JP3455154B2 - 照明装置、およびこれを備えたプロジェクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクタ等に
用いられる照明装置、およびこれを用いたプロジェクタ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、照明装置には集光特性を備えた
反射鏡が用いられており、光源の光を直接照射するだけ
ではなく、光源からの光を反射鏡で反射し、集光するこ
とで光の利用効率を高くしている。しかし、光源からの
光は放射状に拡散するため、反射鏡などに集光されない
で逸散してしまう光が存在する場合、逸散する光の分だ
け光の利用効率は低下していた。

【０００３】従来、このような逸散する光を少なくする
技術として、特開平６−２５０２８８号公報に記載され
たようなものが知られている。その照明装置の構成図を
図１１に示す。

【０００４】図１１に示された照明装置は、回転楕円鏡
と球面鏡の焦点位置に光源を配置し、開口部を通過した
光をコンデンサレンズで収束して被照射体に照明する構
成である。この照明装置では、回転楕円鏡と異なる方向
に照射した光を球面鏡により反射して、再び光源位置に
戻し、光源位置を通過させた後、回転楕円鏡で反射する
ことで光の利用効率を高くしている。

【０００５】また、開口部を被照射体のみを照射できる
形状にすることで、さらに光の利用効率を高くしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１１において、開口
部を非常に小さくした場合、光源から発生するほとんど
の光を平行な光として得ることができる。しかし、実際
は開口部を小さくすればするほど回折の影響を受ける光
の量が増えてしまうため、コンデンサレンズを通過する
光は非常に少なくなる。また、光源位置や熱の影響で反
射面の形状などが僅かに変化した場合でも、回転楕円鏡
の焦点と開口部の位置が合わなくなり、極端に大きい光
の損失が発生する。

【０００７】逆に、開口部が少しでも大きくなると、光
源から開口部に直接入射する光が増えるため、コンデン
サレンズで平行化できない光が増えてしまう。そのた
め、被照射体に入射する光は一定の角度にならず、多数
の光学部品や入射角依存性の強い光学部品を組み込んだ
プロジェクタなどの光源として用いる場合、最適な光学
系の設計が難しくなる。その結果、画像を投写するまで
の光の損失が多くなったり、各光学部品において設計通
りの効果が得られないなどの問題が起きる可能性があ
る。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決するもの
で、その目的とすることは、第１に光の利用効率が高
く、平行な照明光が得られる照明装置を提供すること、
第２に光源位置や反射面の形状が僅かに変化しても極端
に大きい光の損失が発生しない照明装置を提供すること
にある。さらに、このような照明装置を用いることによ
って、画像品質が良く、画像が明るいプロジェクタを提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の照明装置は、光源と、前記光源の位置に焦
点を有する球面部分と前記光源の位置に一方の焦点を有
する回転放物面部分とを有する主反射手段と、前記主反
射手段の開口部に配置され、前記球面部分で反射した光
と前記光源から直接入射した光とを平行化するための集
光手段と、前記光源の位置に焦点を有し、前記光源から
直接入射した光を前記回転放物面部分の焦点に集光した
後、前記回転放物面部分に照射する補助反射手段と、を
備え、前記集光手段の外形形状は、前記補助反射手段の
開口部の周辺形状上を移動する点と前記光源とを結ぶ直
線の軌跡と、光軸に垂直な面との交線によって規定され
る形状であり、前記球面部分の外周形状は、前記直線の
軌跡と前記球面部分との交線によって規定される形状で
あって、前記光軸方向から見たときに、前記回転放物面
部分の外周形状は、前記補助反射手段の開口部の周辺形
状より大きくならず、前記光軸方向から見たときに、前
記球面部分の外周形状は、前記回転放物面部分の外周形
状より大きくならず、前記光軸方向から見たときに、前
記集光手段の外形形状は、前記球面部分の外周形状より
大きくならないことを特徴とする。

【００１０】このような構成によれば、光源から集光手
段に直接入射した光は、平行な光として開口部から射出
される。また、光源から主反射手段の球面部分に直接入
射した光は、反射され光源の位置付近に集光された後、
集光手段に入射して、平行な光として開口部から射出さ
れる。そして、光源から主反射手段の回転放物面部分に
直接入射した光は、反射されて、平行な光として開口部
より射出される。さらに、光源から補助反射手段に直接
入射した光は、反射されて光源の位置付近に集光された
後、主反射手段の回転放物面部分に入射し、反射されて
平行な光として開口部から射出される。

【００１１】よって、従来のように照明光を集光した
後、非常に小さな開口部を通過させる必要がなく、開口
部を比較的大きくすることができるため、光源位置や反
射面の形状などが僅かに変化しても極端に大きい光の損
失がなく、光源から発生するほとんどの光を平行な光と
して得ることができる。

【００１２】

【００１３】更に、このような構成によれば、集光手段
の外形形状が、補助反射手段の開口部の周辺形状上を移
動する点と光源とを結ぶ直線との軌跡と、光軸に垂直な
面との交線によって規定される形状であることから、光
源から補助反射手段の開口部に直接向かう光は必ず集光
手段を通過し、光源から補助反射手段の開口部を直接通
過する光は存在しなくなる。また、球面部分の外周形状
が、補助反射手段の開口部の周辺形状上を移動する点と
光源とを結ぶ直線の軌跡と球面部分との交線によって規
定される形状であるから、球面部分に反射した光は、光
源に集光した後、必ず集光手段を通過する。

【００１４】更に、光軸方向から見たときに、回転放物
面部分の外周形状は、補助反射手段の開口部の周辺形状
より大きくならず、光軸方向から見たときに、球面部分
の外周形状は、回転放物面部分の外周形状より大きくな
らず、光軸方向から見たときに、集光手段の外形形状
は、球面部分の外周形状より大きくならないことから、
回転放物面で反射されたすべての光は、集光手段及び補
助反射手段の影響を受けることなく、平行な光として補
助反射手段の開口部を通過する。

【００１５】従って、補助反射手段の開口部を通過する
光は、必ず集光手段を通過しているか回転放物面部分で
反射しているので、光源から発生したほぼ全ての光を平
行な光として補助反射手段の開口部から射出することが
できる。さらに、補助反射手段の開口部を通過する光
は、回転放物面部分の外周形状を光軸方向の無限遠に投
影した像と同じ形状の光束であるため、円形や矩形など
の被照射体に対して被照射体のみを照射することも可能
となる。

【００１６】よって、光源から発生したほぼ全ての光を
平行な光として、高い光利用効率で被照射体に照明する
ことができる。

【００１７】また、本発明のプロジェクタは、上記のよ
うに、平行度が高く、光利用効率の高い照明装置を備え
ているので、品質が良く、明るい画像を得ることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、図面を用いて、本発明の
実施の形態について説明する。

【００１９】（第一の形態）まず、本発明の第一の実施
形態を図１から図４に基づいて説明する。

【００２０】図１は本発明の第一の実施形態にかかる照
明装置の構成を示す断面図である。

【００２１】図１に示すように、光源１は主反射手段で
ある主反射鏡３のほぼ焦点の位置に配置されていて、主
反射鏡３は球面からなる球面反射鏡３ａと回転放物面か
らなる回転放物面反射鏡３ｂで構成されている。つま
り、球面反射鏡３ａの焦点は光源１の位置にあり、回転
放物面反射鏡３ｂの焦点は光源１の位置と無限遠点にあ
る。また、主反射鏡３の開口部には、光源１から直接入
射した光及び球面反射鏡３ａから反射した光を平行化す
るように、集光手段であるコンデンサレンズ４が配置さ
れている。さらに、光源１が焦点となるように補助反射
手段である球面の補助反射鏡５が配置されていて、補助
反射鏡５には円形の非照射体７の形状と同じ円形の開口
部６が形成されている。

【００２２】次に、開口部６の周辺形状、コンデンサレ
ンズ４の外形形状、球面反射鏡３ａの外周形状、そして
回転放物面反射鏡３ｂの外周形状について詳しく述べ
る。

【００２３】図２は開口部６、コンデンサレンズ４、球
面反射鏡３ａの関係を示す斜視図、図３は開口部６と回
転放物面反射鏡３ｂの関係を示す斜視図、そして図４は
本発明による照明装置を光軸方向の無限遠から見たとき
の正面図である。

【００２４】図２に示すように、コンデンサレンズ４の
外形形状は、円形の開口部６の周辺形状上を移動する点
と光源１とを結ぶ直線の軌跡と、光軸に垂直な面との交
線によって表される形状となり、球面反射鏡３ａの外周
形状は、前述の直線の軌跡と球面反射鏡３ａとの交線に
よって表される形状となる。

【００２５】また、回転放物面反射鏡３ｂの外周形状に
おいては、図３に示すように開口部６と同じ大きさの円
形の形状となっている。

【００２６】従って、図４に示すように本発明による照
明装置を光軸方向の無限遠から見ると、回転放物面反射
鏡３ｂの外周形状は開口部６の周辺形状と一致し、球面
反射鏡３ａの外周形状は回転放物面反射鏡３ｂの外周形
状より小さく、コンデンサレンズ４の外形形状は球面反
射鏡３ａの外周形状と一致している。これは、回転放物
面反射鏡３ｂの外周形状を光軸方向の無限遠に投影した
像が、開口部６の周辺形状を光軸方向の無限遠に投影し
た像より大きくならず、球面反射鏡３ａの外周形状を光
軸方向の無限遠に投影した像が、回転放物面反射鏡３ｂ
の外周形状を光軸方向の無限遠に投影した像より大きく
ならず、コンデンサレンズ４の外形形状を光軸方向の無
限遠に投影した像が、球面反射鏡３ａの外周形状を光軸
方向の無限遠に投影した像より大きくならない条件を満
たしている。

【００２７】以上の構成によって、図１に示すように光
源１からコンデンサレンズ４に直接入射した光は、光軸
２に平行な光として得られ、光源１から球面反射鏡３ａ
に直接照射した光は、反射して光源１に集光した後、コ
ンデンサレンズ４に入射して光軸２に平行な光として得
られる。そして、光源１から回転放物面反射鏡３ｂに直
接入射した光は、反射して光軸２に平行な光として開口
部６より得られ、光源１から補助反射鏡５に直接入射し
た光は、反射して光源１に集光した後、回転放物面反射
鏡３ｂに入射し、反射して光軸２に平行な光として開口
部６より得られる。

【００２８】従って、光源１から発生するほぼすべての
光を平行な光として開口部６より得ることができ、開口
部６より得られる光は、開口部６を光軸２方向の無限遠
に投影した形状と同じ大きさの円形の光束となるため、
同じ円形の被照射体７のみに照射することができる。

【００２９】よって、開口部を非常に小さくする必要が
無いため、光源位置や反射手段の形状が僅かに変化して
も極端に大きい光の損失がなく、また、光源から発生し
たほぼすべての光を平行な光として円形の被照射体に照
明できるため高い光利用効率が得られる。

【００３０】（第二の形態）次に、本発明の第二の実施
形態を図５から図８に基づいて説明する。

【００３１】図５は本発明の第二の実施形態にかかる照
明装置の構成を示す断面図である。本実施形態では、部
品の種類及び配置については、先に説明した第一の実施
形態と基本的には同様であり、異なる部分は、開口部６
の周辺形状、コンデンサレンズ４の外形形状、球面反射
鏡３ａの外周形状、そして回転放物面反射鏡３ｂの外周
形状である。また、開口部６の周辺形状は、光軸２方向
の無限遠に投影した像が非照射体７と同じ矩形となるよ
うに形成されている。

【００３２】次に、開口部６の周辺形状、コンデンサレ
ンズ４の外形形状、球面反射鏡３ａの外周形状、そして
回転放物面反射鏡３ｂの外周形状について詳しく述べ
る。

【００３３】図６は開口部６、コンデンサレンズ４、球
面反射鏡３ａの関係を示す斜視図、図７は開口部６と回
転放物面反射鏡３ｂの関係を示す斜視図、そして図８は
本発明による照明装置を光軸方向の無限遠から見たとき
の正面図である。

【００３４】図６に示すように、コンデンサレンズ４の
外形形状は、開口部６の周辺形状上を移動する点と光源
１とを結ぶ直線の軌跡及び光軸に垂直な面との交線によ
って表される形状となり、球面反射鏡３ａの外周形状
は、前述の直線の軌跡と球面反射鏡３ａとの交線によっ
て表される形状となる。

【００３５】また、回転放物面反射鏡３ｂの外周形状に
おいては、図３に示すように開口部６の周辺形状上を移
動する点を通過する光軸２に平行な直線の軌跡と回転放
物面反射鏡３ｂとの交線で表される形状となる。

【００３６】従って、図５に示すように本発明による照
明装置を光軸方向の無限遠から見ると、回転放物面反射
鏡３ｂの外周形状は開口部６の周辺形状と一致し、球面
反射鏡３ａの外周形状は回転放物面反射鏡３ｂの外周形
状より小さく、コンデンサレンズ４の外形形状は球面反
射鏡３ａの外周形状より小さくなっている。これは、回
転放物面反射鏡３ｂの外周形状を光軸方向の無限遠に投
影した像が、開口部６の周辺形状を光軸方向の無限遠に
投影した像より大きくならず、球面反射鏡３ａの外周形
状を光軸方向の無限遠に投影した像が、回転放物面反射
鏡３ｂの外周形状を光軸方向の無限遠に投影した像より
大きくならず、コンデンサレンズ４の外形形状を光軸方
向の無限遠に投影した像が、球面反射鏡３ａの外周形状
を光軸方向の無限遠に投影した像より大きくならない条
件を満たしている。

【００３７】以上の構成によって、図５に示すように光
源１からコンデンサレンズ４に直接入射した光は、光軸
２に平行な光として得られ、光源１から球面反射鏡３ａ
に直接照射した光は、反射して光源１に集光した後、コ
ンデンサレンズ４に入射して光軸２に平行な光として得
られる。そして、光源１から回転放物面反射鏡３ｂに直
接入射した光は、反射して光軸２に平行な光として開口
部６より得られ、光源１から補助反射鏡５に直接入射し
た光は、反射して光源１に集光した後、回転放物面反射
鏡３ｂに入射し、反射して光軸２に平行な光として開口
部６より得られる。

【００３８】従って、光源１から発生するほぼすべての
光を平行な光として開口部６より得ることができ、開口
部６より得られる光は、開口部６を光軸２方向の無限遠
に投影した形状と同じ大きさの矩形の光束となるため、
同じ矩形の被照射体７のみに照射することができる。

【００３９】よって、開口部を非常に小さくする必要が
無いため、光源位置や反射手段の形状が僅かに変化して
も極端に大きい光の損失がなく、また、光源から発生し
たほぼすべての光を平行な光として矩形の被照射体に照
明できるため高い光利用効率が得られる。

【００４０】なお、これまでの実施形態では開口部の周
辺形状が異なるものについて述べたが、開口部の周辺形
状はこれらに限らない。

【００４１】また、本発明に用いる光源に関しては理想
的には点光源ですべての方向に光が拡散することが望ま
しいが、それに比較的類似する光源であれば、本発明の
主旨を逸脱しない範囲で用いることができる。例えば、
光源が電極間の放電により発光する放電ランプの発光部
がある。この場合、ほぼ点光源と考えればよい。ただ
し、電極はなるべく多くの光を遮らないほうがよいの
で、電極間を結ぶ直線が光軸に対して垂直や平行となる
ような様々な配置や直線や曲線などの様々な形状が考え
られる。

【００４２】（プロジェクタ）次に、上記照明装置を組
み込むことが可能なプロジェクタの実施の形態を説明す
る。以下の説明では、特に説明のない限り、光の進行方
向をｚ方向、光の進行方向（ｚ方向）からみて３時の方
向をｘ方向、１２時の方向をｙ方向とする。

【００４３】図９は、プロジェクタの要部を示す概略平
面図である。このプロジェクタ１０は、照明光学系１０
０と、ダイクロイックミラー２１０，２１２を含む色光
分離光学系２００と、反射ミラー２２２，２２４と、入
射側レンズ２３０と、リレーレンズ２３２とを含む導光
光学系２２０と、反射ミラー２１８と、３枚のフィール
ドレンズ２４０，２４２，２４４と、３枚の液晶ライト
バルブ２５０，２５２，２５４と、クロスダイクロイッ
クプリズム２６０と、投写レンズ２７０とを備えてい
る。液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４は、それ
ぞれ、液晶パネル２５０ｂ，２５２ｂ，２５４ｂと、入
射側偏光板２５０ａ，２５２ａ，２５４ａと、出射側偏
光板２５０ｃ，２５２ｃ，２５４ｃとを備えている。

【００４４】照明光学系１００は、略平行な光束を出射
する照明装置１１０と、第１のレンズアレイ１２０と、
第２のレンズアレイ１３０と、重畳レンズ１５０と、反
射ミラー１６０とを備えている。照明光学系１００は、
３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４の照明
領域である液晶パネル２５０ｂ，２５２ｂ，２５４ｂの
有効領域をほぼ均一に照明するためのインテグレータ光
学系である。この照明装置１１０として、第１または第
２の実施形態にかかる照明装置を用いることができる。

【００４５】図１０は、第１のレンズアレイ１２０の外
観を示す斜視図である。第１のレンズアレイ１２０は略
矩形状の輪郭を有する小レンズ１２２がＭ行Ｎ列のマト
リクス状に配列された構成を有している。この例では、
Ｍ＝６，Ｎ＝４である。各小レンズ１２２は、照明装置
１１０（図９）から入射された平行な光束を複数の（す
なわちＭ×Ｎ個の）部分光束に分割し、各部分光束を第
２のレンズアレイ１３０の近傍で結像させる。各小レン
ズ１２２をｚ方向から見た外形形状は、液晶パネル２５
０ｂ，２５２ｂ，２５４ｂ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、液晶ライトバルブの照明
領域（画像が表示される領域）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、各小レンズ１２
２のアスペクト比も４：３に設定する。

【００４６】第２のレンズアレイ１３０も、第１のレン
ズアレイ１２０の小レンズ１２２に対応するように、小
レンズがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有
している。第２のレンズアレイ１３０は、第１のレンズ
アレイ１２０から出射された各部分光束の中心軸（主光
線）が重畳レンズ１５０の入射面に垂直に入射するよう
に揃える機能を有している。さらに、重畳レンズ１５０
は、複数の部分光束を３枚の液晶パネル２５０ｂ，２５
２ｂ，２５４ｂ上で重畳させる機能を有している。ま
た、フィールドレンズ２４０，２４２，２４４は、照明
領域に照射される各部分光束をそれぞれの中心軸（主光
線）に平行な光束に変換する機能を有する。なお、本実
施例では、第２のレンズアレイ１３０と重畳レンズ１５
０を別々の構成としているが、第２のレンズアレイ１３
０に重畳レンズ１５０の機能を併せ持つようにしてもよ
い。例えば、各小レンズを偏心レンズで構成するように
してもよい。また、第２のレンズアレイ１３０は、照明
装置１１０から出射される光束が平行性に優れている場
合には、省略することも可能である。

【００４７】第２のレンズアレイ１３０は、図９に示す
ように、反射ミラー１６０を挟んで第１のレンズアレイ
１３０に対して９０度傾いて配置されている。反射ミラ
ー１６０は、第１のレンズアレイ１２０から出射された
光束を第２のレンズアレイ１３０に導くために設けられ
ている。照明光学系の構成によっては、必ずしも必要と
しない。例えば、第１のレンズアレイ１２０および照明
装置１１０が第２のレンズアレイ１３０に平行に設けら
れていれば必要ではない。

【００４８】図９に示すプロジェクタ１０において、照
明装置１１０から出射された略平行な光束は、インテグ
レータ光学系を構成する第１と第２のレンズアレイ１２
０，１３０によって、複数の部分光束に分割される。第
１のレンズアレイ１２０の各小レンズから出射された部
分光束は、第２のレンズアレイ１３０の各小レンズ１３
２の近傍で照明装置１１０の光源像（２次光源像）が形
成されるように集光される。第２のレンズアレイ１３０
の近傍に形成された２次光源像から出射された部分光束
は、拡散しながら重畳レンズ１５０によって液晶パネル
２５０ｂ，２５２ｂ，２５４ｂの有効領域（表示領域）
上で重畳される。上記の結果、各液晶パネル２５０ｂ，
２５２ｂ，２５４ｂは、ほぼ均一に照明される。

【００４９】色光分離光学系２００は、２枚のダイクロ
イックミラー２１０，２１２を備え、重畳レンズ１５０
から出射される光を、赤、緑、青の３色の色光に分離す
る機能を有している。第１のダイクロイックミラー２１
０は、照明光学系１００から出射された白色光束の赤色
光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分
とを反射する。第１のダイクロイックミラー２１０を透
過した赤色光は、反射ミラー２１８で反射され、フィー
ルドレンズ２４０を通って赤光用の液晶ライトバルブ２
５０に達する。このフィールドレンズ２４０は、第２の
レンズアレイ１３０から出射された各部分光束をその中
心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液
晶ライトバルブの前に設けられたフィールドレンズ２４
２，２４４も同様である。

【００５０】第１のダイクロイックミラー２１０で反射
された青色光と緑色光のうちで、緑色光は第２のダイク
ロイックミラー２１２によって反射され、フィールドレ
ンズ２４２を通って緑光用の液晶ライトバルブ２５２に
達する。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー
２１２を透過し、入射側レンズ２３０、リレーレンズ２
３２および反射ミラー２２２，２２４を備えたリレーレ
ンズ（導光光学系）２２０を通り、さらに出射側レンズ
（フィールドレンズ）２４４を通って青色光用の液晶ラ
イトバルブ２５４に達する。なお、青色光にリレーレン
ズが用いられているのは、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、光の拡散等による光の
利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射
側レンズ２３０に入射した部分光束をそのまま、出射側
レンズ２４４に伝えるためである。

【００５１】液晶ライトバルブ２５０は、入射側偏光板
２５０ａと、液晶パネル２５０ｂと、出射側偏光板２５
０ｃとを備えている。入射側偏光板２５０ａは、その透
過軸がｓ偏光の方向に設定されており、入射した光のう
ちｓ偏光光のみを透過する。液晶パネル２５０ｂは、与
えられた画像情報（画像信号）に従って、入射側偏光板
２５０ａから出射された赤色光の偏光光の偏光方向を変
調する。出射側偏光板２５０ｃは、その透過軸がｐ偏光
の方向に設定されており、液晶パネル２５０ｂから出射
した変調光のうち、ｐ偏光光のみを透過する。これによ
り、液晶ライトバルブ２５０ａは、与えられた画像情報
に従って入射光を変調して画像を形成する機能を有して
いる。

【００５２】液晶ライトバルブ２５２，２５４も、それ
ぞれ、入射側偏光板２５２ａ，２５４ａと、液晶パネル
２５２ｂ，２５４ｂと、出射側偏光板２５２ｃ，２５４
ｃとを備え、液晶ライトバルブ２５０と同様の機能を有
している。クロスダイクロイックプリズム２６０は、３
色の色光を合成してカラー画像を形成する色光合成部と
しての機能を有している。

【００５３】赤色光の液晶ライトバルブ２５０の入射側
偏光板２５０ａは、フィールドレンズ２４０の平坦な出
射面に貼り付けられている。出射側偏光板２５０ｃは液
晶パネル２５０ｂの出射面に貼り付けられている。液晶
パネル２５０ｂは、入射側偏光素子２５０ａからある程
度間隔を隔てて配置されている。この間隔は、他の構成
要素との光学的な関係、光学距離、レンズの焦点距離等
に応じて決定される。但し、液晶パネル２５０ｂや入射
側偏光板２５０ａの冷却を行うために好ましい空間を確
保することが望ましい。

【００５４】赤色光の液晶ライトバルブ２５０と同様
に、緑色光の液晶ライトバルブ２５２の入射側偏光板２
５２ａも、フィールドレンズ２４２の平坦な出射面に貼
り付けられている。また、出射側偏光板２５２ｃも液晶
パネル２５２ｂの出射面に貼り付けられている。液晶パ
ネル２５２ｂも、入射側偏光素子２５２ａからある程度
間隔を隔てて配置されている。

【００５５】青光用の液晶ライトバルブ２５４は、他の
液晶ライトバルブ２５０，２５２と異なる構成を有して
いる。青光用の液晶ライトバルブ２５４の入射側偏光板
２５４ａは、液晶パネル２５４ｂとフィールドレンズ２
４４との第１の間隔の間に、液晶パネル２５４ｂと可能
な限り間隔を隔てて配置されている透明板２４６、例え
ばガラス板の出射面に貼り付けられている。青光用の液
晶ライトバルブ２５４の出射側偏光板２５４ｃは、他の
液晶ライトバルブ２５０，２５４と同様に、液晶パネル
２５４ｂの出射面に貼り付けられている。

【００５６】クロスダイクロイックプリズム２６０に
は、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘
電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状
に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つ
の色光が合成されて、カラー画像を投写するための合成
光が形成される。

【００５７】クロスダイクロイックプリズム２６０で生
成された合成光は、投写レンズ２７０の方向に出射され
る。投写レンズ２７０は、この合成光をスクリーン３０
０上に投写して、カラー画像を表示する投写手段として
の機能を有する。

【００５８】先に説明したように、上記第１または第２
の実施形態の照明装置は、射出される光の平行度が高
く、光利用効率も高いので、このようなプロジェクタに
上記第１または第２の実施形態の照明装置を採用すれ
ば、品質が良く、明るい画像を得ることができる。

【００５９】なお、本発明は、上記の実施形態に限られ
るものではなく、その用紙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。

【００６０】（１）上記実施形態では、照明装置１１０
の光を複数の部分光束に分割する２つのレンズアレイ１
２０，１３０を用いていたが、本発明は、このようなレ
ンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能であ
る。

【００６１】（２）上記実施形態では、透過型のプロジ
ェクタに本発明の照明装置を組み込んだ場合の例につい
て説明したが、本発明は、反射型のプロジェクタにも適
用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液
晶ライトバルブ等のライトバルブが光を通過するタイプ
であることを意味しており、「反射型」とは、ライトバ
ルブ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では、クロスダイクロイックプリ
ズムは、白色光を赤、緑、青の３色の光に分離する色光
分離手段として利用されると共に、変調された３色の光
を再度合成して同一の方向に出射する色光合成手段とし
ても利用されることがある。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ほ
ぼ同様な効果を得ることができる。なお、ライトバルブ
は液晶ライトバルブに限られず、例えばマイクロミラー
を用いたライトバルブであっても良い。

【００６２】（３）プロジェクタとしては、投写面を観
察する方向から画像投写を行う前面投写型のプロジェク
タと、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を
行う背面投写型のプロジェクタとがあるが、本発明の照
明装置は、いずれのプロジェクタにも組み込むことが可
能である。

【００６３】

【発明の効果】本発明の照明装置では、従来のように、
非常に小さくした開口部に照明光を通過させる必要はな
く、開口部を比較的大きくすることができるため、光源
位置や反射面の形状などが僅かに変化しても極端に大き
い光の損失がない。また、光源から発生するほとんどの
光を平行な光として被照射体のみを照射できるため、光
の利用効率が高い照明光が得られる。しかも、平行な光
を得ることができるため光学部品を多く用いるプロジェ
クタ等に使用する場合、全体の光学系の設計が容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施形態による照明装置を光軸を含む平
面で切り取った断面図。

【図２】第一の実施形態による照明装置における開口
部、コンデンサレンズ、球面反射鏡の関係を示す斜視
図。

【図３】第一の実施形態にかかる照明装置における開口
部と回転放物面反射鏡の関係を示す斜視図。

【図４】第一の実施形態にかかる照明装置を光軸方向の
無限遠から見たときの正面図。

【図５】第二の実施形態にかかる照明装置を光軸を含む
平面で切り取った断面図。

【図６】第二の実施形態にかかる照明装置における開口
部、コンデンサレンズ、球面反射鏡の関係を示す斜視
図。

【図７】第二の実施形態にかかる照明装置における開口
部と回転放物面反射鏡の関係を示す斜視図。

【図８】第二の実施形態にかかる照明装置を光軸方向の
無限遠から見たときの正面図。

【図９】本発明の照明装置を組み込むことが可能なプロ
ジェクタの実施形態の要部を示す概略平面図。

【図１０】第１のレンズアレイ１２０の外観を示す斜視
図。

【図１１】特開平６−２５０２８８号公報に開示された
照明装置の構成を示す断面図。

【符号の説明】

１…光源 ２…光軸 ３…主反射鏡 ３ａ…球面反射鏡 ３ｂ…回転放物面反射鏡 ４…コンデンサレンズ ５…補助反射手段 ６…開口部 ７…被照射体 １０…プロジェクタ １００…照明光学系 １１０…照明装置 １２０…第１のレンズアレイ １２２…小レンズ １３０…第２のレンズアレイ １３２…小レンズ １５０…重畳レンズ １６０…反射ミラー ２００…色光分離光学系 ２１０…第１のダイクロイックミラー ２１２…第２のダイクロイックミラー ２１８…反射ミラー ２２０…導光光学系 ２２２，２２４…反射ミラー ２３０…入射側レンズ ２３２…リレーレンズ ２４０，２４２，２４４…フィールドレンズ ２４６…透明板 ２５０，２５２，２５４…液晶ライトバルブ ２５０ａ，２５２ａ，２５４ａ…入射側偏光板 ２５０ｂ，２５２ｂ，２５４ｂ…液晶パネル ２５０ｃ，２５２ｃ，２５４ｃ…出射側偏光板 ２６０…クロスダイクロイックプリズム ２７０…投写レンズ系 ３００…スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｋ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 前記光源の位置に焦点を有する球面部分と前記光源の位
   置に一方の焦点を有する回転放物面部分とを有する主反
   射手段と、 前記主反射手段の開口部に配置され、前記球面部分で反
   射した光と前記光源から直接入射した光とを平行化する
   ための集光手段と、 前記光源の位置に焦点を有し、前記光源から直接入射し
   た光を前記回転放物面部分の焦点に集光した後、前記回
   転放物面部分に照射する補助反射手段と、を備え、 前記集光手段の外形形状は、前記補助反射手段の開口部
   の周辺形状上を移動する点と前記光源とを結ぶ直線の軌
   跡と、光軸に垂直な面との交線によって規定される形状
   であり、 前記球面部分の外周形状は、前記直線の軌跡と前記球面
   部分との交線によって規定される形状であって、 前記光軸方向から見たときに、前記回転放物面部分の外
   周形状は、前記補助反射手段の開口部の周辺形状より大
   きくならず、 前記光軸方向から見たときに、前記球面部分の外周形状
   は、前記回転放物面部分の外周形状より大きくならず、 前記光軸方向から見たときに、前記集光手段の外形形状
   は、前記球面部分の外周形状より大きくならないことを
   特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の照明装置と、 前記照明装置から射出された光を変調するライトバルブ
   と、 前記ライトバルブによって変調された光を投写する投写
   レンズと、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。