JP2012014045A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】従来のプロジェクターよりも高輝度で、かつ、光利用効率が低下するという問題が軽減されたプロジェクターを提供する。
【解決手段】複数の固体光源２４を有する固体光源アレイ２０と、複数のコリメーターレンズ３２を有するコリメーターレンズアレイ３０と、光を所定の集光位置に集光する集光光学系４０と、集光光学系４０からの光が入射する入射領域において発散光を生成する発散光生成部５０とを備える光源装置１０を備える照明装置１００と、光変調領域において照明装置１００からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、光を投写する投写光学系６００とを備えるプロジェクターであって、発散光生成部５０における入射領域の面積は、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける光変調領域の面積の１０２分の１以下であることを特徴とするプロジェクター１０００。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

従来、固体光源を有する照明装置と、照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置からの光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

従来のプロジェクターによれば、照明装置として、消費電力の小さい固体光源を有する照明装置を備えるため、消費電力の小さいプロジェクターを提供することが可能となる。

特開２００９−１９９０４６号公報

ところで、プロジェクターの技術分野においては常に、より一層高輝度のプロジェクターが求められている。そこで、従来のプロジェクターにおける照明装置を、複数の固体光源を有する照明装置に代えることにより、従来のプロジェクターよりも高輝度のプロジェクターとすることが考えられる。

しかしながら、照明装置を単に複数の固体光源を有する照明装置に代えたのでは、従来のプロジェクターよりも高輝度のプロジェクターとすることはできるが、照明装置における発光部の総面積が大きくなることに起因して光利用効率が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたもので、従来のプロジェクターよりも高輝度で、かつ、光利用効率が低下するという問題が軽減されたプロジェクターを提供することを目的とする。

［１］本発明のプロジェクターは、複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記複数の固体光源に対応して設けられ、前記複数の固体光源で生成された光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズを有するコリメーターレンズアレイと、前記コリメーターレンズアレイからの光を所定の集光位置に集光する集光光学系と、前記集光位置の近傍に位置し、前記集光光学系からの光が入射する入射領域において発散光を生成する発散光生成部とを備える光源装置を備える照明装置と、光変調領域において前記照明装置からの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光を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、前記発散光生成部における前記入射領域の面積は、前記光変調装置における前記光変調領域の面積の１０２分の１以下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によれば、照明装置として、複数の固体光源を有する照明装置を備えるため、従来のプロジェクターよりも高輝度なプロジェクターを提供することが可能となる。

また、本発明のプロジェクターによれば、複数の固体光源からの光を集光光学系により発散光生成部における入射領域に集光させるとともに、発散光生成部における入射領域の面積を光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下としているため、光利用効率が低下するという問題を軽減することが可能となる。

この場合において、後述する試験例からも分かるように、光変調装置として、発光部の総面積が大きくなると光利用効率が低下する傾向にある液晶光変調装置を用いた場合であっても、発散光生成部における入射領域の面積を光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることにより、光利用効率が低下するという問題を軽減することが可能となる。すなわち、後述する表１及び表２からも分かるように、発散光生成部における入射領域の面積を光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることにより、入射領域の面積が無限小である場合を基準として９９％以上の光利用効率を確保することができる。

その結果、本発明のプロジェクターは、従来のプロジェクターよりも高輝度で、かつ、光利用効率が低下するという問題が軽減されたプロジェクターとなる。

「発散光」とは、指向性が低い光のことをいう。本発明のプロジェクターにおいては、ランバーシャン分布を有する発散光を好適に用いることができる。

［２］本発明のプロジェクターによれば、前記発散光生成部における入射領域の面積は、前記光変調装置における前記光変調領域の面積の４００分の１以上であることが好ましい。

本発明のプロジェクターにおいては、上記したように、発散光生成部における入射領域の面積が光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下であるため、光利用効率が低下するという問題を軽減することが可能となるという効果が得られるが、それに加えて、上記［２］のように構成することにより、発散光生成部における入射領域の面積を光変調装置における光変調領域の面積の４００分の１以上とすれば、「入射領域に過大な熱的負荷を与えることを抑制し、発散光生成部の劣化や焼損を抑制して、発散光生成部の寿命を長くすることが可能となる」という効果も得られるようになる。

なお、発散光生成部においては、発散光生成部における入射領域の面積をどれほど小さくしても、入射した光が発散光生成部内で拡散して拡がるため、発散光生成部における入射領域の面積は、光変調装置における光変調領域の面積の４００分の１未満としなくても十分である。

［３］本発明のプロジェクターにおいては、前記固体光源は、半導体レーザーからなることが好ましい。

半導体レーザーは小型で高出力であるため、上記のような構成とすることにより、小型で高出力な光源装置となる。
また、半導体レーザーが集光性の良いレーザー光を射出するため、発散光生成部における入射領域の面積を容易に、光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることができる。

［４］本発明のプロジェクターにおいては、前記コリメーターレンズは、入射面が双曲面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなることが好ましい。

本発明のプロジェクターによれば、固体光源が通常極めて小さい発光面積を有するものであるため、双曲面からなる入射面を用いて固体光源からの光を略平行化することが可能となる。また、コリメーターレンズの射出面が平面であることから、入射面と射出面とがともにレンズ面である場合のように入射面の中心軸と射出面の中心軸とを正確に一致させる必要がなくなるため、入射面の中心軸と射出面の中心軸とが正確に一致しないことに起因してコリメーターレンズから射出される光の平行度が低下してしまうということがない。このため、発散光生成部における入射領域の面積を容易に、光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。
また、汚れの付着しやすい射出面が平面であるため、汚れの除去を容易なものとすることが可能となる。

［５］本発明のプロジェクターにおいては、前記コリメーターレンズの入射面を構成する双曲面の円錐定数をＫｓ_１とするとき、円錐定数Ｋｓ_１は、−４＜Ｋｓ_１＜−２の条件を満たすことが好ましい。

このような構成とすることにより、上記［４］に記載したプロジェクターにおいて、複数の固体光源で生成された光をそれぞれ略平行化する際における光の平行度を向上させることが可能となるため、発散光生成部における入射領域の面積を一層容易に、光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。

なお、当該コリメーターレンズを構成する材質における、固体光源で生成された光に対する屈折率をｎ_１とするとき、Ｋｓ_１≒−ｎ_１ ^２の条件を満たすことが好ましく、Ｋｓ_１＝−ｎ_１ ^２の条件を満たすことがさらに好ましい。このような構成とすることにより、固体光源からの光をコリメーターレンズの入射面において平行化することが可能となる。

［６］本発明のプロジェクターにおいては、前記コリメーターレンズは、入射面が平面で、かつ、射出面が楕円面の非球面平凸レンズからなることが好ましい。

本発明のプロジェクターによれば、固体光源が通常極めて小さい発光面積を有するものであるため、楕円面からなる射出面を用いて固体光源からの光を平行化することが可能となる。また、コリメーターレンズの入射面が平面であることから、入射面と射出面とがともにレンズ面である場合のように入射面の中心軸と射出面の中心軸とを正確に一致させる必要がなくなるため、入射面の中心軸と射出面の中心軸とが正確に一致しないことに起因してコリメーターレンズから射出される光の平行度が低下してしまうということがない。このため、発散光生成部における入射領域の面積を容易に、光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。

［７］本発明のプロジェクターにおいては、前記コリメーターレンズの射出面を構成する楕円面の円錐定数をＫｄ_１とするとき、円錐定数Ｋｄ_１は、−１＜Ｋｄ_１＜−０．５５の条件を満たすことが好ましい。

このような構成とすることにより、上記［６］に記載したプロジェクターにおいて、複数の固体光源で生成された光をそれぞれ略平行化する際における光の平行度を向上させることが可能となるため、発散光生成部における入射領域の面積を一層容易に、光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。

［８］本発明のプロジェクターにおいては、前記集光光学系は、入射面が平面で、かつ、射出面が双曲面の非球面平凸レンズからなることが好ましい。

本発明のプロジェクターによれば、コリメーターレンズからの光が略平行光であるため、双曲面からなる射出面を用いてコリメーターレンズからの光を極めて小さい入射領域に集光することが可能となる。また、集光光学系の入射面が平面であることから、入射面と射出面とがともにレンズ面である場合のように入射面の中心軸と射出面の中心軸とを正確に一致させる必要がなくなるため、入射面の中心軸と射出面の中心軸とが正確に一致しないことに起因して集光光学系の集光能力を低下させてしまうということがない。このため、発散光生成部における入射領域の面積を容易に、光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。

［９］本発明のプロジェクターにおいては、前記集光光学系の射出面を構成する双曲面の円錐定数をＫｓ_２とするとき、円錐定数Ｋｓ_２は、−４＜Ｋｓ_２＜−２の条件を満たすことが好ましい。

このような構成とすることにより、上記［８］に記載したプロジェクターにおいて、コリメーターレンズアレイからの光を所定の集光位置に集光する際における光の集光度を向上させることが可能となるため、発散光生成部における入射領域の面積をより一層容易に、光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。

なお、当該集光光学系を構成する材質における、固体光源で生成された光に対する屈折率をｎ_２とするとき、Ｋｓ_２≒−ｎ_２ ^２の条件を満たすことが好ましく、Ｋｓ_２＝−ｎ_２ ^２の条件を満たすことがさらに好ましい。このような構成とすることにより、コリメーターレンズからの略平行光を所定の集光位置に精度良く集光することが可能となる。

［１０］本発明のプロジェクターにおいては、前記集光光学系は、入射面が楕円面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなることが好ましい。

本発明のプロジェクターによれば、コリメーターレンズからの光が略平行光であるため、楕円面からなる入射面を用いてコリメーターレンズからの光を極めて小さい入射領域に集光することが可能となる。また、集光光学系の射出面が平面であることから、入射面と射出面とがともにレンズ面である場合のように入射面の中心軸と射出面の中心軸とを正確に一致させる必要がなくなるため、入射面の中心軸と射出面の中心軸とが正確に一致しないことに起因して集光光学系の集光能力を低下させてしまうということがない。このため、発散光生成部における入射領域の面積を容易に、光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。

［１１］本発明のプロジェクターにおいては、前記集光光学系の入射面を構成する楕円面の円錐定数をＫｄ_２とするとき、円錐定数Ｋｄ_２は、−１＜Ｋｄ_２＜−０．５５の条件を満たすことが好ましい。

このような構成とすることにより、上記［１０］に記載したプロジェクターにおいて、コリメーターレンズアレイからの光を所定の集光位置に集光する際における光の集光度を向上させることが可能となるため、発散光生成部における入射領域の面積をより一層容易に、光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。

［１２］本発明のプロジェクターにおいては、前記発散光生成部は、前記集光光学系からの光の一部又は全部から蛍光を生成する蛍光層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り、特定波長の光を生成する固体光源を用いて所望の色光を得ることが可能となり、このような照明装置を用いて、従来のプロジェクターよりも高輝度で、かつ、光利用効率が低下するという問題が軽減されたプロジェクターを構成することが可能となる。

なお、蛍光層で生成される蛍光は全体としてランバーシャン分布を有するため、蛍光は本発明で言うところの発散光となる。また、集光光学系からの光のうち蛍光の生成に関わらない光は、蛍光層において散乱又は反射されるため、本発明で言うところの発散光となる。

［１３］本発明のプロジェクターにおいては、前記発散光生成部は、前記集光光学系からの光を散乱して散乱光を生成する散乱層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り、複数の固体光源からの光を入射領域に集光して当該単一の入射領域において発散光を生成することが可能となり、このような照明装置を用いて、従来のプロジェクターよりも高輝度で、かつ、光利用効率が低下するという問題が軽減されたプロジェクターを構成することが可能となる。

［１４］本発明のプロジェクターにおいては、前記発散光生成部は、所定の回転軸の周りを回転可能であり、前記発散光生成部における前記入射領域の位置が前記発散光生成部の回転に応じて、かつ、前記発散光生成部の回転方向に沿って移動するように構成されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、集光光学系からの光が特定の入射領域に集光されてしまうということがなくなる。その結果、特定の入射領域に過大な熱的負荷がかからなくなるため、発散光生成部の劣化や焼損を抑制して、発散光生成部の寿命を一層長くすることが可能となる。

なお、上記［３］に記載のように、半導体レーザーからなる固体光源を用いる場合には、レーザー光が干渉することにより生じるスペックルノイズを低減することが可能となる。

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における固体光源アレイ２０及び発散光生成部５０を説明するために示す図。 実施形態１における固体光源２４の発光強度特性及び蛍光体の発光強度特性を示すグラフ。 実施形態２に係るプロジェクター１００２の光学系を示す平面図。 実施形態２における発散光生成部７０をコリメーター光学系６０側から見た図。 実施形態３に係るプロジェクター１００４の光学系を示す平面図。 実施形態３における固体光源２４Ｒの発光強度特性、固体光源２４Ｇの発光強度特性及び固体光源２４Ｂの発光強度特性を示すグラフ。 変形例に係るプロジェクター１００６の光学系を示す平面図。

以下、本発明の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］
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における固体光源アレイ２０及び発散光生成部５０を説明するために示す図である。図２（ａ）は固体光源アレイ２０をコリメーターレンズアレイ３０側から見た図であり、図２（ｂ）は発散光生成部５０をコリメーター光学系６０側から見た図である。
図３は、実施形態１における固体光源２４の発光強度特性及び蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。図３（ａ）は固体光源２４の発光強度特性を示すグラフであり、図３（ｂ）は蛍光層５２が含有する蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。発光強度特性とは、光源であれば電圧を印加したときに、蛍光体であれば蛍光を生成可能な光（励起光）が入射したときに、どのような波長の光をどの位の強度で射出するのかという特性のことをいう。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を１としている。グラフの横軸は波長を表す。

なお、各図面中において、符号Ｒは赤色光を示し、符号Ｇは緑色光を示し、符号Ｂは青色光を示す。
本明細書及び図面においては、光学系に直接関わらない構成要素（筐体や構成要素を固定するための固定具等）については記載及び図示を省略する。

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つの液晶光変調装置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、光源装置１０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とを備える。照明装置１００は、赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光を射出する。
光源装置１０は、固体光源アレイ２０と、コリメーターレンズアレイ３０と、集光光学系４０と、発散光生成部５０と、コリメーター光学系６０とを備える。光源装置１０は、全体として白色光を射出する。

固体光源アレイ２０は、図１及び図２（ａ）に示すように、基板２２及び青色光を生成する２５個の固体光源２４を有する。固体光源アレイ２０においては、２５個の固体光源２４は５行５列のマトリクス状に配置されている。図２（ａ）においては、最も左上の固体光源２４のみに符号を付している。
なお、本発明のプロジェクターにおいては、固体光源の数は２５個に限定されず、複数、つまり２個以上であればよい。

基板２２は、固体光源２４を搭載する機能を有する。詳細な説明は省略するが、基板２２は、固体光源２４に対する電力の供給を仲介する機能や、固体光源２４で発生する熱を放熱する機能等を併せて有する。

固体光源２４は、励起光として青色光（発光強度のピーク：約４６０ｎｍ、図３（ａ）参照。）を生成する半導体レーザーからなる。当該半導体レーザーは、図２（ａ）に示すように、長方形形状の発光領域を有し、発光領域の短辺方向に沿った拡がり角が前記発光領域の長辺方向に沿った拡がり角より大きくなるように構成されている。半導体レーザーにおける発光領域の大きさは、例えば、長辺が８μｍ、短辺が２μｍである。

コリメーターレンズアレイ３０は、図１に示すように、２５個の固体光源２４に対応して設けられ、２５個の固体光源２４で生成された光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズ３２（端部の１つにのみ符号を図示）を有する。図示による説明は省略するが、複数のコリメーターレンズ３２は、５行５列のマトリクス状に配置されている。

コリメーターレンズ３２は、図示による詳しい説明は省略するが、入射面が双曲面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなる。コリメーターレンズ３２は、コリメーターレンズ３２の入射面を構成する双曲面の円錐定数をＫｓ_１とするとき、Ｋｓ_１＝−２．３となるように構成されており、−４＜Ｋｓ_１＜−２の条件を満たす。また、当該コリメーターレンズ３２は、固体光源２４で生成された光（波長約４６０ｎｍの青色光）に対する屈折率をｎとするとき、ｎ_１＝１．５２である光学ガラスからなり、ｎ_１ ^２＝２．３１０４であることから、Ｋｓ_１≒−ｎ_１ ^２の条件を満たす。

集光光学系４０は、コリメーターレンズアレイ３０からの光を所定の集光位置に集光する。集光光学系４０は、図示による詳しい説明は省略するが、入射面が平面で、かつ、射出面が双曲面の非球面平凸レンズからなる。集光光学系４０は、集光光学系４０の射出面を構成する双曲面の円錐定数をＫｓ_２とするとき、Ｋｓ_２＝−２．３となるように構成されており、−４＜Ｋｓ_２＜−２の条件を満たす。また、当該集光光学系４０は、固体光源２４で生成された光（波長約４６０ｎｍの青色光）に対する屈折率をｎ_２とするとき、ｎ_２＝１．５２である光学ガラスからなり、ｎ_２ ^２＝２．３１０４であることから、Ｋｓ_１≒−ｎ_２ ^２の条件を満たす。

なお、実施形態１に係るプロジェクター１０００においては、コリメーターレンズアレイ３０と集光光学系４０とが離れて配置されているが、コリメーターレンズアレイ３０の射出面と集光光学系４０の入射面はともに平面であるため、例えば、コリメーターレンズアレイ３０と集光光学系４０とが平面同士で接するように配置し、一体として用いることもできる。

発散光生成部５０は、集光位置の近傍に位置し、集光光学系４０からの光が入射する入射領域において発散光を生成する。発散光生成部５０は、集光光学系４０からの青色光の一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成する蛍光層５２及び蛍光層５２を担持する透明部材５４を有する。発散光生成部５０は、蛍光の生成に関わることなく蛍光層５２を通過する青色光を蛍光とともに含む発散光を射出する。当該発散光は、全体として白色光となる。発散光生成部５０は、図２（ｂ）に示すように、全体として正方形の板状の形状を有し、所定の位置（図１参照。）に固定されている。

蛍光層５２は、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅを含有する層からなる。なお、蛍光層は、（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ以外のＹＡＧ系蛍光体を含有する層からなるものであってもよいし、シリケート系蛍光体を含有する層からなるものであってもよいし、ＴＡＧ系蛍光体を含有する層からなるものであってもよい。また、主励起光を赤色光に変換する蛍光体（例えばＣａＡｌＳｉＮ_３赤色蛍光体）と、主励起光を緑色に変換する蛍光体（例えばβサイアロン緑色蛍光体）との混合物を含有する層からなるものであってもよい。
蛍光層５２は、集光光学系４０からの青色光のうち一部を赤色光（発光強度のピーク：約６１０ｎｍ）及び緑色光（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ）を含む蛍光に変換して射出する（図３（ｂ）参照。）。
なお、青色光のうち、蛍光の生成に関わることなく蛍光層５２を通過する一部の青色光は、蛍光とともに射出される。このとき、青色光は蛍光層５２中で散乱又は反射されるため、蛍光とほぼ同様の分布（いわゆるランバーシャン分布）特性を有する発散光として蛍光層５２から射出される。

透明部材５４は、例えば、石英ガラス又は光学ガラスからなる。
蛍光層５２の集光光学系４０側には、集光光学系４０からの青色光を通過させ蛍光を反射する層（いわゆるダイクロイックコート）が形成されていてもよい。

発散光生成部５０における入射領域は蛍光層５２上にあり、当該入射領域は一辺０．８ｍｍの正方形の形状をしており、当該入射領域の面積は０．６４ｍｍ^２である。図２（ｂ）において、符号Ａで示すのは入射領域である。後述する図５においても同様である。
実施形態１に係るプロジェクター１０００は、図示による詳しい説明は省略するが、集光光学系４０からの光が、デフォーカス状態で入射領域Ａの全域に渡って入射するように構成されている。

コリメーター光学系６０は、発散光生成部５０からの発散光を略平行化する。コリメーター光学系６０は、図１に示すように、第１レンズ６２及び第２レンズ６４を備える。第１レンズ６２及び第２レンズ６４は、両凸レンズからなる。なお、第１レンズ及び第２レンズの形状は、上記形状に限定されるものではなく、要するに、第１レンズと第２レンズとからなるコリメーター光学系が、発散光生成部からの光を略平行化するようになる形状であればよい。また、コリメーター光学系を構成するレンズの枚数は、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。

第１レンズアレイ１２０は、図１に示すように、光源装置１０からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する。第１レンズアレイ１２０は、光源装置１０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、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける光変調領域である画像形成領域の外形形状に関して略相似形である（後述するように、横：縦＝１６：１０という形状となる。）。

第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する。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の像を液晶光変調装置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、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、光源装置１０からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、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、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。

重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を被照明領域で重畳させる。重畳レンズ１５０は、当該部分光束を集光して液晶光変調装置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の光軸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。第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、レンズインテグレーター光学系として、光源装置１０からの光をより均一にするインテグレーター光学系を構成する。
なお、レンズインテグレーター光学系の代わりにインテグレーターロッドを備えるロッドインテグレーター光学系を用いることもできる。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０、反射ミラー２３０，２４０，２５０及びリレーレンズ２６０，２７０を備える。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、それぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する機能を有する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。

ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。
ダイクロイックミラー２１０は、緑色光成分及び青色光成分を反射して、赤色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。
反射ミラー２４０，２５０は青色光成分を反射する反射ミラーである。

ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、リレーレンズ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、集光レンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を液晶光変調装置４００Ｂまで導く機能を有する。

なお、青色光の光路にこのようなリレーレンズ２６０，２７０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１に係るプロジェクター１０００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、リレーレンズ２６０，２７０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。

液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射された色光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、照明装置１００の照明対象となる。なお、図示を省略したが、各集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶光変調装置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、各液晶光変調装置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る。これら入射側偏光板、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。
液晶光変調装置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光変調領域を有する透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、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。

実施形態１に係るプロジェクター１０００においては、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂはそれぞれ、横１２．８ｍｍ、縦８ｍｍの光変調領域（０．５９インチの１６：１０パネル）を有し、当該光変調領域の面積は１０２．４ｍｍ^２となる。
上記のように発散光生成部５０における入射領域の面積は０．６４ｍｍ^２であるため、プロジェクター１０００においては、発散光生成部５０における入射領域の面積は、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける光変調領域の面積の１０２分の１（約１ｍｍ^２）以下となり、また、４００分の１（０．２５６ｍｍ^２）以上となる。

なお、本発明のプロジェクターにおいては、発散光生成部における入射領域の形状及び面積は上記したものに限られない。また、光変調装置における光変調領域の形状及び面積も上記したものに限られない。要するに、発散光生成部における入射領域の面積が、光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下となればよい。

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に係るプロジェクター１０００の効果を説明する。

実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、照明装置として、複数の固体光源２４を有する照明装置１００を備えるため、従来のプロジェクターよりも高輝度なプロジェクターを提供することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、複数の固体光源２４からの光（青色光）を集光光学系４０により発散光生成部５０における入射領域に集光させるとともに、発散光生成部５０における入射領域の面積を液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける光変調領域の面積の１０２分の１以下としているため、光利用効率が低下するという問題を軽減することが可能となる。

上記の効果により、実施形態１に係るプロジェクター１０００は、従来のプロジェクターよりも高輝度で、かつ、光利用効率が低下するという問題が軽減されたプロジェクターとなる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、発散光生成部５０における入射領域の面積は、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける光変調領域の面積の４００分の１以上であるため、「入射領域に過大な熱的負荷を与えることを抑制し、発散光生成部５０の劣化や焼損を抑制して、発散光生成部５０の寿命を長くすることが可能となる」という効果も得られるようになる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、固体光源２４は、半導体レーザーからなるため、小型で高出力な光源装置となる。また、半導体レーザーが集光性の良いレーザー光を射出するため、発散光生成部５０における入射領域の面積を容易に、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることができる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、コリメーターレンズ３２は、入射面が双曲面の非球面平凸レンズからなるため、双曲面からなる入射面を用いて固体光源２４からの光を略平行化することが可能となる。また、コリメーターレンズ３２の射出面が平面であることから、入射面と射出面とがともにレンズ面である場合のように入射面の中心軸と射出面の中心軸とを正確に一致させる必要がなくなるため、入射面の中心軸と射出面の中心軸とが正確に一致しないことに起因してコリメーターレンズから射出される光の平行度が低下してしまうということがない。このため、発散光生成部５０における入射領域の面積を容易に、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。また、汚れの付着しやすい射出面が平面であるため、汚れの除去を容易なものとすることが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、コリメーターレンズ３４における入射面を構成する双曲面の円錐定数Ｋｓ_１は−２．３であるため、複数の固体光源２４で生成された光をそれぞれ略平行化する際における光の平行度を向上させることが可能となり、発散光生成部５０における入射領域の面積を一層容易に、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、コリメーターレンズ３４においてＫｓ_１≒−ｎ_１ ^２の条件を満たすため、固体光源２４からの光をコリメーターレンズ３４の入射面において平行化することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、集光光学系４０は、射出面が双曲面の非球面平凸レンズからなるため、双曲面からなる射出面を用いてコリメーターレンズ３４からの光を極めて小さい入射領域に集光することが可能となる。また、集光光学系４０の入射面が平面であることから、入射面と射出面とがともにレンズ面である場合のように入射面の中心軸と射出面の中心軸とを正確に一致させる必要がなくなるため、入射面の中心軸と射出面の中心軸とが正確に一致しないことに起因して集光光学系４０の集光能力を低下させてしまうということがない。このため、発散光生成部５０における入射領域の面積を容易に、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、集光光学系４０における射出面を構成する双曲面の円錐定数Ｋｓ_２は−２．３であるため、コリメーターレンズアレイ３０からの光を所定の集光位置に集光する際における光の集光度を向上させることが可能となるため、発散光生成部５０における入射領域の面積をより一層容易に、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける光変調領域の面積の１０２分の１以下とすることが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、集光光学系４０においてＫｓ_２≒−ｎ_２ ^２の条件を満たすため、コリメーターレンズ３４からの略平行光を所定の集光位置に精度良く集光することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、発散光生成部５０は、集光光学系４０からの光の一部から蛍光（赤色光及び緑色光）を生成する蛍光層５２を有するため、特定波長の光を生成する固体光源２４を用いて所望の色光を得ることが可能となり、このような照明装置１００を用いて、従来のプロジェクターよりも高輝度で、かつ、光利用効率が低下するという問題が軽減されたプロジェクターを構成することが可能となる。

［試験例１及び試験例２］
ここで、試験例１及び試験例２を用いて、本発明のプロジェクターの効果を説明する。
試験例１及び試験例２においては、入射領域の面積を変化させたときに、プロジェクターの輝度がどのように変化するのかについてシミュレーションを行った。試験例１及び試験例２に係るプロジェクターの構成は、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様であるが、第１レンズアレイ及び第２レンズアレイがそれぞれ５６個の第１小レンズ及び第２小レンズを有し、偏光変換素子のピッチが２．２ｍｍであり、投写レンズのＦ値が１．５であるとして上記シミュレーションを行った。

表１は、試験例１の結果を示す表である。表１において、「条件」はそれぞれの条件に付した番号を示すものであり、「入射領域のサイズ」は、正方形の入射領域の一辺の長さを示すものであり、「入射領域の面積」は文字通り入射領域の面積を示すものであり、「面積の比」は「入射領域の面積／光変調領域の面積」を、分子を１としたときの数値で示すものであり、「相対輝度」は入射領域の面積が無限小である場合を基準とした輝度を示すものである。後述する表２においても同様である。

試験例１においては、横１２．８ｍｍ、縦８ｍｍの光変調領域（０．５９インチの１６：１０パネル、光変調領域の面積は１０２．４ｍｍ^２）を有する液晶光変調装置を用いたときのシミュレーションを行った。

［表１］
試験例１の結果
条件 入射領域のサイズ 入射領域の面積 面積の比 相対輝度
１ ０．７５ｍｍ ０．５６２５ｍｍ^２ １／１８２ １００．００％
２ ０．８０ｍｍ ０．６４００ｍｍ^２ １／１６０ ９９．９７％
３ ０．８５ｍｍ ０．７２２５ｍｍ^２ １／１４２ ９９．９５％
４ ０．９０ｍｍ ０．８１００ｍｍ^２ １／１２６ ９９．９０％
５ ０．９５ｍｍ ０．９０２５ｍｍ^２ １／１１４ ９９．７５％
６ １．００ｍｍ １．００００ｍｍ^２ １／１０２ ９９．４４％
７ １．０５ｍｍ １．１０２５ｍｍ^２ １／９３ ９８．７３％
８ １．１０ｍｍ １．２１００ｍｍ^２ １／８５ ９７．７０％
９ １．１５ｍｍ １．３２２５ｍｍ^２ １／７７ ９６．２３％
１０ １．２０ｍｍ １．４４００ｍｍ^２ １／７１ ９３．７４％
１１ １．２５ｍｍ １．５６２５ｍｍ^２ １／６６ ８９．６８％
１２ １．３０ｍｍ １．６９００ｍｍ^２ １／６１ ８４．７２％
１３ １．３５ｍｍ １．８２２５ｍｍ^２ １／５６ ７９．６２％
１４ １．４０ｍｍ １．９６００ｍｍ ^２ １／５２ ７４．７９％

上記表１に示すように、面積の比が１０２分の１以下であれば、９９％以上の相対輝度を確保することができ、光利用効率の低下を軽減することが可能であることがわかった。

試験例２においては、横１６ｍｍ、縦１０ｍｍの光変調領域（０．７４インチの１６：１０パネル、光変調領域の面積は１６０ｍｍ^２）を有する液晶光変調装置を用いたときのシミュレーションを行った。

［表２］
試験例２の結果
条件 入射領域のサイズ 入射領域の面積 面積の比 相対輝度
１ １．００ｍｍ １．００００ｍｍ^２ １／１６０ １００．００％
２ １．０５ｍｍ １．１０２５ｍｍ^２ １／１４５ ９９．９５％
３ １．１０ｍｍ １．２１００ｍｍ^２ １／１３２ ９９．９２％
４ １．１５ｍｍ １．３２２５ｍｍ^２ １／１２１ ９９．８４％
５ １．２０ｍｍ １．４４００ｍｍ^２ １／１１１ ９９．７２％
６ １．２５ｍｍ １．５６２５ｍｍ^２ １／１０２ ９９．４６％
７ １．３０ｍｍ １．６９００ｍｍ^２ １／９５ ９８．９４％
８ １．３５ｍｍ １．８２２５ｍｍ^２ １／８８ ９８．２３％
９ １．４０ｍｍ １．９６００ｍｍ^２ １／８２ ９７．２９％
１０ １．４５ｍｍ ２．１０２５ｍｍ^２ １／７６ ９５．９７％
１１ １．５０ｍｍ ２．２５００ｍｍ^２ １／７１ ９３．９８％
１２ １．５５ｍｍ ２．４０２５ｍｍ^２ １／６７ ９０．９３％
１３ １．６０ｍｍ ２．５６００ｍｍ^２ １／６３ ８７．２０％
１４ １．６５ｍｍ ２．７２２５ｍｍ ^２ １／５９ ８３．１１％

上記表２に示すように、やはり面積の比が１０２分の１以下であれば、９９％以上の相対輝度を確保することができ、光利用効率の低下を軽減することが可能であることがわかった。

［実施形態２］
図４は、実施形態２に係るプロジェクター１００２の光学系を示す平面図である。
図５は、実施形態２における発散光生成部７０をコリメーター光学系６０側から見た図である。

実施形態２に係るプロジェクター１００２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、発散光生成部の構成が実施形態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２に係るプロジェクター１００２においては、図４及び図５に示すように、発散光生成部７０は、所定の回転軸の周りを回転可能であり、発散光生成部７０における入射領域の位置が発散光生成部７０の回転に応じて、かつ、発散光生成部７０の回転方向に沿って移動するように構成されている。

発散光生成部７０は、集光光学系４０からの青色光の一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成する蛍光層７２及び蛍光層７２を担持する透明部材７４を有する。発散光生成部７０は、回転駆動装置７８からの駆動力により回転可能に構成されている。回転駆動装置７８は、例えば、モーターである。
蛍光層７２は、図５に示すように、発散光生成部７０の回転に応じて移動する入射領域の位置に対応して、環状に形成されている。蛍光層７２は、形状以外は実施形態１における蛍光層５２と同様の構成を有する。
透明部材７４は、透明な円形回転板からなる。透明部材７４は、形状以外は実施形態１における透明部材７４と同様の構成を有する。

上記のように、実施形態２に係るプロジェクター１００２は、発散光生成部の構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なるが、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様に、照明装置として、複数の固体光源２４を有する照明装置１０２を備え、また、複数の固体光源２４からの光を集光光学系４０により発散光生成部７０における入射領域に集光させるとともに、発散光生成部７０における入射領域の面積を光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下としているため、従来のプロジェクターよりも高輝度で、かつ、光利用効率が低下するという問題が軽減されたプロジェクターとなる。

また、実施形態２に係るプロジェクター１００２によれば、発散光生成部７０は、所定の回転軸の周りを回転可能であり、発散光生成部７０における入射領域の位置が発散光生成部７０の回転に応じて、かつ、発散光生成部７０の回転方向に沿って移動するように構成されているため、集光光学系４０からの光が特定の入射領域に集光されてしまうということがなくなる。その結果、特定の入射領域に過大な熱的負荷がかからなくなるため、発散光生成部７０の劣化や焼損を抑制して、発散光生成部７０の寿命を一層長くすることが可能となる。

また、実施形態２に係るプロジェクター１００２によれば、レーザー光が干渉することにより生じるスペックルノイズを低減することが可能となる。

なお、実施形態２に係るプロジェクター１００２は、励起光発生部の構成が実施形態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３］
図６は、実施形態３に係るプロジェクター１００４の光学系を示す平面図である。
図７は、実施形態３における固体光源２４Ｒの発光強度特性、固体光源２４Ｇの発光強度特性及び固体光源２４Ｂの発光強度特性を示すグラフ。図７（ａ）は固体光源２４Ｒの発光強度特性を示すグラフであり、図７（ｂ）は固体光源２４Ｇの発光強度特性を示すグラフであり、図７（ｃ）は固体光源２４Ｂの発光強度特性を示すグラフである。

実施形態３に係るプロジェクター１００４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、光源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３に係るプロジェクター１００４においては、図６及び図７に示すように、光源装置１４は、３つの固体光源アレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、３つのコリメーターレンズアレイ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム８０と、集光光学系４４と、発散光生成部９０と、コリメーター光学系６０とを備える。

固体光源アレイ２０Ｒ及び固体光源アレイ２０Ｇは、それぞれ赤色光を生成する固体光源２４Ｒ（発光強度のピーク：約６４０ｎｍ、図７（ａ）参照。）及び緑色光を生成する固体光源２４Ｇ（発光強度のピーク：約５３０ｎｍ、図７（ｂ）参照。）を有すること以外においては、実施形態１における固体光源アレイ２０と同様の構成を有する。
固体光源アレイ２０Ｂは、青色光を生成する固体光源２４Ｂ（発光強度のピーク：約４６０ｎｍ、図７（ｃ）参照。）を有し、実施形態１における固体光源アレイ２０と同様の構成を有する。

３つのコリメーターレンズアレイ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、３つの固体光源アレイ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにそれぞれ対応し、複数の固体光源２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂで生成された光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを有する。３つのコリメーターレンズアレイ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、実施形態１におけるコリメーターレンズアレイ３０と基本的に同様の構成を有する。

クロスダイクロイックプリズム８０は、３つのコリメーターレンズアレイ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂからの赤色光、緑色光及び青色光を合成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム８０は、クロスダイクロイックプリズム５００と基本的に同様の構成を有する。

集光光学系４４は、クロスダイクロイックプリズム８０により合成された３つのコリメーターレンズアレイ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂからの光を所定の集光位置に集光する集光光学系である。集光光学系４４は、実施形態１における集光光学系４０と基本的に同様の構成を有する。

発散光生成部９０は、集光光学系４４からの光を散乱して散乱光を生成する散乱層（図示せず。）を有する。発散光生成部９０は、射出面側に散乱層としての微細な凹凸が形成された磨りガラスからなる。発散光生成部９０は、全体として正方形の板状の形状を有する。発散光生成部９０は、所定の位置（図６参照。）に固定されている。
なお、散乱層を有する発散光生成部としては、散乱層としての回折素子を有する発散光生成部や、散乱層としての散乱性塗料（例えば、シリカ粒子やガラスビーズを含有する塗料）が塗布された発散光生成部等も用いることができる。また、透明基材の中に散乱性の粒子を含有し、全体が散乱層としての機能を有する発散光生成部を用いることもできる。

コリメーター光学系６０は、実施形態１におけるコリメーター光学系６０と同様の構成を有するため、説明を省略する。

上記のように、実施形態３に係るプロジェクター１００４は、光源装置の構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なるが、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様に、照明装置として、複数の固体光源２４Ｒ、２４Ｇ，２４Ｂを有する照明装置１０４を備え、また、複数の固体光源２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂからの光を集光光学系４４により発散光生成部９０における入射領域に集光させるとともに、発散光生成部９０における入射領域の面積を光変調装置における光変調領域の面積の１０２分の１以下としているため、従来のプロジェクターよりも高輝度で、かつ、光利用効率が低下するという問題が軽減されたプロジェクターとなる。

また、実施形態３に係るプロジェクター１００４によれば、発散光生成部９０は、集光光学系４４からの光を散乱して散乱光を生成する散乱層を有するため、複数の固体光源２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂからの光を入射領域に集光して当該単一の入射領域において発散光を生成することが可能となり、このような照明装置１０４を用いて、従来のプロジェクターよりも高輝度で、かつ、光利用効率が低下するという問題が軽減されたプロジェクターを構成することが可能となる。

なお、実施形態３に係るプロジェクター１００４は、光源装置の構成が実施形態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。

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）上記実施形態１及び２においては、青色光を生成する固体光源２４と、青色光のうち一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成する蛍光層とを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、紫色光又は紫外光を生成する固体光源と、紫色光又は紫外光から赤色光、緑色光及び青色光を含む色光を生成する蛍光層とを用いてもよい。また、上記各実施形態においては、光源装置は全体として白色光を射出するように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。光源装置は白色光以外の光を射出するように構成されていてもよい。

（２）上記実施形態３においては、所定の位置に固体されている発散光生成部９０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。所定の回転軸の周りを回転可能であり、発散光生成部における入射領域の位置が発散光生成部の回転に応じて移動するように構成されている発散光生成部を用いてもよい。

（３）上記実施形態３においては、クロスダイクロイックプリズム８０を備える光源装置１４を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図８は、変形例に係るプロジェクター１００６の光学系を示す平面図である。変形例に係るプロジェクター１００６は、基本的には実施形態３に係るプロジェクター１００４と同様の構成を有するが、それぞれクロスダイクロイックプリズムを備えない光源装置１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂを備える。例えば、上記（図８参照。）に示すような構成とすれば、クロスダイクロイックプリズムを備えない光源装置を用いてもよい。

（４）上記各実施形態においては、入射面を構成する双曲面の円錐定数Ｋｓ_１が−２．３のコリメーターレンズを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。円錐定数Ｋｓ_１が−４＜Ｋｓ_１＜−２の条件を満たすコリメーターレンズであればよい。

（５）上記各実施形態においては、入射面が双曲面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなるコリメーターレンズを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、入射面が平面で、かつ、射出面が楕円面の非球面平凸レンズからなるコリメーターレンズを用いてもよい。また、１枚のレンズからなるコリメーターレンズの代わりに、複数のレンズからなるコリメーターレンズを用いてもよい。要するに、固体光源に対応して設けられ、固体光源で生成された光を略平行化することが可能なコリメーターレンズを用いればよい。

（６）上記各実施形態においては、射出面を構成する双曲面の円錐定数Ｋｓ_２が−２．３の集光光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。円錐定数Ｋｓ_１が−４＜Ｋｓ_１＜−２の条件を満たす集光光学系であればよい。

（７）上記各実施形態においては、入射面が平面で、かつ、射出面が双曲面の非球面平凸レンズからなる集光光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、入射面が楕円面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなる集光光学系を用いてもよい。また、１枚のレンズからなる集光光学系の代わりに、複数のレンズからなる集光光学系を用いてもよい。要するに、コリメーターレンズアレイからの光を所定の集光位置に集光することが可能なコリメーターレンズを用いればよい。

（８）上記各実施形態においては、半導体レーザーからなる固体光源を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発光ダイオードからなる固体光源を用いてもよい。

（９）上記各実施形態においては、発散光生成部として、集光光学系から光が入射する側と、発散光を射出する側とが反対側となる、いわゆる透過型の発散光生成部を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発散光生成部として、集光光学系から光が入射する側と、発散光を射出する側とが同じ側となる、いわゆる反射型の発散光生成部を用いてもよい。

（１０）上記実施形態１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、透過型の液晶表示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、反射型の液晶表示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。

（１１）上記実施形態１においては、プロジェクターの光変調装置として液晶光変調装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調装置としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置等を用いてもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、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。この場合、実施形態１又は２のような光源装置を備えるプロジェクターであれば色分割されたカラーホイールを用いることで、また、実施形態３のような光源装置を備えるプロジェクターであれば各固体光源を順次点滅させることで、それぞれ時間的に変化する色光を得ることができる。

（１２）上記実施形態１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つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。

（１３）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。

１０，１２，１４，１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ…光源装置、２０，２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ…固体光源アレイ、２２…基板、２４，２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ…固体光源、３０，３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ…コリメーターレンズアレイ、３２，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ…コリメーターレンズ、４０，４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ，４４…集光光学系、５０，７０，９０，９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂ…発散光生成部、５２，７２…蛍光層、５４，７４…透明部材、６０，６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ…コリメーター光学系、６２，６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂ…第１レンズ、６４，６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂ…第２レンズ、７８…回転駆動装置、８０，５００…クロスダイクロイックプリズム、１００，１０２，１０４，１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂ…照明装置、１００ａｘ，１０２ａｘ，１０４ａｘ…照明光軸、１２０，１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ…第１レンズアレイ、１２２，１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ…第１小レンズ、１３０，１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ…第２レンズアレイ、１３２，１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂ…第２小レンズ、１４０，１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂ…偏光変換素子、１５０，１５０Ｒ，１５０Ｇ，１５０Ｂ…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…反射ミラー、２６０，２７０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置、６００…投写光学系、１０００，１００２，１００４，１００６…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (14)

1. 複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記複数の固体光源に対応して設けられ、前記複数の固体光源で生成された光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズを有するコリメーターレンズアレイと、前記コリメーターレンズアレイからの光を所定の集光位置に集光する集光光学系と、前記集光位置の近傍に位置し、前記集光光学系からの光が入射する入射領域において発散光を生成する発散光生成部とを備える光源装置を備える照明装置と、
   光変調領域において前記照明装置からの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光を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、
   前記発散光生成部における前記入射領域の面積は、前記光変調装置における前記光変調領域の面積の１０２分の１以下であることを特徴とするプロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
   前記発散光生成部における入射領域の面積は、前記光変調装置における前記光変調領域の面積の４００分の１以上であることを特徴とするプロジェクター。
3. 請求項１又は２に記載のプロジェクターにおいて、
   前記固体光源は、半導体レーザーからなることを特徴とするプロジェクター。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記コリメーターレンズは、入射面が双曲面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなることを特徴とするプロジェクター。
5. 請求項４に記載のプロジェクターにおいて、
   前記コリメーターレンズの入射面を構成する双曲面の円錐定数をＫｓ_１とするとき、
   円錐定数Ｋｓ_１は、−４＜Ｋｓ_１＜−２の条件を満たすことを特徴とするプロジェクター。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記コリメーターレンズは、入射面が平面で、かつ、射出面が楕円面の非球面平凸レンズからなることを特徴とするプロジェクター。
7. 請求項６に記載のプロジェクターにおいて、
   前記コリメーターレンズの射出面を構成する楕円面の円錐定数をＫｄ_１とするとき、
   円錐定数Ｋｄ_１は、−１＜Ｋｄ_１＜−０．５５の条件を満たすことを特徴とするプロジェクター。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記集光光学系は、入射面が平面で、かつ、射出面が双曲面の非球面平凸レンズからなることを特徴とするプロジェクター。
9. 請求項８に記載のプロジェクターにおいて、
   前記集光光学系の射出面を構成する双曲面の円錐定数をＫｓ_２とするとき、
   円錐定数Ｋｓ_２は、−４＜Ｋｓ_２＜−２の条件を満たすことを特徴とするプロジェクター。
10. 請求項１〜７のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
    前記集光光学系は、入射面が楕円面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなることを特徴とするプロジェクター。
11. 請求項１０に記載のプロジェクターにおいて、
    前記集光光学系の入射面を構成する楕円面の円錐定数をＫｄ_２とするとき、
    円錐定数Ｋｄ_２は、−１＜Ｋｄ_２＜−０．５５の条件を満たすことを特徴とするプロジェクター。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
    前記発散光生成部は、前記集光光学系からの光の一部又は全部から蛍光を生成する蛍光層を有することを特徴とするプロジェクター。
13. 請求項１〜１１のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
    前記発散光生成部は、前記集光光学系からの光を散乱して散乱光を生成する散乱層を有することを特徴とするプロジェクター。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
    前記発散光生成部は、所定の回転軸の周りを回転可能であり、
    前記発散光生成部における前記入射領域の位置が前記発散光生成部の回転に応じて、かつ、前記発散光生成部の回転方向に沿って移動するように構成されていることを特徴とするプロジェクター。

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