報 特開２００５−２７４９５７号公報

しかしながら、従来のプロジェクターにおいては、固体光源装置から射出される光の配向分布がランバート配向分布を示すため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用しようとすると、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのないコリメーターレンズユニットを提供することを目的とする。また、このようなコリメーターレンズユニットを備える照明装置を提供することを目的とする。また、このような照明装置を備えるプロジェクターを提供することを目的とする。

［１］本発明のコリメーターレンズユニットは、少なくとも２つのレンズを備え、ランバート発光タイプの固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットであって、前記少なくとも２つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第１レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第２レンズを備え、前記少なくとも２つのレンズを構成する各レンズの入射面及び射出面のうち、少なくとも２面が非球面からなり、前記少なくとも２つの非球面のうち前記固体光源装置に近い側に位置する少なくとも１面の前段非球面は、前記固体光源装置から射出される光の光束密度分布を、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有し、前記少なくとも２つの非球面のうち前記固体光源装置に最も遠い１面の後段非球面は、前記所定の光束密度分布に形成された光を略平行化する機能を有し、前記第１レンズの射出面は球面からなり、前記第２レンズの入射面は前記前段非球面からなり、前記第２レンズの射出面は前記後段非球面からなり、前記コリメーターレンズユニットから射出される光における、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高いことを特徴とする。

このため、本発明のコリメーターレンズユニットによれば、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
また、前記第１レンズの射出面又は前記第２レンズの入射面に前記前段非球面が形成されており、かつ、前記第２レンズの射出面に前記後段非球面が形成されていることにより、固体光源装置から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。
また、前記第１レンズの射出面は球面が形成され、前記第２レンズの入射面に前記前段非球面が形成されていることにより、第１レンズの射出面に前段非球面が形成されている場合と比較して、よりビーム径の大きい光を前段非球面に入射させることが可能となることから、より広い面積を有する前段非球面を用いて光束密度分布変換を無理なくかつ精度良く行うことが可能となる。

なお、本明細書において、「光束密度」とは、コリメーターレンズユニットから射出される光における単位面積当たりの光強度を意味する。

本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前段非球面も後段非球面もともに、非球面における光軸方向の位置が光軸からの距離に応じて任意に定義される回転対称非球面であることが好ましい。

［２］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記コリメーターレンズユニットから射出される光の光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸において最大値を示すとともに、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れるに従って徐々に低くなることが好ましい。

このような構成とすることにより、被照明領域における面内光強度分布をより一層均一なものにすることができる。

［５］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第１レンズと前記第２レンズとの間隔は、前記第１レンズの有効半径よりも大きいことが好ましい。

このような構成とすることにより、十分にビーム径が大きくなった光を前段非球面に入射させることが可能となる。

ここで、第１レンズと第２レンズとの間隔とは、コリメーターレンズユニットの光軸に沿った、第１レンズの射出面と第２レンズの入射面との間の間隔のことである。また、第１レンズの有効半径とは、固体光源装置からの光が第１レンズの射出面を通過する際における、当該固体光源装置からの光のビーム半径のことである。

［６］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第１レンズは光学ガラスからなり、前記第２レンズは樹脂からなることが好ましい。

第１レンズの射出面を球面とし第２レンズの入射面を前段非球面とした場合には、上記のように第１レンズを光学ガラスから製造し第２レンズを樹脂から製造することが好ましい。このようにすることによって、第１レンズを通常の研削研磨法を用いて製造するとともに第２レンズをプレス成形法を用いて製造することにより、全体として高い量産性でコリメーターレンズユニットを製造することが可能となる。

［７］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第１レンズのｎｄは、１．７以上であることが好ましい。

このような構成とすることにより、固体光源装置から射出される光の拡がり角を効率よく抑制することが可能となる。

［８］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第１レンズの入射面は平面からなることが好ましい。

このような構成とすることにより、第１レンズを安価なものとすることが可能となりコリメーターレンズユニットの製造コストを安価なものにすることが可能となる。

本発明のコリメーターレンズユニットは、少なくとも２つのレンズを備え、ランバート発光タイプの固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットであって、前記少なくとも２つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第１レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第２レンズを備え、前記少なくとも２つのレンズを構成する各レンズの入射面及び射出面のうち、少なくとも２面が非球面からなり、前記少なくとも２つの非球面のうち前記固体光源装置に近い側に位置する少なくとも１面の前段非球面は、前記固体光源装置から射出される光の光束密度分布を、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有し、前記少なくとも２つの非球面のうち前記固体光源装置に最も遠い１面の後段非球面は、前記所定の光束密度分布に形成された光を略平行化する機能を有し、前記第２レンズの入射面は前記前段非球面からなり、前記第２レンズの射出面は前記後段非球面からなり、前記コリメーターレンズユニットから射出される光における、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高いことを特徴とする。
また、上記コリメーターレンズユニットにおいては、前記固体光源装置と前記第１レンズとの間の光路中に第３のレンズを更に備え、前記第３のレンズの射出面、前記第１レンズの入射面、および前記第１レンズの射出面のうちいずれか１つの面は、前記固体光源装置から射出される光の光束密度分布を、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有することが好ましい。このような構成とすることによっても、固体光源装置から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。

［１０］本発明の照明装置は、ランバート発光タイプの固体光源装置と、前記固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットとを備える照明装置であって、前記コリメーターレンズユニットは、本発明のコリメーターレンズユニットであ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、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。

［１１］本発明のプロジェクターは、照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、前記照明装置は、本発明の照明装置であることを特徴とする。

このため、本発明のプロジェクターは、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。

実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す平面図。 実施形態１における固体光源装置１０の断面図。 実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０を説明するために示す図。 実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０を説明するために示す図。 実施形態３に係るコリメーターレンズユニット４０を説明するために示す図。 比較例１に係るコリメーターレンズユニット５０を説明するために示す図。 比較例２に係るコリメーターレンズユニット６０を説明するために示す図。 比較例３に係るコリメーターレンズユニット７０を説明するために示す図。 比較例４に係るコリメーターレンズユニット８０を説明するために示す図。 実施形態４に係る照明装置１０６及びプロジェクター１００６を説明するために示す図。 実施形態５に係る照明装置１０８及びプロジェクター１００８を説明するために示す図。

以下、本発明のコリメーターレンズユニット、照明装置及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態１］
まず、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０、照明装置１００及びプロジェクター１０００の構成を説明する。

図１は、実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す平面図である。
図２は、実施形態１における固体光源装置１０の断面図である。
図３は、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０を説明するために示す図である。図３（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０によって略平行化される様子を示す図であり、図３（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０から射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図３（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０から射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図３（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０によって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図３（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０から射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。

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における照明光軸１００ａｘ方向）、ｘ軸方向（図１における紙面に平行かつｚ軸に垂直な方向）及びｙ軸方向（図１における紙面に垂直かつｚ軸に垂直な方向）とする。

実施形態１に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、照明装置１００と、色分離導光光学系２００と、光変調装置としての３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００とを備える。

照明装置１００は、固体光源装置１０と、コリメーターレンズユニット２０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを有する。

固体光源装置１０は、図２に示すように、基台１２、固体光源１４、蛍光層１６及び封止部材１８を有するランバート発光タイプの発光ダイオードであり、赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光を射出する。なお、固体光源装置１０は、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。

コリメーターレンズユニット２０は、図１及び図３（ａ）に示すように、固体光源装置１０に近い側に位置する第１レンズ２２及び固体光源装置１０から遠い側に位置する第２レンズ２４を備え、ランバート発光タイプの固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットであって、固体光源装置１０からの光を、コリメーターレンズユニット２０の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有する。また、コリメーターレンズユニット２０から射出される光の光束密度が、コリメーターレンズユニット２０の光軸において最大値を示すとともに、コリメーターレンズユニット２０の光軸から離れるに従って徐々に低くなるように構成されている。

ここで、「徐々に低くなる」とは、単調かつ連続的に低くなるという意味で用いている。

また、コリメーターレンズユニット２０における第１レンズ２２と第２レンズ２４との間隔ｄ１は、第１レンズ２２の有効半径ｄ２よりも大きくなるように構成されている。

第１レンズ２２は、入射面２１が平面からなり、射出面２３に球面が形成された光学ガラスからなる平凸レンズであり、固体光源装置１０からの光の拡がり角を抑える機能を有する。なお、第１レンズ２２のｎｄは、１．８３である。

第２レンズ２４は、入射面２５に前段非球面が形成され、射出面２６に後段非球面が形成された樹脂(ＰＭＭＡ(ｎｄ＝１．４９４))からなる非球面両凸レンズであり、入射面（前段非球面）２５は、固体光源装置１０から射出される光の光束密度分布を、コリメーターレンズユニット２０の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有し、射出面（後段非球面）２６は、所定の光束密度分布に形成された光を略平行化する機能を有する。その結果、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニット２０から射出される光における、コリメーターレンズユニット２０の光軸近傍における光束密度は、コリメーターレンズユニット２０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなり、コリメーターレンズユニット２０の光軸において最大値を示すとともに、コリメーターレンズユニット２０の光軸から離れるに従って徐々に低くなる。

第１レンズアレイ１２０は、コリメーターレンズユニット２０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸１００ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。

第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０と略同様な構成を有し、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸１００ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。

偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子１４０は、固体光源装置１０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を透過し他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層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を有する。

重畳レンズ１５０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換素子１４０を経た複数の部分光束を集光して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明装置１００の照明光軸１００ａｘとが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、重畳レンズ１５０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。

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とを有する。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの照明光を、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４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く機能を有する。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ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４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、画像情報に応じて照明光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４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ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４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ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４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ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４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ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６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。

次に、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０、照明装置１００及びプロジェクター１０００の効果を説明する。

実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、第２レンズ２４の入射面２５に形成された前段非球面が、固体光源装置１０からの光を、コリメーターレンズユニット２０の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。

また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、コリメーターレンズユニット２０から射出される光の光束密度が、コリメーターレンズユニット２０の光軸において最大値を示すとともに、コリメーターレンズユニット２０の光軸から離れるに従って徐々に低くなるように構成されているため、被照明領域における面内光強度分布をより一層均一なものにすることができる。

また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、固体光源装置１０に近い側に位置する第１レンズ２２及び固体光源装置１０から遠い側に位置する第２レンズ２４を備え、第２レンズ２４の入射面２５に前段非球面が形成され、射出面２６に後段非球面が形成されているため、固体光源から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。

また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、第１レンズ２２の射出面２３が球面からなり、第２レンズ２４の入射面２５に前段非球面が形成されているため、第１レンズの射出面に前段非球面が形成されている場合と比較して、よりビーム径の大きい光を前段非球面に入射させることが可能となることから、より広い面積を有する前段非球面を用いて光束密度分布変換を無理なくかつ精度良く行うことが可能となる。

また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、コリメーターレンズユニット２０における第１レンズ２２と第２レンズ２４との間隔ｄ１が、第１レンズ２２の有効半径ｄ２よりも大きくなるように構成されているため、十分にビーム径が大きくなった光を前段非球面に入射させることが可能となる。

また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、上記のように第１レンズ２２の射出面２３を球面とし第２レンズ２４の入射面２５を前段非球面としているため、第１レンズを光学ガラスから製造し第２レンズを樹脂から製造することができる。このようにすることによって、第１レンズを通常の研削研磨法を用いて製造するとともに第２レンズをプレス成形法を用いて製造することにより、全体として高い量産性でコリメーターレンズユニットを製造することが可能となる。

また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、第１レンズ２２のｎｄが１．７以上であるため、固体光源から射出される光の拡がり角を効率よく抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、第１レンズ２２の入射面２１は平面からなるため、第１レンズを安価なものとすることが可能となりコリメーターレンズユニットの製造コストを安価なものにすることが可能となる。

実施形態１に係る照明装置１００によれば、ランバート発光タイプの固体光源装置１０と、固体光源装置１０から射出される光を略平行化する実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０とを備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。

実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、実施形態１に係る照明装置１００を備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。

［実施形態２］
図４は、実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０を説明するために示す図である。図４（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット３０によって略平行化される様子を示す図であり、図４（ｂ）はコリメーターレンズユニット３０から射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図４（ｃ）はコリメーターレンズユニット３０から射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図４（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット３０によって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図４（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット３０から射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。

実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０は、基本的には実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０と同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット３０を構成する第１レンズの構成が実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０の場合とは異なる。また、第１レンズの構成が異なることに伴って、第２レンズの構成も異なる。

すなわち、実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０においては、図４（ａ）に示すように、第１レンズ３２がメニスカス凸レンズからなる。また、それに伴って、第２レンズ３４の入射面（前段非球面）３５及び射出面（後段非球面）３６の形状が実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０と異なる。

このように、実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０によれば、第１レンズ３２の構成及び第２レンズ３４の構成が、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０の場合とは異なるが、第２レンズ３４の入射面３５に形成された前段非球面が、固体光源装置１０からの光を、コリメーターレンズユニット３０の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット３０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。

［実施形態３］
図５は、実施形態３に係るコリメーターレンズユニット４０を説明するために示す図である。図５（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット４０によって略平行化される様子を示す図であり、図５（ｂ）はコリメーターレンズユニット４０から射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図５（ｃ）はコリメーターレンズユニット４０から射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図５（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット４０によって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図５（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット４０から射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。

実施形態３に係るコリメーターレンズユニット４０は、基本的には実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０と同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット４０を構成する第１レンズの構成が実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０の場合とは異なる。また、第１レンズの構成が異なることに伴って、第２レンズの構成も異なる。

すなわち、実施形態３に係るコリメーターレンズユニット４０においては、図５（ａ）に示すように、第１レンズ４２は、射出面４３に非球面が形成されたメニスカス凸レンズからなる。また、それに伴って、第２レンズ４４の入射面（前段非球面）４５及び射出面（後段非球面）４６の形状が実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０と異なる。

このように、実施形態３に係るコリメーターレンズユニット４０によれば、コリメーターレンズユニット４０を構成する第１レンズ４２の構成が、実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０場合と異なるが、第１レンズ４２の射出面４３に形成された非球面及び第２レンズ４４の入射面４５に形成された前段非球面が、固体光源装置１０からの光を、コリメーターレンズユニット４０の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット４０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。

また、実施形態３に係るコリメーターレンズユニット４０によれば、第１レンズ４２の射出面４３に非球面が形成されているため、コリメーターレンズユニット４０の光路長を短くすることが可能となり、コリメーターレンズユニット４０を小型化することが可能となる。

次に、本発明のコリメーターレンズユニットに関する比較例について説明する。

［比較例１］
図６は、比較例１に係るコリメーターレンズユニット５０を説明するために示す図である。図６（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット５０によって略平行化される様子を示す図であり、図６（ｂ）はコリメーターレンズユニット５０から射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図６（ｃ）はコリメーターレンズユニット５０から射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図６（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット６０によって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図６（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット５０から射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。

比較例１に係るコリメーターレンズユニット５０は、基本的には実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０と同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット５０を構成する第２レンズの構成が実施形態２に係るコリメーターレンズユニット３０の場合とは異なる。

すなわち、比較例１に係るコリメーターレンズユニット５０においては、図６（ａ）に示すように、第２レンズ５４は入射面５５が球面からなり、射出面５６に非球面が形成されたメニスカス凸レンズからなる。

このように、比較例１に係るコリメーターレンズユニット５０によれば、コリメーターレンズユニット５０を構成する第１レンズ５２の射出面（球面）５３、第２レンズ５４の入射面（球面）５５のいずれにも前段非球面が形成されていないため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用した場合と同様に、コリメーターレンズユニット５０から射出される光における、コリメーターレンズユニット５０の光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニット５０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう（図６（ｂ）及び図６（ｃ）参照。）。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまう。

［比較例２］
図７は、比較例２に係るコリメーターレンズユニット６０を説明するために示す図である。図７（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット６０によって略平行化される様子を示す図であり、図７（ｂ）はコリメーターレンズユニット６０から射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図７（ｃ）はコリメーターレンズユニット６０から射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図７（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット６０によって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図７（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット６０から射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。

比較例２に係るコリメーターレンズユニット６０は、基本的には比較例１に係るコリメーターレンズユニット５０と同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット６０を構成する第２レンズの構成が比較例１に係るコリメーターレンズユニット５０の場合とは異なる。

すなわち、比較例２に係るコリメーターレンズユニット６０においては、図７（ａ）に示すように、第２レンズ６４は、入射面６５に非球面が形成され、射出面６６に後段非球面が形成された非球面メニスカス凸レンズからなる。

しかしながら、比較例２に係るコリメーターレンズユニット６０よれば、コリメーターレンズユニット６０を構成する第２レンズ６４の入射面（非球面）６５が、固体光源装置１０から射出される光の光束密度分布を、コリメーターレンズユニット６０の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット６０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有しないため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用した場合と同様に、コリメーターレンズユニット６０から射出される光における、コリメーターレンズユニット６０の光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニット６０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう（図７（ｂ）及び図７（ｃ）参照。）。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまう。

［比較例３］
図８は、比較例３に係るコリメーターレンズユニット７０を説明するために示す図である。図８（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット７０によって略平行化される様子を示す図であり、図８（ｂ）はコリメーターレンズユニット７０から射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図８（ｃ）はコリメーターレンズユニット７０から射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図８（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット７０によって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図８（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット７０から射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。

比較例３に係るコリメーターレンズユニット７０は、基本的には比較例２に係るコリメーターレンズユニット６０と同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット７０を構成する第２レンズの構成が比較例２に係るコリメーターレンズユニット６０の場合とは異なる。

すなわち、比較例３に係るコリメーターレンズユニット７０においては、図８（ａ）に示すように、第２レンズ７４は、入射面７５に非球面が形成され、射出面７６に後段非球面が形成された非球面両凸レンズからなる。

しかしながら、比較例３に係るコリメーターレンズユニット７０によれば、コリメーターレンズユニット７０を構成する第２レンズ７４の入射面（非球面）７５は、固体光源装置１０から射出される光の光束密度分布を、コリメーターレンズユニット７０の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット７０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有するが、その能力が不十分であり、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができないため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用した場合と同様に、コリメーターレンズユニット７０から射出される光における、コリメーターレンズユニット７０の光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニット７０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう（図８（ｂ）及び図８（ｃ）参照。）。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまう。

［比較例４］
図９は、比較例４に係るコリメーターレンズユニット８０を説明するために示す図である。図９（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット８０を通過する際に屈折する様子を示す図であり、図９（ｂ）はコリメーターレンズユニット８０から射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図９（ｃ）はコリメーターレンズユニット８０から射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図９（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット８０を通過する際に屈折する様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図９（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット８０から射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。

比較例４に係るコリメーターレンズユニット８０は、基本的には比較例１に係るコリメーターレンズユニット５０と同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット８０を構成する第２レンズの構成が比較例１に係るコリメーターレンズユニット５０の場合とは異なる。

すなわち、比較例４に係るコリメーターレンズユニット８０においては、図９（ａ）に示すように、第２レンズ８４は、入射面８５及び射出面８６が球面からなるメニスカス凸レンズからなる。

このように、比較例４に係るコリメーターレンズユニット８０よれば、第１レンズ８２の射出面８３、第２レンズ８４の入射面８５のいずれにも前段非球面が形成されておらず、第２レンズ８４の射出面８６にも後段非球面が形成されていない。このため、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニット８０から射出される光における、コリメーターレンズユニット８０の光軸から離れた周辺部における光束密度が盛り上がっている。また、図９（ａ）に示すように、固体光源装置１０から射出される光を略平行化することができない。その結果、コリメーターレンズユニット８０から射出される光における、コリメーターレンズユニット８０の光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニット８０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることはできるが、固体光源装置１０から射出される光を略平行化することができない。

次に、本発明のコリメーターレンズユニットを備える照明装置及びプロジェクターの他の実施形態について説明する。

［実施形態４］
図１０は、実施形態４に係る照明装置１０６及びプロジェクター１００６を説明するために示す図である。

実施形態４に係るプロジェクター１００６は、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、照明装置の構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なる。

すなわち、実施形態４に係る照明装置１０６は、図１０に示すように、インテグレーター光学系として、ロッドインテグレーター光学系７００を備える。なお、実施形態１に係るプロジェクター１００と同様の構成を有するものについては、記載を省略する。

ロッドインテグレーター光学系７００は、集光レンズ７１０と、偏光変換ロッド７２０と、リレーレンズ７３０とを備える。

集光レンズ７１０は、コリメーターレンズユニット２０からの平行光を集光して偏光変換ロッド７２０の偏光変換部７２２に導光する。

偏光変換ロッド７２０は、偏光変換部７２２及びインテグレーターロッド部７２４を有し、面内光強度分布が均一化した光を射出する。偏光変換部７２２は、集光レンズ７１０からの光を略１種類の直線偏光光に変換する機能を有する。インテグレーターロッド部７２４は、偏光変換された光を内面で多重反射することによって均一化する機能を有する。

リレーレンズ７３０は、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂとともに、偏光変換ロッド７２０から射出された光を発散させずに、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。なお、リレーレンズ７３０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。

このように、実施形態４に係る照明装置１０６によれば、ランバート発光タイプの固体光源装置１０と、固体光源装置１０から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニット２０とを備えるため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。

実施形態４に係るプロジェクター１００６によれば、上記した照明装置１０６を備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。

なお、実施形態４に係るプロジェクター１００６は、照明装置１０６の構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００と異なる以外は、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクター１０００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施形態５］
図１１は、実施形態５に係る照明装置１０８及びプロジェクター１００８を説明するために示す図である。図１１（ａ）はプロジェクター１００８の光学系を示す平面図であり、図１１（ｂ）はカラーホイール７５０を示す図である。

実施形態５に係るプロジェクター１００８は、図１１（ａ）に示すように、照明装置１０８と、リレー光学系８００と、マイクロミラー型光変調装置４１０と、投写光学系６１０とを備える。

照明装置１０８は、固体光源装置１０と、コリメーターレンズユニット２０と、ロッドインテグレーター光学系７４０と、カラーホイール７５０とを備える。

固体光源装置１０及びコリメーターレンズユニット２０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。

ロッドインテグレーター光学系７４０は、集光レンズ７４２と、インテグレーターロッド７４４を有する。集光レンズ７４２は、コリメーターレンズユニット２０からの平行光を集光してインテグレーターロッド７４４の入射面に導光する。インテグレーターロッド７４４は、入射面から入射された光を内面で多重反射することによって均一化し、面内光強度分布が均一化した光を射出する。

カラーホイール７５０は、図１１（ａ）に示すように、インテグレーターロッド７４４の入射面の直前に配設されている。カラーホイール７５０は、図１１（ｂ）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７５２Ｒ，７５２Ｇ，７５２Ｂ及び透光領域７５２Ｗが形成された円板状部材からなる。

カラーフィルタ７５２Ｒは、インテグレーターロッド７４４に入射する光のうち、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７５２Ｇ，７５２Ｂは、それぞれ、インテグレーターロッド７４４に入射する光のうち、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７５２Ｒ，７５２Ｇ，７５２Ｂ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。透光領域７５２Ｗは、インテグレーターロッド７４４に入射する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７５２Ｗにより、投写画像中の輝度を高くすることができ、投写画像の明るさを確保することができる。

リレー光学系８００は、図１１（ａ）に示すように、リレーレンズ８１０と、反射ミラー８２０と、集光レンズ８３０とを有し、インテグレーターロッド７４４からの光をマイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域に導く機能を有する。

リレーレンズ８１０は、集光レンズ８３０とともに、インテグレーターロッド７４４からの光を発散させずにマイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。なお、リレーレンズ８１０は、１枚のレンズで構成されていてもよいし、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８２０は、照明光軸１０８ａｘに対して傾斜して配置され、リレーレンズ８１０からの光を曲折し、マイクロミラー型光変調装置４１０へと導光する。これにより、プロジェクターをコンパクトにすることができる。

集光レンズ８３０は、リレーレンズ８１０及び反射ミラー８２０からの光をマイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域に集光させ、かつ、マイクロミラー型光変調装置４１０によって変調された光を投写光学系６１０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４１０は、リレー光学系８００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６１０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４１０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４１０から射出される画像光は、投写光学系６１０によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。

このように、実施形態５に係る照明装置１０８によれば、ランバート発光タイプの固体光源装置１０と、固体光源装置１０から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニット２０とを備えるため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。

実施形態５に係るプロジェクター１００８によれば、上記した照明装置１０８を備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態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）上記各実施形態においては、前段非球面が第２レンズの入射面に形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前段非球面が第１レンズの射出面に形成されていてもよい。

（２）上記各実施形態においては、第１レンズ及び第２レンズを備えるコリメーターレンズユニットを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。第１レンズ及び第２レンズ並びに第１レンズ及び第２レンズの間に配置される第３レンズを備えるコリメーターレンズユニットを用いてもよい。このとき、第１レンズの射出面、第３レンズの入射面及び射出面並びに第２レンズの入射面のうちの２面に前段非球面が形成されており、かつ、第２レンズの射出面に後段非球面が形成されていることが好ましい。
このようにすることによっても、固体光源から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。

（３）上記各実施形態においては、本発明の照明装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の照明装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、各種照明器具等。）に適用することもできる。

（４）上記実施形態１及び４においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。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光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、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての光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ーにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。

（５）上記実施形態１及び４においては、３つの液晶光変調装置を用いたプロジェクター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い。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ーにも適用可能である。

（６）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ー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ーに適用する場合にも可能である。

１０…固体光源装置、１２…基台、１４…固体光源、１６…蛍光層、１８…封止部材、２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０…コリメーターレンズユニット、２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１…（第１レンズの）入射面、２２，３２，４２，５２，６２，７２，８２…第１レンズ、２３，３３，４３，５３，６３，７３，８３…（第１レンズの）射出面、２４，３４，４４，５４，６４，７４，８４…第２レンズ、２５，３５，４５，５５，６５，７５，８５…（第２レンズの）入射面、２６，３６，４６，５６，６６，７６，８６…（第２レンズの）射出面、１００，１０６，１０８…照明装置、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０，８２０…反射ミラー、２６０…入射側レンズ、２７０，７３０，８１０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ，７１０，７４２，８３０…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶装置、４１０…マイクロミラー型光変調装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００，６１０…投写光学系、７００，７４０…ロッドインテグレーター光学系、７２０…偏光変換ロッド、７２２…偏光変換部、７２４，７４４…インテグレーターロッド、７５０…カラーホイール、７５２…モーター、８００…リレー光学系、１０００，１００６，１００８…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (10)

1. 少なくとも２つのレンズを備え、ランバート発光タイプの固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットであって、
   前記少なくとも２つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第１レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第２レンズを備え、
   前記少なくとも２つのレンズを構成する各レンズの入射面及び射出面のうち、少なくとも２面が非球面からなり、
   前記少なくとも２つの非球面のうち前記固体光源装置に近い側に位置する少なくとも１面の前段非球面は、前記固体光源装置から射出される光の光束密度分布を、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有し、
   前記少なくとも２つの非球面のうち前記固体光源装置に最も遠い１面の後段非球面は、前記所定の光束密度分布に形成された光を略平行化する機能を有し、
   前記第１レンズの射出面は球面からなり、
   前記第２レンズの入射面は前記前段非球面からなり、
   前記第２レンズの射出面は前記後段非球面からなり、
   前記コリメーターレンズユニットから射出される光における、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高いことを特徴とするコリメーターレンズユニット。
2. 請求項１に記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
   前記コリメーターレンズユニットから射出される光の光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸において最大値を示すとともに、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れるに従って徐々に低くなることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
3. 請求項１または２に記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
   前記第１レンズと前記第２レンズとの間隔は、前記第１レンズの有効半径よりも大きいことを特徴とするコリメーターレンズユニット。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
   前記第１レンズは光学ガラスからなり、前記第２レンズは樹脂からなることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
5. 請求項４に記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
   前記第１レンズのｎｄは、１．７以上であることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
   前記第１レンズの入射面は平面からなることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
7. 少なくとも２つのレンズを備え、ランバート発光タイプの固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットであって、
   前記少なくとも２つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第１レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第２レンズを備え、
   前記少なくとも２つのレンズを構成する各レンズの入射面及び射出面のうち、少なくとも２面が非球面からなり、
   前記少なくとも２つの非球面のうち前記固体光源装置に近い側に位置する少なくとも１面の前段非球面は、前記固体光源装置から射出される光の光束密度分布を、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有し、
   前記少なくとも２つの非球面のうち前記固体光源装置に最も遠い１面の後段非球面は、前記所定の光束密度分布に形成された光を略平行化する機能を有し、
   前記第２レンズの入射面は前記前段非球面からなり、
   前記第２レンズの射出面は前記後段非球面からなり、
   前記コリメーターレンズユニットから射出される光における、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高いことを特徴とするコリメーターレンズユニット。
8. 前記固体光源装置と前記第１レンズとの間の光路中に第３のレンズを更に備え、
   前記第３のレンズの射出面、前記第１レンズの入射面、および前記第１レンズの射出面のうちいずれか１つの面は、前記固体光源装置から射出される光の光束密度分布を、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有することを特徴とする請求項７に記載のコリメーターレンズユニット。
9. ランバート発光タイプの固体光源装置と、
   前記固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットとを備える照明装置であって、
   前記コリメーターレンズユニットは、請求項１〜８のいずれかに記載のコリメーターレンズユニットであることを特徴とする照明装置。
10. 照明装置と、
    前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
    前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、
    前記照明装置は、請求項９に記載の照明装置であることを特徴とするプロジェクター。