JP4872272B2 - 照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。

一般に、プロジェクタは、照明光束を射出する照明装置と、照明装置からの照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、電気光学変調装置により変調された照明光束をスクリーン等の投写面に投写する投写光学系とを備えている。

従来、プロジェクタに用いる照明装置として、インテグレータロッドを有す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、光源装置から射出された照明光束は、インテグレータロッドに入射し内面反射を繰り返してから射出されることとなるため、光源装置から射出される照明光束の面内光強度分布が均一でない場合であっても、インテグレータロッドの機能によって、照明装置から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束とすることが可能となる。そして、このような略均一な面内光強度分布を有する照明光束を電気光学変調装置の画像形成領域に照射することにより、投写面に投写される画像の明るさを略均一なものとすることが可能となる。

特開２００２−９０８８３号公報

ところで、インテグレータロッドの光射出面と電気光学変調装置の画像形成領域とは共役の関係となるため、インテグレータロッドの光射出面の形状と画像形成領域の平面形状とは略相似の関係となる。通常、画像形成領域における照明光軸に直交する縦方向の寸法と照明光軸に直交する横方向の寸法とは異なる（例えば、縦横比が３：４又は９：１６である。）ことから、インテグレータロッドの光射出面も同様に縦方向の寸法と横方向の寸法とが異なることとなる。これにより、従来の照明装置においては、以下のような問題があった。

図８は、従来の照明装置における問題点を説明するために示す図である。図８（ａ）は従来の照明装置におけるインテグレータロッド９４０を上から見た図であり、図８（ｂ）はインテグレータロッド９４０を横から見た図であり、図８（ｃ）はインテグレータロッド９４０の光射出面９４０_ｏを示す図である。
なお、ここでは、従来の照明装置を、画像形成領域の縦横比が３：４の平面視長方形状である電気光学変調装置を有するプロジェクタに用いる場合について例示して説明しているため、インテグレータロッド９４０の光射出面９４０_ｏは、縦横比が３：４の平面視長方形状からなる形状を有している（図８（ｃ）参照。）。また、インテグレータロッド９４０の光入射面９４０_ｉも、光射出面９４０_ｏと同様の形状を有している。

従来の照明装置においては、図８に示すように、インテグレータロッド９４０の光射出面９４０_ｏにおける縦方向の寸法（Ｄ_Ａ）と横方向の寸法（Ｄ_Ｂ）とが異なるため、図８（ａ）に示す方向から入射する照明光束と、図８（ｂ）に示す方向から入射する照明光束とでは、内面反射回数に違いが生じてしまう。すなわち、インテグレータロッド９４０の光入射面９４０_ｉに対して縦方向から入射する照明光束（図８（ｂ）に示す照明光束）よりも、インテグレータロッド９４０の光入射面９４０_ｉに対して横方向から入射する照明光束（図８（ａ）に示す照明光束）の方が、内面反射回数が少なくなり、光均一化効果が弱められてしまう。このため、所定の光均一化効果を得るためには、インテグレータロッドの長さを長くする必要が生じてしまうという問題があった。また、その結果、照明装置を小型化するのが容易ではないという問題があった。

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、照明装置の小型化を図りつつ、照明装置から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束に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、そのような優れた照明装置を備え、プロジェクタの小型化を図りつつ、投写面に投写される画像の明るさをより均一に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。

本発明の発明者は、上記目的を達成するために鋭意努力を重ねた結果、第１の方向に沿った寸法が第２の方向に沿った寸法よりも短く設定された形状を有する光射出面からなるインテグレータロッドを備える照明装置においては、インテグレータロッドの光入射面に対して第２の方向から入射する照明光束の入射角を、インテグレータロッドの光入射面に対して第１の方向から入射する照明光束の入射角に比べて大きくすることによって、照明装置の小型化を図りつつ、照明装置から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることが可能となることに想到し、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、被照明領域側に集束性の照明光束を射出する光源装置と、前記光源装置からの照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッドとを備える照明装置であって、前記インテグレータロッドにおける光射出面は、照明光軸に直交する第１の方向に平行な２辺と照明光軸及び前記第１の方向に直交する第２の方向に平行な２辺とを有し、かつ、前記第１の方向に沿った寸法が前記第２の方向に沿った寸法よりも短く設定された形状を有し、前記光源装置と前記インテグレータロッドとの間に配置され、前記第２の方向の屈折力が前記第１の方向の屈折力よりも大きなアナモフィックレンズをさらに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、第１の方向に沿った寸法が第２の方向に沿った寸法よりも短く設定された形状を有する光射出面からなるインテグレータロッドの光路前段に、第２の方向の屈折力が第１の方向の屈折力よりも大きなアナモフィックレンズが配置されているため、第２の方向から入射する照明光束の入射角を第１の方向から入射する照明光束の入射角に比べて大きくすることができる。このため、第２の方向から入射する照明光束は、より深い角度で（第１の方向から入射する照明光束の反射角度よりも小さな反射角度で）全反射しながらインテグレータロッド中を進行することとなるため、内面反射回数が第１の方向から入射する照明光束に比べて少なくなってしまうのが抑制され、インテグレータロッドにおける光均一化効果が弱められてしまうことが抑制される。また、上記したアナモフィックレンズの機能によって、インテグレータロッドの光入射面における照射スポットの大きさを、第２の方向に沿って大きくすることができる。
その結果、照明装置から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることができる。

また、本発明の照明装置によれば、インテグレータロッドの長さを長くしなくても、照明装置から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることができるため、照明装置の小型化を図るのが容易になる。

このため、本発明の照明装置は、照明装置の小型化を図りつつ、照明装置から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることが可能な照明装置となる。

本発明の照明装置においては、前記アナモフィックレンズとして、例えば、前記第２の方向に正の屈折力を有し前記第１の方向に屈折力を有しないシリンドリカルレンズや、前記第２の方向の屈折力が前記第１の方向の屈折力よりも大きなトーリックレンズ（トロイダルレンズ）などを好適に用いることができる。

ところで、光源装置及びインテグレータロッドに加えて、インテグレータロッドから射出される偏光方向の揃っていない照明光束を略１種類の直線偏光に揃える偏光変換素子をさらに備える照明装置が知られている（例えば、特開２００２−２６８００８号公報参照。）。

このような偏光変換素子をさらに備える照明装置においても、従来の照明装置の場合と同様に、インテグレータロッドに入射する照明光束の入射方向によって内面反射回数に違いが生じるため、入射方向によっては内面反射回数が少なくなってしまい、光均一化効果が弱められてしまうことがある。このため、偏光変換素子をさらに備える照明装置においても、従来の照明装置の場合と同様に、所定の光均一化効果を得るためには、インテグレータロッドの長さを長くする必要が生じてしまうという問題があった。また、その結果、照明装置を小型化するのが容易ではないという問題があった。

本発明の発明者は、上記のような偏光変換素子をさらに備える照明装置に対しても、本発明の照明装置の考え方を適用することによって、上記した問題を解決することができることを見出し、本発明の他の照明装置を完成させるに至った。

すなわち、本発明の他の照明装置は、被照明領域側に集束性の照明光束を射出する光源装置と、前記光源装置からの照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッドと、前記インテグレータロッドからの照明光束のうち一方の直線偏光成分に係る照明光束を透過し他方の直線偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離層と、前記偏光分離層からの他方の直線偏光成分に係る照明光束を照明光軸に平行な方向に向けて反射する反射層と、前記偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分に係る照明光束が通過する部分又は前記反射層で反射された他方の直線偏光成分に係る照明光束が通過する部分のいずれかに配置されるλ／２板とを有する偏光変換素子とを備える照明装置であって、前記インテグレータロッドにおける光射出面は、照明光軸に直交する第１の方向に平行な２辺と照明光軸及び前記第１の方向に直交する第２の方向に平行な２辺とを有し、かつ、前記第１の方向に沿った寸法が前記第２の方向に沿った寸法よりも長く設定された形状を有し、前記光源装置と前記インテグレータロッドとの間に配置され、前記第１の方向の屈折力が前記第２の方向の屈折力よりも大きなアナモフィックレンズをさらに備えることを特徴とする。

このため、本発明の他の照明装置によれば、第１の方向に沿った寸法が第２の方向に沿った寸法よりも長く設定された形状を有する光射出面からなるインテグレータロッドの光路前段に、第１の方向の屈折力が第２の方向の屈折力よりも大きなアナモフィックレンズが配置されているため、第１の方向から入射する照明光束の入射角を第２の方向から入射する照明光束の入射角に比べて大きくすることができる。このため、第１の方向から入射する照明光束は、より深い角度で（第２の方向から入射する照明光束の反射角度よりも小さな反射角度で）全反射しながらインテグレータロッド中を進行することとなるため、内面反射回数が第２の方向から入射する照明光束に比べて少なくなってしまうのが抑制され、インテグレータロッドにおける光均一化効果が弱められてしまうことが抑制される。また、上記したアナモフィックレンズの機能によって、インテグレータロッドの光入射面における照射スポットの大きさを、第１の方向に沿って大きくすることができる。
その結果、照明装置から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることができる。

また、本発明の他の照明装置によれば、インテグレータロッドの長さを長くしなくても、照明装置から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることができるため、照明装置の小型化を図るのが容易になる。

このため、本発明の他の照明装置は、上記した本発明の照明装置と同様に、照明装置の小型化を図りつつ、照明装置から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることが可能な照明装置となる。

本発明の他の照明装置においては、前記アナモフィックレンズとして、例えば、前記第１の方向に正の屈折力を有し前記第２の方向に屈折力を有しないシリンドリカルレンズや、前記第１の方向の屈折力が前記第２の方向の屈折力よりも大きなトーリックレンズ（トロイダルレンズ）などを好適に用いることができる。

本発明の他の照明装置においては、前記インテグレータロッドの光射出面における前記第１の方向に沿った寸法は、前記偏光変換素子における前記第１の方向に沿った寸法と略同一であり、前記インテグレータロッドの光射出面における前記第２の方向に沿った寸法は、前記偏光変換素子における前記第２の方向に沿った寸法の略半分であることが好ましい。

このように構成することにより、インテグレータロッドからの照明光束が効率よく偏光変換素子の偏光分離層に入射され、光利用効率を低下させることが極力抑制される。

本発明の他の照明装置においては、前記インテグレータロッドの光射出面と前記偏光変換素子の光入射面とは、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、インテグレータロッドと偏光変換素子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、インテグレータロッドと偏光変換素子とを容易に一体化することができる。また、インテグレータロッドと偏光変換素子との間において、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、インテグレータロッド及び偏光変換素子とほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いることがより好ましい。

本発明の他の照明装置においては、前記偏光変換素子の光路後段に配置され、前記偏光変換素子からの照明光束の面内光強度分布を均一化する機能を有する導光部材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、偏光変換素子から射出される照明光束の面内光強度分布をより均一なものとすることができる。

本発明の他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光学ブロックなどを好適に用いることができる。

ここで、前記導光部材として中実の導光部材を用いる場合には、前記偏光変換素子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、偏光変換素子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、偏光変換素子と導光部材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、偏光変換素子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より好ましい。

本発明の照明装置又は本発明の他の照明装置においては、前記アナモフィックレンズと前記インテグレータロッドとは、離隔して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、アナモフィックレンズとインテグレータロッドとの位置調整を容易に行うことができるようになる。また、アナモフィックレンズとインテグレータロッドとは離隔して配置されているため、熱的影響を小さくすることができる。

この場合、アナモフィックレンズの光入射面及び光射出面並びにインテグレータロッドの光入射面には、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、アナモフィックレンズの光入射面及びインテグレータロッドの光入射面に入射する照明光束並びにアナモフィックレンズの光射出面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。

本発明の照明装置又は本発明の他の照明装置においては、前記アナモフィックレンズの光射出面と前記インテグレータロッドの光入射面とは、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、アナモフィックレンズ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、アナモフィックレンズ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、アナモフィックレンズ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。さらにまた、インテグレータロッドとして、通常のインテグレータロッドを用いることができるため、製造コストを低減することができるようになる。

この場合、アナモフィックレンズ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より好ましい。

本発明の照明装置又は本発明の他の照明装置においては、前記アナモフィックレンズと前記インテグレータロッドとは、一体成形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、アナモフィックレンズ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、アナモフィックレンズとインテグレータロッドとは一体成形されているため、アナモフィックレンズ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が発生することもない。

この場合、アナモフィックレンズ及びインテグレータロッドは、棒状の部材の一方の端部をレンズ加工した後に、他の５面を平面研削・研磨することにより製造することもできるし、直方体形状のロッドの一方の端部をレンズ加工することにより製造することもできる。

本発明のプロジェクタは、本発明の照明装置又は本発明の他の照明装置と、前記照明装置からの照明光束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って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は、上記のように優れた照明装置を備えているため、プロジェクタの小型化を図りつつ、投写面に投写される画像の明るさをより均一にすることが可能なプロジェクタとなる。

この場合、前記電気光学変調装置としては、透過型の液晶装置であってもよいし、反射型の液晶装置であってもよいし、マイクロミラー型光変調装置であってもよい。

本発明のプロジェクタにおいては、前記照明装置と前記電気光学変調装置との間に、前記照明装置からの照明光束を複数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をさらに備え、前記電気光学変調装置として、前記色分離導光光学系から射出される複数の色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する複数の電気光学変調装置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、投写面に投写される画像の明るさをより均一にすることができ、かつ、小型化の容易なプロジェクタを、画像品質の優れた（例えば３板式の）フルカラープロジェクタとすることができるようになる。

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］
まず、実施形態１に係る照明装置１００及びプロジェクタ１０００の構成について、図１を用いて説明する。
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の光学系を上から見た図であり、図１（ｂ）はプロジェクタ１０００の光学系を横から見た図であり、図１（ｃ）はアナモフィックレンズ１２０Ａの斜視図であり、図１（ｄ）はカラーホイール１３０の正面図である。

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（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、照明光束を射出する照明装置１００と、照明装置１００からの光を被照明領域に導くリレー光学系３００と、リレー光学系３００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とを備えるプロジェクタである。

実施形態１に係る照明装置１００は、照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０からの照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッド１４０Ａとを備える照明装置である。また、照明装置１００は、光源装置１１０とインテグレータロッド１４０Ａとの間に配置されるアナモフィックレンズ１２０Ａ及びカラーホイール１３０をさらに備えている。

光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、発光管１１２に設けられ、発光管１１２から被照明領域側に射出される光を楕円面リフレクタ１１４に向けて反射する反射手段としての補助ミラー１１６とを有している。光源装置１１０は、照明光軸１００ａｘを中心軸とする照明光束を射出する。

発光管１１２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。
楕円面リフレクタ１１４は、発光管１１２の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、発光管１１２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。

補助ミラー１１６は、発光管１１２を挟んで楕円面リフレクタ１１４と対向して設けられ、発光管１１２から放射された光のうち楕円面リフレクタ１１４に向かわない光を発光管１１２に戻し楕円面リフレクタ１１４に入射させる。

カラーホイール１３０は、図１（ｄ）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１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂが形成された円板状部材である。カラーホイール１３０の中心部分には、カラーホイール１３０を回転させるためのモータ１３４が配設されている。

カラーフィルタ１３２Ｒは、光源装置１１０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１３２Ｇ，１３２Ｂは、それぞれ、光源装置１１０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１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂ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１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂ以外の部分は、透光領域１３２Ｗとなっており、光源装置１１０からの照明光束がそのまま通過できるようになっている。この透光領域１３２Ｗ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１３０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となる。

インテグレータロッド１４０Ａは、楕円面リフレクタ１１４の第２焦点近傍に光入射面１４０Ａ_ｉを有し、インテグレータロッド１４０Ａの内面で多重反射させることにより、カラーホイール１３０からの照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束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１４０Ａ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。

なお、アナモフィックレンズ１２０Ａについては、詳細に後述する。

リレー光学系３００は、リレーレンズ３１０と、反射ミラー３２０と、集光レンズ３３０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３１０は、集光レンズ３３０とともに、インテグレータロッド１４０Ａ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の画像形成領域上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３１０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３２０は、照明光軸１００ａｘに対して傾斜して配置され、リレーレンズ３１０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３３０は、リレーレンズ３１０及び反射ミラー３２０からの照明光束をマイクロミラー型光変調装置４００の画像形成領域上にほぼ重畳させ、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３００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。
また、マイクロミラー型光変調装置４００としては、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝３：４の長方形」の平面形状を有する画像形成領域を有するマイクロミラー型光変調装置を用いている。

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。

実施形態１に係る照明装置１００は、インテグレータロッド１４０Ａの光射出面１４０Ａ_ｏ（及び光入射面１４０Ａ_ｉ）の形状並びにアナモフィックレンズ１２０Ａを備えることを特徴としている。以下、詳細に説明する。

図２は、実施形態１に係る照明装置１００を説明するために示す図である。図２（ａ）は照明装置１００を上から見たときの照明光束を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は照明装置１００を横から見たときの照明光束を模式的に示す図であり、図２（ｃ）はインテグレータロッド１４０Ａの光入射面１４０Ａ_ｉにおける面内光強度分布を示す図であり、図２（ｄ）はインテグレータロッド１４０Ａの光射出面１４０Ａ_ｏにおける面内光強度分布を示す図である。

図３は、実施形態１の比較例に係る照明装置１００ａを説明するために示す図である。図３（ａ）は照明装置１００ａを上から見たときの照明光束を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は照明装置１００ａを横から見たときの照明光束を模式的に示す図であり、図３（ｃ）はインテグレータロッド１４０Ａの光入射面１４０Ａ_ｉにおける面内光強度分布を示す図であり、図３（ｄ）はインテグレータロッド１４０Ａの光射出面１４０Ａ_ｏにおける面内光強度分布を示す図である。

実施形態１の比較例に係る照明装置１００ａは、基本的には実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有しているが、光源装置１１０とインテグレータロッド１４０Ａとの間にアナモフィックレンズ１２０Ａが配置されていない点で、実施形態１に係る照明装置１００と異なっている。

インテグレータロッド１４０Ａの光射出面１４０Ａ_ｏとマイクロミラー型光変調装置４００の画像形成領域とは共役の関係となるため、インテグレータロッド１４０Ａの光射出面１４０Ａ_ｏの形状と画像形成領域の平面形状とは略相似の関係となる。また、上記したように、マイクロミラー型光変調装置４００における画像形成領域の縦横比は３：４である。このため、インテグレータロッド１４０Ａの光射出面１４０Ａ_ｏ（及び光入射面１４０Ａ_ｉ）の縦横比も３：４となる。

すなわち、インテグレータロッド１４０Ａの光射出面１４０Ａ_ｏ（及び光入射面１４０Ａ_ｉ）は、照明光軸１００ａｘに直交する第１の方向（以下、ｙ軸方向ということもある。）に平行な２辺と照明光軸１００ａｘ及び第１の方向（ｙ軸方向）に直交する第２の方向（以下、ｘ軸方向ということもある。）に平行な２辺とを有し、かつ、ｙ軸方向に沿った寸法がｘ軸方向に沿った寸法よりも短く設定された形状を有している。

アナモフィックレンズ１２０Ａが配置されていない比較例に係る照明装置１００ａによれば、インテグレータロッド１４０Ａの光射出面１４０Ａ_ｏにおけるｙ軸方向に沿った寸法とｘ軸方向に沿った寸法とが異なるため、図３（ａ）に示す方向から入射する照明光束と、図３（ｂ）に示す方向から入射する照明光束とでは、内面反射回数に違いが生じてしまう。すなわち、インテグレータロッド１４０Ａの光入射面１４０Ａ_ｉに対して縦方向から入射する照明光束（図３（ｂ）に示す照明光束）よりも、インテグレータロッド１４０Ａの光入射面１４０Ａ_ｉに対して横方向から入射する照明光束（図３（ａ）に示す照明光束）の方が、内面反射回数が少なくなり、結果としてインテグレータロッド１４０Ａにおける光均一化効果が弱められてしまう（図３（ｄ）参照。）。このため、所定の光均一化効果を得るためには、インテグレータロッドの長さを長くする必要が生じてしまう。その結果、照明装置を小型化するのが容易ではなくなる。

これに対し、実施形態１に係る照明装置１００は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ｘ軸方向の屈折力がｙ軸方向の屈折力よりも大きなアナモフィックレンズ１２０Ａを備えることを特徴としている。具体的には、実施形態１に係る照明装置１００においては、アナモフィックレンズ１２０Ａとして、ｘ軸方向に正の屈折力を有しｙ軸方向に屈折力を有しないシリンドリカルレンズを用いている（図１（ｃ）参照。）。

このため、実施形態１に係る照明装置１００によれば、図２に示すように、ｙ軸方向に沿った寸法がｘ軸方向に沿った寸法よりも短く設定された形状を有する光射出面１４０Ａ_ｏからなるインテグレータロッド１４０Ａの光路前段に、ｘ軸方向の屈折力がｙ軸方向の屈折力よりも大きなアナモフィックレンズ１２０Ａが配置されているため、ｘ軸方向から入射する照明光束（図２（ａ）に示す照明光束）の入射角をｙ軸方向から入射する照明光束（図２（ｂ）に示す照明光束）の入射角に比べて大きくすることができる。このため、ｘ軸方向から入射する照明光束（図２（ａ）に示す照明光束）は、より深い角度で（ｙ軸方向から入射する照明光束の反射角度よりも小さな反射角度で）全反射しながらインテグレータロッド１４０Ａ中を進行することとなるため、内面反射回数がｙ軸方向から入射する照明光束に比べて少なくなってしまうのが抑制され、インテグレータロッド１４０Ａにおける光均一化効果が弱められてしまうことが抑制される。また、上記したアナモフィックレンズ１２０Ａの機能によって、図２（ｃ）に示すように、インテグレータロッド１４０Ａの光入射面１４０Ａ_ｉにおける照射スポットの大きさを、ｘ軸方向に沿って大きくすることができる。
その結果、図２（ｄ）に示すように、照明装置１００から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることができる。

また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、インテグレータロッド１４０Ａの長さを長くしなくても、照明装置１００から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることができるため、照明装置１００の小型化を図るのが容易になる。

このため、実施形態１に係る照明装置１００は、照明装置１００の小型化を図りつつ、照明装置１００から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることが可能な照明装置となる。

実施形態１に係る照明装置１００においては、アナモフィックレンズ１２０Ａとインテグレータロッド１４０Ａとは、離隔して配置されているため、アナモフィックレンズ１２０Ａとインテグレータロッド１４０Ａとの位置調整を容易に行うことができるようになる。また、アナモフィックレンズ１２０Ａとインテグレータロッド１４０Ａとは離隔して配置されているため、熱的影響を小さくすることができる。

実施形態１に係る照明装置１００においては、アナモフィックレンズ１２０Ａの光入射面１２０Ａ_ｉ及び光射出面１２０Ａ_ｏ並びにインテグレータロッド１４０Ａの光入射面１４０Ａ_ｉには、減反射膜がコーティングされているため、アナモフィックレンズ１２０Ａの光入射面１２０Ａ_ｉ及びインテグレータロッド１４０Ａの光入射面１４０Ａ_ｉに入射する照明光束並びにアナモフィックレンズ１２０Ａの光射出面１２０Ａ_ｏ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。

また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、上記した照明装置１００と、照明装置１００からの照明光束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によって変調された光を投写する投写光学系６００とを備えることを特徴としている。

このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、上記のように優れた照明装置１００を備えているため、プロジェクタ１０００の小型化を図りつつ、スクリーンＳＣＲに投写される画像の明るさをより均一にすることが可能なプロジェクタとなる。

［実施形態２］
実施形態２に係る照明装置１０２及びプロジェクタ１００２の特徴を説明するにあたり、まず、照明装置１０２及びプロジェクタ１００２の構成について、図４及び図５を用いて説明する。

図４は、実施形態２に係る照明装置１０２及びプロジェクタ１００２を説明するために示す図である。図４（ａ）はプロジェクタ１００２の光学系を上から見た図であり、図４（ｂ）はプロジェクタ１００２の光学系を横から見た図であり、図４（ｃ）はアナモフィックレンズ１２０Ｂの斜視図である。なお、図４（ｂ）においては、リレーレンズ３４０よりも光路後段に配置されている光学系についての図示を省略している。

図５は、実施形態２に係る照明装置１０２を説明するために示す図である。図５（ａ）は照明装置１０２を構成するインテグレータロッド１４０Ｂ、偏光変換素子１５０Ａ及び導光部材１６０Ａの斜視図であり、図５（ｂ）は偏光変換素子１５０Ａ及び導光部材１６０Ａの機能を説明するために示す図であり、図５（ｃ）はインテグレータロッド１４０Ｂの光入射面１４０Ｂ_ｉにおける面内光強度分布を示す図であり、図５（ｄ）は導光部材１６０Ａの光射出面１６０Ａ_ｏにおける面内光強度分布を示す図である。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、照明光束を射出する照明装置１０２と、照明装置１０２からの光を被照明領域に導くリレーレンズ３４０と、リレーレンズ３４０からの光を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つの透過型の液晶装置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色合成光学系としての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とを備えるプロジェクタである。

実施形態２に係る照明装置１０２は、照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０からの照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッド１４０Ｂと、インテグレータロッド１４０Ｂから射出される偏光方向の揃っていない照明光束を略１種類の直線偏光に揃える偏光変換素子１５０Ａとを備える照明装置である。また、照明装置１０２は、光源装置１１０とインテグレータロッド１４０Ｂとの間に配置されるアナモフィックレンズ１２０Ｂと、偏光変換素子１５０Ａの光路後段に配置される導光部材１６０Ａとをさらに備えている。

光源装置１１０については、実施形態１で説明したものと同様であるので説明を省略する。

インテグレータロッド１４０Ｂは、楕円面リフレクタ１１４の第２焦点近傍に光入射面１４０Ｂ_ｉを有し、インテグレータロッド１４０Ｂの内面で多重反射させることにより、光源装置１１０からの照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束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１４０Ｂ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。

偏光変換素子１５０Ａは、インテグレータロッド１４０Ｂからの照明光束の偏光方向を、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１５０Ａは、図５（ｂ）に示すように、光源装置１１０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（Ｐ偏光成分）をそのまま透過し、他方の直線偏光成分（Ｓ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１５２Ａと、偏光分離層１５２Ａで反射された他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層１５４Ａと、偏光分離層１５２Ａを透過した一方の直線偏光成分（Ｐ偏光成分）を他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）に変換するλ／２板１５６Ａとを有している。

導光部材１６０Ａは、偏光変換素子１５０Ａからの照明光束における面内光強度分布を均一化する機能を有する光学素子である。導光部材１６０Ａは、中実の導光部材であり、例えば内面全反射タイプの中実の光学ブロックなどを好適に用いることができる。

なお、アナモフィックレンズ１２０Ｂについては、詳細に後述する。

リレーレンズ３４０は、後述する集光レンズ２８０Ｒ，２８０Ｇ，２８０Ｂとともに、照明装置１０２からの照明光束を発散させずに液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの画像形成領域上に結像させる機能を有している。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すリレーレンズ３４０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ダイクロイックミラー２１０及び第２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３４０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ダイクロイックミラー２１０及び第２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するミラーである。第２ダイクロイックミラー２２０は、青色光成分を透過し、緑色光成分を反射するミラーである。

第１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２８０Ｒ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２８０Ｒは、リレーレンズ３４０からの照明光束を液晶装置４１０Ｒの画像形成領域上にほぼ重畳させるものである。他の液晶装置４１０Ｇ，４１０Ｂの光路前段に配設される集光レンズ２８０Ｇ，２８０Ｂも、集光レンズ２８０Ｒと同様に構成されている。

第１ダイクロイックミラー２１０を通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ダイクロイックミラー２２０によって反射され、集光レンズ２８０Ｇを通過して緑色光用の液晶装置４１０Ｇの画像形成領域を照明する。一方、青色光成分は、第２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２８０Ｂを通過して青色光用の液晶装置４１０Ｂの画像形成領域を照明する。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２に係るプロジェクタ１００２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、光源装置１１０の照明対象となる。なお、図示を省略したが、集光レンズ２８０Ｒ，２８０Ｇ，２８０Ｂ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。
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る。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応じて、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。
液晶４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂとしては、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝３：４の長方形」の平面形状を有する画像形成領域を有する液晶装置を用いている。

色合成光学系としての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り、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。

実施形態２に係る照明装置１０２は、インテグレータロッド１４０Ｂの光射出面１４０Ｂ_ｏ（及び光入射面１４０Ｂ_ｉ）の形状並びにアナモフィックレンズ１２０Ｂを備えることを特徴としている。以下、詳細に説明する。

導光部材１６０Ａの光射出面１６０Ａ_ｏと各液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの画像形成領域とは共役の関係となるため、導光部材１６０Ａの光射出面１６０Ａ_ｏの形状と画像形成領域の平面形状とは略相似の関係となる。また、上記したように、各液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂにおける画像形成領域の縦横比は３：４である。このため、導光部材１６０Ａの光射出面１６０Ａ_ｏの縦横比も３：４となる（図５（ｄ）参照。）。

ここで、実施形態２に係る照明装置１０２においては、図５（ａ）及び図５（ｂ）からもわかるように、インテグレータロッド１４０Ｂの光射出面１４０Ｂｏにおけるｙ軸方向に沿った寸法は、偏光変換素子１５０Ａにおけるｙ軸方向に沿った寸法と略同一であり、インテグレータロッド１４０Ｂの光射出面１４０Ｂ_ｏにおけるｘ軸方向に沿った寸法は、偏光変換素子１５０Ａにおけるｘ軸方向に沿った寸法の略半分である。また、偏光変換素子１５０Ａにおけるｙ軸方向に沿った寸法は、導光部材１６０Ａにおけるｙ軸方向に沿った寸法と略同一であり、偏光変換素子１５０Ａにおけるｘ軸方向に沿った寸法は、導光部材１６０Ａにおけるｘ軸方向に沿った寸法と略同一である。つまり、インテグレータロッド１４０Ｂの光射出面１４０Ｂｏにおけるｙ軸方向に沿った寸法は、偏光変換素子１５０Ａ及び導光部材１６０Ａにおけるｙ軸方向に沿った寸法と略同一である。また、インテグレータロッド１４０Ｂの光射出面１４０Ｂ_ｏにおけるｘ軸方向に沿った寸法は、偏光変換素子１５０Ａ及び導光部材１６０Ａにおけるｘ軸方向に沿った寸法の略半分である。このため、インテグレータロッド１４０Ｂの光射出面１４０Ｂ_ｏ（及び光入射面１４０Ｂ_ｉ）の縦横比は３：２となる。

すなわち、インテグレータロッド１４０Ｂにおける光射出面１４０Ｂ_ｏ（及び光入射面１４０Ｂ_ｉ）は、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すように、ｙ軸方向に平行な２辺とｘ軸方向に平行な２辺とを有し、かつ、ｙ軸方向に沿った寸法がｘ軸方向に沿った寸法よりも長く設定された形状を有している。

このため、実施形態２に係る照明装置１０２によれば、図５に示すように、ｙ軸方向に沿った寸法がｘ軸方向に沿った寸法よりも長く設定された形状を有する光射出面１４０Ｂ_ｏからなるインテグレータロッド１４０Ｂの光路前段に、ｙ軸方向の屈折力がｘ軸方向の屈折力よりも大きなアナモフィックレンズ１２０Ｂ（アナモフィックレンズ１２０Ｂとしては、ｙ軸方向に正の屈折力を有しｘ軸方向に屈折力を有しないシリンドリカルレンズを用いている（図４（ｃ）参照。）。）が配置されているため、ｙ軸方向から入射する照明光束（図４（ｂ）に示す照明光束）の入射角をｘ軸方向から入射する照明光束（図４（ａ）に示す照明光束）の入射角に比べて大きくすることができる。このため、ｙ軸方向から入射する照明光束（図４（ｂ）に示す照明光束）は、より深い角度で（ｘ軸方向から入射する照明光束の反射角度よりも小さな反射角度で）全反射しながらインテグレータロッド１４０Ｂ中を進行することとなるため、内面反射回数がｘ軸方向から入射する照明光束に比べて少なくなってしまうのが抑制され、インテグレータロッド１４０Ｂにおける光均一化効果が弱められてしまうことが抑制される。また、上記したアナモフィックレンズ１２０Ｂの機能によって、図５（ｃ）に示すように、インテグレータロッド１４０Ｂの光入射面１４０Ｂ_ｉにおける照射スポットの大きさを、ｙ軸方向に沿って大きくすることができる。
その結果、図５（ｄ）に示すように、照明装置１０２から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることができる。

また、実施形態２に係る照明装置１０２によれば、インテグレータロッド１４０Ｂの長さを長くしなくても、照明装置１０２から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることができるため、照明装置１０２の小型化を図るのが容易になる。

このため、実施形態２に係る照明装置１０２は、実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様に、照明装置１０２の小型化を図りつつ、照明装置１００から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束にすることが可能な照明装置となる。

また、実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、上記した照明装置１０２と、照明装置１０２からの照明光束を画像情報に応じて変調する液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂと、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂによって変調された光を投写する投写光学系６１０とを備えることを特徴としている。

このため、実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、上記のように優れた照明装置１０２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、プロジェクタ１００２の小型化を図りつつ、スクリーンＳＣＲに投写される画像の明るさをより均一にすることが可能なプロジェクタとなる。

以上、実施形態２に係る照明装置１０２におけるインテグレータロッド１４０Ｂの光射出面１４０Ｂ_ｏ（及び光入射面１４０Ｂ_ｉ）の形状並びにアナモフィックレンズ１２０Ｂについて詳細に説明したが、実施形態２に係る照明装置１０２においては以下のような特徴も有している。

実施形態２に係る照明装置１０２においては、インテグレータロッド１４０Ｂの光射出面１４０Ｂｏにおけるｙ軸方向に沿った寸法は、偏光変換素子１５０Ａにおけるｙ軸方向に沿った寸法と略同一であり、インテグレータロッド１４０Ｂの光射出面１４０Ｂ_ｏにおけるｘ軸方向に沿った寸法は、偏光変換素子１５０Ａにおけるｘ軸方向に沿った寸法の略半分であるため、インテグレータロッド１４０Ｂからの照明光束が効率よく偏光変換素子１５０Ａの偏光分離層１５２に入射され、光利用効率を低下させることが極力抑制される。

実施形態２に係る照明装置１０２においては、インテグレータロッド１４０Ｂの光射出面１４０Ｂ_ｏと偏光変換素子１５０Ａの光入射面１５０Ａ_ｉ及び偏光変換素子１５０Ａの光射出面１５０Ａ_ｏと導光部材１６０Ａの光入射面１６０Ａ_ｉは、それぞれ接着剤Ｃを介して接着されているため、インテグレータロッド１４０Ｂと偏光変換素子１５０Ａと導光部材１６０Ａ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、インテグレータロッド１４０Ｂと偏光変換素子１５０Ａと導光部材１６０Ａとを容易に一体化することができる。また、インテグレータロッド１４０Ｂと偏光変換素子１５０Ａと導光部材１６０Ａ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。

なお、接着剤Ｃとしては、インテグレータロッド１４０Ｂ、偏光変換素子１５０Ａ及び導光部材１６０Ａとほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いている。

実施形態２に係る照明装置１０２においては、偏光変換素子１５０Ａの光路後段に配置され、偏光変換素子１５０Ａからの照明光束の面内光強度分布を均一化する機能を有する導光部材１６０Ａをさらに備えているため、偏光変換素子１５０Ａから射出される照明光束の面内光強度分布をより均一なものとすることができる。

なお、実施形態２に係る照明装置１０２においては、導光部材として、中実の導光部材１６０Ａ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、次のような変形も可能である。

［変形例１］
図６は、実施形態２の変形例１に係る照明装置１０２ｂを説明するために示す図である。なお、図６において、図５（ｂ）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の変形例１に係る照明装置１０２ｂ（図示せず。）は、図６に示すように、導光部材として、中空の導光部材１６０Ｂを用いている。
導光部材１６０Ｂは、偏光変換素子１５０Ａからの照明光束における面内光強度分布を均一化する機能を有する光学素子である。導光部材１６０Ｂ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。この場合には、導光部材１６０Ｂの光射出面１６０Ｂｏと各液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの画像形成領域とは、共役の関係となる。

なお、導光部材１６０Ｂ以外の構成については実施形態２に係る照明装置１０２と同じであるため、詳細な説明は省略する。

このように、実施形態２の変形例１に係る照明装置１０２ｂは、実施形態２に係る照明装置１０２とは、導光部材として、中空の導光部材１６０Ｂを用いている点が異なっているが、実施形態２に係る照明装置１０２の場合と同様に、偏光変換素子１５０Ａから射出される照明光束の面内光強度分布をより均一なものとすることができる。

また、実施形態２に係る照明装置１０２においては、偏光変換素子１５０Ａは、内部に偏光分離層１５２Ａが配置された直方体プリズムと、内部に反射層１５４Ａが配置された直方体プリズムとを貼り合わせたものから構成されているが、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２］
図７は、実施形態２の変形例２に係る照明装置１０２ｃを説明するために示す図である。なお、図７において、図５（ｂ）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の変形例２に係る照明装置１０２ｃ（図示せず。）は、図７に示すように、偏光変換素子１５０Ｂは、内部に偏光分離層１５２Ｂが配置された直方体プリズムと、外面の１つに全反射膜１５４Ｂが配置された三角柱プリズムとを貼り合わせたものから構成されている。

なお、偏光変換素子１５０Ｂ以外の構成については実施形態２に係る照明装置１０２と同じであるため、詳細な説明は省略する。

このように、実施形態２の変形例２に係る照明装置１０２ｃは、実施形態２に係る照明装置１０２とは、偏光変換素子の構成が異なっているが、実施形態２に係る照明装置１０２の場合と同様に、インテグレータロッド１４０Ｂからの照明光束の偏光方向を、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ことができる。

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）上記実施形態１に係る照明装置１００においては、ｘ軸方向の屈折力がｙ軸方向の屈折力よりも大きなアナモフィックレンズ１２０Ａとして、ｘ軸方向に正の屈折力を有しｙ軸方向に屈折力を有しないシリンドリカルレンズを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ｘ軸方向の屈折力がｙ軸方向の屈折力よりも大きなトーリックレンズ（トロイダルレンズ）などを用いてもよい。
また、上記実施形態２に係る照明装置１０２においては、ｙ軸方向の屈折力がｘ軸方向の屈折力よりも大きなアナモフィックレンズ１２０Ｂとして、ｙ軸方向に正の屈折力を有しｘ軸方向に屈折力を有しないシリンドリカルレンズを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ｙ軸方向の屈折力がｘ軸方向の屈折力よりも大きなトーリックレンズ（トロイダルレンズ）などを用いてもよい。

（２）上記各実施形態の照明装置１００，１０２においては、アナモフィックレンズ１２０Ａ，１２０Ｂとインテグレータロッド１４０Ａ，１４０Ｂとは、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、アナモフィックレンズとインテグレータロッドとが一体成形されていてもよいし、アナモフィックレンズの光射出面とインテグレータロッドの光入射面とが接着されていてもよい。アナモフィックレンズの光射出面とインテグレータロッドの光入射面とが接着されている場合には、アナモフィックレンズ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。

（３）上記実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、電気光学変調装置として、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝３：４の長方形」の平面形状を有する画像形成領域を有するマイクロミラー型光変調装置４００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、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝９：１６の長方形」の平面形状を有する画像形成領域を有するマイクロミラー型光変調装置を用いてもよい。この場合、インテグレータロッドの光射出面（光入射面）の形状は、画像形成領域の平面形状と略相似であることが好ましい。すなわち、インテグレータロッドの光射出面（光入射面）の縦横比が９：１６であることが好ましい。

（４）上記実施形態２に係るプロジェクタ１００２においては、電気光学変調装置として、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝３：４の長方形」の平面形状を有する画像形成領域を有する液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂ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、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝９：１６の長方形」の平面形状を有する画像形成領域を有する液晶装置を用いてもよい。この場合、インテグレータロッドの光射出面（光入射面）の形状は、「画像形成領域の平面形状と略相似である導光部材の光射出面の形状に対して、ｙ軸方向に沿った寸法が略同一でありｘ軸方向に沿った寸法が略半分である長方形」であることが好ましい。すなわち、インテグレータロッドの光射出面（光入射面）の縦横比が９：８であることが好ましい。

（５）上記各実施形態の照明装置１００，１０２においては、インテグレータロッド１４０Ａ，１４０Ｂ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。

（６）上記実施形態２に係るプロジェクタ１００２は透過型のプロジェクタであるが、これに限定されるものではない。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。

（７）上記実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、１枚のマイクロミラー型光変調装置を備えるいわゆる単板式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、２枚又はそれ以上のマイクロミラー型光変調装置を備えるプロジェクタに本発明を適用することも可能である。また、上記実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、３つの液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂを備えるいわゆる３板式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、１つ、２つ又は４つ以上の液晶装置を備えるプロジェクタに本発明を適用することも可能である。

（８）上記各実施形態の照明装置１００，１０２においては、発光管１１２に反射手段としての補助ミラー１１６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。

（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１４０Ａの光入射側にカラーホイール１３０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射出側にカラーホイールが配置されていてもよい。

（１０）この他、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も適用できることはいうまでもない。

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を説明するために示す図。 実施形態１の比較例に係る照明装置１００ａを説明するために示す図。 実施形態２に係る照明装置１０２及びプロジェクタ１００２を説明するために示す図。 実施形態２に係る照明装置１０２を説明するために示す図。 実施形態２の変形例１に係る照明装置１０２ｂを説明するために示す図。 実施形態２の変形例２に係る照明装置１０２ｃを説明するために示す図。 従来の照明装置における問題点を説明するために示す図。

符号の説明

１００，１００ａ，１０２…照明装置、１００ａｘ…照明光軸、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１１６…補助ミラー、１２０Ａ，１２０Ｂ…アナモフィックレンズ、１３０…カラーホイール、１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂ…カラーフィルタ、１３２Ｗ…透光領域、１３４…モータ、１４０Ａ，１４０Ｂ，９４０…インテグレータロッド、１４０Ａ_ｉ，１４０Ｂ_ｉ，９４０_ｉ…（インテグレータロッドの）光入射面、１４０Ａ_ｏ，１４０Ｂ_ｏ，９４０_ｏ…（インテグレータロッドの）光射出面、１５０Ａ，１５０Ｂ…偏光変換素子、１５０Ａ_ｉ，１５０Ｂ_ｉ…（偏光変換素子の）光入射面、１５０Ａ_ｏ，１５０Ｂ_ｏ…（偏光変換素子の）光射出面、１５２Ａ，１５２Ｂ…偏光分離層、１５４Ａ…反射層、１５４Ｂ…全反射膜、１５６Ａ，１５６Ｂ…λ／２板、１６０Ａ，１６０Ｂ…導光部材、１６０Ａ_ｉ，１６０Ｂ_ｉ…（導光部材の）光入射面、１６０Ａ_ｏ，１６０Ｂ_ｏ…（導光部材の）光射出面、２００…色分離導光光学系、２１０…第１ダイクロイックミラー、２２０…第２ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０，３２０…反射ミラー、２６０…入射側レンズ、２７０，３１０，３４０…リレーレンズ、２８０Ｒ，２８０Ｇ，２８０Ｂ，３３０…集光レンズ、３００…リレー光学系、４００…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…プロジェクタ、ＢＳ…カラーホイールの照射スポット、Ｃ…接着剤、Ｐ…Ｐ偏光成分、Ｓ…Ｓ偏光成分、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (11)

1. 被照明領域側に集束性の照明光束を射出する光源装置と、
   前記光源装置からの照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッドと、
   前記インテグレータロッドからの照明光束のうち一方の直線偏光成分に係る照明光束を透過し他方の直線偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離層と、前記偏光分離層からの他方の直線偏光成分に係る照明光束を照明光軸に平行な方向に向けて反射する反射層と、前記偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分に係る照明光束が通過する部分又は前記反射層で反射された他方の直線偏光成分に係る照明光束が通過する部分のいずれかに配置されるλ／２板とを有する偏光変換素子とを備える照明装置であって、
   前記インテグレータロッドにおける光射出面は、照明光軸に直交する第１の方向に平行な２辺と照明光軸及び前記第１の方向に直交する第２の方向に平行な２辺とを有し、かつ、前記第１の方向に沿った寸法が前記第２の方向に沿った寸法よりも長く設定された形状を有し、
   前記光源装置と前記インテグレータロッドとの間に配置され、前記第１の方向の屈折力が前記第２の方向の屈折力よりも大きなアナモフィックレンズをさらに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、
   前記インテグレータロッドの光射出面における前記第１の方向に沿った寸法は、前記偏光変換素子における前記第１の方向に沿った寸法と略同一であり、
   前記インテグレータロッドの光射出面における前記第２の方向に沿った寸法は、前記偏光変換素子における前記第２の方向に沿った寸法の略半分であることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は２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射出面と前記偏光変換素子の光入射面とは、接着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、
   前記偏光変換素子の光路後段に配置され、前記偏光変換素子からの照明光束の面内光強度分布を均一化する機能を有する導光部材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、
   前記導光部材は、中空の導光部材であ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、
   前記導光部材は、中実の導光部材であ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、
   前記偏光変換素子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において、
   前記アナモフィックレンズと前記インテグレータロッドとは、離隔して配置されていることを特徴とする照明装置。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置において、
   前記アナモフィックレンズの光射出面と前記インテグレータロッドの光入射面とは、接着されていることを特徴とする照明装置。
10. 請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置において、
    前記アナモフィックレンズと前記インテグレータロッドとは、一体成形されていることを特徴とする照明装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の照明装置と、
    前記照明装置からの照明光束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って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。