JP5036102B2

JP5036102B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP5036102B2
Application number: JP2001123923A
Authority: JP
Inventors: 佐敏山内; 和弘藤田; 正本田; 修永瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2021-04-23
Also published as: JP2002189192A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルなどの矩形状の被投射体を照明するのに適した照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルのような矩形状の被投射体を均一に照明するための照明光学系としては、従来より、２組のフライアイレンズアレイを組合せたインテグレータ光学系が例えば特開平３−１１１８０６号公報により知られている。
【０００３】
同公報等に示されるインテグレータ光学系は、放物面反射器、楕円面反射器、双曲面反射器等のリフレクタを備えた光源からの光束を、第１のフライアイレンズアレイを構成している複数の矩形状の集光レンズにより分割して２次光源像を形成し、これらの２次光源像を第１のフライアイレンズアレイの複数の矩形状の集光レンズに対応させた複数の集光レンズを備えた第２のフライアイレンズアレイを介して同一の被投射体上に重畳結像させるようにしたものである。このようなインテグレータ光学系によれば、光源光の利用効率が向上するとともに、被投射体面上の光の強度分布をほぼ一様にすることができるとされている。特に、第１，２のフライアイレンズアレイにおける各集光レンズの形状を矩形状の被投射体のアスペクト比率に対応させて、例えば、４：３なる比率の矩形状に形成することにより光の利用効率及び強度分布の均一化を図ることができる。
【０００４】
即ち、特開平３−１１１８０６号公報においては、インテグレータ光学系として、第１レンズに各長方形状のレンズを持つマクロレンズアレイ、第１レンズに対応したレンズを持つ第２のマクロレンズアレイを使用し、被照射体に合ったアスペクト比の照射を行なえるようにしている。そして、さらにインテグレータ光学系の外形を小さくするための光源側の構成例として、同公報中のＦig.２３によれば、回転楕円面鏡の第１焦点に光源を置き、第２焦点の後にコリメータレンズを置いてからインテグレータ光学系に導くようにしている。
【０００５】
図２５は、特開平３−１１１８０６号公報中でＦig.２３に示される回転楕円面鏡に代えて回転放物面鏡を用いた構成例を示す。図２５において、基本的には、インテグレータ光学系１００の第１レンズに各々長方形状のレンズを持つマクロレンズアレイ（第１のフライアイレンズ）１０１と第１レンズに対応したレンズを持つ第２のマクロレンズアレイ（第２のフライアイレンズ）１０２とを使用し、被照射体である液晶パネル１０３に合ったアスペクト比の照射を行なうようにしている。そして、光源側としては、回転放物面鏡１０４の焦点Ｆ１に配設した光源１０５から出射され回転放物面鏡１０４による反射で平行にした光を凸レンズ１０６で第２焦点Ｆ２に相当する位置に焦点を結び、コリメータレンズ１０７によりインテグレータ光学系００に入射させるように構成されている。なお、図２５において、１０８はＰ偏光成分とＳ偏光成分とが混在した光源光に関してＰ偏光成分のみ又はＳ偏光成分のみに揃える偏光整列プリズムアレイ、１０９，１１０はレンズである。
【０００６】
同公報例によれば、部品点数は一つ多くなるもののリフレクタ（回転放物面鏡、回転楕円面鏡などを総称する）の大きさと焦点の位置とを自由に設定できる。
【０００７】
また、特開平１０−１６１０６５号公報によれば、やはりインテグレータ光学系の外形を小さくするために放物面鏡の焦点位置に光源を置き、平行光を得て、凸レンズで絞り凹レンズで再度平行光へ戻してから、偏光変換手段或いはインテグレータ光学系へ導くようにした照明装置が提案されている。
【０００８】
図２６は特開平１０−１６１０６５号公報例の考え方に基づいて照明装置を描いたものである。図２５との対比では、第２焦点Ｆ２に相当する位置よりも手前側（光源側）に平行化レンズ１１１を配設し、コリメータレンズ１０７を省略したものである。
【０００９】
さらに、図２７に示すように、前述の特開平３−１１１８０６号公報方式の場合と同様に回転楕円面鏡（回転放物面鏡１０４）の第１焦点Ｆ１に光源１０５を置き、第２焦点Ｆ２の後にコリメータレンズ１０７を置いてからインテグレータ光学系１００に導く方式で、回転楕円面鏡１０４に入らない光束を球心を第１焦点Ｆ１に持つ凹面鏡１１２で光源１０５に戻し、光源１０５から発する光束の殆どを利用できるようにしたものもある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特開平３−１１１８０６号公報に示される思想は光源１０５が発する光束を一旦集光し、コリメータレンズ１０７で平行光にすることによりインテグレータ光学系１００全体のサイズを小さくし、大局的な目的を満たそうとするものである。しかしながら、この構成は光源１０５が発散する光束が再度集光された焦点部での光源像の大きさは元の光源像の何倍にも拡大されてしまい、コリメータレンズ１０７で平行光にしようとしても限界があり、インテグレータ光系１００での光利用効率を落とすことになる。この性質は回転放物面鏡１０４に代えて回転楕円面鏡を用いても、この回転放物面鏡１０４と凸レンズ１０７との組合せと同じ傾向を示す。
【００１１】
また、特開平１０−１６１０６５号公報例のように構成しても平行化レンズ（凹レンズ）１１１の出力する平行光は原理的に図２５で示したコリメータレンズ１０７で得る平行光と同程度の平行光しか得られない。この方式についても、前述の従来例と同様、この性質は回転楕円面鏡を用いて第２焦点Ｆ２の手前に平行化レンズ１１１を置くようにしても、この回転放物面鏡１０４と平行化レンズ１１１の組合せと同じ傾向を示す。
【００１２】
さらに、図２７に示した例では、第１焦点Ｆ１の位置に球心を一致させた凹面鏡１１２を配置することにより、回転放物面鏡１０４のミラー面に取り込めない光を再帰させて利用することで光源１０５の発する光束の利用効率を向上させている。しかしながら、光束を一旦集光し、コリメータレンズ１０７で平行光にすることによりインテグレータ光学系１００全体のサイズを小さくし、大局的な目的を満たそうとする考え方は図２５で示した従来例と同じものである。ということで、この構成は光源１０５が発散する光束が再度集光された焦点部での光源像の大きさは元の光源像の何倍にも拡大されてしまいコリメータレンズ１０７で平行光にしようとしても限界があり、インテグレータ光学系１００での光利用効率を落とすことになることには変わりがない。
【００１３】
そこで、本発明は、インテグレータ光学系等の出力光利用光学系の外形を小さくするとともに光源光の光束の利用効率を向上させることを目的とし、具体的には、インテグレータ光学系等の出力光利用光学系に入射させる光束の平行度をより一層向上させることで、例えば、インテグレータ光学系の第２フライアイレンズ面にできる光源像の大きさを点光源状に小さくすることができる照明装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、リフレクタの少なくとも一部に放物面鏡を用い、前記放物面鏡の焦点付近に光源を配設し、この光源から出射され前記放物面鏡で反射された平行光を出力光利用光学系へ向けて出射させる照明装置において、前記リフレクタを、少なくとも当該放物面鏡からの平行光が前記出力光利用光学系の入力口をカバーする範囲まで放物面形状とし、かつ、この放物面鏡の外側を前記放物面と共通の焦点を持つ楕円面形状の楕円面鏡とし、前記出力光利用光学系の入力部の外形サイズと概略同サイズで透光性を有する非鏡面の窓が形成された前面鏡としての平面鏡を前記楕円面鏡の短軸上付近の位置で前記平行光の光軸に対して直交させて配設した。また、前記リフレクタは、前記楕円面鏡の途中から短軸上付近の前記平面鏡までの前記放物面鏡の外側部分をこの放物面鏡の焦点と共通の焦点を持つ第２の放物面鏡としてなる。
【００２６】
従って、リフレクタとして放物面形状と楕円面形状とを組合せているので、このリフレクタと平面鏡との間での光束の反射回数を少なくして光の減衰を抑えることができ、光の利用効率が向上する。加えて、同じ焦点距離の放物面鏡を用いた場合、放物面鏡のみによる場合に比べてリフレクタの外形を小さくすることができ、結果として、光の利用効率を低下させることなく全体の小型化を図れる。
【００２８】
また、リフレクタの型を作りやすくすることができ、面精度を出しやすくすることができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００４７】
本実施の形態の照明装置Ａ１は、縦横のアスペクト比が４：３なる矩形状の液晶パネル１を被投射体とするもので、その前面には各液晶素子が照明光から受けた光束を画像形成した後、投射レンズに最小径の光束で通過させるためのコンデンサレンズ２が付設されている。このような液晶パネル１に対して、本実施の形態の照明装置Ａ１は、点状に近い光源３と、この光源３が内蔵配設されるリフレクタとしての回転放物面鏡（放物面鏡）４と、出力光利用光学系としてのインテグレータ光学系５と、集光レンズ６とにより構成されている。
【００４８】
光源３としては、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のアーク灯が用いられている。この光源３は放物面を回転させた形状の内周面がミラー面４ａとされた回転放物面鏡４の焦点Ｆの位置に配設されている。従って、回転放物面鏡４のミラー面４ａは、光源３からの光を受けた場合に平行光として出射させる光学的特性を有する。このような回転放物面鏡４の出口は前面ガラス８により閉塞されている。
【００４９】
インテグレータ光学系５は、例えば前述した特開平３−１１１８０６号公報等により周知のものであり、第１フライアイレンズ９と第２フライアイレンズ１０との組合せからなる構成を基本とし、本発明では、特に、第２フライアイレンズ１０は２つのシリンドリカルレンズアレイ１０ａ，１０ｂを直交配置させたものに代えられている。また、本実施の形態では、これらのシリンドリカルレンズアレイ１０ａ，１０ｂ間には偏光を一方に揃えるためにＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）アレイと１／２波長板とを組合せた偏光整列プリズムアレイ１１が設けられている。このシリンドリカルレンズアレイ１０ｂの後段に配置された集光レンズ６は、フライアイレンズにより分割された各光束を液晶パネル１上に重ね合わせる役目を果たす。
【００５０】
このような照明装置Ａとしての基本的な構成において、本実施の形態では、平行光束の光軸に直交する前面ガラス８の内側面を利用して前面鏡としての平面鏡１２が一体に設けられている。即ち、平面鏡１２は平行光束の光軸に対して直交させて配設されている。別の観点から見ると、回転放物面鏡４の焦点Ｆの位置を通る平行光束の光軸に対して軸対称となる反射面が光軸に対して直角に形成されて光源３側に位置している。この平面鏡１２は前面ガラス８の内側面の一部にミラー面を形成したもので、インテグレータ光学系５の入力部となる第１フライアイレンズ９の外形サイズに概略同サイズの非鏡面構造の窓１３が中心部に形成されている。即ち、窓１３部分は光源３の光に対して透光性を有する。この窓１３部分に関して前面ガラス８の両面には光の透過効率を向上させるＡＲコート１４が設けられている。
【００５１】
従って、本実施の形態の照明装置Ａ１にあっては、インテグレータ光学系５の外形を小型化することを目的とした従来例にあるコリメータレンズ１０７や、凸レンズ１０６、凹レンズ１１１などによる光学系を全部省き、回転放物面鏡４によるリフレクタが作る平行光を直接インテグレータ光学系５に入力させる構成とされている。しかしながら、これだけでは光源３の発する光束の全部を利用できないので、インテグレータ光学系５に直接入力されない光束は回転放物面鏡４の作る平行光の光軸に対して直交配置させた平面鏡１２により、再度回転放物面鏡４側に返す。この返された光束は回転放物面鏡４により、その焦点Ｆ、即ち、光源３の発光位置に戻される。ここで、本実施の形態では、光源３として高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプなどのアーク灯が用いられているので、戻された光束は電極間をすり抜けて（実際は、ここにできる焦点は光源の像であり、最初発光したときにできる光源像よりも幾倍か大きくなっているので光束の一部分は電極により、遮光される）、再び、回転放物面鏡４のミラー面４ａに達し、再度反射された後、平行光になって、窓１３部分から、インテグレータ光学系５に向かう。
【００５２】
従って、本実施の形態によれば、基本的に回転放物面鏡４により反射された平行光は平面鏡１２の非鏡面による窓１３を通してインテグレータ光学系５に向けて出射される一方、光源３から発せられて回転放物面鏡４に直接入らない光は平行光の光軸に対して直交させた平面鏡１２で反射させることにより再び回転放物面鏡４に返し反射させることで焦点Ｆ位置を経て再度回転放物面鏡４で反射させて平行光として出射させることができるので、光源光の光束の殆ど全部を効率よく利用できる上に、インテグレータ光学系５に向けて出射させる光束の平行度を低下させることもない。さらには、インテグレータ光学系５の入力部に位置する第１フライアイレンズ９の外形サイズと概略同サイズで透光性を有する非鏡面の窓１３の大きさに規制することができるので、インテグレータ光学系５のサイズを小さく抑えることもでき、インテグレータ光学系５の形状に殆ど左右されずに光源３からの光束利用効率を維持できる。また、回転放物面鏡４の出口に設けられた前面ガラス８と一体に平面鏡１２を設けることにより、構成を単純にできる上に直交度等の精度も維持できる。
【００５３】
本発明の第二の実施の形態を図２に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以降の各実施の形態でも同様とする）。
【００５４】
第一の実施の形態では、前面ガラス８の内面に直接平面鏡１２を一体に形成したが、本実施の形態の照明装置Ａ２では、前面ガラス８とは別部材による前面鏡としての平面鏡１５を前面ガラス８の内面部分（又は、外側部分）に平行光束の光軸に直交するように設けたものである。この平面鏡１５は例えば高純度のアルミニウム板を用い、その光源側表面を鏡面仕上げしたものが用いられている。また、中心部には、第１フライアイレンズ９の外形形状に概略同形の窓１６が開口形成されている。
【００５５】
このような構成によっても、第一の実施の形態の場合と同様の効果が得られることは明らかである。
【００５６】
なお、本実施の形態の照明装置Ａ２では、集光レンズ６に代えて、シリンドリカルレンズ１０ｂと液晶パネル１とのほぼ中間に位置させて凸レンズ１７が設けられている。この凸レンズ１７も集光レンズ６の場合と同様に、インテグレータ光学系５により分割された光束を液晶パネル１面上に重ね合わせる機能を果たす。特に、本実施の形態のように、凸レンズ１７から液晶パネル１まではフライアイレンズ９，１０の各々の構成レンズが作る光束が各々平行光となっているので、後述するような反射型液晶パネルを用いる液晶プロジェクタの場合には色むらを発生しにくくすることができる。
【００５７】
本発明の第三の実施の形態を図３及び図４に基づいて説明する。本実施の形態では、回転放物面鏡４付近の構成のみを示す。本実施の形態では、図２に示したような前面ガラス８とは別部材による平面鏡１５を前面ガラス８と光源３との間に配置させたものである。即ち、平面鏡１５を前面ガラス８から離し光源３側に近づけたものである。窓１６の大きさ・形状は図２の場合と同じである。
【００５８】
このような構成において、光源３から発散する光束は回転放物面鏡４で概略平行光にされるが、一般的に５〜１０°の発散角を含んでいる。ここに、本実施の形態のような構成によれば、光源３から出射されてその発散が大きくなる前に平面鏡１５で再帰させるので再帰された光束の焦点Ｆ位置にできる光源像を図２の場合に比較して小さく抑えることができ、再度、回転放物面鏡４で反射され平行光にされた後の発散角を小さく抑えることができるので、インテグレータ光学系５での効率の降下を抑えることができる。また、本実施の形態の構成によれば、図中１点鎖線（カット可能位置）で示したように平面鏡１５から外れた部分の回転放物面鏡４をカットすることができ、後述するようなプロジェクタの筐体を薄くすることができる。上下だけでなく、左右も同様の加工が可能で、さらには、カットではなく上下左右２点差線の外側を箱型の形状にしても良く、同様に筐体を薄くすることができる。
【００５９】
本発明の第四の実施の形態を図５及び図６に基づいて説明する。本実施の形態では、回転放物面鏡４付近の構成のみを示す。本実施の形態では、インテグレータ光学系５の入力部に位置する第１フライアイレンズ９と一体に前面鏡としての平面鏡１８を設けたものである。より具体的には、第１フライアイレンズ９の同一部材による基板１９を回転放物面鏡４の開口をカバーし得る大きさに形成し、第１フライアイレンズ９のレンズ部分を窓２０とし、その周囲をミラー面とすることにより構成されている。
【００６０】
本実施の形態によれば、平面鏡１８を設ける構成を単純にでき、調整個所を少なくできることからコストを抑えることが可能となる。また、インテグレータ光学系５と回転放物面鏡４との間にＵＶカット、ＩＲカットなどのガラス部材を置くような構成の場合、これらの部材に第１フライアイレンズを透過する光束部分を残してその外側を平面鏡としても、同様の効果が得られる。
【００６１】
本発明の第五の実施の形態を図７及び図８に基づいて説明する。本実施の形態は、光利用効率をより一層向上させるためにリフレクタ２１自体の構造を工夫し、放物面鏡と楕円面鏡との組合せ構造としたものである。
【００６２】
まず、図７を参照して本実施の形態の原理を説明する。ここでは、横軸をＺ軸、縦軸をＹ軸とし、放物曲線の焦点を原点に採ると、その放物曲線の式は
ｙ^２＝４ｆ（ｚ＋ｆ）
で表せる（但し、ｆは放物曲線の焦点距離）。さらに、楕円の第１焦点をその原点に置くと、楕円の式は
ｙ^２＝−ｂ^２（ｚ−ｃ）^２／ａ^２＋ｂ^２
で表せる。ここで、ａは楕円の長軸の半分の長さで、ｂは短軸の半分の長さを表す。
【００６３】
また、
ｃ＝√（ａ^２＋ｂ^２）
の関係にあり、第１焦点、第２焦点間の距離の半分である。そして、ｆ＜ａ−ｃの条件を満たすように放物曲線と楕円を描くと、その２つの曲線は２箇所の交点を持つ。その交点をｌ，ｌ′と表すと、その座標は（ｙ_ｌ，ｚ_ｌ），（ｙ_ｌ′，ｚ_ｌ′）となり、ｚ_ｌ＝ｚ_ｌ′である。
【００６４】
そこで、リフレクタの反射面ｒを表すＺ軸上の座標をｚ_ｒとすると、この２つの曲線のうち、ｚ_ｒ＜ｚ_ｌの範囲を放物線とし、ｚ_ｒ≧ｚ_ｌの範囲は楕円を用い、Ｚ軸を中心に回転させた構成とする。また、楕円は短軸位置までを用い、短軸上に平面鏡を置く。さらに、その平面鏡にはＺ軸の中心周りに窓を設けるが、その大きさは第２焦点と交点ｌ或いはｌ′を結んだ直線“線９”と“線９′”が楕円の短軸を切る点ｍ，ｍ′を結ぶ範囲にする（後述するが、その線分を直径とする円形の窓が最も効率が良いことになる）。
【００６５】
このようにして構成したリフレクタを用いて第１焦点に配設した光源の発光から効率よく平行光を得る原理を説明する。第1焦点に点光源が置かれているとすると、
▲１▼ 線１上に放出される光線は放物面鏡ミラー面でＺ軸に平行に反射され、線２上の光線として平面鏡に垂直に当たるので、平面鏡ミラー面で反射された光はそのまま線２上を戻り、再び、放物面鏡ミラー面で反射され、線１上を戻って第１焦点を通過した後に、第１焦点から直接発する光と重畳され、再度、放物面鏡ミラー面に到達し、そこで反射されてＺ軸に平行な線３上の光線として外部に放出される。
【００６６】
▲２▼ 線４上に放出される光線は楕円面鏡ミラー面で反射され、第２焦点に向かう線５上の光線として平面鏡に当たる。この平面鏡は楕円の短軸位置に位置させてＺ軸と直交するように配設されているので、線５上を辿って入った光線は、第１焦点に向かう線６上を辿るように平面鏡ミラー面により反射される。この光線も第１焦点から発する光と重畳され放物面鏡ミラー面に到達し、そこで反射されてＺ軸に平行な線７上の光線として外部に放出される。
【００６７】
▲３▼ 線６上に放出される光線は直接平面鏡に当たる。この平面鏡は楕円の短軸位置に位置させてＺ軸と直交するように配設されているので、平面鏡ミラー面により楕円の第２焦点から楕円面鏡ミラー面に向かう線５上の光線として反射され、光線は第１焦点に向かう線４上を辿るように楕円面鏡ミラー面により再度反射される。この光線も第１焦点から発する光と重畳され放物面鏡ミラー面に到達し、そこで反射されてＺ軸に平行な線８上の光線として外部に放出される。
【００６８】
図８は、図７に示した原理図に基づく照明装置Ａ３としての実際的な構成例を示すものである。２１は放物面鏡２２と楕円面鏡２３との組合せにより構成されたリフレクタであり、２４は放物面鏡２２と楕円面鏡２３との境界稜線を示す。光源２５は放物面鏡２２の焦点（楕円面鏡２３の第１焦点）Ｆ位置に配設されている。リフレクタ２１の出口部分は楕円面の短軸位置に設定され、前面ガラス２６により閉塞されており、この前面ガラス２６の内面側を利用して前面鏡としての平面鏡２７がミラー面として一体に設けられている。この平面鏡２７の中央部は、インテグレータ光学系５中の第１フライアイレンズ９の外形サイズに概略一致させた大きさの矩形状の窓２８が形成されている。
【００６９】
なお、前述の放物面鏡２２と楕円面鏡２３との境界稜線２４と平面鏡２７の窓２８の縁と楕円面鏡２３の第２焦点との関係は、境界稜線２４と楕円面鏡２３の第２焦点を結んだ線９或いは線９′と平面鏡２７との交点が平面鏡２７の何れの位置であっても平面鏡２７の窓２８の縁より外側（ミラー面側）になるように設定されると、一番、光の利用効率がよくなる。即ち、楕円面鏡２３で反射される光線が全て光源３側（第１焦点）に戻されるように設定できる。
【００７０】
また、放物面鏡２２からの反射光を平面鏡２７で戻す部分が少しでもある場合、その窓２８のサイズとしては、Ｚ軸からの距離が最短でも２ｆを超える方が効率がよい。即ち、光源３から放出される光束のうち、丁度ｚ＝０の鉛直面に沿って放出される光束は放物面鏡２２でＺ軸に平行光となった後、平面鏡２７でそのまま元の道筋を通って放物面鏡２２で反射し、ｚ＝０の点を通過して再度反対側の放物面鏡２２で反射し、平行光となる。この光束は、平面鏡２７で反射し、元の道筋に戻るので、この照明装置の外に出ることなく減衰してしまうことになる。しかしながら、それを犠牲にしても、本実施の形態による方が従来方式よりも効率はよい。
【００７１】
このように本実施の形態によれば、前述した第一ないし第三の実施の形態の場合に比して、楕円面鏡ミラー面（楕円面鏡２３）で反射される光線は放物面鏡ミラー面（放物面鏡２２）で反射される光線よりも１回少ない反射で外部に放出されるので減衰が少なく、第１焦点から直接平面鏡２７に向かう光線も平行光として外部に放出され有効利用できるので、その分も効率よく光を利用できるので、さらに効率の良い照明を行なえる。
【００７２】
なお、これまでは光源３として理想に近いランプの場合を想定して説明したが、実際に用いるランプは電極とガスを封入しているガラス球があり、その肉厚の不均一性やアークの発生位置のばらつきの関係で平面鏡２７を正確に短軸上に置くよりも若干Ｚ軸上を前後させた方がよいことが多い。特に、ＤＣ駆動の或る種のランプは、電極の形状が非対称で一方が大きな形状となっているものもある。この場合、電極の大きい方がＺ軸上で小さい側（図では左側）に置かれた場合、再帰光が電極に遮られる量を少なくするため、第２焦点の像の位置をわずかにＺ軸上で大きな側（図では右側）に移した方がよい。そうするためには、平面鏡２７を短軸真上よりその分Ｚ軸上で大きな側（図では右側）に移すことで実現できる。これらの操作は、実際に部品を組み立てる時に、本発明の照明装置の出力光束を測定しながらその値が最大となる位置で平面鏡２７の部材を固定する。
【００７３】
本発明の第六の実施の形態を図９ないし図１１に基づいて説明する。本実施の形態の照明装置Ａ４は、前述の第五の実施の形態の場合と同様なリフレクタ２１を用いるとともに、出力光利用光学系を構成するインテグレータ光学系５の入力部に偏光変換器３１（ここでは、名称を偏光変換器としたが、目的及び機能は、前述の偏光整列プリズムアレイと同じである。ただし、インテグレータ光学系５との相対位置の違いで若干形状が異なるので、別の名称を用いている）を用いたものである。この偏光変換器３１は第１フライアイレンズ９と一体に設けられたもので、図１０に示すように、４５°の二等辺三角形形状の６個のプリズム３２ａ〜３２ｆを中心対称に台形状に組合せ、各斜面にＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）膜３３ａ〜３３ｄを形成してなる。ＰＢＳ膜３３ａ〜３３ｄはＳ偏光を反射しＰ偏光を透過するように形成されているので、リフレクタ２１側から入射される平行光は、中央部に位置する最初のＰＢＳ膜３３ｂ，３３ｃによりＳ偏光とＰ偏光とに分離され、Ｐ偏光はそのまま透過してインテグレータ光学系５へ導かれる。一方、Ｓ偏光は反射され、外側のＰＢＳ膜３３ａ，３３ｄ（これらは全反射ミラーでもよい）により再度反射され、そのプリズム３２ａ，３２ｆの出口に配設された１／２波長板３４ａ，３４ｂでＰ偏光に変換されてインテグレータ光学系５側に導かれる。
【００７４】
このような偏光変換器３１の機能は３個のプリズムの組合せでも実現できるが、本実施の形態のように、６個のプリズム３２ａ〜３２ｆを用い、３個組を２組対称に組合せて構成することにより、偏光変換器３１の受光側（リフレクタ２１側）に対して出射側（インテグレータ光学系５側）の面積が２倍となる小型構成を採ることができる。即ち、インテグレータ光学系５の入力部の外形を図８に示した場合と同じとすると、偏光変換器３１の受光側の面積は半分にできるため、平面鏡２７の窓２８の開口形状も図９（ｂ）に示すようにプリズム３２ｂ，３２ｅを合わせた大きさ形状に小さくできる。
【００７５】
なお、本実施の形態のような偏光変換器３１は、図１，図２等に示した回転放物面鏡４を用いる場合にも同様に適用できる。図１２はその適用例を示す。この場合も、平面鏡１５の窓１６部分の大きさ・形状を偏光変換器３１の受光部の大きさ・形状に小さくすることができる。
【００７６】
本発明の第七の実施の形態を図１３に基づいて説明する。本実施の形態は、前述の第五の実施の形態のような光利用効率をより一層向上させるために放物面鏡と楕円面鏡との組合せ構造としたリフレクタ２１を前提として、その作成過程をも考慮して改良したものである。
【００７７】
一般的に、この種のリフレクタは、溶解したガラスを型（最小限の構成として雌型と雄型（矢型とも言う）とが必要である）によって形成し、ミラー面を研磨した後に、蒸着で反射面を形成するようにしている。従って、回転楕円面鏡の短軸上に開口部を作ると、開口部の接線は平行となるため、矢型を外すためには割型にするなどの点から複雑な形状を作る必要が生じてくる。この点、開口部の深さ方向に傾斜を付けるようにすれば、矢型を複雑にすることなくガラスのリフレクタを形成することができるが、このように単純に作ると、光源３からの放射光のうち、図１３中に示す角度θ_２３，θ_２４分が有効に使えなくなってしまう。
【００７８】
この解決法として、本実施の形態では、この部分を第２の放物面とすることによって一部分を有効利用することを可能にしたものである。即ち、第１の放物面鏡（放物面鏡２２）の焦点距離ｆよりも短い焦点距離ｆ′を持つ第２の放物曲線の焦点位置を第１の放物面鏡の焦点位置と共通にすると、やはり回転楕円面鏡とした楕円と交差する。その交点をｎ，ｎ′とすると、その座標は（ｙ_ｎ，ｚ_ｎ），（ｙ_ｎ′，ｚ_ｎ′）となり、ｚ_ｎ＝ｚ_ｎ′である。ここで、リフレクタの反射面ｒを表すＺ軸上の座標をｚ_ｒとすると、ｚ_ｒ≧ｚ_ｎの範囲を第２の放物面鏡を用いる。
【００７９】
全体を通して整理すると、今まで述べた３つの曲線のうち、ｚ_ｒ＜ｚ_ｌの範囲を第１の放物線、ｚ_ｌ＜ｚ_ｒ＜ｚ_ｎの範囲を楕円、ｚ_ｒ≧ｚ_ｎの範囲を第２の放物線を用い、Ｚ軸に中心に回転させて各々第１の放物面鏡、楕円面鏡、第２の放物面鏡を形成した構成とする。
【００８０】
このようにすれば、角度θ_２３，θ_２４分に入る光束のうち角度θ_２４分は依然として有効に利用することができないものの、角度θ_２３分は第２の放物面鏡により再帰光とすることができ、有効に利用することができる。
【００８１】
本発明の第八の実施の形態を図１４及び図１５に基づいて説明する。前述した実施の形態では、前面鏡を平面鏡により構成したが、本実施の形態では、前面鏡を放物面鏡により構成することで、光利用効率をより一層向上させるようにしたものである。
【００８２】
まず、図７の場合と同様に、図１４を参照して本実施の形態の原理を説明する。前述の場合と同様に、横軸をＺ軸、縦軸をＹ軸とし、第１の放物面鏡を形成する放物曲線１の焦点を原点にとると、その放物曲線１の式は、図７の場合と同様に、
ｙ^２＝４ｆ（ｚ＋ｆ）
と表せる（但し、ｆは放物曲線１の焦点距離）。また、向きを逆とした第２の放物面鏡を形成する放物曲線２の焦点をその原点に置くと、その放物曲線２の式は、
ｙ^２＝−４ｇ（ｚ−ｇ）
と表せる（但し、ｇは放物曲線２の焦点距離）。また、Ｚ軸から前面鏡（第２の放物面鏡）の窓のサイズの最小位置までの距離をｗとして第２の放物面鏡との交点をｍ，ｍ′とする（図１４中では放物曲線２で表現した曲線Ｍ、Ｍ′、Ｍ″のうち、曲線Ｍ上に表現している）。
【００８３】
このようにして構成されたリフレクタを用いて光源３の発光を効率よく平行光にして取り出す原理を説明する。ここで、一般的には光源３をリフレクタに挿入して取付け・保持させるためには、Ｚ軸中心にｙ＝ｄ／２で回転させた概略円筒状の穴（φｄ）を明ける必要がある。即ち、第１の放物面鏡のうち、その部分は反射面とすることができず、結局、全面を利用することはできない。また、光源の特性としても電極が位置する方向には物理的に光束を放射することは不可能であることを前提として説明する。また、原点から交点ｍまでの線分は光源から放出する光束の最大の取込み角（包括角θ）となる。
【００８４】
原点（即ち、焦点）に点光源が置かれているとすると、
▲１▼ 線１０と放物面鏡１との交点上よりわずかでも内側に入った線１’（図示せず）に沿った光線はＺ軸に平行となり、窓から外（図中、右方向）に放出される。
【００８５】
▲２▼ 線１０と放物曲線１の交点上よりわずかでも外側に向かった線１はＺ軸に平行となり、線１０に沿って右方向に向かうが、放物面鏡２上のミラー面で反射されて線５に沿って原点に戻り、さらに放物面鏡１に向かう。
【００８６】
この線５上の光線は光源から直接発せられる光線と重畳されて、放物面鏡１の交点で反射され、Ｚ軸に平行となり、線９として窓から外の方向（図中、右方向）に放出される。
【００８７】
▲３▼ 最初から線５上に放出された光線は、放物面鏡１で反射され、Ｚ軸に平行となり、線１０に沿って放物面鏡１に向かい、交点で線１に沿った光線となり、原点に戻り、さらに放物面鏡１に向かう。
【００８８】
この線１上の光線は光源から直接発せられる光線と重畳されて、放物面鏡１の交点で反射され、Ｚ軸に平行となり、線６として窓から外の方向（図中、右方向）に放出される。
【００８９】
▲４▼ 最初から線２上に放出された光線は、▲２▼の場合と同様の原理で直接発せられた光線と重畳されて、線８として外部に放出される。
【００９０】
▲５▼ 最初から線４上に放出された光線は、▲３▼の場合と同様の原理で直接発された光線と重畳されて、線７として外部に放出される。
【００９１】
▲６▼ （図示してないが）放物面鏡１と放物面鏡２との交点に直接向かった光は、原理的にはまた原点に戻り、直接発せられる光と重畳され、再度、放物面鏡１で反射されＺ軸に平行となり、外部に放出される。
【００９２】
このように、光源３から発せられる光束のうち、｜θ｜−｜θ′｜の範囲の放射角の光束は全部有効な平行光として外部に放出でき、効率よく光源３の発する光束を利用できる。
【００９３】
さらに、前述した平面鏡を前面鏡として用いる方法と比べると、光源３は体積を持っているため放物面鏡１では完全に平行光とはならない事実に対して、平面鏡ではそのまま乱れた角度で反射するのに対して、本実施の形態によれば、放物面鏡２でその乱れた角度を小さくして反射させるので、外部に放出される光線の平行度が保たれた状態となっており、その後段で用いる光学素子の負担を軽くすることができる。
【００９４】
次に、放物曲線１、放物曲線２とｍ，ｍ′の関係を曲線Ｍ，Ｍ′，Ｍ″で説明する。これらのうち、曲線Ｍは理想的な位置である。即ち、線５と放物曲線１との交点のＹ座標の絶対値をｙ＝ｄ／２としてから、線５と線１０との交点がｍとなるような位置に放物曲線２となるように放物線
ｙ^２＝−４ｇ（ｚ−ｇ）
の焦点距離ｇを決定する。こうすることによって、前述のように｜θ｜−｜θ′｜の範囲の放射角の光束は全て有効に取り出すことができる。
【００９５】
曲線Ｍより外側の曲線Ｍ′の位置に置くと、線１０と放物曲線２との交点で反射された光線は線５の外側を通って原点に向かい、その延長線上で放物曲線１と交差するが、そこでのＹ座標の絶対値はｙ＝ｄ／２より小さくなりランプ保持用の穴に入ってしまうので、有効な光として取り出すことができなくなる。
【００９６】
曲線Ｍより内側の曲線Ｍ″の位置に置くと、線１０と放物曲線２との交点は線５の内側に入ってしまうので、光源から発する線５上の光線は平行光とならずに外部に放出される。即ち、包括角θが小さくなり、光源３から発する光束を無駄にする量が増加する。
【００９７】
このように、曲線Ｍに比べると曲線Ｍ′，Ｍ″は多少効率が落ちるものの従来の方法よりも格段に効率が良いのは自明である。
【００９８】
また、図１４においては防爆ガラスの位置をこれらの曲線と無関係に設定しているが、これは光源形状から電極の支持体を内部に取り込む位置に置いたためである。光源のランプ電極の支持体を貫通させるように穴を明けたり、ランプ電極の支持体を短くすることができたり、放物曲線１の焦点距離と放物曲線２の焦点距離との関係を変えることにより、ランプの支持体を内部に取り込むことができれば、曲線Ｍ，Ｍ′，Ｍ″の何れの位置に防爆ガラスを配置させてもよい。即ち、放物曲線２の形状の防爆ガラスとし、その一面に窓付きミラーを形成することにより部品点数を少なくすることも可能である。
【００９９】
次に、前面鏡としての第２の放物面鏡３５が有する窓３６の形状について図１５を用いて説明する。なお、ここでは、前述したインテグレータ光学系５の第１のフライアイレンズ９を構成する要素レンズのサイズを横Ｈ＝４ｍｍ、縦Ｖ＝３ｍｍとし、７×９個を並べて構成されている場合を想定している。
【０１００】
このような条件下では、基本の窓形状は横４ｍｍ×７個＝２８mm、縦３ｍｍ×９個＝２７mmの矩形形状となる。
【０１０１】
しかしながら、後述する反射型ＬＣＤを用いるプロジェクタ用としてはＬＣＤのパネル面に入る入射角が小さいほどコントラストや色むらに対する性能が向上する。そのため、入射角が比較的大きくなる対角の要素レンズを通過する光束は使わなくてよい。しかも、本実施の形態の方式ではその部分に来る光束を反射させ、再利用し、中心付近の良質な光束とすることができるので全体としての効率が向上する。
【０１０２】
図１５（ａ）は対角上の要素レンズを各１個分ずつの範囲を反射面（第２の放物面鏡３５の一部）とした例であり、図１５（ｂ）はその両隣までの各３個分ずつの範囲を反射面（第２の放物面鏡３５の一部）とした例を示す。なお、図１５中の括弧内の数値は、（ｘ，ｙ，ｌ）、即ち、その点のｘ座標、ｙ座標及び原点に点対称となる対角の長さｌを示している。この図１５（ｂ）の場合、窓３６の最短距離は２４．２ｍｍとなるので、図１４中の線１０の位置はｗ＝１２．１ｍｍとすると効率が良い。これは、前面鏡として平面鏡を用いた前述の各実施の形態の方式の場合であっても同様である。
【０１０３】
さらに、光軸を精度よく作成し、維持することができれば、図１５（ｃ）又は図１５（ｄ）に示すように必ずしも要素レンズの単位で窓を構成する必要性はない。図１５（ｃ）は外形である矩形に内接する楕円形状或いは円形状の窓３６に形成した例であり、図１５（ｄ）は図１５（ｂ）で示した四隅の３個分の要素レンズを対角線で区切り、全体を八角形形状の窓３６に形成した例である。これらの図１５（ｃ）又は図１５（ｄ）の例は要素レンズの一部分のみを光束が通過するので、一つの要素レンズだけに注目すると照度むらの出るおそれがあるが、全部を重畳した後の照度は互いに補い合っているのでほとんど照度むらにつながらない。特に、図１５（ｄ）に示す例は、四隅の２個ずつの要素レンズは互いの対角の要素レンズと完全に補完関係にあるので理論的にも全く照度むらにつながることはない。この両者の窓３６の最短距離は矩形の場合と同じで２７ｍｍであるので、ｗ＝１３．５ｍｍとしてよい。
【０１０４】
このように、本実施の形態の方式によれば、インテグレータ光学系に入射させる光束を円形或いは円形に近い形にすることにより、その周囲に来る光束を反射させ、再利用し、中心付近の良質な光束とすることができるので、全体としての効率が向上する。
【０１０５】
なお、例えば図１４中の第２の放物面鏡３５のミラー面位置をＭ′とし、防爆ガラス（前面ガラス８）と一体化し、さらに、インテグレータ光学系５の第１のフライアイレンズ９をも一体化して構成してもよい。図１６及び図１７はこれを原理的に示すものである。
【０１０６】
本発明の第九の実施の形態を図１８及び図１９に基づいて説明する。本実施の形態は、前述の実施の形態の原理において前面鏡として第２の放物面鏡を用いる場合の具体的な照明装置Ａ５の構成例を示すものである。
【０１０７】
リフレクタ用の放物面鏡４（ｆ＝６ｍｍ）は強化ガラス、前面鏡としての第２の放物面鏡３５（ｇ＝２１ｍｍ）は強化ガラスないしは通常のガラスで構成し、各々内側が鏡面として形成している。この場合、両者の膨張係数がほとんど同じなので両者を耐熱接着剤で固着させている。放物面鏡４と防爆ガラス（前面ガラス８）との間は作製型の抜き勾配を設けて直線的に円筒状に形成されている。３７は光源３をリフレクタ（放物面鏡４）に挿入して取付け・保持させるために明けた概略円筒状の穴であり、３８はリード線引き出し孔である。
【０１０８】
本発明の第十の実施の形態を図２０及び図２１に基づいて説明する。本実施の形態の照明装置Ａ６は、基本的には、照明装置Ａ５の場合と同様であるが、前面鏡としての第２の放物面鏡３５を高輝アルミニウムやステンレス鋼などの金属で形成した場合の適用例を示す。
【０１０９】
この場合、放物面鏡４にはやはり強化ガラスを用いているので、両者を固着すると両者の熱膨張係数が異なり、ランプ点灯時の熱により、第２の放物面鏡３５が変形してしまうおそれがある。そこで、本実施の形態では、放物面鏡４と第２の放物面鏡４とは接着剤等により固着せずフリーとし、Ｚ軸中心に対称的な位置に押える力が働くばね材３９によりその配設位置に保持させるようにしたものである。より具体的には、ステンレス鋼や麟青銅のようなばね性のある１枚の板材３９ａの中央に窓３６を阻害しないように形成した矩形状の開口周りに切り欠きにより４個の板ばね片３９ｂを対辺同士でタスキ掛けとなるような方向に形成したもので、板材３９ａ自身は防爆ガラス（前面ガラス８）の直下に配置されて放物面鏡４の本体とは接着剤で一緒に固着されている。もっとも、ばね材３９としては、図示のようなものに限らず、線状ばね、コイルばね等であってもよく、要は、Ｚ軸中心に対称的に第２の放物面鏡３５に放物面鏡４方向の押し圧が掛かるように配置できれば、形状は特に問わない。
【０１１０】
本発明の第十一の実施の形態を図２２に基づいて説明する。本実施の形態は、例えば前述の照明装置Ａ５（又は、Ａ６）を図１，図２，図１１，図１２等の場合と同様に、液晶パネル１の照明用に用いた適用例を示す（照明装置Ａ５に関しては簡略化して示している）。この場合、インテグレータ光学系５としては、前述の場合と同様のものを用い得るが、ここでは、第１のフライアイレンズ５に代えて、相当部材として直交シリンドリカルレンズアレイ７１ａ，７１ｂを用いた例を示しており、第２の放物面鏡３５の窓３６が直交シリンドリカルレンズアレイ７１ａ，７１ｂの大きさに概略対応するように形成されている。また、第２のフライアイレンズに相当する直交シリンドリカルレンズ１０ａ，１０ｂ間に配設された偏光整列プリズム１１の前段には、遮光板アレイ７２が配設されている。７３はＵＶ／ＩＲカットフィルタである。また、図２の場合と同様に、シリンドリカルレンズ１０ｂと照射面とのほぼ中間の位置に凸レンズ１７（焦点距離はこの凸レンズ１７から液晶パネル１までの距離に一致させる）を置き、第２のフライアイレンズ（直交シリンドリカルレンズ１０ａ，１０ｂ）で分割された光束を照射面である液晶パネル１上に重ね合わせている。
【０１１１】
このような構成をとることにより、凸レンズ１７から被照射面となる液晶パネル１までは、フライアイレンズの各構成レンズが作る光束は各々平行光となっているので、特に反射型液晶パネル１を用いるプロジェクタの場合でも色むらが発生しにくく、都合がよい。
【０１１２】
本発明の第十二の実施の形態を図２３に基づいて説明する。本実施の形態は、例えば、図１に示した照明装置Ａ１の液晶プロジェクタへの適用例を示す。なお、この照明装置Ａ１において、第１フライアイレンズ９の前端にはＵＶ／ＩＲカットガラス４１が介在され、また、第１、第２フライアイレンズ９，１０間には照射方向を９０°変更させるためのミラー４２が介在されている。
【０１１３】
照明装置Ａ１によりＳ偏光に揃えられた平行光束は、ダイクロイックミラー（分光ミラー）４３，４４及び全反射ミラー４５でＢ，Ｇ，Ｒ各色成分光に分離され、各々対応するＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４６，４７，４８へ導き、そのＰＢＳ膜で反射させ、各々反射型液晶パネル１Ｂ，１Ｇ，１Ｒを照射する。２Ｂ，２Ｇ，２Ｒはコンデンサレンズであり、４９，５０はリレーレンズである。
【０１１４】
各反射型液晶パネル１Ｂ，１Ｇ，１Ｒでは、画像情報制御部（図示せず）から与えられる画像信号がオフの画素はそのまま反射して返すので、ＰＢＳ膜で再度反射し、照明装置Ａ１側へ戻されるが、オンの画素ではＰ偏光に変換して反射されるのでＰＢＳ膜を透過し、ダイクロイックプリズムを用いた光合成プリズム５１へ到達する。各色画像はこの光合成プリズム５１のダイクロイック膜で合成され、投射レンズ系としての投射レンズ５２を通してスクリーン５３上に液晶パネル表示画像を投射結像させる。
【０１１５】
本発明の第十三の実施の形態を図２４に基づいて説明する。本実施の形態は、例えば、図２に示したような凸レンズ１７を用いたインテグレータ光学系５構成の照明装置の液晶プロジェクタへの適用例を示す。但し、ここでは、第１フライアイレンズの前段にＵＶ／ＩＲカットガラス４１が介在されており、平面鏡はこのＵＶ／ＩＲカットガラス４１の片面に平面鏡６０として設けられている。
【０１１６】
照明装置によりＰ偏光に揃えられた平行光束は、ＰＢＳ６１へ導かれそのＰＢＳ膜を透過し、さらにダイクロイックプリズムを用いた光分離・合成プリズム６２へ導かれる。ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色成分光に分離されて、各々対応する反射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを照射する。各反射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂでは画像情報制御部（図示せず）から与えられる画像信号がオフの画素はそのまま反射して返すので、光分離・合成プリズム６２で合成された後、ＰＢＳ６１のＰＢＳ膜を再度透過し照明系の方へ戻されるが、オンの画素ではＳ偏光に変換して反射されるので光分離・合成プリズム６２で合成された後、ＰＢＳ６１のＰＢＳ膜で反射され、投射レンズ系としての投射レンズ６３を通してスクリーン６４上に反射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの表示画像を投射結像させる。
【０１１７】
なお、図示例では、ガラスの密度も考慮して、インテグレータ光学系５における光学的な距離の関係は、ｌ_１＋ｌ_１′≒ｌ_２に設定されている。
【０１１８】
なお、これらの第十二、第十三の実施の形態で示した液晶プロジェクタに関するリフレクタとインテグレータ光学系の組合せ（照明装置）は、本発明の効果を分かりやすく示すために選んだのみであり、前述した実施の形態における照明装置の何れの方式の組合せでも本発明の本質が崩れるものではない。特に、リフレクタの形状については目的に応じて前述のどの方式を用いても何ら差し支えない。
【０１１９】
また、これらの第十二、第十三のの実施の形態では、照明光の角度依存性の強い反射型液晶ディスプレイを用いたプロジェクタへの適用例を示したが、本発明の本質は集光能力が大きいことから、透過型液晶パネルを用いたプロジェクタやＤＭＤ（ダイナミックミラーデバイス）を用いたプロジェクタ（この場合は、偏光変換機能は省略できる）への応用も可能であることは言うまでもない。
【０１２０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の照明装置によれば、基本的に放物面鏡により反射された平行光は前面鏡の非鏡面による窓を通して出力光利用光学系に向けて出射される一方、光源から発せられて放物面鏡に直接入らない光は平行光の光軸に対して直交させた前面鏡で反射させることにより再び放物面鏡に返し反射させることで焦点位置を経て再度放物面鏡で反射させて平行光として出射させることができるので、光源光の光束の殆ど全部を効率よく利用できる上に、出力光利用光学系に向けて出射させる光束の平行度を低下させることもなく、さらには、出力光利用光学系の入力部の外形サイズと概略同サイズで透光性を有する非鏡面の窓の大きさを規制することができるので、出力光利用光学系のサイズを小さく抑えることもできる。また、特に、リフレクタとして放物面形状と楕円面形状とを組合せているので、このリフレクタと平面鏡との間での光束の反射回数を少なくして光の減衰を抑えることができ、光の利用効率を向上させることができ、加えて、同じ焦点距離の放物面鏡を用いた場合、放物面鏡のみによる場合に比べてリフレクタの外形を小さくすることができ、結果として、光の利用効率を低下させることなく全体の小型化を図ることができる。また、リフレクタの型を作りやすくすることができ、面精度を出しやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の照明装置を示す光学系構成図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態の照明装置を示す光学系構成図である。
【図３】本発明の第三の実施の形態の照明装置の要部を示すリフレクタ付近の断面構造図である。
【図４】そのリフレクタの正面図である。
【図５】本発明の第四の実施の形態の照明装置の要部を示すリフレクタ付近の断面構造図である。
【図６】その正面図である。
【図７】本発明の第五の実施の形態のリフレクタ構成を示す原理図である。
【図８】その実際的な照明装置への適用例を示す光学系構成図である。
【図９】本発明の第六の実施の形態の照明装置の要部を示し、（ａ）はリフレクタ付近の断面構造図である。
【図１０】その偏光変換器の平面図である。
【図１１】その照明装置全体の光学系構成図である。
【図１２】変形例を示す光学系構成図である。
【図１３】本発明の第七の実施の形態のリフレクタ構成を示す原理図である。
【図１４】本発明の第八の実施の形態のリフレクタ構成を示す原理図である。
【図１５】その第２の放物面鏡の窓形状を示す正面図である。
【図１６】その照明装置の要部を示すリフレクタ付近の断面構造図である。
【図１７】その正面図である。
【図１８】本発明の第九の実施の形態の照明装置の要部を示すリフレクタ付近の断面構造図である。
【図１９】その正面図である。
【図２０】本発明の第十の実施の形態の照明装置の要部を示すリフレクタ付近の断面構造図である。
【図２１】その正面図である。
【図２２】本発明の第十一の実施の形態の照明装置を示す光学系構成図である。
【図２３】本発明の第十二の実施の形態の液晶プロジェクタを示す光学系構成図である。
【図２４】本発明の第十三の実施の形態の液晶プロジェクタを示す光学系構成図である。
【図２５】第１の従来例の照明装置を示す光学系構成図である。
【図２６】第２の従来例の照明装置のリフレクタ付近を示す光学系構成図である。
【図２７】第３の従来例の照明装置のリフレクタ付近を示す光学系構成図である。
【符号の説明】
１被投射体、液晶パネル
３光源
４放物面鏡、リフレクタ
５インテグレータ光学系、出力光利用光学系
８前面ガラス
９第１フライアイレンズ
１０第２フライアイレンズ
１２平面鏡、前面鏡
１３窓
１５平面鏡、前面鏡
１６窓
１８平面鏡、前面鏡
２０窓
２１リフレクタ
２２放物面鏡
２３楕円面鏡
２５光源
２６前面ガラス
２７平面鏡、前面鏡
２８窓
３１偏光変換器
３５第２の放物面鏡、前面鏡
３６窓
３７穴
３９ばね材
５２投射レンズ系
５３スクリーン
６０平面鏡、前面鏡
６３投射レンズ系
６４スクリーン

Claims

リフレクタの少なくとも一部に放物面鏡を用い、前記放物面鏡の焦点付近に光源を配設し、この光源から出射され前記放物面鏡で反射された平行光を出力光利用光学系へ向けて出射させる照明装置において、
前記リフレクタを、少なくとも当該放物面鏡からの平行光が前記出力光利用光学系の入力口をカバーする範囲まで放物面形状とし、この放物面鏡の外側を前記放物面と共通の焦点を持つ楕円面形状の楕円面鏡とし、かつ、該リフレクタは、前記楕円面鏡の途中から短軸上付近の前記平面鏡までの前記放物面鏡の外側部分をこの放物面鏡の焦点と共通の焦点を持つ第２の放物面鏡としてなり、
前記出力光利用光学系の入力部の外形サイズと概略同サイズで透光性を有する非鏡面の窓が形成された前面鏡としての平面鏡を前記楕円面鏡の短軸上付近の位置で前記平行光の光軸に対して直交させて配設したことを特徴とする照明装置。