JP2006308778A - ２灯合成光学系およびそれを備えた画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光の利用効率の低下を回避するとともに、２灯のうちの１灯のみの点灯時でも、出射光の照度分布を均一化して投影画像の品位を向上させる。
【解決手段】 第１の光源部１１および第２の光源部１２からの出射光を合成し、照度分布を均一化して出射するインテグレータロッド１３の光入射側に、偏向部材１６を設ける。偏向部材１６は、インテグレータロッド１３に入射する直前の各出射光の基準軸Ａ・Ｂが光入射面１３ａに対して略垂直となるように、各出射光を透過偏向させる。これにより、一方の出射光のみがインテグレータロッド１３に入射したときでも、その出射光は、光軸Ｃに沿った軸に対して均等な角度分布を持つので、各出射光のそれぞれについて、リレーレンズ群の瞳内の光量分布が均等となる。したがって、１灯のみで画像投影を行う場合でも、ＤＭＤの素子面上で照度むらが生じるのを回避することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばプロジェクターに用いられ、２個のランプから出射される光束を合成して光変調素子（例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device；米国テキサスインスツルメント社製））に供給する２灯合成光学系と、それを備えた画像投影装置とに関するものである。

現在、プロジェクター（特にデータプロジェクター）では高輝度化が求められているが、現在供給されているランプでシステム効率の良いアークの小さいものは、その出力に限界がある。このため、そのようなランプを１個だけ用いたシステム（画像投影装置）では、システムとしての出力が制限され、高輝度化に限界がある。一方、高出力のランプは一般に寿命が短く、ランプ交換など市場において頻繁にメンテナンスが必要となる。そこで、現在では、プロジェクター用のランプの光学系として、単独では出力の限られたランプを２個用いてシステムとして大きな出力を得る照明光学系が主流となっている。

このような照明光学系としては、例えば特許文献１および２に開示されたものがある。特許文献１では、各光源からの光を各集光光学系（例えばリフレクタ）によって対応する反射手段（例えばミラー）の反射面上に集光させ、各反射手段によって集光レンズ系に反射させるようにしている。このとき、各反射手段における反射面上の集光位置は互いに接近しており、かつ、集光レンズ系の物点の近くに設定されている。これにより、各反射手段から集光レンズ系に反射される光は、互いに重なり合わされて照度の高い光となり、輝度の高い映像が得られるようになっている。

また、特許文献２では、各光源から出射された光が、各光源に対応する集光装置（例えば楕円鏡）によってカラーホイール上またはその近傍で重畳するように、各光源および各集光装置を配置している。これにより、カラーホイール上またはその近傍に形成される光源像を最小限に抑え、カラーホイールの大型化や混色による画像劣化を避けるようにしている。
特開平６−２４２３９７号公報 特許第３５９６３５７号公報

ところで、投影画像の品位を向上させるためには、照明光の照度を高くすることのみならず、照明光の照度分布を均一にする必要がある。照明光の照度分布を均一化する手段としては、例えばインテグレータロッドという光学素子が一般的に知られている。したがって、複数の光源を用いた構成で照明光の照度分布を均一にするためには、例えば上記した特許文献１または２の照明光学系にインテグレータロッドを適用すればよいと考えられる。

しかし、特許文献１の照明光学系にインテグレータロッドを適用しようとすると、反射手段に入射する光源からの光とインテグレータロッドとの干渉を避けるために、反射手段とある程度の距離をおいてインテグレータロッドを配置する必要がある。その結果、インテグレータロッドに入射する光線の取り込みが少なくなり、明るさの低下（光利用効率の低下）を招く。

また、特許文献２の照明光学系にインテグレータロッドを単に適用しただけでは、２灯のうちの１灯のみしか点灯しない場合に、インテグレータロッドから出射される光の照度分布を均一にすることができず、投影画像の品位が低下するという問題が生じる。なお、２灯のうちの１灯のみしか点灯しない場合とは、例えば、２灯のうちの１灯が破損により点灯しない場合や、ロングライフや省エネルギーを考えて１灯のみしか故意に点灯させない場合を考えることができる。例えば、複数のプロジェクターによる投影画像を組み合わせて大画面を形成する監視システムの場合、ランプが破損すると緊急事態に対応できないため、バックアップとして複数の光源を点灯させることができるようになっており、通常は１灯のみを点灯させている。１灯のみの点灯で照度むらが発生していると、システムとして品位が低下してしまう。特に複数の投影画像で１つの大きな画像を形成する場合、照度むらは投影画像の品位を著しく低下させる。以下、このような問題についてさらに詳細に説明する。

図１２は、特許文献２の照明光学系にインテグレータロッドをそのまま適用した場合の画像投影装置の主要部の概略の構成を模式的に示す説明図である。この装置では、２個の光源部１０１・１０２からの出射光がインテグレータロッド１０３の光入射面上にそれぞれ集光するように、光源部１０１・１０２が配置されている。なお、インテグレータロッド１０３の光入射側に配置されるカラーホイールの図示は省略している。また、図１３は、図１２の照明光学系において、１個の光源部１０１からの出射光がインテグレータロッド１０３の光入射面に入射する様子を拡大して示している。

例えば片方の光源部１０１しか点灯しない場合、図１３に示すように、インテグレータロッド１０３の光入射面に対する光の入射角度（光源部１０１の光軸とインテグレータロッド１０３の光軸とのなす角度）が大きくなり、インテグレータロッド１０３の光軸（または光入射面）に対する入射光の角度分布が大きく偏る。この結果、図１２に示す照明リレー系１０４の瞳１０４ａ内で光量分布に偏りができ、光変調素子１０５の素子面上で照度むらが生じる。したがって、光変調素子１０５を介してスクリーンに投影される画像に照度むらが生じ、投影画像の品位が劣化する。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、光の利用効率の低下を回避するとともに、複数の光源のうちの１個のみの点灯であっても出射光の照度分布を均一化して投影画像の品位を向上させることができる２灯合成光学系と、それを備えた画像投影装置とを提供することにある。

本発明の２灯合成光学系は、光を出射する複数の光源部と、各光源部からの出射光を合成し、照度分布を均一化して出射する合成部（例えばインテグレータロッド）とを備えた２灯合成光学系であって、各光源部から上記合成部に至る各光の光路中で、各光源部の出射光の光軸、またはその光軸を含んでその延長線上にある軸を基準軸とすると、各光源部は、各基準軸の一部が上記合成部の光軸に対して傾くように配置されており、上記合成部の光入射側に設けられ、上記合成部に入射する直前の各光の基準軸が上記合成部の光入射面に対して略垂直となるように、上記各光を透過偏向させる偏向部材を備えていることを特徴としている。

本発明の２灯合成光学系において、上記偏向部材は、（上記各光を屈折によって偏向させる）屈折型の光学素子であることが望ましく、例えば偏向プリズムであることが望ましい。

本発明の２灯合成光学系において、上記偏向部材は、（上記合成部の光軸に沿った方向の厚さが、上記光軸から最も離れた位置で最も厚く、）上記合成部の光軸上で最も薄くなる形状で形成されていてもよい。

本発明の２灯合成光学系において、上記偏向部材の光出射側の面は、一方の光源部の出射光を屈折させる第１の光出射面と、他方の光源部の出射光を屈折させる第２の光出射面とで構成されており、上記第１の光出射面および上記第２の光出射面は、これらの面のそれぞれにおける上記合成部の光軸側の各端部が上記光軸とは反対側の各端部よりも光入射側の面に近づくように、上記合成部の光軸に対して傾いて配置されていてもよい。

本発明の２灯合成光学系において、上記偏向部材は、上記各基準軸を含む平面に垂直な面であって、上記合成部の光軸を含む面で該偏向部材を２等分したときの各プリズムの組み合わせで構成されていてもよい。

本発明の２灯合成光学系において、上記偏向部材の光入射側の面は、一方の光源部の出射光を屈折させる第１の光入射面と、他方の光源部の出射光を屈折させる第２の光入射面とで構成されており、上記第１の光入射面および上記第２の光入射面は、これらの面のそれぞれにおける上記合成部の光軸側の各端部が上記光軸とは反対側の各端部よりも光出射側の面に近づくように、上記合成部の光軸に対して傾いて配置されていてもよい。

本発明の２灯合成光学系において、上記合成部の光出射面は、四角形状であり、上記偏向部材は、上記合成部の光軸を回転中心としたときに、上記偏向部材に入射する前の各光の各基準軸と上記合成部の光軸とを含む平面に対して回転角θで配置されており、上記回転角θは、一方の光源部の出射光による光源像と他方の光源部の出射光による光源像とが上記合成部の光出射面上で対角方向に並ぶような回転角であってもよい。

本発明の２灯合成光学系において、上記第１の光出射面および上記第２の光出射面は、これらの面で屈折された各光が、上記偏向部材に入射する前の各光の各基準軸と上記合成部の光軸とを含む平面に対して互いに反対側で上記合成部に入射するように配置されていてもよい。

本発明の２灯合成光学系において、上記合成部の光入射面は、四角形状であり、上記光入射面における対角方向の長さをａとし、上記光入射面の中心と上記光入射面上での各光源部からの出射光の集光位置との間の距離をｂとすると、
（１／８）×ａ＜ｂ＜（１／３）×ａ
を満足することが望ましい。

本発明の２灯合成光学系において、上記合成部の光軸と上記偏向部材にて偏向された後の各出射光の基準軸とのなす角度をそれぞれα１とし、上記各基準軸が上記偏向部材の光出射側の面と交わる点をＰ、上記合成部の光入射面と交わる点をＱとしたときに、点Ｑに対して点Ｐが上記合成部の光軸とは反対側に位置する場合の上記角度を正、点Ｑに対して点Ｐが上記合成部の光軸側に位置する場合の上記角度を負としたとき、
−２°＜α１＜５°
を満足することが望ましい。

本発明の２灯合成光学系において、上記各光源部は、光を発光する発光部（例えば発光管）と、その光を集光する第１集光部（例えば回転放物面鏡およびコンデンサーレンズ）とをそれぞれ含み、上記各光源部のうちの少なくとも一方は、上記第１集光部から出射される光の光路を反射によって折り曲げる反射ミラーを含んでいてもよい。

本発明の２灯合成光学系において、上記各光源部は、上記反射ミラーをそれぞれ含んでおり、上記各光源部の発光部は、上記合成部の光軸を挟んで対向配置されていてもよい。

本発明の２灯合成光学系において、上記各光源部は、上記各反射ミラーにて反射された光を集光する第２集光部（例えばコンデンサーレンズ）をさらに含んでおり、上記第２集光部は、上記各光源部で共有されていてもよい。

本発明の２灯合成光学系において、上記合成部は、光出射面よりも光入射面のほうが面積の広いテーパーロッドであってもよい。

本発明の画像投影装置は、上述した本発明の２灯合成光学系と、上記２灯合成光学系から供給される光を画像データに応じて変調する光変調素子と、上記光変調素子にて変調された光を被投影面（スクリーン）に投影する投影光学系とを備えていることを特徴としている。

本発明によれば、合成部の光入射側には、各光源部からの出射光を透過偏向（例えば屈折）させる偏向部材が設けられる。これにより、例えば、各光源部の少なくとも一方が出射光の光路を折り曲げる反射ミラーを有している場合でも、合成部および偏向部材を、その反射ミラーに入射する光と干渉させることなく、反射ミラーに近い位置に配置することができる。この結果、偏向部材を介して合成部に入射する各出射光の利用効率が低下するのを回避することができ、投影画像の明るさの低下を回避することができる。

また、各光源部は、各基準軸の一部が上記合成部の光軸に対して傾くように配置されているが、合成部に入射する直前の各光の基準軸が合成部の光入射面に対して略垂直（上記合成部の光軸と略平行）となるように、各光源部からの出射光が偏向部材によって透過偏向される。これにより、２個の光源部のうちの一方の出射光のみが合成部に入射するときでも、その出射光は合成部の光軸と平行な軸に対して均等な（対称な）角度分布を持つので、合成部以降の光学系（例えば照明リレー系）の瞳内の光量分布が均等となる。

したがって、本発明の２灯合成光学系と光変調素子（例えばＤＭＤ）とを用いて画像投影装置を構成し、１灯のみで画像投影を行う場合でも、光変調素子の素子面上で照度むらが生じるのを回避することができ、光変調素子を介してスクリーンに投影される画像に照度むらが生じるのを回避することができる。その結果、１灯のみで画像投影を行う場合でも、投影画像の品位を向上させることができる。

〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
（１．画像投影装置の構成）
図２は、本実施形態に係る画像投影装置の概略の構成を模式的に示す平面図であり、図３は、この画像投影装置の側面図である。本実施形態の画像投影装置は、２灯合成光学系１と、ＤＭＤ２と、投影光学系３とを有している。なお、図３では、ＤＭＤ２よりも後段の光学系の図示を省略している。

２灯合成光学系１は、複数の光源部からの出射光を合成してＤＭＤ２に供給するための光学系であるが、その詳細な構成については後述する。

ＤＭＤ２は、表示画像の画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ駆動される微小ミラーをマトリクス状に配置してなり、２灯合成光学系１から供給される光を画像データに応じて変調する光変調素子である。ＤＭＤ２の各ミラーは、１画素に対応している。画像データに応じて各ミラーの傾斜角を変化させることにより、２灯合成光学系１から供給される光を各画素ごとに選択的に投影光学系３に入射させることができる。なお、ＤＭＤ２の代わりに例えば反射型や透過型の液晶表示装置で光変調素子を構成することも可能である。

投影光学系３は、ＤＭＤ２にて変調された光を、被投影面であるスクリーン４上に拡大して投影するための光学系である。

（２．２灯合成光学系の構成）
２灯合成光学系１は、第１の光源部１１と、第２の光源部１２と、インテグレータロッド１３と、カラーホイール１４と、リレーレンズ群１５と、偏向部材１６とを有している。

ここで、以下での説明の便宜上、「基準軸」を以下のように定義しておく。つまり、「基準軸」とは、第１の光源部１１（または第２の光源部１２）からインテグレータロッド１３に至る各光の光路中で、第１の光源部１１（または第２の光源部１２）の出射光の光軸、またはその光軸を含んでその延長線上にある軸を指すものとする。このように「基準軸」を定義したのは、「光軸」とは、通常、レンズの光学表面の曲率中心を結ぶ線を指すが、後述する実施の形態３では、そのような「光軸」よりも上記定義の「基準軸」という概念を用いるほうが適切であり、このような実施の形態３も含めて各実施の形態で統一した用語を使用するためである。以下では、必要に応じて「基準軸」という用語を使用し、第１の光源部１１の基準軸をＡとし、第２の光源部１２の基準軸をＢとする。

第１の光源部１１は、発光部２１と、回転放物面鏡２２と、２枚のコンデンサーレンズ２３・２４と、反射ミラー２５とで構成されている。

発光部２１は、２つの電極間を放電させることにより白色光を出射する発光管で構成されており、回転放物面鏡２２の焦点に位置している。回転放物面鏡２２は、発光部２１から出射された光を反射させて平行光にする。コンデンサーレンズ２３・２４は、回転放物面鏡２２にて反射され、出射される平行光を収束させる。回転放物面鏡２２とコンデンサーレンズ２３・２４とで、発光部２１から出射される光をインテグレータロッド１３の光入射面１３ａ上に集光する第１集光部が構成されている。反射ミラー２５は、第１集光部のコンデンサーレンズ２４から出射される光をインテグレータロッド１３の光入射面１３ａの方向に反射させて、その光路を折り曲げる光学素子である。

第１の光源部１１は、基準軸Ａの一部がインテグレータロッド１３の光軸Ｃに対して傾くように配置されている。つまり、第１の光源部１１は、発光部２１から偏向部材１６に至る光路中で、基準軸Ａが光軸Ｃに対して傾くように配置されている。ただし、第１の光源部１１が反射ミラー２５を有していることにより、基準軸Ａは、反射ミラー２５で折り曲げられている。

一方、第２の光源部１２は、発光部３１と、回転放物面鏡３２と、２枚のコンデンサーレンズ３３・３４とで構成されている。

発光部３１は、発光部２１と同様に、２つの電極間を放電させることにより白色光を出射する発光管で構成されており、回転放物面鏡３２の焦点に位置している。回転放物面鏡３２は、発光部３１から出射された光を反射させて平行光にする。コンデンサーレンズ３３・３４は、回転放物面鏡３２にて反射され、出射される平行光を収束させる。回転放物面鏡３２とコンデンサーレンズ３３・３４とで、発光部３１から出射される光をインテグレータロッド１３の光入射面１３ａ上に集光する第１集光部が構成されている。

第２の光源部１２についても、第１の光源部１１と同様に、基準軸Ｂの一部がインテグレータロッド１３の光軸Ｃに対して傾くように配置されている。つまり、第２の光源部１２は、発光部３１と偏向部材１６との間の光路中で、基準軸Ｂが光軸Ｃに対して傾くように配置されている。

インテグレータロッド１３は、断面が四角形の角柱形状であり、一方の端面である光入射面１３ａから内部に入った光を側面で全反射させて他方の端面である光出射面１３ｂに導き、そこから出射させる。特に、本実施形態では、インテグレータロッド１３は、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの出射光を合成し、照度分布を均一化して出射する合成部を構成している。インテグレータロッド１３の光軸Ｃは、リレーレンズ群１５の光軸と一致している。

カラーホイール１４は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ選択的に透過させる３種の色フィルタを有しており、インテグレータロッド１３の光出射側に設けられている。各色フィルタは、回転時に、インテグレータロッド１３から出射される光の光路を順次横切るように配置されている。したがって、カラーホイール１４の回転により、白色光の照明光は時間的に赤色光、緑色光、青色光に分解され、カラー映像の提供が可能になる。このようなことから、カラーホイール１４は、時分割色分解光学系を構成していると言える。

リレーレンズ群１５は、複数のリレーレンズと、光束を規制するための絞りとで構成されており、その光軸がインテグレータロッド１３の光入射面１３ａの中心と光出射面１３ｂの中心とを通る。リレーレンズ群１５は、インテグレータロッド１３の光出射面１３ｂとＤＭＤ２の素子面（表示面）とを光学的に略共役にしている。

偏向部材１６は、インテグレータロッド１３の光入射側に配置され、インテグレータロッド１３に入射する直前の第１の光源部１１からの出射光の基準軸Ａおよび第２の光源部１２からの出射光の基準軸Ｂが、インテグレータロッド１３の光入射面１３ａに対して略垂直となるように（インテグレータロッド１３の光軸Ｃと略平行となるように）、各出射光を透過偏向させるものであり、本実施形態では、屈折型の光学素子である偏向プリズムで構成されている。なお、偏向部材１６の詳細については後述する。

上記の構成において、第１の光源部１１の発光部２１から出射された光は、回転放物面鏡２２にて反射されて平行光となり、コンデンサーレンズ２３・２４にて収束され、反射ミラー２５にて反射されて偏向部材１６に入射する。一方、第２の光源部１２の発光部３１から出射された光は、回転放物面鏡３２にて反射されて平行光となり、コンデンサーレンズ３３・３４にて収束されて偏向部材１６に入射する。

偏向部材１６では、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの各出射光が屈折され、インテグレータロッド１３の光入射面１３ａに対して各基準軸Ａ・Ｂが略垂直となる状態で光入射面１３ａに入射する。そして、これらの各出射光がインテグレータロッド１３にて合成された後、カラーホイール１４の任意の色フィルタを透過し、リレーレンズ群１５を介してＤＭＤ２に入射する。ＤＭＤ２では、画像データに応じて各ミラーの傾き角がＯＮとＯＦＦとで変化するが、ＯＮとなったミラーで反射された光が、投影光学系３を介してスクリーン４上に投射される。

このように、本実施形態では、インテグレータロッド１３の光入射側に偏向部材１６が設けられ、この偏向部材１６によって、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの各出射光が透過偏向（屈折）される。これにより、インテグレータロッド１３および偏向部材１６を、発光部２１から第１集光部を介して反射ミラー２５に入射する光線と干渉させることなく、反射ミラー２５に近づけて配置することが可能となる。この結果、インテグレータロッド１３に入射する各出射光の利用効率が低下するのを回避することができ、投影画像の明るさの低下を回避することができる。

また、第１の光源部１１では、反射ミラー２５によって出射光の光路を折り曲げているので、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの各出射光を互いに干渉させずに、かつ、第２の光源部１２からの出射光と反射ミラー２５とを干渉させずに、第１の光源部１１および第２の光源部１２を配置することができる。つまり、上述したように各基準軸Ａ・Ｂの一部がインテグレータロッド１３の光軸Ｃに対して傾くように、第１の光源部１１および第２の光源部１２を配置することができる。

（３−１．偏向部材の構成（１））
次に、上述した偏向部材１６の詳細について説明する。図１（ａ）は、２灯合成光学系１の主要部を拡大して示す平面図であり、図１（ｂ）は、偏向部材１６を拡大して示す平面図である。

偏向部材１６は、各基準軸Ａ・Ｂを含む平面に沿った断面内でのインテグレータロッド１３の光軸Ｃに沿った方向の厚さが、光軸Ｃから最も離れた位置で最も厚く、光軸Ｃ上で最も薄くなる形状となっている。

より詳細には、偏向部材１６は、光出射側に面１６ａ・１６ｂを有しており、光入射側に面１６ｃ・１６ｄを有している。面１６ａは、第１の光源部１１からの出射光を屈折させる第１の光出射面であり、面１６ｂは、第２の光源部１２からの出射光を屈折させる第２の光出射面である。また、面１６ｃは、第１の光源部１１からの出射光を屈折させる第１の光入射面であり、面１６ｄは、第２の光源部１２からの出射光を屈折させる第２の光入射面である。面１６ａ・１６ｂは、その光軸Ｃ側の端部が光軸Ｃとは反対側の端部よりも光入射側の面１６ｃ・１６ｄに近づくように光軸Ｃに対して傾いて配置されている。このような面１６ａ・１６ｂの配置により、偏向部材１６の上記形状を実現することができる。

このような形状で偏向部材１６が構成されていれば、インテグレータロッド１３に入射する直前の各出射光の基準軸Ａ・Ｂがインテグレータロッド１３の光入射面１３ａに対して略垂直となるように、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの各出射光を偏向部材１６によって確実に偏向（屈折）させることができる。

なお、略垂直とは、完全に垂直な場合を含むほか、完全に垂直な場合から若干ずれる場合も含むが、この点については、後述する数値実施例で説明する。

上記のように、インテグレータロッド１３に入射する直前の各出射光の基準軸Ａ・Ｂがインテグレータロッド１３の光入射面１３ａに対して略垂直となれば、１灯のみで画像投影を行う場合でも、投影画像の品位を向上させることができる。その理由は、以下の通りである。

インテグレータロッド１３の長さが無限であれば、インテグレータロッド１３の光入射面１３ａに対する光の入射角が大きくなっても、インテグレータロッド１３内部での全反射によって光出射面１３ｂからは照度分布の十分均一な光が出射されるものと思われる。しかし、インテグレータロッド１３の長さは、実際には有限であるので、光入射面１３ａに対する光の入射角が大きくなると、インテグレータロッド１３にて照度分布を十分には均一化しきれない。また、リレーレンズ群１５の瞳内の光量分布は、インテグレータロッド１３に入射する光の光軸Ｃに対する角度分布を保存しており、光入射面１３ａに対する入射角が大きくなると、瞳内の光量分布も均一から崩れる。

以上のことから、リレーレンズ群１５の瞳内の光量分布を均一化するためには、長さが有限であるインテグレータロッド１３の光入射面１３ａに入射する光が持つ光軸Ｃに対する角度分布を均等に（光軸Ｃに沿った軸に対して対称となるように）すればよいと言える。したがって、上述した偏向部材１６の構成によって、インテグレータロッド１３に入射する直前の各出射光の基準軸Ａ・Ｂを、インテグレータロッド１３の光入射面１３ａに対して略垂直にすれば、インテグレータロッド１３に入射する直前の各出射光の光軸Ｃに対する角度分布が略均等となるので、各出射光のそれぞれについて、リレーレンズ群１５の瞳内の光量分布を均一化することができる。つまり、第１の光源部１１からの出射光のみが偏向部材１６を介してインテグレータロッド１３に入射する場合でも、第２の光源部１２からの出射光のみが偏向部材１６を介してインテグレータロッド１３に入射する場合でも、リレーレンズ群１５の瞳内の光量分布を均一化することができる。

なお、インテグレータロッド１３の光入射面１３ａの中心からずれた位置に光が入射しても、インテグレータロッド１３の長さが有限である以上、リレーレンズ群１５の瞳内の光量分布は均一から多少崩れるが、その崩れは、入射光の角度分布が均一から崩れる場合ほど大きくはなく、入射光の角度分布を均一にすることによって十分に補うことが可能である。

このように、インテグレータロッド１３に入射する直前の各出射光の基準軸Ａ・Ｂを、インテグレータロッド１３の光入射面１３ａに対して略垂直にすることにより、第１の光源部１１と第２の光源部１２とのうちのいずれか一方だけを用いて画像投影を行う場合でも、リレーレンズ群１５の瞳内の光量分布を均一化することができる。これにより、１灯だけで画像投影を行う場合でも、ＤＭＤ２の素子面上で照度むらが生じるのを回避することができるとともに、ＤＭＤ２を介してスクリーン４に投影される画像に照度むらが生じるのを回避することができ、投影画像の品位を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの各出射光を反射偏向ではなく透過偏向させる光学素子（例えば偏向プリズム）で偏向部材１６を構成しているが、これは以下の理由によるものである。

インテグレータロッド１３の光入射側には、第１の光源部１１および第２の光源部１２が位置しているため、インテグレータロッド１３の光入射面１３ａの近傍に配置される偏向部材１６には、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの熱負担が非常に大きい。このとき、偏向部材１６が例えば反射ミラーのような反射型の光学素子で構成されていると、反射ミラーの反射面は、基板上に誘電体薄膜を成膜することで形成されているため、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの熱で誘電体薄膜が剥離する場合がある。

これに対して、透過型の光学素子は、熱エネルギーが残らない特性があるので、このような透過型の光学素子を用いることで、耐熱性および信頼性の面で優れた偏向部材１６を実現することができる。

特に、偏向部材１６を、各出射光を屈折させることによって偏向させる屈折型の光学素子（例えば偏向プリズム）で構成することにより、偏向部材１６を後述する成形や複数プリズムの貼り合わせで容易に実現することができる。

（３−２．偏向部材の構成（２））
以上では、偏向部材１６が単一の光学素子（偏向プリズム）で構成されている場合について説明したが、複数部材の組み合わせで構成されていてもよい。図４は、偏向部材１６の他の構成を示す平面図である。この偏向部材１６は、各基準軸Ａ・Ｂを含む平面に垂直な面であって、インテグレータロッド１３の光軸Ｃを含む面で偏向部材１６を２等分してできる各プリズム１６Ａ・１６Ｂの貼り合わせで構成されている。なお、各プリズム１６Ａ・１６Ｂの貼り合わせは、接着剤を用いて行ってもよいし、接着剤を用いずに行ってもよい。後者の場合は、各プリズム１６Ａ・１６Ｂ同士は接着されてはいないが、単に接触しているだけの状態となる。

偏向部材１６を単一の光学素子で構成する場合は、偏向部材１６を例えばガラス成形によって形成することができる。これに対して、偏向部材１６を各プリズム１６Ａ・１６Ｂの貼り合わせで構成する場合は、各プリズム１６Ａ・１６Ｂを例えば研磨で形成し、これらの研磨部品を貼り合わせて偏向部材１６を構成することができる。したがって、研磨と貼り合わせだけで偏向部材１６を容易に実現することができる。

なお、各プリズム１６Ａ・１６Ｂは、空隙を介して対向して配置されていてもよい。したがって、偏向部材１６を構成する各プリズム１６Ａ・１６Ｂの組み合わせには、上記した各プリズム１６Ａ・１６Ｂの貼り合わせ（偏向部材１６の分離面を接着剤で接着させる手法や、接着剤を用いずに単に接触させる手法）も含まれるし、各プリズム１６Ａ・１６Ｂの空隙を介しての対向配置も含まれる。

（３−３．偏向部材の構成（３））
以上では、偏向部材１６の光出射側の面１６ａ・１６ｂだけを光軸Ｃに対して傾けて偏向部材１６を構成した場合について説明したが、さらに光入射側の面１６ｃ・１６ｄを光軸Ｃに対して傾けて偏向部材１６を構成してもよい。図５は、偏向部材１６のさらに他の構成を示す平面図である。この偏向部材１６では、図１（ｂ）の構成に加えて、光入射側の面１６ｃ・１６ｄが、その光軸Ｃ側の端部が光軸Ｃとは反対側の端部よりも光出射側の面１６ａ・１６ｂ側に近づくように、光軸Ｃに対して傾いて配置されている。

この構成では、光出射面（面１６ａ・１６ｂ）だけを光軸Ｃに対して傾ける場合に比べて、偏向部材１６の屈折パワーをより強くすることができるので、第１の光源部１１および第２の光源部１２の配置や設計の自由度を増大させることができる。

（３−４．偏向部材の回転配置）
ところで、図６（ａ）（ｂ）は、インテグレータロッド１３と偏向部材１６との相対位置関係で決まる、インテグレータロッド１３の光出射面１３ｂ上での光源像４１および光源像４２の位置関係を模式的に示す説明図である。なお、光源像４１は、第１の光源部１１からの出射光によって形成される光源像であり、光源像４２は、第２の光源部１２からの出射光によって形成される光源像である。特に、図６（ａ）は、偏向部材１６に入射する前の各出射光の各基準軸Ａ・Ｂと光軸Ｃとを含む平面に対して、光軸Ｃを回転中心として偏向部材１６を回転させる前の光源像４１・４２の位置関係を示しており、図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態から、上記平面に対して光軸Ｃを回転中心として偏向部材１６を回転角θだけ回転させて配置した場合の光源像４１・４２の位置関係を示している。図７は、図６（ｂ）の状態の偏向部材１６を光入射側から見たときの様子を示している。

図６（ｂ）に示すように、光軸Ｃを回転中心として偏向部材１６を回転させると、インテグレータロッド１３の光出射面１３ｂ上での光源像４１・４２の位置を光出射面１３ｂ内で変化させることができる。このとき、光出射面１３ｂ上の光源像４１・４２の位置によって、明るさや照度分布は微妙に変化するが、四角形状の光出射面１３ｂ上において、光源像４１・４２がその対角方向に並ぶようにすれば、インテグレータロッド１３から出射される光として、明るさと照度分布とを両方満足させる光が得られることが分かっている。つまり、光源像４１・４２がその対角方向に並ぶと、明るさおよび照度分布の両方が最適に近い状態となる。

したがって、図６（ｂ）に示すように、光源像４１・４２が四角形状の光出射面１３ｂ上で対角方向に並ぶような回転角θで、光軸Ｃを回転中心として偏向部材１６を回転させて配置することにより、第１の光源部１１および第２の光源部１２の２灯を両方とも使用する場合に、インテグレータロッド１３から出射される光として、明るさおよび照度分布の両方を満足させる光を得ることができる。

なお、偏向部材１６の回転角を適切に選べば、明るさだけを最適化したり、照度分布だけを最適化したりすることも可能である。また、光軸Ｃを中心に偏向部材１６を回転させる回転駆動部（図示せず）を設け、この回転駆動部によって偏向部材１６の回転位置を種々設定できる構成としてもよい。

（３−５．偏向部材の構成（４））
図８は、偏向部材１６のさらに他の構成を示す平面図である。この偏向部材１６は、光出射側の面１６ａ・１６ｂが以下のように配置されて構成されている。すなわち、面１６ａ・１６ｂは、これらの面で屈折された各出射光が、偏向部材１６に入射する前の各出射光の各基準軸Ａ・Ｂと光軸Ｃとを含む平面に対して互いに反対側でインテグレータロッド１３の光入射面１３ａに入射するように、互いにねじれて配置されている。

このような光出射側の面１６ａ・１６ｂの配置によっても、インテグレータロッド１３の光出射面１３ｂ上で各光源像４１・４２の位置を対角方向に並べることができる。したがって、図８の偏向部材１６を用いても、図６（ｂ）のような偏向部材１６の回転配置によって得られる上述の効果を容易に得ることができる。

なお、図６（ｂ）や図８の構成では、偏向部材１６から出射される各出射光の基準軸Ａ・Ｂは、完全な平行にはならないが、これらのずれは精々２〜３°くらいであり、大きな角度差はないので差し支えない。

（４．その他）
なお、本実施形態では、各光源部の第１集光部を、回転放物面鏡およびコンデンサーレンズで構成した例について説明したが、回転楕円鏡で構成することも可能である。この場合、回転楕円鏡の一方の焦点位置に発光部を位置させ、他方の焦点位置に合成部の光入射面を位置させればよい。

なお、本実施形態では、偏向部材１６を偏向プリズムで構成した例について説明したが、インテグレータロッド１３に入射する直前の各出射光の基準軸Ａ・Ｂがインテグレータロッド１３の光入射面１３ａに対して略垂直となるように、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの各出射光を透過偏向させるものであればよく、例えばそのような機能を有するレンズで構成することも可能である。

（５．数値実施例）
次に、２灯合成光学系１の数値実施例を実施例１および２として以下に示す。
図９（ａ）は、実施例１および２における２灯合成光学系１の概略の構成を示す平面図であり、図９（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、２灯合成光学系１の偏向部材１６をそれぞれ拡大して示す平面図である。なお、これらの図では、第２の光源部１２からの出射光および基準軸Ｂの図示を省略している。

ただし、表１で挙げた各パラメータは、以下のように定義されている。
β：リレーレンズ群１５の倍率
ω１：ロッド出射光線角、すなわち、リレーレンズ群１５に入射する光のインテグレ
ータロッド１３側の有効な角度（°）
ω２：各光源部から出射されて偏向部材１６に入射する各出射光の収束角度（°）
ａ：インテグレータロッド１３の光入射面１３ａ（四角形状）における対角方向の
長さ（ｍｍ）
ｂ：インテグレータロッド１３の光入射面１３ａにおけるその中心と、各光源部か
らの各出射光の集光位置との間の距離（ｍｍ）
Ｌ１：インテグレータロッド１３の光入射面１３ａと、偏向部材１６の光出射側の面
との間の軸上距離（ｍｍ）
Ｌ２：偏向部材１６の光軸Ｃ上の厚さ（ｍｍ）
ｎ：偏向部材１６の屈折率
γ１：偏向部材１６の光出射側の面と光軸Ｃとがインテグレータロッド１３側でなす
角度（°）
γ２：偏向部材１６の光入射側の面と光軸Ｃとがインテグレータロッド１３とは反対
側でなす角度（°）
α１：光軸Ｃと偏向部材１６にて偏向された後の各出射光の基準軸Ａ・Ｂとのなす角
度（°）
（ただし、収束側を正とし、発散側を負とする。収束側とは、基準軸Ａ（Ｂ）
が偏向部材１６の光出射側の面と交わる点をＰとし、インテグレータロッド１
３の光入射面１３ａと交わる点（集光位置）をＱとしたときに、点Ｑに対して
点Ｐが光軸Ｃとは反対側に位置する場合を指す。一方、発散側とは、点Ｑに対
して点Ｐが光軸Ｃ側に位置する場合を指す。）
α２：光軸Ｃと偏向部材１６を通過する前の光の各基準軸Ａ・Ｂとのなす角度（°）

ここで、ａおよびｂについては、（１／８）×ａ＜ｂ＜（１／３）×ａの関係を満たすことが望ましい。ｂが下限値以下の場合は、各光源部からの各出射光を干渉させることなく、各出射光の基準軸Ａ・Ｂをインテグレータロッド１３の光入射面１３ａに対して略垂直にすることが困難となる。一方、ｂが上限値以上の場合は、各光源部からの各出射光の集光スポットが光出射面１３ａからはみ出す場合があり、この場合は各出射光を有効利用することができない。

この点、実施例１および２では、上記の条件式は満たされている。したがって、各光源部からの出射光を干渉させることなく有効利用しつつ、基準軸Ａ・Ｂを光入射面１３ａに対して略垂直にして、１灯のみの点灯の場合であってもインテグレータロッド１３からの出射光の照度分布を均一にすることができる。

また、α１は、−２°＜α１＜５°を満たす角度であることが望ましい。α１がこの範囲であれば、インテグレータロッド１３の光入射面１３ａに入射する各出射光の基準軸Ａ・Ｂが光入射面１３ａに対して略垂直となり、各出射光が持つ光軸Ｃに沿った軸に対する角度分布をほぼ均等にすることができる。したがって、１灯のみの点灯の場合でも、インテグレータロッド１３からの出射光の照度分布を均一にすることができる。

また、α１が下限値以下の場合は、インテグレータロッド１３から出射される光が光線角の大きい発散光となるので、リレーレンズ群１５に取り込まれない光が生じ、光伝達的には不利となる。したがって、α１は−２°よりも大きいことが望ましい。この点、実施例１および２では、上記の条件式は満たされている。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、インテグレータロッド１３の光入射側に偏向部材１６が設けられているなど、２灯合成光学系１の第１の光源部１１および第２の光源部１２の構成以外については、実施の形態１と同様の構成である。なお、説明の便宜上、実施の形態１と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。

図１０は、本実施形態の２灯合成光学系１の主要部の概略の構成を示す平面図である。本実施形態では、第１の光源部１１および第２の光源部１２の両方が、反射ミラー２５・３５をそれぞれ有している。反射ミラー３５は、第１集光部のコンデンサーレンズ３４から出射される光の光路を反射によって折り曲げる光学素子である。そして、第１の光源部１１および第２の光源部１２は、発光部２１・３１がインテグレータロッド１３の光軸Ｃを挟んで対向するように配置されている。

このように、第１の光源部１１および第２の光源部１２の両方が反射ミラー２５・３５をそれぞれ有していることにより、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの出射光を、互いに干渉させることなくインテグレータロッド１３に入射させることができる。したがって、この構成によっても、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの各出射光を利用して、高輝度の投影画像を確実に得ることができる。

また、発光部２１・３１を光軸Ｃを挟んで対向配置することにより、例えばこれらを同じ高さ位置に配置することができる。この配置では、投影位置を変化させるとしても、各発光部２１・３１同士を結ぶ軸を中心に装置全体を回転させれば、各発光部２１・３１は鉛直方向に垂直な面に対して傾くことはない。各発光部２１・３１が鉛直方向に垂直な面に対して傾くと、各発光部２１・３１の動作が不安定になるが、上記構成によれば、各発光部２１・３１の動作を安定に保ちながら、装置の設置状態だけを変化させることができる。

〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、インテグレータロッド１３の光入射側に偏向部材１６が設けられている点では実施の形態２と同様であるが、合成部および第１の光源部１１および第２の光源部１２の構成が実施の形態２とは若干異なっている。なお、説明の便宜上、実施の形態１または２と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。

図１１は、本実施形態の２灯合成光学系１の主要部の概略の構成を示す平面図である。本実施形態では、実施の形態２と同様に、第１の光源部１１および第２の光源部１２が反射ミラー２５・３５をそれぞれ有しており、発光部２１・３１がインテグレータロッド１３の光軸Ｃを挟んで対向するように配置されている。

また、本実施形態では、インテグレータロッド１３の代わりにテーパーロッド５１が合成部として設けられている。このテーパーロッド５１は、光出射面５１ｂよりも光入射面５１ａのほうが面積の広いテーパー形状のインテグレータロッドである。このようなテーパーロッド５１で合成部を構成することにより、光出射面１３ｂおよび光入射面１３ａの面積が同じであるインテグレータロッド１３を用いる場合に比べて、第１の光源部１１および第２の光源部１２からの各出射光の取り込み効率を上げることができ、各出射光を有効利用することができる。

また、本実施形態では、第１の光源部１１は、第１集光部と第２集光部とを含んでいる。ただし、第１の光源部１１では、第１集光部は回転放物面鏡２２とコンデンサーレンズ２３とで構成されており、第２集光部はコンデンサーレンズ５２で構成されている。一方、第２の光源部１２も第１集光部と第２集光部とを含んでいる。ただし、第２の光源部１２では、第１集光部は回転放物面鏡３２とコンデンサーレンズ３３とで構成されており、第２集光部はコンデンサーレンズ５２で構成されている。つまり、コンデンサーレンズ５２は、第１の光源部１１および第２の光源部１２で共有されている。このコンデンサーレンズ５２は、各反射ミラー２５・３５とテーパーロッド５１との間に配置されている。

各反射ミラー２５・３５とテーパーロッド５１との間にコンデンサーレンズ５２が配置されることにより、各出射光の利用効率を低下させずに、第１の光源部１１および第２の光源部１２をテーパーロッド５１から遠ざけて配置することが可能となる。これにより、図１１に示すように、テーパーロッド５１とコンデンサーレンズ５２との間に、第１の光源部１１および第２の光源部１２と干渉しないようにカラーホイール１４を配置することが可能となる。つまり、テーパーロッド５１とコンデンサーレンズ５２との間に、カラーホイール１４を配置するスペースを確保することができる。

ここで、合成部（ここではテーパーロッド５１）の光出射面と光変調素子（ここではＤＭＤ２）の素子面とはリレーレンズ群１５によって光学的に略共役となっているので、カラーホイール１４を合成部の光出射側に配置すると、カラーホイール１４の各色フィルタの境界部分が合成部の光出射面を横切るときに、混色がそのままが素子面に反映され、素子面上で部分的な色むらが生じる。しかし、カラーホイール１４を合成部の光入射側に配置した場合は、カラーホイール１４の各色フィルタの境界付近を光が通過しても、混色の光が合成部でミキシングされて光変調素子に供給されるので、光変調素子の素子面上で部分的な色むらが生じるのを抑えることができる。

また、本実施形態では、コンデンサーレンズ５２が第１の光源部１１と第２の光源部１２とで共有されているので、実施の形態１および２と比べて、コンデンサーレンズの枚数をトータルで（４枚から３枚に）減らすことができ、部品点数を削減することができる効果もある。

なお、本実施形態では、第１の光源部１１の発光部２１からコンデンサーレンズ５２に至る光軸は、反射ミラー２５によって折り曲げられているが、この光軸はコンデンサーレンズ５２の光入射面の曲率中心を通ってはいない。したがって、第１の光源部１１の光軸は、反射ミラー２５以降の光路では、光軸と呼ぶのに相応しくはない。この点は、第２の光源部１２の光軸についても同様である。

そこで、実施の形態１で述べたように、基準軸Ａ・Ｂを定義している。本実施形態では、基準軸Ａは、第１の光源部１１（発光部２１）から合成部（テーパーロッド５１）に至る光路中で、発光部２１から反射ミラー２５に至る光軸を含み、その延長線上にある軸を指す。また、基準軸Ｂは、第２の光源部１２（発光部３１）から（テーパーロッド５１）に至る光路中で、発光部３１から反射ミラー３５に至る光軸を含み、その延長線上にある軸を指す。

このように基準軸Ａ・Ｂを定義することにより、コンデンサーレンズ５２を用いる本実施形態の構成においても、合成部に入射する直前の各出射光の基準軸Ａ・Ｂが合成部の光入射面に対して略垂直となるように、各出射光を透過偏向させるという偏向部材１６の機能を正確に表現することができる。

なお、以上で説明した各実施の形態の構成を組み合わせることは勿論可能である。例えば、実施の形態１の偏向部材１６の種々の構成を実施の形態２および３に適用することは勿論可能であり、実施の形態３のテーパーロッド５１を実施の形態１および２に適用することも勿論可能である。

（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る画像投影装置に用いられる２灯合成光学系の主要部を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は、上記２灯合成光学系の偏向部材を拡大して示す平面図である。 上記画像投影装置の概略の構成を模式的に示す平面図である。 上記画像投影装置の側面図である。 上記偏向部材の他の構成を示す平面図である。 上記偏向部材のさらに他の構成を示す平面図である。 （ａ）は、偏向部材の回転前におけるインテグレータロッドの光出射面上での各光源像の位置関係を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は、偏向部材の回転後におけるインテグレータロッドの光出射面上での各光源像の位置関係を模式的に示す説明図である。 回転後の上記偏向部材を光入射側から見たときの状態を示す説明図である。 上記偏向部材のさらに他の構成を示す平面図である。 （ａ）は、各実施例における２灯合成光学系の概略の構成を示す平面図であり、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、上記２灯合成光学系の偏向部材をそれぞれ拡大して示す平面図である。 本発明の他の実施の形態に係る２灯合成光学系の主要部の概略の構成を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る２灯合成光学系の主要部の概略の構成を示す平面図である。 従来の照明光学系にインテグレータロッドをそのまま適用した場合の画像投影装置の主要部の概略の構成を模式的に示す説明図である。 上記画像投影装置の照明光学系において、１個の光源部からの出射光がインテグレータロッドの光入射面に入射する様子を拡大して示す説明図である。

符号の説明

１ ２灯合成光学系
２ ＤＭＤ（光変調素子）
３ 投影光学系
４ スクリーン（被投影面）
１１ 第１の光源部
１２ 第２の光源部
１３ インテグレータロッド（合成部）
１３ａ 光入射面
１３ｂ 光出射面
１６ 偏向部材
１６ａ 面（光出射面）
１６ｂ 面（光出射面）
１６ｃ 面（光入射面）
１６ｄ 面（光入射面）
１６Ａ プリズム
１６Ｂ プリズム
２１ 発光部
２２ 回転放物面鏡（第１集光部）
２３ コンデンサーレンズ（第１集光部）
２４ コンデンサーレンズ（第１集光部）
２５ 反射ミラー
３１ 発光部
３２ 回転放物面鏡（第１集光部）
３３ コンデンサーレンズ（第１集光部）
３４ コンデンサーレンズ（第１集光部）
３５ 反射ミラー
４１ 光源像
４２ 光源像
５１ テーパーロッド（合成部）
５２ コンデンサーレンズ（第２集光部）
Ａ 光軸
Ｂ 光軸
Ｃ 光軸

Claims (16)

1. 光を出射する複数の光源部と、
   各光源部からの出射光を合成し、照度分布を均一化して出射する合成部とを備えた２灯合成光学系であって、
   各光源部から上記合成部に至る各光の光路中で、各光源部の出射光の光軸、またはその光軸を含んでその延長線上にある軸を基準軸とすると、
   各光源部は、各基準軸の一部が上記合成部の光軸に対して傾くように配置されており、
   上記合成部の光入射側に設けられ、上記合成部に入射する直前の各光の基準軸が上記合成部の光入射面に対して略垂直となるように、上記各光を透過偏向させる偏向部材を備えていることを特徴とする２灯合成光学系。
2. 上記偏向部材は、屈折型の光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の２灯合成光学系。
3. 上記偏向部材は、偏向プリズムであることを特徴とする請求項１または２に記載の２灯合成光学系。
4. 上記偏向部材は、上記合成部の光軸上で最も薄くなる形状で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の２灯合成光学系。
5. 上記偏向部材の光出射側の面は、一方の光源部の出射光を屈折させる第１の光出射面と、他方の光源部の出射光を屈折させる第２の光出射面とで構成されており、
   上記第１の光出射面および上記第２の光出射面は、これらの面のそれぞれにおける上記合成部の光軸側の各端部が上記光軸とは反対側の各端部よりも光入射側の面に近づくように、上記合成部の光軸に対して傾いて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の２灯合成光学系。
6. 上記偏向部材は、上記各基準軸を含む平面に垂直な面であって、上記合成部の光軸を含む面で該偏向部材を２等分したときの各プリズムの組み合わせで構成されていることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の２灯合成光学系。
7. 上記偏向部材の光入射側の面は、一方の光源部の出射光を屈折させる第１の光入射面と、他方の光源部の出射光を屈折させる第２の光入射面とで構成されており、
   上記第１の光入射面および上記第２の光入射面は、これらの面のそれぞれにおける上記合成部の光軸側の各端部が上記光軸とは反対側の各端部よりも光出射側の面に近づくように、上記合成部の光軸に対して傾いて配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の２灯合成光学系。
8. 上記合成部の光出射面は、四角形状であり、
   上記偏向部材は、上記合成部の光軸を回転中心としたときに、上記偏向部材に入射する前の各光の各基準軸と上記合成部の光軸とを含む平面に対して回転角θで配置されており、
   上記回転角θは、一方の光源部の出射光による光源像と他方の光源部の出射光による光源像とが上記合成部の光出射面上で対角方向に並ぶような回転角であることを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の２灯合成光学系。
9. 上記第１の光出射面および上記第２の光出射面は、これらの面で屈折された各光が、上記偏向部材に入射する前の各光の各基準軸と上記合成部の光軸とを含む平面に対して互いに反対側で上記合成部に入射するように配置されていることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の２灯合成光学系。
10. 上記合成部の光入射面は、四角形状であり、
    上記光入射面における対角方向の長さをａとし、上記光入射面の中心と上記光入射面上での各光源部からの出射光の集光位置との間の距離をｂとすると、
    （１／８）×ａ＜ｂ＜（１／３）×ａ
    を満足することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の２灯合成光学系。
11. 上記合成部の光軸と上記偏向部材にて偏向された後の各出射光の基準軸とのなす角度をそれぞれα１とし、上記各基準軸が上記偏向部材の光出射側の面と交わる点をＰ、上記合成部の光入射面と交わる点をＱとしたときに、点Ｑに対して点Ｐが上記合成部の光軸とは反対側に位置する場合の上記角度を正、点Ｑに対して点Ｐが上記合成部の光軸側に位置する場合の上記角度を負としたとき、
    −２°＜α１＜５°
    を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の２灯合成光学系。
12. 上記各光源部は、光を発光する発光部と、その光を集光する第１集光部とをそれぞれ含み、
    上記各光源部のうちの少なくとも一方は、上記第１集光部から出射される光の光路を反射によって折り曲げる反射ミラーを含んでいることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の２灯合成光学系。
13. 上記各光源部は、上記反射ミラーをそれぞれ含んでおり、
    上記各光源部の発光部は、上記合成部の光軸を挟んで対向配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の２灯合成光学系。
14. 上記各光源部は、上記各反射ミラーにて反射された光を集光する第２集光部をさらに含んでおり、
    上記第２集光部は、上記各光源部で共有されていることを特徴とする請求項１３に記載の２灯合成光学系。
15. 上記合成部は、光出射面よりも光入射面のほうが面積の広いテーパーロッドであることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の２灯合成光学系。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載の２灯合成光学系と、
    上記２灯合成光学系から供給される光を画像データに応じて変調する光変調素子と、
    上記光変調素子にて変調された光を被投影面に投影する投影光学系とを備えていることを特徴とする画像投影装置。

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