(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光学装置の光入射面を照明領域として照明する照明光学系であって、
非偏光な光を射出する光源と、
光源から射出された光線束の大きさを変更する変倍リレー光学系と、
入射する光線束を前記照明領域上に照射させる重畳光学系と、
前記変倍リレー光学系の入射面から前記重畳光学系の射出面までの間の光路上のいずれかの位置に設けられ、入射する非偏光な光線束を、偏光方向の揃った一種類の直線偏光成分を有する光線束に変換して射出する偏光変換光学系と、を備え、
前記変倍リレー光学系は、
複数の第１の小レンズを有する第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイの光射出面側に配置され、複数のリレーレンズを有するリレーレンズアレイと、
前記リレーレンズアレイの光射出面側に配置され、複数の第２の小レンズを有する第２のレンズアレイと、を備え、
前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイが、前記リレーレンズアレイの共役点に配置されており、
前記偏光変換光学系に入射する光線束は、前記変倍リレー光学系によって複数の部分光線束に分割されており、
前記偏光変換光学系に入射する前記複数の部分光線束の所定の方向の大きさは、前記変倍リレー光学系によって縮小される、
照明光学系。
【請求項２】
請求項１記載の照明光学系であって、
前記偏光変換光学系は、
前記所定の方向に沿って傾いた状態で配列された互いに平行な偏光分離膜と反射膜とを複数組有し、前記入射する非偏光な複数の部分光線束をそれぞれ２種類の直線偏光光に分離する偏光分離アレイと、
前記偏光分離アレイによって得られた２種類の直線偏光光のうち、一方の直線偏光光の偏光方向を他方の直線偏光光の偏光方向と同じとなるように変換する偏光変換光学素子と、を備える、
照明光学系。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の照明光学系であって、
前記重畳光学系は、
前記重畳光学系に入射した前記複数の部分光線束が入射する複数の第３の小レンズを有する第３のレンズアレイと、
前記複数の第３の小レンズに対応する複数の第４の小レンズを有する第４のレンズアレイと、
前記第３のレンズアレイおよび前記第４のレンズアレイから射出される複数の部分光線束を前記照明領域上で重畳させる重畳レンズと、を備える、
照明光学系。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の照明光学系であって、
前記重畳光学系は、
前記複数の部分光線束を前記照明領域上でほぼ重畳させる複数の第３の小レンズを有する第３のレンズアレイと、
前記複数の第３の小レンズに対応する複数の第４の小レンズを有する第４のレンズアレイと、を備える、
照明光学系。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明光学系であって、
前記偏光変換光学系は、前記変倍リレー光学系と前記重畳光学系との間に配置されている、照明光学系。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明光学系であって、
前記偏光変換光学系は、前記変倍リレー光学系のリレーレンズアレイと第２のレンズアレイとの間に配置されている、照明光学系。
【請求項７】
請求項３または請求項４記載の照明光学系であって、
前記偏光変換光学系は、前記第３のレンズアレイと前記第４のレンズアレイとの間に配置されている、照明光学系。
【請求項８】
請求項６または請求項７記載の照明光学系であって、
前記第２のレンズアレイと前記第３のレンズアレイとは、光学的に一体化されている、照明光学系。
【請求項９】
請求項１または請求項２記載の照明光学系であって、
前記第１のレンズアレイの前記複数の第１の小レンズは、前記偏光変換光学系に入射する複数の部分光線束が少なくとも前記所定の方向に垂直な方向で互いに隣接するように、それぞれ前記所定の方向に垂直な方向にそれぞれ異なった光軸位置を有する、照明光学系。
【請求項１０】
請求項９記載の照明光学系であって、
前記所定の方向に沿って並ぶ複数の部分光線束の前記変倍リレー光学系における縮小率は、各部分光線束の並び位置に応じて異なっている、照明光学系。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０記載の照明光学系であって、
前記リレーレンズは、少なくとも２枚のレンズで構成された複合レンズである、照明光学系。
【請求項１２】
画像を投写して表示する投写型表示装置であって、
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の照明光学系と、
前記照明光学系からの入射光を、画像信号に応じて画像を形成するための光に変換して射出する電気光学装置と、
前記電気光学装置から射出された光を投写する投写光学系と、を備える、
投写型表示装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の投写型表示装置であって、
前記照明光学系からの射出光を複数の色光に分離する色光分離光学系と、
前記色光分離光学系で分離された各色光が別々に入射する複数の前記電気光学装置と、
前記複数の電気光学装置から射出された各色の光を合成する色光合成光学系と、を備え、
前記色光合成光学系から射出された合成光を前記投写光学系を介して投写する、
投写型表示装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の投写型表示装置であって、
互いに直交する３つの方向軸をｘ，ｙ，ｚとし、前記照明光学系からの射出光の光軸と平行な方向をｚ方向としたとき、
前記色光分離光学系は、ｘｚ平面にたいしては略垂直に、ｙｚ平面に対しては所定角度を成す色光分離面を有し、
前記照明光学系は、複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される前記所定の方向が略ｙ方向に等しくなるように配置されている、
投写型表示装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の投写型表示装置であって、
互いに直交する３つの方向軸をｘ，ｙ，ｚとし、前記照明光学系からの射出光の光軸と平行な方向をｚ方向としたとき、
前記色光合成光学系は、ｘｚ平面に対しては略垂直に、ｙｚ平面に対しては所定角度を成す色光合成面を有し、
前記照明光学系は、複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される前記所定の方向が略ｙ方向に等しくなるように配置されている、
投写型表示装置。
【請求項１６】
画像を投写して表示する投写型表示装置であって、
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の照明光学系と、
入射光を、与えられた画像信号に応じて画像を形成するための光に変換するとともに反射して射出する反射型電気光学装置と、
前記反射型電気光学装置から射出された光を投写する投写光学系と、
前記照明光学系から射出されて入射する直線偏光光を前記反射型電気光学装置の方に射出するとともに、前記反射型電気光学装置から射出されて入射する前記直線偏光光に垂直な偏光方向を有する直線偏光光を、前記投写光学系の方に射出する偏光分離光学素子と、を備える、
投写型表示装置。
【請求項１７】
請求項１６の投写型表示装置であって、
互いに直交する３つの方向軸をｘ，ｙ，ｚとし、前記照明光学系からの射出光の光軸と平行な方向をｚ方向としたとき、
前記偏光分離光学素子は、ｘｚ平面に対しては略垂直に、ｙｚ平面に対しては所定角度を成す偏光分離面を有し、
前記照明光学系は、複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される前記所定の方向が略ｘ方向に等しくなるように配置されている、
投写型表示装置。
【請求項１８】
画像を投写して表示する投写型表示装置であって、
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の照明光学系と、
複数の色光にそれぞれ対応する複数の部分画素をそれぞれ含む複数の画素と、各画素に対応した微小集光要素を複数備えて構成される集光光学系とを有し、与えられた画像情報に応じて各画素を通過する光を各画素を形成するための光に変換する電気光学装置と、
前記照明光学系からの射出光を複数の色光に分離するとともに、前記複数の色光をそれぞれ対応する前記複数の部分画素に入射するように、互いに異なった方向に射出する色光分離光学系と、
前記電気光学装置から射出された各画素を形成するための光を投写する投写光学系と、を備える、
投写型表示装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の投写型表示装置であって、
互いに直交する３つの方向軸をｘ，ｙ，ｚとし、前記照明光学系からの射出光の光軸と平行な方向をｚ方向としたとき、
前記色光分離光学系は、複数の色を選択的に分離する複数の色光分離面を有し、
複数の色光分離面は、ｘｚ平面に対してはすべて略垂直に配置され、ｙｚ平面に対しては、それぞれ異なった所定角度で配置され、
前記照明光学系は、複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される前記所定の方向が略ｙ方向に等しくなるように配置されている、
投写型表示装置。
【請求項２０】
請求項１８記載の投写型表示装置であって、
前記照明光学系は、複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される前記所定の方向が前記１画素に含まれる複数の部分画素の配列方向に垂直な方向にほぼ等しくなるように配置されている、
投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源の射出光を複数の部分光線束に分割し、偏光方向がほぼ揃った１種類の偏光光線束に変換した後に、同一の照明領域上でほぼ重畳させる照明光学系に関するものである。また、本発明は、この照明光学系を用いて均一で明るい画像を表示可能な投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
投写型表示装置では、「ライトバルブ」と呼ばれる電気光学装置に照射された照明光を、表示させたい画像情報に応じて変調し、この変調光をスクリーン上に投写して画像表示を実現している。この電気光学装置としては、通常、液晶パネル（液晶ライトバルブ）が用いられている。ところで、投写型表示装置によって表示される画像は均一で明るいことが好ましく、これに組み込まれた照明装置（照明光学系）から射出された照明光の利用効率が高いことが望ましい。従来より、照明領域としての液晶ライトバルブを均一に照明する光学系としてインテグレータ光学系が知られている。また、一種類の直線偏光光のみを変調するタイプの液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置においては、光の利用効率を高めるために、光源から射出された非偏光な光を一種類の直線偏光光に変換する偏光変換光学系が用いられている。
【０００３】
図２４は、従来の照明光学系を示す概略構成図である。この照明光学系は、光源４１２０と、第１のレンズアレイ４１３０と、第２のレンズアレイ４１４０と、偏光変換光学系４１５０と、重畳レンズ４１６０とを備えている。２つのレンズアレイ４１３０と，４１４０と、重畳レンズ４１６０とは、インテグレータ光学系を構成している。
【０００４】
第１のレンズアレイ４１３０は、複数の小レンズ４１３２を有している。第２のレンズアレイ４１４０は、第１のレンズアレイ４１３０の複数の小レンズ４１３２に対応するように複数の小レンズ４１４２を有している。
【０００５】
偏光変換光学系４１５０は、互いに平行な偏光分離膜４１５２と反射膜４１５４とがｘ軸方向に沿って複数組配列されている。これらの偏光分離膜４１５２および反射膜４１５４は、ｚ軸方向から見てｘ軸方向に反時計周りに一定の傾きを有している。各偏光分離膜４１５２の射出側には、それぞれλ／２位相差板４１５６が設けられている。
【０００６】
光源４１２０から射出された略平行な光は、第１のレンズアレイ４１３０の複数の小レンズ４１３２によって複数の部分光線束に分割される。分割された複数の部分光線束は、第１のレンズアレイ４１３０の小レンズ４１３２および第２のレンズアレイ４１４０の小レンズ４１４２の集光作用によって、偏光変換光学系４１５０の偏光分離膜４１５２の近傍にそれぞれ集光される。偏光分離膜４１５２近傍に集光された光のうち、一方の直線偏光成分（例えば、ｐ偏光光）は偏光分離膜４１５２をほとんど透過し、他方の直線偏光成分（例えば、ｓ偏光光）は偏光分離膜４１５２でほとんど反射される。偏光分離膜４１５２を反射した他方の直線偏光成分は、反射膜４１５４で反射し、重畳レンズ４１６０に入射する。一方、偏光分離膜４１５２を透過した一方の直線偏光成分は、λ／２位相差板４１５６に入射して他方の直線偏光成分と同じ偏光方向の直線偏光光に変換されて、重畳レンズ４１６０に入射する。従って、重畳レンズ４１６０に入射した複数の部分光線束は、ほとんど一種類の直線偏光光に変換されているとともに、それぞれ照明領域４１８０でほぼ重畳される。これにより、照明領域４１８０を、ほぼ一種類の直線偏光光でほぼ均一に照明することができる。
【０００７】
上記従来の照明光学系では、第１のレンズアレイ４１３０で分割された部分光線束は偏光分離膜４１５２の近傍で集光するように入射しており、この結果、偏光分離膜４１５２に入射する部分光線束のそれぞれは空間的に分離されている。反射膜４１５４は、部分光線束の存在しない位置に配置されており、偏光分離膜４１５２を反射した直線偏光成分を反射する。このように、光源から射出された非偏光な光は、偏光分離膜４１５２と反射膜４１５４とによって２種類の直線偏光光に分離されている。
【０００８】
偏光分離膜４１５２近傍に集光される各部分光線束は、光源４１２０の射出光が理想的な平行光であれば、ほぼ１点に集光される。しかし、実際の光源は点光源ではないため光源４１２０の射出光は完全な平行光とはならず、各部分光線束は、ある程度広がりを有する集光像を形成する。偏光分離膜４１５２および反射膜４１５４のｘ軸方向に沿った幅は、この集光像を形成する光のほとんどが有効に偏光分離膜４１５２に入射するように設定されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
投写型表示装置において、より明るい画像を得るためには、光源ランプの光出力を大きくすることが効果的である。光源を構成する光源ランプとしては、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどが用いられるが、光源の光出力を大きくするためには、アーク長の長い光源ランプを用いることが好ましい。しかし、アーク長の長い光源ランプを用いた光源からの射出光の平行性は、アーク長の短い光源ランプを用いた光源からの射出光の平行性よりも悪いのが一般的である。従って、アーク長の短い光源ランプを用いて構成された照明光学系の光源ランプをアーク長の長い光源ランプに単純に置き代えたとしても、光の平行性の悪化に伴って偏光分離膜４１５２に入射する光の割合が低下し、偏光分離の効率が低下することになる。このため、光源の光出力を増加させても、照明領域を有効に照明する照明光の光出力があまり増加しないという問題が発生する。
【００１０】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、インテグレータ光学系や偏光変換光学系を含む照明光学系において、従来よりも大きな光出力を有する光源ランプを用いても、照明光学系における光の利用効率を低下させることなく、照明光の出力を増大させることができる技術を提供することを目的とする。また、投写型表示装置において、均一でより明るい投写画像を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の照明光学系は、
所定の光学装置の光入射面を照明領域として照明する照明光学系であって、
非偏光な光を射出する光源と、
光源から射出された光線束の大きさを変更する変倍リレー光学系と、
入射する光線束を前記照明領域上に照射させる重畳光学系と、
前記変倍リレー光学系の入射面から前記重畳光学系の射出面までの間の光路上のいずれかの位置に設けられ、入射する非偏光な光線束を、偏光方向の揃った一種類の直線偏光成分を有する光線束に変換して射出する偏光変換光学系と、を備え、
前記変倍リレー光学系は、
複数の第１の小レンズを有する第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイの光射出面側に配置され、複数のリレーレンズを有するリレーレンズアレイと、
前記リレーレンズアレイの光射出面側に配置され、複数の第２の小レンズを有する第２のレンズアレイと、を備え、
前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイが、前記リレーレンズアレイの共役点に配置されており、
前記偏光変換光学系に入射する光線束は、前記変倍リレー光学系によって複数の部分光線束に分割されており、
前記偏光変換光学系に入射する前記複数の部分光線束の所定の方向の大きさは、前記変倍リレー光学系によって縮小されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の照明光学系は、偏光変換光学系に入射する複数の部分光線束の所定の方向の大きさを、変倍リレー光学系によって縮小することができるので、偏光変換光学系への光の入射効率を向上させることができる。従って、照明領域を偏光方向の揃ったほぼ１種類の偏光光によって、明るく、均一に照明することができる。一般的に、光源ランプにおける光出力とアーク長は比例し、また、アーク長が長くなるほど光源ランプから射出される光の平行性は悪化するため、光出力の大きな光源ランプを使用した場合には偏光変換光学系への光の入射効率が低下するが、本発明の構成によれば、従来よりも大きな光出力を有する光源ランプを用いても、照明光学系における光の利用効率を低下させることなく、偏光方向の揃った照明光の出力を増大させることができる。ここで、光線束における所定の方向とは、光線の進行方向に対してほぼ直交する２方向、あるいは、１方向のことを意味する。従って、球面レンズのように２方向に曲率を有する集光素子を用いて変倍リレー光学系を構成した場合には、光線束の断面の大きさは相似的に縮小され、また、シリンドリカルレンズのように１方向にのみ曲率を有する集光素子を用いて変倍リレー光学系を構成した場合には、光線束の断面の大きさは１方向にのみ縮小される。また、上記のような構成とすれば、変倍リレー光学系はアレイ化された複数のレンズによって構成されているので、偏光変換光学系への光の入射効率をより向上させることができる。
【００１３】
上記照明光学系において、
前記偏光変換光学系は、
前記所定の方向に沿って傾いた状態で配列された互いに平行な偏光分離膜と反射膜とを複数組有し、前記入射する非偏光な複数の部分光線束をそれぞれ２種類の直線偏光光に分離する偏光分離アレイと、
前記偏光分離アレイによって得られた２種類の直線偏光光のうち、一方の直線偏光光の偏光方向を他方の直線偏光光の偏光方向と同じとなるように変換する偏光変換光学素子と、を備えるようにしてもよい。
【００１４】
偏光分離アレイにおける光の入射効率の向上に着目すれば、上述したように、シリンドリカルレンズのように１方向にのみ曲率を有する集光素子を用いて構成した変倍リレー光学系を使用することができる。
【００１５】
ここで、前記重畳光学系は、
前記重畳光学系に入射した前記複数の部分光線束が入射する複数の第３の小レンズを有する第３のレンズアレイと、
前記複数の第３の小レンズに対応する複数の第４の小レンズを有する第４のレンズアレイと、
前記第３のレンズアレイおよび前記第４のレンズアレイから射出される複数の部分光線束を前記照明領域上で重畳させる重畳レンズと、を備えるようにすることができる。
【００１６】
重畳光学系を上記のような構成とすれば、偏光変換光学系から射出された光のほとんど全てを照明領域に導くことができるため、照明光学系における光の利用効率を向上させることができると共に、照明領域をより均一に照明することができる。
【００１７】
あるいは、前記重畳光学系は、
前記複数の部分光線束を前記照明領域上でほぼ重畳させる複数の第３の小レンズを有する第３のレンズアレイと、
前記複数の第３の小レンズに対応する複数の第４の小レンズを有する第４のレンズアレイと、を備えるようにすることもできる。
【００１８】
この場合には、第３のレンズアレイと第４のレンズアレイ及び重畳レンズとで構成された重畳光学系に比べて、照明領域に入射する照明光の入射角を小さくすることができる。これにより、光学特性が光の入射角に対して依存性を有するような光学系や光学素子を照明領域に配置した場合、その光学系や光学素子における光の利用効率をより向上させることができる。また、照明光学系の簡略化と低コスト化が可能である。
【００１９】
前記偏光変換光学系を、前記変倍リレー光学系と前記重畳光学系との間に配置することができる。また、前記偏光変換光学系を、前記変倍リレー光学系のリレーレンズアレイと第２のレンズアレイとの間に配置することができる。あるいは、前記偏光変換光学系を、前記第３のレンズアレイと第４のレンズアレイとの間に配置することもできる。
【００２０】
偏光変換光学系をいずれの位置に配置しても、上記のように偏光変換光学系に入射する光の効率を向上させることができる。ただし、偏光変換光学系が、リレーレンズアレイと第２のレンズアレイとの間、あるいは、第３のレンズアレイと第４のレンズアレイとの間に配置されているほうが、変倍リレー光学系と重畳光学系との間に配置されている場合に比べて、偏光変換光学系の偏光分離膜に入射する光の効率をより向上させることができる。
【００２１】
なお、上記のように、前記偏光変換光学系が、前記変倍リレー光学系のリレーレンズアレイと第２のレンズアレイとの間、または、前記変倍リレー光学系のリレーレンズアレイと第２のレンズアレイとの間に配置されている場合には、前記第２のレンズアレイと前記第３のレンズアレイとは、光学的に一体化されていてもよい。
【００２２】
「光学的に一体化する」とは、複数の光学要素を接着剤で貼り合わせたり、複数の光学要素の各機能を併せ持つ１つの光学要素を一体形成することをいう。この場合には、変倍リレー光学系の第２のレンズアレイの機能と重畳光学系の第３のレンズアレイの機能をどちらかのレンズアレイに集約し、他方のレンズアレイを省略することができる。複数の光学要素（第２のレンズアレイおよび第３のレンズアレイ）を光学的に一体化すれば、各光学要素の界面において発生する光損失を低減し、光の利用効率を高めることができる。また、光学系の簡略化と低コスト化が可能である。
【００２３】
上記照明光学系において、
前記第１のレンズアレイの前記複数の第１の小レンズは、前記偏光変換光学系に入射する複数の部分光線束が少なくとも前記所定の方向に垂直な方向で互いに隣接するように、それぞれ前記所定の方向に垂直な方向にそれぞれ異なった光軸位置を有するようにしてもよい。ここで、所定の方向とは、偏光変換光学系において複数組の偏光分離膜と反射膜とが交互に配列される方向を意味する。
【００２４】
このようにすれば、照明領域に入射する照明光入射角を小さくすることができるので、照明領域に光学系や光学素子を配置した場合、その光学系や光学素子における光の利用効率をより向上させることができる。また、偏光変換光学系から照明領域までの光路上にある光学系を小型化することができる。
【００２５】
この場合において、前記所定の方向に沿って並ぶ複数の部分光線束の前記変倍リレー光学系における縮小率は、各部分光線束の並び位置に応じて異なっているようにしてもよい。
【００２６】
このようにすれば、照明領域に入射する照明光の入射角をさらに小さくすることができるので、光学特性が光の入射角に対して依存性を有するような光学系や光学素子を照明領域に配置した場合、その光学系や光学素子における光の利用効率をより向上させることができる。
【００２７】
なお、上記照明光学系の各場合において、
前記リレーレンズは、少なくとも２枚のレンズで構成された複合レンズとすることができる。
【００２８】
リレーレンズを複合レンズとすれば、単レンズの場合に発生しやすいレンズの球面収差、非点収差や色収差などを補正することができる。
【００２９】
本発明の第１の投写型表示装置は、
上記いずれかの照明光学系と、
前記照明光学系からの入射光を、画像信号に応じて画像を形成するための光に変換して射出する電気光学装置と、
前記電気光学装置から射出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。
【００３０】
本発明の第１の投写型表示装置は、本発明の照明光学系を用いているので、従来よりも大きな光出力を有する光源ランプを用いても、照明光学系における光の利用効率を低下させることなく、照明光の出力を増大させることができる。これにより、均一でより明るい投写画像を得ることができる。本発明の第１の投写型表示装置としては、例えば、モノクロ表示の液晶パネルと時分割方式で特定の色光を発生できるカラーフィルターなどを組み合わせて構成した色順次表示方式の装置を想定することができる。
【００３１】
上記投写型表示装置において、
前記照明光学系からの射出光を複数の色光に分離する色光分離光学系と、
前記色光分離光学系で分離された各色光が別々に入射する複数の前記電気光学装置と、
前記複数の電気光学装置から射出された各色の光を合成する色光合成光学系と、を備え、
前記色光合成光学系から射出された合成光を前記投写光学系を介して投写するようにしてもよい。
【００３２】
こうすれば、均一でより明るいカラー投写画像を得ることができる。
【００３３】
ここで、互いに直交する３つの方向軸をｘ，ｙ，ｚとし、前記照明光学系からの射出光の光軸と平行な方向をｚ方向としたとき、
前記色光分離光学系は、ｘｚ平面にたいしては略垂直に、ｙｚ平面に対しては所定角度を成す色光分離面を有し、
前記照明光学系は、複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される前記所定の方向が略ｙ方向に等しくなるように配置されていることが好ましい。
【００３４】
このような構成とすれば、偏光変換光学系において複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される所定の方向（以下、偏光分離方向と呼ぶ）が、色光分離光学系の色光分離面における色光分離方向と直交する方向と一致するので、色光分離面に入射する光の入射角の変化範囲を狭くすることができる。色光分離面の色光分離特性は入射する光に対して入射角依存性を有するため、入射角の変化範囲を狭くすることによって、色光分離光学系から射出される各色光の色ずれを低減することができる。これにより、明るさが均一で明るさむらや色むらのない投写画像を得ることができる。
【００３５】
また、互いに直交する３つの方向軸をｘ，ｙ，ｚとし、前記照明光学系からの射出光の光軸と平行な方向をｚ方向としたとき、
前記色光合成光学系は、ｘｚ平面に対しては略垂直に、ｙｚ平面に対しては所定角度を成す色光合成面を有し、
前記照明光学系は、複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される前記所定の方向が略ｙ方向に等しくなるように配置されていることも好ましい。
【００３６】
このような構成とすれば、偏光変換光学系における偏光分離方向が色光合成光学系の色光合成面における色光合成方向と直交する方向と一致するので、色光合成面に入射する光の入射角の変化範囲を狭くすることができる。色光合成面の色光合成特性は入射する光に対して入射角依存性を有するため、入射角の変化範囲を狭くすることによって、色光合成面からから射出される合成光の色ずれを低減することができる。これにより、明るさが均一で明るさむらや色むらのない投写画像を得ることができる。
【００３７】
本発明の第２の投写型表示装置は、
上記いずれかの照明光学系と、
入射光を、与えられた画像信号に応じて画像を形成するための光に変換するとともに反射して射出する反射型電気光学装置と、
前記反射型電気光学装置から射出された光を投写する投写光学系と、
前記照明光学系から射出されて入射する直線偏光光を前記反射型電気光学装置の方に射出するとともに、前記反射型電気光学装置から射出されて入射する前記直線偏光に垂直な偏光方向を有する直線偏光光を射出する偏光分離光学素子と、を備えることを特徴とする。
【００３８】
本発明の第２の投写型表示装置も、本発明の照明光学系を用いているので、従来よりも大きな光出力を有する光源ランプを用いても、照明光学系の光の利用効率を低下させることなく、照明光の出力を増大させることができる。これにより、より明るく、明るさが均一で明るさむらや色むらのない投写画像を得ることができる。
【００３９】
ここで、互いに直交する３つの方向軸をｘ，ｙ，ｚとし、前記照明光学系からの射出光の光軸と平行な方向をｚ方向としたとき、
前記偏光分離光学素子は、ｘｚ平面に対しては略垂直に、ｙｚ平面に対しては所定角度を成す偏光分離面を有し、
前記照明光学系は、複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される前記所定の方向が略ｘ方向に等しくなるように配置されていることが好ましい。
【００４０】
ｚ方向に対してｙｚ平面内で傾きを有する直線偏光光が偏光分離面に入射すると、偏光軸の回転現象により反射型電気光学装置で利用される光の利用効率が低下する。上記構成によれば、偏光分離面に入射する光の入射角の変化範囲をｘｚ平面よりもｙｚ平面においてより狭くすることができるため、偏光軸の回転現象を低減することができる。これにより、より明るくコントラストの高い投写画像を得ることができる。
【００４１】
本発明の第３の投写型表示装置は、
上記いずれかの照明光学系と、
複数の色光にそれぞれ対応する複数の部分画素をそれぞれ含む複数の画素と、各画素に対応した微小集光要素を複数備えて構成される集光光学系とを有し、与えられた画像情報に応じて各画素を通過する光を各画素を形成するための光に変換する電気光学装置と、
前記照明光学系からの射出光を複数の色光に分離するとともに、前記複数の色光をそれぞれ対応する前記複数の部分画素に入射するように、互いに異なった方向に色光を射出する色光分離光学系と、
前記電気光学装置から射出された各画素を形成するための光を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする。
【００４２】
本発明の第３の投写型表示装置も、本発明の照明光学系を用いているので、従来よりも大きな光出力を有する光源ランプを用いても、照明光学系の光の利用効率を低下させることなく、照明光の出力を増大させることができる。これにより、より明るく、明るさが均一で明るさむらや色むらのない投写画像を得ることができる。
【００４３】
ここで、互いに直交する３つの方向軸をｘ，ｙ，ｚとし、前記照明光学系からの射出光の光軸と平行な方向をｚ方向としたとき、
前記色光分離光学系は、複数の色を選択的に分離する複数の色光分離面を有し、
複数の色光分離面は、ｘｚ平面に対してはすべて略垂直に配置され、ｙｚ平面に対しては、それぞれ異なった所定角度で配置され、
前記照明光学系は、複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される前記所定の方向が略ｙ方向に等しくなるように配置されていることが好ましい。
【００４４】
このような構成とすれば、偏光変換光学系における偏光分離方向が色光分離光学系の色光分離面における色光分離方向と直交する方向と一致するので、色光分離面に入射する光の入射角の変化範囲を狭くすることができる。色光分離面の色光分離特性は入射する光に対して入射角依存性を有するため、入射角の変化範囲を狭くすることによって、色光分離光学系から射出される各色光の色ずれを低減することができる。これにより、明るさが均一で明るさむらや色むらのない投写画像を得ることができる。
【００４５】
また、前記照明光学系は、複数組の偏光分離膜と反射膜とが配列される前記所定の方向が前記１画素に含まれる複数の部分画素の配列方向に垂直な方向にほぼ等しくなるように配置されていることが好ましい。
【００４６】
このようにすれば、偏光変換光学系における偏光分離方向の光が１画素に含まれる複数の部分画素の配列方向に垂直な方向に対応するので、各部分画素に対応しない色光が入射して混色が発生するのを低減することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の各実施例を説明する。尚、以下の各実施例においては、特に断りのない限り、光の進行方向をｚ軸方向（光軸と平行な方向）とし、光の進行方向に向かって１２時の方向をｙ軸方向（縦方向）とし、３時の方向をｘ軸方向（横方向）とする。
【００４８】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の第１実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。この照明光学系１００は、光源２０と、変倍リレー光学系３０と、偏光変換光学系４０と、重畳光学系５０と、を備えている。変倍リレー光学系３０は、その中心光軸が光源２０の光軸（光源光軸）２０ＬＣにほぼ一致するように配置されている。偏光変換光学系４０と重畳光学系５０は、それぞれの中心光軸が照明領域８０の中心を通るシステム光軸１００ＬＣに一致するように順に配置されている。光源光軸２０ＬＣはシステム光軸１００ＬＣから−ｘ軸方向に所定のずれ量Ｄｐだけほぼ平行にずれている。このずれ量Ｄｐについては後述する。重畳光学系５０は、照明領域８０をほぼ均一に照明するためのインテグレータ光学系を構成している。
【００４９】
光源２０は、放射状の光線を射出する放射光源としての光源ランプ２２と、光源ランプ２２から射出された放射光をほぼ平行な光線束として射出する凹面鏡２４とを有している。光源ランプ２２としては、通常、メタルハライドランプや高圧水銀灯などが用いられる。凹面鏡２４としては、放物面鏡を用いることが好ましい。なお、放物面鏡に代えて、楕円面鏡や球面鏡なども用いることができる。
【００５０】
変倍リレー光学系３０は、第１のレンズアレイ３２と、第２のレンズアレイ３４と、リレーレンズアレイ３６とを備えている。図２は、第１のレンズアレイ３２の外観を示す斜視図である。第１のレンズアレイ３２は、略矩形形状の輪郭を有する平凸状の第１の小レンズ３２ａがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。なお、図２は、Ｍ＝５，Ｎ＝４の例を示している。各第１の小レンズ３２ａをｚ方向から見た外形形状は、本例のように矩形形状に限定されないが、空間的に隙間なく小レンズを配置できる形状であることが望ましい。なお、後述するように、第１の小レンズを通過した光束は、その輪郭形状が変倍リレー光学系３０によって相似的に縮小された状態で、第３のレンズアレイ５２を構成する第３の小レンズ５２ａに入射すること、また、通常、照明領域８０における実際に光を照射する領域の形状とほぼ相似形をなすように、第３の小レンズ５２ａの外形形状を設定することが望ましいことなどから、第１のレンズアレイ３２を構成する第１の小レンズの外形形状も照明領域８０の形状と相似形になるように設定しても良い。例えば、照明領域として液晶パネルを想定し、画像の形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、第１の小レンズ３２ａのアスペクト比も４：３に設定される。
【００５１】
図１に示す第２のレンズアレイ３４は、第１のレンズアレイ３２の第１の各小レンズ３２ａに対応するように、平凸状の第２の小レンズ３４ａがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。第２の小レンズ３４ａは第１の小レンズ３２ａよりも小さく、各第２の小レンズ３４ａ同士は平板部３４ｂによって連結されて、空間的に分離された位置に配置されている。なお、各第２の小レンズ３４ａは、必ずしも平板部３４ｂによって連結されている必要はない。また、第２のレンズアレイ３４は、第１の小レンズ３２ａと同じ外形形状を有する（但し、レンズの光学特性は異なる。）第２の小レンズ３４ａを敷き詰めて配列することによって構成してもよい。
【００５２】
リレーレンズアレイ３６は、複数の第１の小レンズ３２ａと第２の小レンズ３４ａに対応するように両凸状のリレーレンズ３６ａがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。
【００５３】
図３は、一組の第１の小レンズ３２ａと第２の小レンズ３４ａとリレーレンズ３６ａとを拡大して示す説明図である。一組の第１の小レンズ３２ａと第２の小レンズ３４ａは、リレーレンズ３６ａの共役点に配置されている。すなわち、リレーレンズ３６ａの焦点距離ｆｒは（Ｌ１・Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）に設定されている。なお、Ｌ１は第１の小レンズ３２ａとリレーレンズアレイ３６との間の距離を示し、Ｌ２はリレーレンズ３６ａと第２の小レンズ３４ａとの間の距離を示している。また、第１の小レンズ３２ａの焦点距離ｆ１は距離Ｌ１に等しく設定され、第２の小レンズ３４ａの焦点距離ｆ２は距離Ｌ２に等しく設定されている。
【００５４】
第１の小レンズ３２ａの入射面における幅Ｄ１の光線束（部分光線束）は、第１の小レンズ３２ａの集光作用により、リレーレンズ３６ａ内に集光像を形成する。この集光像から射出される光線束は、リレーレンズ３６ａの集光作用により第２の小レンズ３４ａに入射する。第２の小レンズ３４ａは、幅Ｄ２の光線束を射出する。この幅Ｄ２は、（Ｄ１・Ｌ２／Ｌ１）にほぼ等しい。すなわち、変倍リレー光学系３０は、第１の小レンズ３２ａに入射する光線束の幅Ｄ１を距離Ｌ１に対する距離Ｌ２の比、すなわち縮小率（Ｌ２／Ｌ１）で縮小する機能を有している。例えば、Ｌ２をＬ１の１／２に設定すると、変倍リレー光学系３０は、第２の小レンズ３４ａから射出される光線束の幅Ｄ２を、第１の小レンズ３２ａに入射する光線束の幅Ｄ１の１／２にほぼ等しくすることができる。以下では、第１のレンズアレイ３２で分割された直後の複数の光線束のそれぞれを単純に部分光線束または第１の部分光線束と呼び、変倍リレー光学系３０から射出される複数の光線束のそれぞれを縮小部分光線束または第２の部分光線束と呼ぶことがある。
【００５５】
なお、光源２０からの射出光が光源光軸２０ＬＣに平行な理想的な平行光であれば、リレーレンズアレイ３６は必ずしも必要ではない。しかし、光源２０からの射出光には光源光軸２０ＬＣに平行でない光も存在する。このため、第１の小レンズ３２ａと第２の小レンズ３４ａを並べただけでは、第１の小レンズ３２ａから射出した光のうち第２の小レンズ３４ａに入射できない光が発生する場合があり、変倍リレー光学系３０における光の利用効率は低下することになる。第１の小レンズ３２ａおよび第２の小レンズ３４ａの共通の焦点位置にリレーレンズ３６ａを配置すれば、上記の光源光軸２０ＬＣに平行でない光をリレーレンズ３６ａの屈折力によって第２の小レンズ３４ａに導くことができるので、光の利用効率を向上させることができる。
【００５６】
図４は、偏光変換光学系４０の構成を示す説明図である。図４（Ａ）は偏光変換光学系４０の斜視図であり、図４（Ｂ）はその一部を拡大して示す平面図である。偏光変換光学系４０は、遮光板４２と、偏光ビームスプリッタアレイ４４と、選択位相差板４６とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ４４は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性板材４４ａが、交互に貼り合わされた形状を有している。透光性板材４４ａの界面には、偏光分離膜４４ｂと反射膜４４ｃとが交互に形成されている。なお、この偏光ビームスプリッタアレイ４４は、偏光分離膜４４ｂと反射膜４４ｃが交互に配置されるように、これらの膜が形成された複数枚の板ガラスを貼り合わせて、所定の角度で斜めに切断することによって作製することができる。偏光分離膜４４ｂは誘電体多層膜で、また、反射膜４４ｃは誘電体多層膜あるいはアルミニウム膜で形成することができる。
【００５７】
遮光板４２は、図４（Ａ）に示すように、複数の遮光面４２ａと複数の開口面４２ｂとがストライプ状に配列して構成されたものである。遮光板４２の遮光面４２ａに入射した光は遮られ、開口面４２ｂに入射した光は遮光板４２をそのまま通過する。従って、遮光板４２は、遮光板４２上の位置に応じて透過する光を制御する機能を有しており、遮光面４２ａと開口面４２ｂの配列の仕方は、第２のレンズアレイ３４から射出された縮小部分光線束が偏光ビームスプリッタアレイ４４の偏光分離膜４４ｂにのみ入射し、反射膜４４ｃには入射しないように設定されている。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、遮光板４２のそれぞれの開口面４２ｂの中心と偏光ビームスプリッタアレイ４４の偏光分離膜４４ｂの中心がほぼ一致するように配置され、また、開口面４２ｂの開口横幅（Ｘ方向の開口幅）は偏光分離膜４４ｂのｘ方向の幅Ｗｐにほぼ等しい大きさに設定されている。その結果、偏光分離膜４４ｂを経ずして反射膜４４ｃに直接入射する部分光線束は、予め遮光板４２の遮光面４２ａで遮られるためほとんど存在せず、遮光板４２の開口面４２ｂを通過した光線束はそのほとんど全てが偏光分離膜４４ｂのみに入射することになる。遮光板４２としては、本例のように平板状の透明体（例えばガラス板）に遮光性の膜（例えばクロム膜、アルミニウム膜、及び、誘電体多層膜）を部分的に形成したものや、或いは、例えばアルミニウム板のような遮光性の平板に開口部を設けたもの等を使用できる。
【００５８】
なお、第２のレンズアレイ３４から射出された略平行な第２の部分光線束（縮小部分光線束）の幅は、変倍リレー光学系３０によって、遮光板４２の開口面４２ｂのｘ軸方向に沿った幅Ｗｐ以下となるように設定される。これにより、第２のレンズアレイ３４から射出された光線束のほとんどすべてが遮光板４２の開口面４２ｂを通過する。
【００５９】
遮光板４２の開口面４２ｂを通過した非偏光な光線束（図４（Ｂ）に、実線で示す）は、偏光ビームスプリッタアレイ４４の偏光分離膜４４ｂに入射し、２種類の直線偏光光（ｓ偏光光とｐ偏光光と）に分離される（図４（Ｂ）に、一点鎖線で示す）。ｐ偏光光のほとんどは、偏光分離膜４４ｂをそのまま透過する。一方、ｓ偏光光のほとんどは、偏光分離膜４４ｂで反射され、さらに反射膜４４ｃで反射されて、偏光分離膜４４ｂをそのまま通過したｐ偏光光とほぼ平行な状態で、ｘ軸方向に距離Ｗｐだけ平行移動されて射出される。選択位相差板４６の偏光分離膜４４ｂを通過する光の射出面部分にはλ／２位相差層４６ａが形成されており、反射膜４４ｃで反射された光の射出面部分にはλ／２位相差層は形成されておらず、開口層４６ｂとなっている。従って、偏光分離膜４４ｂを透過したｐ偏光光は、λ／２位相差層４６ａによってｓ偏光光に変換されて選択位相差板４６から射出される。一方、反射膜４４ｃで反射されたｓ偏光光は、開口層４６ｂの通過に際して偏光状態が全く変化しないため、ｓ偏光光のまま選択位相差板４６から射出される。この結果、偏光変換光学系４０に入射した非偏光な光のほとんどがｓ偏光光に変換されて射出される。もちろん反射膜４４ｃで反射される光の射出面部分だけに選択位相差板４６のλ／２位相差層４６ａを形成することにより、ほとんどの光束をｐ偏光光に変換して射出することもできる。また、偏光分離膜４４ｂは、ｓ偏光光をほとんど透過し、ｐ偏光光をほとんど反射するものでもよい。以上の説明からわかるように、選択位相差板４６が本発明の偏光変換光学素子に相当する。
【００６０】
なお、非偏光な光が偏光分離膜４４ｂではなく、反射膜４４ｃに直接入射するとすると、偏光変換光学系４０からは、所望のｓ偏光光ではなくｐ偏光光が射出されることになる。上述したように、本実施例では、変倍リレー光学系３０から射出した複数の縮小部分光線束は、ほとんどが偏光分離膜４４ｂに入射するように調整されている。また、遮光板４２によって反射膜４４ｃに光が入射するのを防止している。従って、反射膜４４ｃに非偏光な光が入射して、偏光変換光学系４０から望ましくない直線偏光光（本例の場合にはｐ偏光光）が射出されるのを防止することができる。
【００６１】
ところで、図４（Ｂ）から解るように、偏光変換光学系４０から射出する２つのｓ偏光光の中心（２つのｓ偏光光の中央）は、入射する非偏光な光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）の中心よりもｘ方向にずれている。このずれ量は、λ／２位相差層４６ａの幅Ｗｐ（すなわち偏光分離膜４４ｂのｘ軸方向に沿った幅）の半分に等しい。このため、図１に示すように、光源２０の光軸２０ＬＣは、偏光変換光学系４０のシステム光軸１００ＬＣから、Ｗｐ／２に等しい距離Ｄｐだけずれた位置に設定されている。
【００６２】
上述のように第２のレンズアレイ３４（図１）から射出された複数の第２の部分光線束（縮小部分光線束）は、偏光変換光学系４０において第２の部分光線束の２倍の数に相当する第３の部分光線束に変換されて射出される。偏光変換光学系４０を通過することによって部分光線束の数は２倍に増えることから、第１のレンズアレイ３２を構成する第１の小レンズ３２ａの外形形状が長方形状であり、なおかつ、変倍リレー光学系３０における縮小率（Ｌ２／Ｌ１）が１／２よりも大きい場合には、光学系を小型化できるという点で、第１のレンズアレイ３２を構成する第１の小レンズ３２ａの長手方向と偏光変換光学系４０における偏光分離方向とを一致させることが望ましい。
【００６３】
図１の重畳光学系５０は、第３のレンズアレイ５２と、第４のレンズアレイ５４と、重畳レンズ５６とを備えている。第３のレンズアレイ５２は、第２のレンズアレイ３４の第２の小レンズ３４ａとほぼ同じ第３の小レンズ５２ａが、偏光変換光学系４０から射出される複数の第３の部分光線束の光路上に配列されている。すなわち、第３のレンズアレイ５２は、第３の小レンズ５２ａがｙ軸方向には、第２の小レンズに対応するように配列され、ｘ軸方向には、偏光変換光学系４０の選択位相差板４６のλ／２位相差層４６ａと開口層４６ｂの配列に対応するように配置されている。第４のレンズアレイ５４は、第３のレンズアレイ５２とほぼ同様な構成を有している。ここで、各第３の小レンズ５２ａをｚ方向から見た外形形状は、照明領域８０における実際に光を照射する領域の形状とほぼ相似形をなすように設定される。例えば、照明領域として液晶パネルを想定し、画像の形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、第３の小レンズ５２ａのアスペクト比も４：３に設定される。
【００６４】
偏光変換光学系４０から射出された複数の第３の部分光線束は、第３のレンズアレイ５２の各第３の小レンズ５２ａの集光作用によって第４のレンズアレイ５４の各第４の小レンズ５４ａの近傍に集光される。第４のレンズアレイ５４は、射出する光線束の中心軸が重畳レンズ５６の入射面に垂直に入射するように揃える機能を有している。重畳レンズ５６は、入射した複数の部分光束のそれぞれを照明領域８０上でほぼ重畳する。
【００６５】
照明光学系１００の機能をまとめると、光源２０から射出された略平行な光線束は、変倍リレー光学系３０によって複数の第１の部分光線束に分割されるとともに、各第１の部分光線束の幅が偏光変換光学系４０の遮光板４２を通過可能な幅、すなわち、遮光板４２の開口面４２ｂのｘ軸方向の幅以下に調整される。変倍リレー光学系３０から射出された各第２の部分光線束（縮小部分光線束）は、偏光変換光学系４０により非偏光な光からほぼ偏光方向の揃った直線偏光光に変換される。ここで、偏光ビームスプリッタアレイ４４の入射側には遮光板４２を備えているので、偏光分離膜４４ｂにだけ第２の部分光線束が入射する。従って、反射膜４４ｃを経て偏光分離膜４４ｂに入射する光はほとんどなく、偏光変換光学系４０から射出される直線偏光光の種類はほぼ１種類に限定される。偏光変換光学系４０から射出される複数の第３の部分光線束は、第３のレンズアレイ５２によって第４のレンズアレイ５４の近傍で集光される。第４のレンズアレイ５４の近傍に集光された各第３の部分光線束は、第４のレンズアレイ５４の集光作用によって各部分光線束の中心軸が重畳レンズ５６の入射面にほぼ垂直となった状態で重畳レンズ５６に入射する。従って、重畳レンズ５６から射出する各部分光線束は照明領域８０上のほぼ同じ位置で重畳される。この結果、照明領域８０は、ほとんど１種類の直線偏光光でほぼ均一に照明されることになる。
【００６６】
以上説明したように、第１実施例の照明光学系１００によれば、変倍リレー光学系３０によって、光源２０から射出された略平行な光線束を複数の第１の部分光線束に分割するとともに、各第１の部分光線束を空間的に分離して光線束の大きさを縮小することができるので、光源２０から射出された略平行な光線束を偏光変換光学系４０を構成する偏光ビームスプリッタアレイ４４の偏光分離膜４４ｂにほとんど入射させることができる。これにより、偏光変換効率の高い照明光学系を実現することができる。また、従来例で説明したような光出力の大きな光源ランプを用いた場合においては、光出力の大きな偏光照明光学系を実現することができる。
【００６７】
なお、図１の照明光学系１００において、第２のレンズアレイ３４と偏光変換光学系４０と第３のレンズアレイ５２とは、それぞれを含む変倍リレー光学系３０と偏光変換光学系４０と重畳光学系５０の各機能をわかりやすく示すために分離して示しているが、第２のレンズアレイ３４と偏光変換光学系４０とを、さらには、第３のレンズアレイ５２の向きを逆方向に変えることによって第３のレンズアレイ５２をも含めて、それらを光学接着剤で貼り合わせて一体化するようにしてもよい。また、組み立て冶具を用いて一体形成するようにしてもよい。第２のレンズアレイ３４と偏光変換光学系４０と第３のレンズアレイ５２とを一体形成すれば、各光学要素の界面において発生する光損失を低減でき、光利用効率を一層高めることが可能である。
【００６８】
上述の説明では、第１ないし第４のレンズアレイ３２，３４，５２，５４や重畳レンズ５６は何れも平凸形状のレンズを用いて構成されているが、必ずしもこれに限定されるわけではない。例えば、両凸形状のレンズを用いて構成されたものであっても良い。また、平凸形状のレンズを採用した場合の凸面の向きについても制約はない。すなわち、それぞれのレンズの凸面が光源側と照明領域側のどちらを向いていてもかまわない。但し、レンズの光学特性（球面収差や色収差の低減）を考慮して、第１のレンズアレイ３２と第３のレンズアレイ５２については、レンズの凸面が光源側を向いている方が好ましい。また、同様の観点から非球面形状のレンズを用いても良い。
【００６９】
尚、第２のレンズアレイ３４と第３のレンズアレイ５２との間の光路の長さに着目すると、偏光変換光学系４０の反射膜４４ｃを経由する光路は、反射膜４４ｃを経由しない光路に対して偏光分離膜４４ｂのｘ軸方向に沿った幅に相当するＷｐだけ長くなっている。そのため、反射膜４４ｃを経由して第３のレンズアレイ５２に至る光束と、反射膜４４ｃを経由しないで第３のレンズアレイ５２に至る光束とでは、第３のレンズアレイ５２に入射する効率（すなわち明るさ）に違いが出る可能性がある。しかし、第２のレンズアレイ３４によって偏光変換光学系４０を通過する光束は略平行化されているため、上記の入射効率の違いは僅かであり、また、第３のレンズアレイ５２を射出した光束は、最終的に１ヶ所の照明領域８０上で重畳されるため、第３のレンズアレイ５２に対する入射効率の違いは実用上問題とはならない。この様な現象は、後述する変形例やその他の実施例においても発生するが、第５実施例で説明する照明光学系１００Ｆを除いて、何れの光学系においても本例と同様に実用上問題ないと考えられる。
【００７０】
図５は、リレーレンズアレイ３６の変形例について示す説明図である。なお、図５では、偏光変換光学系４０および重畳光学系５０を省略して示している。上述したように、リレーレンズアレイ３６のリレーレンズ３６ａには、第１のレンズアレイ３２の各第１の小レンズ３２ａによって集光された光が入射する。従って、各リレーレンズ３６ａは、各第１の小レンズ３２ａによる集光光を包含する大きさであればよい。図５（Ａ）のリレーレンズアレイ３６Ａは、各第１の小レンズ３２ａによる集光光をちょうど包含する大きさの複数のリレーレンズ３６Ａａを備えている。図５（Ｂ）に示すリレーレンズアレイ３６Ｂは、図５（Ａ）の各リレーレンズ３６Ａａと同様に、各第１の小レンズ３２ａによる集光光をちょうど包含する大きさの複数のリレーレンズ３６Ｂａを備え、各リレーレンズ３６Ｂａ同士は平板部３６Ｂｂによって連結されている。図５（Ｂ）の構成では、レンズアレイを一体形成することができるので、図５（Ａ）に比べて形成しやすいという利点がある。また、図１の第２のレンズアレイ３４は、図５で第２のレンズアレイ３４Ａとして示すように、第２の小レンズ３４Ａａをマトリックス状に隙間無く配列して構成したものを用いることができ、この様な構成では、第２のレンズアレイを一体成形し易いという特徴がある。
【００７１】
図６は、リレーレンズアレイ３６の他の変形例について示す説明図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、２枚のレンズを組み合わせた複合レンズにより１つのリレーレンズを構成したリレーレンズアレイ３６Ｃ，３６Ｄを示している。図６（Ａ）のリレーレンズアレイ３６Ｃは、複数の複合リレーレンズ３６Ｃａにより構成されている。複合リレーレンズ３６Ｃａは、２枚の平凸レンズ３６Ｃａ１，３６Ｃａ２を凸面側が向かい合うように組み合わされて構成されている。図６（Ｂ）のリレーレンズアレイ３６Ｄは、複数の複合リレーレンズ３６Ｄａにより構成されている。複合リレーレンズ３６Ｄａは、両凸レンズ３６Ｄａ１と凹凸レンズ３６Ｄａ２とを、凹凸レンズ３６Ｄａ２の凹面側が両凸レンズ３６Ｄａ１の対応する凸面と向かい合うように組み合わされて構成されている。
【００７２】
図１のリレーレンズアレイ３６を構成するリレーレンズ３６ａは、第１のレンズアレイ３２の各第１の小レンズ３２ａからの射出光を第２のレンズアレイ３４の各小レンズ３４ａに導くために、焦点距離が短いレンズ、すなわち、いわゆるレンズパワーの大きなレンズであることが好ましい。このようなレンズパワーの大きなレンズを単レンズで構成すると、レンズの球面収差や色収差の影響が大きくなり、第１のレンズアレイ３２によって分割された複数の部分光線束を効率良く第２のレンズアレイ３４に導くことができない場合がある。特に、光源２０から射出する光の平行性が悪い場合には、このような現象が顕著となる。リレーレンズを少なくとも２枚のレンズによって構成すれば、球面収差や色収差を補正することができる。すなわち、図６（Ａ）や図６（Ｂ）に示すような、複合リレーレンズにより構成されたリレーレンズアレイを用いれば、第１のレンズアレイ３２によって分割された複数の部分光線束を効率良く第２のレンズアレイ３４に導くことができる。
【００７３】
図７は、重畳光学系５０の変形例について示す説明図である。なお、図７は、光源２０と、変倍リレー光学系３０と、偏光変換光学系４０とを省略して示している。図１に示す重畳光学系５０では、第４のレンズアレイ５４と重畳レンズ５６とを、空間的に分離して配置しているが、これらを光学的に一体化するようにしてもよい。すなわち、図７（Ａ）に示すように独立の光学要素としてそれぞれ形成された第４のレンズアレイ５４と重畳レンズ５６とを接着剤で貼り合わせることによって光学的に一体化してもよく、また、これらの機能を併せて有する１つの光学要素を一体成形するようにしてもよい。例えば、第４のレンズアレイ５４と重畳レンズ５６とを一体成形する場合には、図７（Ｂ）に示すように、第４のレンズアレイ５４および重畳レンズ５６の機能を併せ持つ重畳レンズアレイ（偏心レンズアレイ）５４Ｂとして形成することが可能である。図７（Ａ），図７（Ｂ）のように、第４のレンズアレイ５４と重畳レンズ５６とを光学的に一体化すれば、各光学要素の界面において発生する光損失を低減でき、光利用効率を一層高めることが可能である。尚、本実施例では、第３のレンズアレイ５２、第４のレンズアレイ５４、及び、重畳レンズ５６を有する光学系を重畳光学系として用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、偏光変換光学系４０から射出された光を照明領域８０に効率よく伝達でき、なおかつ、照明領域８０上における明るさむらの発生を低減できる光学系であればどの様な形態の光学系であっても構わない。
【００７４】
ところで、上述の説明では、第１のレンズアレイ３２の第１の小レンズ３２ａのアスペクト比を照明領域８０のアスペクト比に等しく設定しているが、必ずしもこれに限定されるわけではない。第１の小レンズ３２ａの形状は、偏光変換光学系４０を構成する偏光ビームスプリッタアレイ４４の偏光分離膜４４ｂに光を効率よく入射させることができる形状であればよい。但し、重畳光学系５０においては、照明領域８０を効率良く照明するために、第３のレンズアレイ５２の第３の小レンズ５２ａのアスペクト比を照明領域８０のアスペクト比に等しく設定することが好ましい。従って、光の損失を低減して光の利用効率の向上を図るためには、第１の小レンズ３２ａのアスペクト比も照明領域８０のアスペクト比に等しく設定するほうが好ましい。また、同様の観点から、第２のレンズアレイ３４と第４のレンズアレイ５４を構成する各小レンズ３４ａ、５４ａの形状についても制約はない。但し、マトリックス状に配置し易いと言う点を考慮して、矩形状の外形形状を有する小レンズを使用することが好ましい。
【００７５】
また、上述の照明光学系１００においては、第１の小レンズ３２ａと第２の小レンズ３４ａとリレーレンズ３６ａとが通常の同心レンズである例を示しているが、ｘ軸方向、すなわち、偏光分離膜４４ｂと反射膜４４ｃとが配列される方向のみにレンズ形状を有するシリンドリカルレンズであってもよいし、また、トーリックレンズのようにｘ軸方向とｙ軸方向とでレンズ形状が異なるレンズであってもよい。さらに、第１のレンズアレイ３２と第２のレンズアレイ３４を偏心レンズを用いて構成すれば、例えば、第１のレンズアレイ３２のｘｙ平面における寸法を第２のレンズアレイ３４に比べて大きく出来るため、光源２０から射出された光を効率よく偏光変換光学系４０に導き入れることが可能である。
【００７６】
なお、上述した各変形例は、後述する他の実施例においても同様に適用可能である。
【００７７】
Ｂ．第２実施例：
図８は、本発明の第２実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。この照明光学系１００Ｃは、照明光学系１００の重畳光学系５０を重畳光学系５０Ｃに置き換えた構成を示している。重畳光学系５０Ｃは、第３のレンズアレイ５２Ｃと、第４のレンズアレイ５４Ｃと、重畳レンズ５６とを備えている。第３のレンズアレイ５２Ｃは、第３のレンズアレイ５２（図１）のｘ軸方向に並ぶ２つの第３の小レンズ５２ａを１つの小レンズ５２Ｃａに置き換えた構成を有しており、偏光変換光学系４０の偏光分離膜４４ｂとこれに対応する反射膜４４ｃとから射出する２つの部分光線束が１つの小レンズ５２Ｃａに入射するように配置されている。第４のレンズアレイ５４Ｃは、第３のレンズアレイ５２Ｃの各第３の小レンズ５２Ｃａに対応するように配置された複数の第４の小レンズ５４Ｃａを備えている。
【００７８】
偏光変換光学系４０を構成する選択位相差板４６のλ／２位相差層４６ａおよび開口層４６ｂから射出された２つの部分光線束ＰＬａ，ＰＬｂは、第３の小レンズ５２Ｃａの集光作用によって、第４のレンズアレイ５４の近傍に集光される。第４のレンズアレイ５４の近傍に集光された２つの部分光線束のうちλ／２位相差層４６ａから射出した部分光線束ＰＬａは、発散しながら重畳レンズ５６によって照明領域８０上のシステム光軸１００ＣＬＣに対して＋ｘ軸側の面を照明する。一方、開口層４６ｂから射出した部分光線束ＰＬｂは、発散しながら重畳レンズ５６によって照明領域８０上のシステム光軸１００ＣＬＣに対して−ｘ軸側の面を照明する。λ／２位相差層４６ａおよび開口層４６ｂから射出された他の部分光線束も、同様に、照明領域８０上を照明する。すなわち、λ／２位相差層４６ａから射出した複数の部分光線束は、照明領域８０上の１００ＣＬＣに対して＋ｘ軸側の面上で重畳される。また、開口層４６ｂから射出した複数の部分光線束は、照明領域８０上の１００ＣＬＣに対して−ｘ軸側の面上で重畳される。
【００７９】
以上のことから、第２実施例の照明光学系１００Ｃも、第１実施例と同様に、照明領域８０を、ほとんど１種類の直線偏光光でほぼ均一に照明することができる。また、偏光変換効率の高い照明光学系を実現することができる。さらに、従来例で説明したような光出力の大きな光源ランプを用いた場合においては、光出力の大きな偏光照明光学系を実現することができる。
【００８０】
なお、第２実施例においては、上述したように、偏光変換光学系４０を構成する選択位相差板４６のλ／２位相差層４６ａから射出する部分光線束と開口層４６ｂから射出する部分光線束とで、システム光軸１００ＣＬＣを中心に照明領域８０の＋ｘ軸側の面と−ｘ軸側の面を別々に照明する。従って、λ／２位相差層４６ａから射出する部分光線束の照明光として有効な光量と、これに対応する開口層４６ｂから射出する部分光線束の照明光として有効な光量との差が大きいと、照明領域８０上で明るさムラや明るさの境界線が発生したりする場合がある。但し、偏光分離膜４４ｂやλ／２位相差層４６ａの光学特性を最適化すれば両光束の光量差を非常に小さくできるため、境界線が発生することは殆どない。さらに、第３のレンズアレイ５２Ｃや第４のレンズアレイ５４Ｃを構成する小レンズ５２Ｃａ、５４Ｃａのレンズ特性を各々変化させ、照明領域８０上における部分光線束の照明位置を各々僅かにずらすことによっても、明るさムラや明るさの境界線の発生を抑えることが出来る。一方、第１実施例の照明光学系１００においては、偏光変換光学系４０から射出するすべての部分光線束が照明領域８０全体を照明するので、照明領域８０上で明るさムラや明るさの境界線が発生したりすることはない。従って、照明の均一性の点において第１実施例のほうが第２実施例に比べて有利である。一方、第２実施例の場合には、第３のレンズアレイ５２Ｃや第４のレンズアレイ５４Ｃを構成する小レンズ５２Ｃａ、５４Ｃａの数が少ないため、これらの小レンズの接合部において生じる光損失を低減でき、その分照明光学系としての光効率を高められると言う特徴がある。
【００８１】
偏光変換光学系４０の偏光分離膜４４ｂ及び反射膜４４ｃから射出する部分光線束の数と、重畳光学系５０の第３のレンズアレイ５２及び第４のレンズアレイ５４を構成するそれぞれの小レンズ５２ａ、５４ａの数との間には絶対的な関係はない。従って、第２実施例により説明してきたように、隣接した偏光分離膜４４ｂと反射膜４４ｃとから射出する一対の部分光線束に対して１つの小レンズを対応させた第３のレンズアレイと第４のレンズアレイを用いた構成としても良いし、逆に、偏光変換光学系４０の偏光分離膜４４ｂあるいは反射膜４４ｃとから射出する部分光線束の各々に対して、２つ以上の小レンズを対応させた第３のレンズアレイと第４のレンズアレイを用いた構成としても良い。後者のような構成を採用すれば、照明領域８０における明るさむらの発生をより一層効果的に低減することが可能である。
【００８２】
Ｃ．第３実施例：
第１、第２実施例は、インテグレータ光学系を利用した重畳光学系を用いた照明光学系の例を示しているが、必ずしもインテグレータ光学系を利用する必要はない。図９は、本発明の第３実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。この照明光学系１００Ｄは、照明光学系１００（図１）の重畳光学系５０を重畳レンズアレイ５０Ｄに置き換えた例を示している。重畳レンズアレイ５０Ｄは、第３のレンズアレイ５２の第３の小レンズ５２ａと同じように、偏光変換光学系４０から射出される複数の部分光線束の光路上に複数の小レンズ５０Ｄａを備えている。各小レンズ５０Ｄａはそれぞれ、各小レンズ５０Ｄａから射出する光線束のそれぞれが照明領域８０上でほぼ重畳されるように、システム光軸１００ＤＬＣに対する距離に応じて、光軸中心の位置が異なった偏心レンズで構成されている。
【００８３】
従って、第３実施例の照明光学系１００Ｄにおいても、第１、第２実施例と同様に、ほとんど１種類の直線偏光光でほぼ均一に照明することができる。また、偏光変換効率の高い照明光学系を実現することができる。さらに、従来例で説明したような光出力の大きな光源ランプを用いた場合においては、光出力の大きな偏光照明光学系を実現することができる。
【００８４】
なお、第３実施例は、第１、第２実施例に比べて構成要素を少なくすることができるので、装置の小型化の面で有利である。但し、以下に示すように、第１、第２実施例の光の利用効率のほうが第３実施例の光の利用効率に比べて有利である。
【００８５】
重畳レンズアレイ５０Ｄに入射する光の平行性が優れている場合には、第１実施例の照明光学系１００とほぼ同様に、重畳レンズアレイ５０Ｄから射出された光線束のほとんどが照明領域８０上のほぼ同じ位置で重畳される。しかし、実際には、光源２０から射出される光は完全な平行光ではない。特に、変倍リレー光学系３０から射出される光の平行性は、前述した縮小率（Ｌ２／Ｌ１）に反比例して悪くなる。システム光軸１００ＤＬＣに対してある傾きを有して重畳レンズアレイ５０Ｄに入射した部分光線束は、システム光軸１００ＤＬＣにほぼ平行な状態で重畳レンズアレイ５０Ｄに入射した部分光線束とは、位置的にやや異なる領域を照明することになるため、重畳レンズアレイ５０Ｄから射出された全ての部分光線束を照明領域８０上のほぼ同じ位置で重畳させることは難しい。従って、照明領域８０を均一に照明するためには、各小レンズ５０Ｄａから射出された各部分光線束のそれぞれが照明領域８０を内包するやや広い領域を照明するように設定することが好ましい。この結果、第３実施例の照明光学系１００Ｄの照明領域８０における光の利用効率は、第１実施例の照明光学系１００の照明領域８０における光の利用効率に比べて低下する。一方、第１実施例の照明光学系１００のように、インテグレータ光学系を利用した重畳光学系５０を用いた場合には、重畳光学系５０から射出される複数の光線束のそれぞれは、照明領域８０上のほぼ同じ位置で重畳される。従って、第１、第２実施例は、第３実施例に比べて光の利用効率が高いという利点を有している。
【００８６】
Ｄ．第４実施例：
図１０は、本発明の第４実施例としての照明光学系と第１実施例の照明光学系とを比較して示す説明図である。図１０（Ａ）は、第４実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図を示し、図１０（Ｂ）は、先に説明した図１の第１実施例の照明光学系１００を示している。第４実施例の照明光学系１００Ｅは、第１実施例の照明光学系１００の重畳光学系５０を重畳光学系５０Ｅに置き換えた例を示している。重畳光学系５０Ｅは、第３のレンズアレイ５２Ｅと、第４のレンズアレイ５４Ｅとを備えている。第３のレンズアレイ５２Ｅは、照明光学系１００（図１０（Ｂ））の第３のレンズアレイ５２と重畳レンズ５６との機能を有しており、第３のレンズアレイ５２Ｅを構成する複数の小レンズ５２Ｅａのそれぞれは、それぞれから射出する光線束が照明領域８０上で重畳されるように、システム光軸１００ＥＬＣに対する距離に応じて光軸中心の位置が異なった偏心レンズで構成されている。第４のレンズアレイ５４Ｅは、第３のレンズアレイ５２Ｅから射出する複数の光線束の光路上に複数の小レンズ５４Ｅａを備えており、複数の第４の小レンズ５４Ｅａの集光作用によって、光源２０から射出される光線束のうちシステム光軸１００ＥＬＣに対してある傾きを有する光線束であっても、それらの光線束は照明領域８０上のほぼ同じ位置で重畳される。ここで、照明光学系１００Ｅの第３のレンズアレイ５２Ｅの最も外側の小レンズ５２Ｅａから射出する光線束が照明領域８０を照明する場合の光線束の中心軸の入射角をθ１とする。一方、照明光学系１００の第３のレンズアレイ５２の最も外側の小レンズ５２ａから射出する光線束が照明領域８０を照明する場合の光線束の中心軸の入射角をθ２とする。
【００８７】
照明光学系１００Ｅにおいては、第３のレンズアレイ５２Ｅが重畳レンズの機能を有しているので、第３のレンズアレイ５２Ｅから照明領域８０までの距離が、照明光学系１００の第３のレンズアレイ５２から照明領域８０までの距離にほぼ等しいとすると、入射角θ１は入射角θ２よりも小さくなる。
【００８８】
ここで、照明光学系から射出された光が入射する光学系として考えられる液晶パネルやレンズ等の光学系は、それらの光学特性が光の入射角に対して依存性を有しており、一般的に、これらへの光の入射角が小さくなる程光の利用効率が高くなる。従って、第４実施例の照明光学系１００Ｅは、第１実施例の照明光学系１００に比べて照明領域（に配置された光学系）における光の利用効率が高いという利点がある。
【００８９】
Ｅ．第５実施例：
図１１は、本発明の第５実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。この照明光学系１００Ｆは、第１実施例の照明光学系１００の第２のレンズアレイ３４を省略し、第３のレンズアレイ５２を第２のレンズアレイ３４および第３のレンズアレイ５２の機能を有する第３のレンズアレイ５２Ｆに置き換えた構成を有している。すなわち、第１のレンズアレイ３２とリレーレンズアレイ３６と第３のレンズアレイ５２Ｆとで、変倍リレー光学系３０Ｆを構成している。また、第３のレンズアレイ５２Ｆと第４のレンズアレイ５４と重畳レンズ５６とで重畳光学系５０Ｆを構成している。なお、第４のレンズアレイ５４と重畳レンズ５６とで重畳光学系５０Ｆを構成しているとみることもできる。
【００９０】
光源２０から射出された略平行な光線束は、第１のレンズアレイ３２によって複数の部分光線束に分割されるとともに、リレーレンズアレイ３６内に集光される。リレーレンズアレイ３６から射出された複数の部分光線束は、発散しながら偏光変換光学系４０を通過し、第３のレンズアレイ５２Ｆに入射する。第３のレンズアレイ５２Ｆに入射した複数の部分光線束は、重畳光学系５０Ｆの重畳作用によって照明領域８０上で重畳される。
【００９１】
リレーレンズアレイ３６から射出する複数の部分光線束は、リレーレンズアレイ３６に形成された集光像から発散しながら第３のレンズアレイ５２Ｆに入射する。偏光変換光学系４０は、リレーレンズアレイ３６と第３のレンズアレイ５２Ｆとの間に設けられており、偏光変換光学系４０に入射する各部分光線束の幅は、第３のレンズアレイ５２Ｆに入射する際の各部分光線束の幅よりも小く、偏光分離膜４４ｂのｘ軸方向の幅、すなわち、遮光板４２の開口面４２ｂのｘ軸方向の幅よりも小さくすることができる。
【００９２】
図１２は、変倍リレー光学系３０に入射する光の平行性について示す説明図である。第１実施例の照明光学系１００（図１）において、第２のレンズアレイ３４の第２の小レンズ３４ａには、第１実施例において説明したように、第１の小レンズ３２ａに入射する部分光線束を所定の縮小率（Ｌ２／Ｌ１）で縮小した部分光線束（縮小部分光線束）が導かれる。ここで、光源２０から射出される光は完全な平行光ではないため、第１の小レンズ３２ａの光軸３２ａＬＣに対して種々の傾きを有する光線束が第１の小レンズ３２ａに入射する。光軸３２ａＬＣに対して角度θＬ１の傾きで入射する部分光線束は、光軸３２ａＬＣに平行な部分光線束と同様に第２の小レンズ３４ａに導かれるが、光軸３２ａＬＣに対して角度θＬ１よりも大きな角度θＬ２（≒θＬ１・Ｌ１／Ｌ２）の傾きで第２の小レンズ３４ａから射出される。この結果、第１の小レンズ３４ａから射出された光線束は、第２の小レンズ３４ａから離れるにしたがって、だんだん広がり、その光束径も大きくなる。従って、第２のレンズアレイから射出された各部分光線束は、対応する第３のレンズアレイの各第３の小レンズ５２ａよりも大きくなる場合があり、その場合には光の利用効率が低下する。
【００９３】
第５実施例の照明光学系１００Ｆは、第３のレンズアレイ５２Ｆに第２のレンズアレイの機能を併せ持たせているので、第１実施例の照明光学系１００に比べて、偏光変換光学系４０の偏光分離膜４４に入射する光の入射効率や第３のレンズアレイ５２Ｆに入射する光の入射効率を向上させることができる点で有利である。もちろん、第２のレンズアレイ３４を省略せずに、第３のレンズアレイ５２の近傍に第２のレンズアレイ３４を配置する構成としてもよい。但し、本実施例の照明光学系１００Ｆのように第２のレンズアレイ３４を省略して第３のレンズアレイ５２Ｆを備えるほうが、光の利用効率の点で有利である。また、照明光学系の構成を簡略化できる点でも有利である。
【００９４】
尚、リレーレンズアレイ３６と第３のレンズアレイ５２Ｆとの間の光路の長さに着目すると、偏光変換光学系４０の反射膜４４ｃを経由する光路は、反射膜４４ｃを経由しない光路に対して偏光分離膜４４ｂのｘ軸方向に沿った幅に相当するＷｐだけ長くなっている（図４（ｂ）を参照）。本例の照明光学系１００Ｆでは、第１のレンズアレイ３２とリレーレンズアレイ３６と第３のレンズアレイ５２Ｆによって変倍リレー系を構成しているため、この光路の長さの違いは、第３のレンズアレイ５２Ｆに光が入射する場合の光束幅に影響を及ぼす。具体的には、偏光分離膜４４ｂの後段に位置する第３の小レンズ５２Ｆａに入射する光束の幅に比べて、反射膜４４ｃの後段に位置する第３の小レンズ５２Ｆｂに入射する光束の幅は大きくなり、この幅の違いは第３のレンズアレイ５２Ｆに対する入射効率に影響を及ぼす。従って、ｚ軸方向の位置（具体的には、反射膜４４ｃの後段に位置する第３の小レンズ５２Ｆｂを偏光分離膜４４ｂの後段に位置する第３の小レンズ５２Ｆａよりも偏光変換光学系４０に近い側に配置する）や、レンズの光学特性（例えば、焦点距離）を僅かに変化させた第３の小レンズ５２Ｆａ、５２Ｆｂによって第３のレンズアレイ５２Ｆを構成することが望ましい。さらに、これに対応させて、第４のレンズアレイ５４を構成する第４の小レンズ５４ａのレンズ特性を適宜変化させても良い。この様な構成の第３のレンズアレイ５２Ｆを採用すれば、上記の光路差の違いによって生じる影響をなくすことができる。従って、本例においては、図１１に示すように、平凸のレンズ形状であり、光学特性が異なる２種類の第３の小レンズ５２Ｆａ、５２Ｆｂを互いの凸面の方向が逆になるように、互い違いに配列して構成した第３のレンズアレイ５２Ｆを採用している。
【００９５】
Ｆ．第６実施例：
図１３は、本発明の第６実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。この照明光学系１００Ｇは、第１実施例の照明光学系１００における第３のレンズアレイ５２を省略し、第２のレンズアレイ３４を第２のレンズアレイ３４および第３のレンズアレイ５２の機能を有する第２のレンズアレイ３４Ｇに置き換えた構成を有している。すなわち、第１のレンズアレイ３２とリレーレンズアレイ３６と第２のレンズアレイ３４Ｇとで、変倍リレー光学系３０Ｇを構成している。また、第２のレンズアレイ３４Ｇと第４のレンズアレイ５４と重畳レンズ５６とで重畳光学系５０Ｇを構成している。なお、第４のレンズアレイ５４と重畳レンズ５６とで重畳光学系５０Ｇを構成しているとみることもできる。
【００９６】
光源２０から射出された略平行な光線束は、第１のレンズアレイ３２によって複数の部分光線束に分割されるとともに、リレーレンズアレイ３６内に集光される。リレーレンズアレイ３６から射出された複数の部分光線束は、発散しながら第２のレンズアレイ３４Ｇに入射する。第２のレンズアレイ３４Ｇに入射した複数の部分光線束は、第２のレンズアレイ３４Ｇの集光作用によって第４のレンズアレイ５４の近傍で再び集光される。第４のレンズアレイ５４の近傍で集光された複数の部分光線束は、重畳レンズ５６によって照明領域８０上で重畳される。
【００９７】
第２のレンズアレイ３４Ｇから射出した複数の部分光線束は、集光されながら第４のレンズアレイ５４に入射する。偏光変換光学系４０は、第２のレンズアレイ３４Ｇと第４のレンズアレイ５４との間に設けられており、偏光変換光学系４０に入射する各部分光線束の幅は、偏光変換光学系４０の偏光分離膜４４ｂのｘ軸方向の幅、すなわち、遮光板４２の開口面４２ｂのｘ軸方向の幅よりも小さい。従って、第６実施例の照明光学系１００Ｇは、第５実施例の照明光学系１００Ｆと同様に、第１実施例の照明光学系１００に比べて、偏光変換光学系４０の偏光分離膜４４に入射する光の効率を向上させることができる点で有利である。もちろん、第３のレンズアレイ５２を省略せずに、第２のレンズアレイ３４の近傍に第３のレンズアレイ５２を配置する構成としてもよい。但し、本実施例の照明光学系１００Ｇのように第３のレンズアレイ５２を省略して第２のレンズアレイ３４Ｇを備えるほうが、光の利用効率の点で有利である。また、照明光学系の構成を簡略化できる点でも有利である。
【００９８】
なお、第２のレンズアレイ３４Ｇのｘ方向の配列数は、第３のレンズアレイ５２のｘ方向の配列数（図１）に比べて少なくなっている。これは以下の理由による。図１の第２のレンズアレイ３４に比べて第３のレンズアレイ５２のｘ方向の配列数が多くなっているのは、偏光変換光学系４０が入射した部分光線束のｘ方向の配列数を２倍の配列数に変換して射出する機能を有しているためである。本実施例の第２のレンズアレイ３４Ｇは、第２のレンズアレイ３４と第３のレンズアレイ５２の機能を有する光学要素であるが、偏光変換光学系４０の入射側に配置されているので、第３のレンズアレイ５２に比べてｘ方向の配列数が少ない構成とすることができる。従って、本発明において、「光学的に一体化する」とは、単に、複数の光学要素を接着剤で貼り合わせたり、複数の光学要素の各機能を併せ持つ１つの光学要素を一体形成することだけでなく、不要な光学要素を省略することも含む意味である。
【００９９】
Ｇ．第７実施例：
図１４は、本発明の第７実施例としての照明光学系の要部を側面的に見た概略構成図である。この照明光学系１００Ｈは、第１実施例の照明光学系１００における変倍リレー光学系３０を変倍リレー光学系３０Ｈに置き換えた構成を有している。偏光変換光学系４０Ｈおよび重畳光学系５０Ｈは、照明光学系１００の偏光変換光学系４０および重畳光学系５０と同じであるが、ｙ軸方向の大きさが異なっている。
【０１００】
変倍リレー光学系３０Ｈは、第１のレンズアレイ３２Ｈとリレーレンズアレイ３６Ｈと、第２のレンズアレイ３４Ｈとを備えている。第１のレンズアレイ３２Ｈは、照明光学系１００における第１のレンズアレイ３２と同様に複数の第１の小レンズ３２Ｈａにより構成されている。また、各第１の小レンズ３２Ｈａは、システム光軸１００ＨＬＣに対するｙ軸方向の距離に応じて光軸の位置がｙ軸方向にずれた偏心レンズで構成されている。従って、システム光軸１００ＨＬＣから±ｙ軸方向にずれた位置にある第１の小レンズ３２Ｈａから射出した部分光線束は、光軸のずれ量に応じて偏向している。
【０１０１】
リレーレンズアレイ３６Ｈは、第１のレンズアレイ３２Ｈから射出する複数の部分光線束の光路上に複数のリレーレンズ３６Ｈａを備えており、照明光学系１００（図１）におけるリレーレンズアレイ３６に比べて、システム光軸１００ＨＬＣを中心に±ｙ軸方向に縮小されている。また、第２のレンズアレイ３４Ｈは、リレーレンズアレイ３６Ｈから射出する複数の部分光線束の光路上に複数の第２の小レンズ３４Ｈａを備えており、照明光学系１００における第２のレンズアレイ３４に比べて、システム光軸１００ＨＬＣを中心に±ｙ軸方向に縮小されている。各第２の小レンズ３４Ｈａは、システム光軸１００ＨＬＣに対するｙ方向の距離に応じて光軸中心の位置が、第１のレンズアレイ３２Ｈの対応する第１の小レンズ３２Ｈａの中心光軸の位置とは（ｙ軸方向上で）反対の方向にずれた偏心レンズで構成されている。従って、第２のレンズアレイ３４Ｈから射出される各部分光線束の中心軸はシステム光軸１００ＨＬＣに対しほぼ平行となる。
【０１０２】
図１５は、第１実施例の照明光学系１００における偏光変換光学系４０に入射する光線束の輪郭と、第７実施例の照明光学系１００Ｈにおける偏光変換光学系４０Ｈに入射する光束の輪郭とを比較して示す説明図である。いずれの図も偏光変換光学系４０、４０Ｈを照明領域８０側から見た模式図を示している。図１５（Ａ）に示すように、偏光変換光学系４０を構成する偏光ビームスプリッタアレイの偏光分離膜４４ｂおよび反射膜４４ｃには、複数の部分光線束が入射する。第１のレンズアレイ３２から射出した各部分光線束は変倍リレー光学系３０によって縮小されて偏光変換光学系４０に入射するので、図１５（Ａ）に示すように上下方向の各部分光線束の間には、まったく利用されていない（光束の存在しない）無効領域ＮＡが存在する。従って、図１５（Ｂ）に示す偏光変換光学系４０Ｈのように、図１５（Ａ）に存在する無効領域ＮＡを省略して偏光変換光学系４０を上下方向に小さくすることが可能である。
【０１０３】
上述のように、第７実施例の照明光学系１００Ｈは、第１実施例の偏光変換光学系４０を上下方向に小さくした偏光変換光学系４０Ｈに置き換えたものであり、偏光変換光学系４０Ｈよりも後段に配置される光学系を小型化することができる。また、照明領域８０へのｙ軸方向（上下方向）の光の入射角を小さくすることができるので、第４実施例の照明光学系１００Ｅと同様に、第１実施例の照明光学系１００に比べて照明領域（に配置された光学系）における光の利用効率が高いという利点がある。
【０１０４】
なお、第１のレンズアレイ３２Ｈを第１実施例の第１のレンズアレイ３２（図１）と同じものとし、光源２０の凹面鏡２４を楕円面鏡とした構成においても、照明光学系１００Ｈと同様の効果を得ることができる。特に、この場合においては、第１のレンズアレイ３２を同心レンズによって構成できるため、本例の照明光学系１００Ｈと比べて第１のレンズアレイ３２における各種の収差や製造コストを低減できる効果がある。
【０１０５】
Ｈ．第８実施例：
図１６は、本発明の第８実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。この照明光学系１００Ｉは、変倍リレー光学系３０Ｉと、偏光変換光学系４０Ｉと、重畳光学系５０Ｉとを備えている。
【０１０６】
光源２０の凹面鏡２４を放物面鏡とした場合、光源２０から射出される光の平行性は、一般的に光源の光軸付近（以下では、中心部と言い換える。）が最も悪く周辺部ほど良い傾向にある。第５実施例において図１２を用いて説明したように、変倍リレー光学系から射出される各部分光線束は、光の平行性が悪いとより広がりが大きくなる傾向にある。従って、第７実施例の照明光学系１００Ｈにおける偏光変換光学系４０Ｈに入射する部分光線束の輪郭形状も、周辺部の部分光線束に比べて中心部の部分光線束のほうが大きくなる傾向にある。また、光強度は、光源２０の中心部のほうが大きいので、偏光変換光学系４０Ｈのｘ軸方向（左右方向）の大きさは中心部の部分光線束の大きさにあわせて設定するのが好ましい。このように中心部の部分光線束を基準とすると、周辺部の部分光線束は中心部の部分光線束に比べて上下左右方向に小さくなるので、偏光変換光学系４０Ｈの周辺部の大きさを上下左右方向に小さくすることが可能である。
【０１０７】
偏光変換光学系４０Ｉは、入射する部分光線束のうち±ｘ軸方向の最も外側の部分光線束が入射する部分４０Ｉ１を、他の部分４０Ｉ２に比べて小さくした構成を有している。ここで、変倍リレー光学系３０Ｉもレンズ特性などが異なる２つの光学部分３０Ｉ１、３０Ｉ２より構成されており、部分３０Ｉ１は偏光変換光学系４０Ｉ１に対応する大きさの光線束を、また、部分３０Ｉ２は偏光変換光学系４０Ｉ２に対応する大きさの光線束を各々生成するように構成されている。また、第３のレンズアレイ５２Ｉおよび第４のレンズアレイ５４Ｉも、偏光変換光学系４０Ｉ１の大きさに対応する部分５２Ｉ１，５４Ｉ１と、偏光変換光学系４０Ｉ２の大きさに対応する部分５２Ｉ２，５４Ｉ２とで構成されている。
【０１０８】
第８実施例の照明光学系１００Ｉも、第７実施例の照明光学系１００Ｈと同様に、偏光変換光学系４０Ｉよりも後段に配置された光学系を小型化することができる。また、照明領域８０への光の入射角を小さくすることができるので、先に第４実施例で説明したように、光の入射角に対して光学特性が依存性を有する様な光学系や光学素子を照明光学系の後段に使用することを想定した場合には、第１実施例の照明光学系１００に比べて、それらの光学系や光学素子における光の利用効率を高くできるという利点がある。
【０１０９】
Ｊ．第９実施例：
図１７は、本発明の照明光学系を用いた投写型表示装置の要部を平面的に見た概略構成図である。この投写型表示装置１０００は、照明光学系１００’と、色光分離光学系２００と、導光光学系２２０と、３枚の透過型液晶ライトバルブ（液晶パネル）３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム３２０と、投写光学系３４０とを備えている。投写型表示装置１０００は、照明光学系１００’から射出された光を、色光分離光学系２００で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離し、分離された各色光を液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを通して画像情報に対応させて変調し、変調された各色光をクロスダイクロイックプリズム３２０で合成して、投写光学系３４０を介してスクリーンＳＣ上に画像を表示するものである。
【０１１０】
照明光学系１００’は、照明光学系１００（図１）の偏光変換光学系４０の偏光分離膜４４ｂと反射膜４４ｃの配列方向、すなわち偏光分離方向がｙ軸方向となるように、配置された構成を有している。
【０１１１】
照明光学系１００’を構成する各光学要素の機能は、照明光学系１００と同じである。従って、照明光学系１００’は、偏光方向の揃えられた直線偏光光（上述の例では、ｓ偏光光）の照明光を射出し、照明領域８０である液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを照明する。なお、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂの光の入射面には、照明光の偏光度をさらに高めるために、偏光板が設けられている（照明光の偏光軸と偏光板の透過軸が合うように配置されている）。但し、照明光学系１００’から射出される照明光の偏光度が著しく高い場合には、液晶ライトバルブの光の入射面側に配置される偏光板を省略してもよい。ここで、「照明光の偏光度」とは、照明光に含まれる所定の直線偏光光の割合を意味する。
【０１１２】
色光分離光学系２００は、２枚のダイクロイックミラー２０２，２０４と、反射ミラー２０８とを備えており、照明光学系１００’から射出される光線束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有する。第１のダイクロイックミラー２０２は、照明光学系１００’から射出された光の赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第１のダイクロイックミラー２０２を透過した赤色光Ｒは、反射ミラー２０８で反射されて、クロスダイクロイックプリズム３２０へ向けて射出される。色光分離光学系２００から射出された赤色光Ｒは、フィールドレンズ２３２を通って赤色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒに達する。このフィールドレンズ２３２は、照明光学系１００’から射出された各部分光線束をその中心軸に対して平行な光線束に変換する。他の液晶ライトバルブの前に設けられたフィールドレンズ２３４，２３０も同様である。
【０１１３】
第１のダイクロイックミラー２０２で反射された青色光Ｂと緑色光Ｇのうちで、緑色光Ｇは第２のダイクロイックミラー２０４によって反射されて、色光分離光学系２００からクロスダイクロイックプリズム３２０へ向けて射出される。色光分離光学系２００から射出された緑色光Ｇは、フィールドレンズ２３４を通って緑色光用の液晶ライトバルブ３００Ｇに達する。一方、第２のダイクロイックミラー２０４を透過した青色光Ｂは、色光分離光学系２００から射出されて、導光光学系２２０に入射する。導光光学系２２０に入射した青色光Ｂは、導光光学系２２０に備えられた入射側レンズ２２２、リレーレンズ２２６および反射ミラー２２４，２２８および射出側レンズ（フィールドレンズ）２３０を通って青色光用の液晶ライトバルブ３００Ｂに達する。ここで、青色光Ｂに導光光学系が用いられているのは、青色光Ｂの光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ２２２に入射した青色光をそのまま、射出側レンズ２３０に伝えるためである。なお、照明光学系１００’の重畳レンズ５６から、液晶ライトバルブ３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂまでの距離は、ほぼ等しくなるように設定されている。
【０１１４】
３枚の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂは、与えられた画像情報（画像信号）に従って、３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調手段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム３２０は、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを通って変調された３色の色光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有する。なお、クロスダイクロイックプリズム３２０には、赤色光を反射する誘電体多層膜が形成された赤色光反射ダイクロイック面３２１と、青色光を反射する誘電体多層膜が形成された青色光反射ダイクロイック面３２２とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。これらの赤色光反射ダイクロイック面３２１と青色光反射ダイクロイック面３２２によって３つの色光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。従って、赤色光反射ダイクロイック面３２１および青色光反射ダイクロイック面３２２が本発明の色光合成面に相当する。クロスダイクロイックプリズム３２０で生成された合成光は、投写光学系３４０の方向に射出される。投写光学系３４０は、クロスダイクロイックプリズム３２０から射出された合成光を投写して、スクリーンＳＣ上にカラー画像を表示する。なお、投写光学系３４０としてはテレセントリックレンズを用いることが望ましい。
【０１１５】
この投写型表示装置１０００は、偏光変換効率の高い照明光学系１００’を用いることによって、光の利用効率を向上させることができる。これにより明るい画像を表示させることができる。
【０１１６】
また、この投写型表示装置１０００の照明光学系として、上述した他の実施例における照明光学系を用いてもほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
図１８は、照明光学系１００’から射出して第１のダイクロイックミラー２０２、第２のダイクロイックミラー２０４およびクロスダイクロイックプリズム３２０に入射する光について示す説明図である。なお、図１８は、第１のダイクロイックミラー２０２と、赤色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒと、クロスダイクロイックプリズム３２０のみを取り出して、便宜的に直線状に示している。図１８（Ａ），図１８（Ｂ）に示すように第１のダイクロイックミラー２０２は、ｘｚ平面に対しては略垂直に配置され、ｙｚ平面に対しては所定の角度θＭ１を成すように配置されている。
【０１１８】
図１９は、第１のダイクロイックミラー２０２の色分離特性を示す説明図である。第１のダイクロイックミラー２０２は、所定の角度θＭ１で光が入射すると、その光の赤色光成分（約５８０ｎｍ以上）のみを透過し、その他の色成分（青色光成分および緑色光成分）を反射する（図１９の実線）。このような色分離特性は、第１のダイクロイックミラー２０２に対する光の入射角がずれると、その入射角に応じて変化する。このため、第１のダイクロイックミラー２０２に所定の角度θＭ１で光を入射させないと、赤色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒに導かれる赤色光の色がずれてしまうことになる。
【０１１９】
図１８（Ａ）に示すように、ｘ軸方向の異なった位置から射出する２つの光ＬＡ１，ＬＡ２は、システム光軸１０００ＬＣに対する傾きθＬＡ１，θＬＡ２の絶対値が等しくても、第１のダイクロイックミラー２０２への入射角θＡ１，θＢ１が相互に異なるとともに、所定の角度θＭ１からずれている。このため、光ＬＡ１に対しては、例えば、図１９に一点鎖線で示すような特性となり、また、光ＬＡ２に対しても、図１９に破線で示すような特性となり、何れにおいても実線で示したような所望の色分離特性は得られなくなる。つまり、ｘｚ平面内でシステム光軸１０００ＬＣに対して入射角度（θＬＡ１、θＬＡ２）を伴って入射する斜入射光が存在する場合には、その入射角の広がりに比例して、第１のダイクロイックミラー２０２における色分離特性も変化する。従って、赤色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒに導かれる赤色光はｘ軸方向に沿って非対称な色ずれを発生することになる。
【０１２０】
一方、図１８（Ｂ）に示すように、ｙ軸方向の異なった位置から射出する２つの光ＬＢ１，ＬＢ２は、システム光軸１０００ＬＣに対する傾きθＬＢ１，θＬＢ２の絶対値が等しければ、第１のダイクロイックミラー２０２への入射角θａ１，θｂ１の絶対値も等しくなるため、光ＬＡ１，ＬＡ２に対する色光分離特性も相互に等しくなる。例えば、光ＬＢ１と光ＬＢ２の両方に対して図１９に一点鎖線で示すような特性となる。つまり、ｙｚ平面内でシステム光軸１０００ＬＣに対して入射角（θＬＡ１、θＬＡ２）を伴って入射する斜入射光が存在する場合には、その入射角の広がりの１／２の大きさに比例して、第１のダイクロイックミラー２０２における色分離特性も変化する。従って、赤色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒに導かれる赤色光はｙ軸方向に沿って対称な色ずれを発生することになる。但し、ここで重要な点は、ｙｚ平面内で斜入射する光がダイクロイックミラーの色分離特性に与える影響は、ｘｚ平面内で斜入射する光が同様に与える影響よりも小さいことである。その結果、第１のダイクロイックミラー２０２を透過して赤色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒに導かれる赤色光のｙ軸方向に沿って発生する色ずれの影響は、ｘ軸方向に沿って発生する色ずれの影響に比べて小さくなる。
【０１２１】
従って、照明光学系から射出される光のシステム光軸１０００ＬＣに対する傾きは、ｙ軸方向と比べれば、ｘ軸方向に対してより小さいほうが好ましいことがわかる。
【０１２２】
一方、照明光学系１００’は、偏光変換光学系４０において、変倍リレー光学系３０から射出された各光線束を、偏光分離膜４４ｂおよび反射膜４４ｃの配列方向（ｙ軸方向）、すなわち、偏光分離方向に沿って２つに分離している。従って、照明光学系１００’から射出された光束の密度はｘ軸方向よりもｙ軸方向の方が高く、よって、ｙ軸方向に並ぶ光束のほうがｘ軸方向に並ぶ光束よりも、光学特性に角度依存性を有する光学系や光学素子に対する影響度が高くなる傾向にある。また、第７実施例で説明したように、偏光変換光学系４０の偏光分離方向に垂直な方向には光束が存在する空間を縮小する（すなわち、偏光分離光学系の寸法を小さくする）ことができるので、偏光分離方向に対応した平面（ｙｚ平面）内における光束の傾きのほうが、偏光分離方向に垂直な方向に対応した平面（ｘｚ平面）内における光束の傾きよりも大きくなり、よって、光学特性に角度依存性を有する光学系や光学素子に対する影響度も大きくなる傾向にある。
【０１２３】
なお、第２のダイクロイックミラー２０４においても第１のダイクロイックミラーと同様である。
【０１２４】
以上のことから、投写型表示装置１０００においては、第１実施例の照明光学系１００（図１）のように、偏光変換光学系４０の偏光分離方向がｘ軸方向に沿っているような照明光学系ではなく、偏光分離方向がｙ軸方向に沿っているような照明光学系を用いることが好ましい。すなわち、ダイクロイックミラーを備える装置に本発明の照明光学系を適用する場合には、偏光変換光学系における偏光分離方向をダイクロイックミラーの２つの色光の分離方向に直交するように配置することが好ましい。このようにすれば、投写画像の色ムラの発生を低減できる点で有利である。
【０１２５】
本実施例の投写型表示装置１０００は、偏光変換光学系４０の偏光分離方向がｙ軸方向に沿っているような照明光学系１００’を用いている。従って、上述のように、投写画像の色ムラの発生を低減することができる点で有利である。
【０１２６】
さらに、ダイクロイックミラーに関する上述の説明は、クロスダイクロイックプリズム３２０の赤色光反射ダイクロイック面３２１、青色光反射ダイクロイック面３２２についても同様にあてはまる。すなわち、図１８（Ａ）に示すように、ｘ軸方向の異なった位置から射出して赤色光反射ダイクロイック面３２１に入射する２つの光ＬＡ１，ＬＡ２は、システム光軸１０００ＬＣに対する傾きθＬＡ１，θＬＡ２の絶対値が等しくても、赤色光反射ダイクロイック面３２１への入射角θＡ２，θＢ２の絶対値は相互に異なるとともに、所定の角度θＭ２からずれている。また、図１８（Ｂ）に示すように、ｙ軸方向の異なった位置から射出して赤色光反射ダイクロイック面３２１に入射する２つの光ＬＢ１，ＬＢ２は、システム光軸１０００ＬＣに対する傾きθＬＢ１，θＬＢ２の絶対値が等しければ、第１のダイクロイックミラー２０２への入射角θａ２，θｂ２の絶対値も等しくなる。
【０１２７】
従って、クロスダイクロイックプリズムを備える装置に本発明の照明光学系を適用する場合にも、偏光変換光学系における偏光分離方向を、クロスダイクロイックプリズムのダイクロイック面における２つの色光の分離方向に直交するように配置することが好ましい。
【０１２８】
本実施例の投写型表示装置１０００は、偏光変換光学系４０の偏光分離方向がｙ軸方向に沿っているような照明光学系１００’を用いている。従って、この点においても、投写画像の色ムラの発生を低減することができる点で有利である。
【０１２９】
なお、上述の投写型表示装置１０００は、カラー画像を表示する投写型表示装置を例に説明しているが、モノクロ画像を表示する投写型表示装置に適用することも可能である。その場合にも、上記投写型表示装置と同様な効果を得ることができる。
【０１３０】
Ｋ．第１０実施例：
図２０は、本発明の照明光学系を用いた他の投写型表示装置の要部を平面的に見た概略構成図である。この投写型表示装置２０００は、第１実施例としての照明光学系１００を用いている。
【０１３１】
投写型表示装置２０００は、照明光学系１００と、偏光分離プリズム４２０と、反射型液晶ライトバルブ（液晶パネル）４４０と、投写光学系３４０とを備えている。反射型液晶ライトバルブ４４０と、偏光分離プリズム４２０と、投写光学系３４０とは、システム光軸２０００ＬＣ上に順に配置されている。
【０１３２】
照明光学系１００から射出されたｓ偏光状態にある直線偏光光は、偏光分離プリズム４２０のシステム光軸２０００ＬＣに平行な一方の側面４２２から入射し、偏光分離膜４２８に入射する。この偏光分離膜４２８はｓ偏光光を反射し、ｐ偏光光を透過させる光学特性を有するため、偏光分離膜４２８に入射したｓ偏光光は反射して反射型液晶ライトバルブ４４０側の側面４２４から射出する。
【０１３３】
反射型液晶ライトバルブ４４０に入射した光は、液晶ライトバルブ４４０内で反射されて入射方向と反対向きに射出される。液晶が完全にオフ状態の場合、反射型液晶ライトバルブ４４０から射出される光はｓ偏光光であり、この光は偏光分離プリズム４２０に入射して偏光分離膜４２８で再び反射される。従って、反射型液晶ライトバルブ４４０から射出された光は、偏光分離プリズム４２０の照明光学系１００側の側面４２２から射出され、投写光学系３４０に入射することはないため、スクリーンＳＣ上の表示は暗表示となる。一方、液晶が完全にオン状態の場合、反射型液晶ライトバルブ４４０から射出される光はｐ偏光光に変換されているため、偏光分離プリズム４２０に入射して偏光分離膜４２８を透過する。従って、反射型液晶ライトバルブ４４０から射出された光は、投写光学系３４０側の側面４２６から射出され、投写光学系３４０に入射するため、スクリーンＳＣ上の表示は明表示となる。液晶がオンとオフの中間状態にある場合には、ｓ偏光光とｐ偏光光とを含む中間状態となり、中間調表示となる。
【０１３４】
このように、投写型表示装置２０００は、照明光学系１００から射出された光を、与えられた画像情報に応じて反射型液晶ライトバルブ４４０の各画素ごとに液晶のオン／オフを制御することにより、偏光分離プリズム４２０の側面４２６から射出される光を制御し、スクリーンＳＣ上に画像を表示するものである。
【０１３５】
第１０実施例の投写型表示装置２０００も、偏光変換効率の高い照明光学系１００を用いることによって、光の利用効率を向上させることができる。これにより明るい画像を表示させることができる。
【０１３６】
また、投写型表示装置２０００の照明光学系として上述した他の実施例における照明光学系を用いてもほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１３７】
以上の説明からわかるように、偏光分離プリズム４２０が本発明の偏光分離光学素子に相当する。
【０１３８】
なお、この投写型表示装置２０００は、照明光学系１００からの照明光を偏光分離プリズム４２０で反射して反射型液晶ライトバルブ４４０に入射させる場合を示している。しかし、照明光学系１００からの照明光が偏光分離プリズム４２０を透過して反射型液晶ライトバルブ４４０に入射し、反射型液晶ライトバルブ４４０からの反射光が偏光分離プリズム４２０で反射されて投写光学系３４０に至るような構成であってもよい。
【０１３９】
図２１は、偏光分離プリズム４２０に入射する光について示す説明図である。今、照明光学系１００から射出され側面４２２に入射する光のうち、ｙｚ平面内にある光について着目する。光Ｂは入射面４２２に対して垂直に（すなわち、入射面４２２の法線に沿って、或いは、ｚ軸方向に沿って）入射する光であり、光Ａと光Ｃは入射面４２２の法線に対してある角度を伴って入射する斜入射光である。ここで、側面４２２に入射する光の偏光軸方向を、偏光分離膜４２８の偏光分離方向（すなわち、ｚ軸方向およびｘ軸方向）に垂直な方向（ｙ軸方向）とすると、  光Ａ、光Ｂ及び光Ｃは、何れも、偏光分離膜４２８で反射され進行方向を略９０度変化させ、側面４２４から射出する。このとき、光Ｂは入射面４２２に対して垂直に入射するため、偏光分離膜４２８で反射して側面４２４から射出される光Ｂの偏光軸方向は、ｙ軸方向となる。しかし、入射面４２２に対して斜入射光となる光Ａと光Ｃでは、側面４２４から射出される光の偏光軸方向は、ｚ軸方向から偏光分離プリズム４２０を見た場合、ｙ軸方向に対して＋θＲ（光Ａ）、−θＲ（光Ｃ）だけ回転し、ｙ軸方向とは一致しない。ただし、反時計周りの回転を正とする。このように、偏光分離膜４２８の偏光分離方向（ｘ軸方向およびｚ軸方向）に垂直な平面（ｙｚ平面）内においてｚ軸に対して傾いた光が偏光分離膜４２８に入射すると、偏光分離膜４２８の偏光分離特性とは無関係に、偏光分離膜４２８で反射された光の偏光軸は回転する。これにより、予め偏光軸を決めて直線偏光光を偏光分離プリズム４２０に入射したとしても、その直線偏光光の一部が入射面４２２に対して斜入射の状態となっていれば、側面４２４から射出して反射型液晶ライトバルブ４４０に入射する光に、不要な直線偏光光が必ず含まれることになり、投写画像の明るさやコントラストの低下を招くことになる。
【０１４０】
従って、照明光学系から射出される光のシステム光軸２０００ＬＣに対する傾きは、ｙ軸方向、すなわち、偏光分離膜４２８の偏光分離方向と直交する方向に対してより小さいほうが好ましいと言える。
【０１４１】
一方、先に説明したように、照明光学系から射出された光束の密度は、偏光変換光学系４０の偏光分離方向と直交する方向よりも、偏光分離方向に沿った方向でより高い。よって、偏光変換光学系４０の偏光分離方向と直交する方向に並ぶ光束よりも、偏光分離方向に沿った方向に並ぶ光束の方が、光学特性に角度依存性を有する光学系や光学素子に対する影響度がより高くなる傾向にある。また、第７実施例で説明したように、偏光変換光学系４０の偏光分離方向と直交する方向には光束が存在する空間を縮小することができるので、偏光変換光学系４０の偏光分離方向に対応した平面内における光束の傾きのほうが、偏光分離方向と直交する方向に対応した平面内における光束の傾きよりも、光学特性に角度依存性を有する光学系や光学素子に対する影響度は大きくなる傾向にある。
【０１４２】
以上のことから、第１０実施例の投写型表示装置２０００においては、照明光学系１００のように、偏光変換光学系４０の偏光分離方向が、偏光分離プリズム４２０における偏光分離方向であるｘ軸方向に沿っているような照明光学系を用いることが好ましい。すなわち、反射型液晶ライトバルブと偏光分離プリズムとを組み合わせて構成される投写型表示装置に本発明の照明光学系を適用する場合には、照明光学系における偏光変換光学系の偏光分離方向を偏光分離プリズムの偏光分離方向に一致させるように配置することが好ましい。このような配置構成とすれば、偏光分離プリズムにおける偏光分離効率を向でき、明るくコントラストの高い投写画像を得られる点で有利である。
【０１４３】
なお、上述の投写型表示装置２０００は、モノクロ画像を表示する投写型表示装置を例に説明しているが、カラー画像を表示する投写型表示装置に適用することも可能である。この場合にも、上記投写型表示装置と同様な効果を得ることができる。
【０１４４】
Ｌ．第１１実施例：
図２２は、本発明の照明光学系を用いた別の投写型表示装置の要部を平面的に見た概略構成図である。
投写型表示装置３０００は、照明光学系１００’と、３つのダイクロイックミラー５００Ｒ，５００Ｇ，５００Ｂと、透過型の単板式カラー液晶ライトバルブ（液晶パネル）５２０と、投写光学系３４０とを備えている。各ダイクロイックミラー５００Ｒ，５００Ｇ，５００Ｂはそれぞれ赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色光を選択的に反射し他の色光は透過する特性を有し、照明光学系１００’に近い側から、ダイクロイックミラー５００Ｒ、５００Ｇ、５００Ｂの順に、互いに非平行な状態で配置されている。なお、３枚のダイクロイックミラーの配置順は、必ずしもこの順に配置する必要はなく、後述する単板式カラー液晶ライトバルブ５２０の各色に対応する画素の配列に応じて決定される。また、照明光学系１００’から最も遠い所に配置されるダイクロイックミラー（本実施例では、ダイクロイックミラー５００Ｂ）は、単なる反射ミラーで構成することも可能である。
【０１４５】
照明光学系１００’の光軸１００ＬＣと単板式カラー液晶ライトバルブ５２０の中心を通る投写系の光軸３０００ＬＣとが直角に交差する近傍に３枚のダイクロイックミラー５００Ｒ、５００Ｇ、５００Ｂは配置され、緑色光反射ダイクロイックミラー５００Ｇは、ミラー面の法線と照明光学系１００’の光軸１００ＬＣとの成す角がほぼ４５度となるように配置されている。また、赤色光反射ダイクロイックミラー５００Ｒは、ｙ軸方向を回転軸として、ダイクロイックミラー５００Ｇに対して時計周りに数度傾けて配置されている。また、青色光反射ダイクロイックミラー５００Ｂは、ｙ軸方向を回転軸として、ダイクロイックミラー５００Ｇに対して反時計周りに数度傾けて配置されている。これらの相互の傾きについては後述する。
【０１４６】
照明光学系１００’から射出された光のうち赤色光Ｒは、赤色光反射ダイクロイックミラー５００Ｒによって反射されて単板式カラー液晶ライトバルブ５２０に入射する。緑色光Ｇは、赤色光反射ダイクロイックミラー５００Ｒを透過後、緑色光反射ダイクロイックミラー５００Ｇによって反射され、再び赤色光反射ダイクロイックミラー５００Ｒを透過して単板式カラー液晶ライトバルブ５２０に入射する。青色光Ｂは、赤色光反射ダイクロイックミラー５００Ｒおよび緑色光反射ダイクロイックミラー５００Ｇを透過後、青色光反射ダイクロイックミラー５００Ｂによって反射され、再び緑色光反射ダイクロイックミラー５００Ｇおよび赤色光反射ダイクロイックミラー５００Ｒを透過して単板式カラー液晶ライトバルブ５２０に入射する。このとき、３枚のダイクロイックミラー５００Ｒ、５００Ｇ、５００Ｂは、互いに非平行な状態で配置されているので、３色の色光は単板式カラー液晶ライトバルブ５２０に互いに異なる角度で入射する。
【０１４７】
図２３は、単板式カラー液晶ライトバルブ５２０の１画素を拡大して示す模式図である。図２３（Ａ）に示すように、単板式カラー液晶ライトバルブ５２０は、複数の画素を構成するライトバルブ部５３０と、ライトバルブ部５３０の入射面上に配置されたマイクロレンズアレイ５４０とを備えている。ライトバルブ部５３０の１つの画素５３１は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３つの色光に対応する３つの部分画素５３１Ｒ、５３１Ｇ、５３１Ｂで構成されている。また、１つの画素５３１の入射面上には１つのマイクロレンズ５４１が対応して設けられている。互いに異なる角度で単板式カラー液晶ライトバルブ５２０に入射した３つの色光は、マイクロレンズアレイ５４０の各マイクロレンズ５４１によって、色光毎に集光され、それぞれ対応する部分画素５３１Ｒ，５３１Ｇ，５３１Ｂに入射し、各部分画素に与えられた画像情報に応じて変調される。
【０１４８】
なお、単板式カラー液晶ライトバルブ５２０に入射する３つの色光の角度、すなわち、３枚のダイクロイックミラー５００Ｒ，５００Ｇ，５００Ｂの傾き角は、各マイクロレンズ５４１に入射した３つの色光（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ）がそれぞれ対応する部分画素５３１Ｒ，５３１Ｇ，５３１Ｂに入射するように設定されており、各部分画素５３１Ｒ、５３１Ｇ，５３１Ｂの配列間隔ＰＤとマイクロレンズ５４１の焦点距離ｆμによって求められる。
【０１４９】
図２２における単板式カラー液晶ライトバルブ５２０の各画素５３１から射出された光は、投写光学系３４０を介してスクリーンＳＣに投写されてカラー画像を表示する。
【０１５０】
第１１実施例の投写型表示装置３０００も、偏光変換効率の高い照明光学系１００’を用いることによって、光の利用効率を向上させることができる。これにより明るい画像を表示させることができる。
【０１５１】
また、投写型表示装置３０００の照明光学系として、上述した他の実施例における照明光学系を用いてもほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１５２】
ここで、第７実施例で説明したように、偏光変換光学系４０の偏光分離方向に垂直な方向には光束が存在する空間を縮小する（すなわち、偏光分離光学系の寸法を小さくする）ことができるので、偏光分離方向に対応した平面（ｙｚ平面）内における光束の傾きのほうが、偏光分離方向に垂直な方向に対応した平面（ｘｚ平面）内における光束の傾きよりも大きくなり、よって、光学特性に角度依存性を有する光学系や光学素子に対する影響度も大きくなる傾向にある。さらに、第９実施例で説明したように、照明光学系１００’から射出された光束の密度はｘ軸方向よりもｙ軸方向の方が高く、よって、ｙ軸方向に並ぶ光束のほうがｘ軸方向に並ぶ光束よりも、光学特性に角度依存性や異方性を有する光学系や光学素子に対する影響度が高くなる傾向にある。一般に、光の拡がり角と集光性は逆比例の関係にあり、拡がり角が大きい光の場合には小さな集光像を形成できないため、液晶ライトバルブを照明する光の拡がり角が大きくなるほど、液晶ライトバルブや投写光学系における光の利用効率は低下する。
【０１５３】
一方、単板式カラー液晶ライトバルブ５２０の１つの画素５３１を構成する３つの部分画素５３１Ｒ，５３１Ｇ，５３１Ｂは、図２３（Ｂ）に示すように、ｚ軸方向から見て、１つの画素５３１がほぼ正方形の輪郭となるように、ｙ軸方向に細長い輪郭形状を有している。従って、これら部分画素の輪郭形状と、そこに入射する光の集光性や拡がり角などの光学特性を合わせた構成とすれば、照明光学系１００’から射出される光のように、特定の一方向に比較的大きな拡がり角を有する照明光を用いた場合であっても、液晶ライトバルブや投写光学系における光の利用効率を低下させることはない。すなわち、照明光学系１００から射出される光において、その拡がり角が大きい方向と、部分画素の長手方向とが一致するように配置すればよい。このように配置すれば、ｘ軸方向には小さくｙ軸方向には比較的大きな寸法の集光像が形成されるので、対応する部分画素に色光を入射させることが可能である。
【０１５４】
以上のことから、第１１実施例の投写型表示装置３０００においては、偏光変換光学系４０の偏光分離方向が、液晶ライトバルブにおける細長い輪郭形状を有する部分画素の長手方向と一致するように設定されている。  このようにすれば、３つの色光が対応する各部分画素のみに入射し、互いに他の部分画素に入射することがないため、明るく、混色のない画像を得ることができる点で有利である。従って、単板式カラー液晶ライトバルブに代表される空間色分離型のライトバルブを適用した投写型表示装置においては、照明光学系から射出される光束の幅およびその傾きの大きい方向を各部分画素の長手方向に設定することで、各部分画素に対応する３つの色光が互いに他の色光の部分画素に入射する現象（この現象は表示画像の色表現性を低下させる原因となる。）を低減することができる。
【０１５５】
なお、本発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、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る。
【０１５６】
（１）上記各実施例では、第１のレンズアレイと、第２のレンズアレイと、リレーレンズアレイとを有する変倍リレー光学系を備える照明光学系を例に説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、以下に説明する構成であってもよい。
【０１５７】
図２５は、本発明の照明光学系の変形例を示す説明図である。この照明光学系１００Ｊは、光源２０と、変倍リレー光学系３０Ｊと、偏光変換光学系４０Ｊと、重畳光学系５０Ｊとを備えている。変倍リレー光学系３０Ｊは、第１のレンズ３２Ｊと、リレーレンズ３６Ｊと、第２のレンズ３４Ｊとを備えている。各レンズ３２、３６、３４は、第１実施例の第１の小レンズ３２ａ、リレーレンズ３６ａ、第２の小レンズ３４ａと同様の機能を有している。
【０１５８】
偏光変換光学系４０Ｊは、１組の偏光ビームスプリッタ４４Ｊａと反射プリズム４４Ｊｂと、λ／２位相差板４６Ｊを備えている。変倍リレー光学系３０Ｊから射出される光線束は、偏光ビームスプリッタ４４Ｊａに入射して、偏光分離膜４４ｂで２種類の直線偏光光、例えば、ｓ偏光光とｐ偏光光とに分離される。２種類の直線偏光光のうち一方、例えば、ｐ偏光光は、偏光分離膜４４ｂを透過してλ／２位相差板４６Ｊに入射し、ｓ偏光光に変換されて射出される。一方、ｓ偏光光は偏光分離膜４４ｂで反射されて、反射プリズム４４Ｊｂに入射する。反射プリズム４４Ｊｂに入射したｓ偏光光は、反射膜４４ｃでさらに反射されて、λ／２位相差板４６Ｊから射出されたｓ偏光光とほぼ同じ方向に向かって射出される。これにより、変倍リレー光学系３０Ｊから射出される光線束は、偏光変換光学系４０Ｊによって偏光方向の揃った２つの光線束に変換されて射出される。
【０１５９】
重畳光学系５０Ｊは、偏光ビームスプリッタ４４Ｊａと反射プリズム４４Ｊｂの射出側に配置された２つの第３のレンズ５２Ｊと、２つの第３のレンズ５２Ｊに対応する２つの第４のレンズ５４Ｊとを備えている。偏光変換光学系４０Ｊから射出された２つの光線束は、各光線束に対応する第３のレンズ５２Ｊおよび第４のレンズ５４Ｊとによって、照明領域８０上のほぼ同じ位置を照明する。
【０１６０】
この照明光学系１００Ｊにおいても、光源２０から射出された光線束を変倍リレー光学系３０Ｊによって縮小することができるので、光源２０から射出された光線束を偏光変換光学系４０に有効に入射させることができる。これにより、偏光変換効率の高い照明光学系を実現できる。
【０１６１】
（２）上記説明では、本発明の照明光学系を投写型表示装置に適用した場合を説明しているが、これに限定されるものではない。本発明の照明光学系は、種々の装置における照明光学系として利用可能である。
【０１６２】
（３）上記説明では、電気光学装置として液晶パネルを用いた例を示しているが、これに限定されるものではなく、特定の直線偏光光を照明光として利用する全てのタイプの電気光学装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図２】第１のレンズアレイ３２の外観を示す斜視図である。
【図３】一組の第１の小レンズ３２ａと第２の小レンズ３４ａとリレーレンズ３６ａとを拡大して示す説明図である。
【図４】偏光変換光学系４０の構成を示す説明図である。
【図５】リレーレンズアレイ３６の変形例について示す説明図である。
【図６】リレーレンズアレイ３６の他の変形例について示す説明図である。
【図７】重畳光学系５０の変形例について示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図９】本発明の第３実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図１０】本発明の第４実施例としての照明光学系と第１実施例の照明光学系とを比較して示す説明図である。
【図１１】本発明の第５実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図１２】変倍リレー光学系３０に入射する光の平行性について示す説明図である。
【図１３】本発明の第６実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図１４】本発明の第７実施例としての照明光学系の要部を側面的に見た概略構成図である。
【図１５】第１実施例の照明光学系１００における偏光変換光学系４０に入射する光線束の輪郭と第７実施例の照明光学系１００Ｈにおける偏光変換光学系４０Ｈに入射する光束の輪郭とを比較して示す説明図である。
【図１６】本発明の第８実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図１７】本発明の照明光学系を用いた投写型表示装置の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図１８】照明光学系１００から射出して第１のダイクロイックミラー２０２およびクロスダイクロイックプリズム３２０に入射する光について示す説明図である。
【図１９】第１のダイクロイックミラー２０２の色分離特性を示す説明図である。
【図２０】本発明の照明光学系を用いた他の投写型表示装置の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図２１】偏光分離プリズム４２０に入射する光について示す説明図である。
【図２２】本発明の照明光学系を用いた別の投写型表示装置の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図２３】単板式カラー液晶ライトバルブ５２０の１つの画素を拡大して示す模式図である。
【図２４】従来の照明光学系を示す概略構成図である。
【図２５】本発明のその他の照明光学系の要部を平面的に見た概略構成図である。
【符号の説明】
２０…光源
２０ＬＣ…光源光軸
２２…光源ランプ
２４…凹面鏡
３０…変倍リレー光学系
３０Ｆ…変倍リレー光学系
３０Ｇ…変倍リレー光学系
３０Ｈ…変倍リレー光学系
３０Ｉ…変倍リレー光学系
３０Ｉ１…変倍リレー光学系の部分
３０Ｉ２…変倍リレー光学系の部分
３２…第１のレンズアレイ
３２ａ…第１の小レンズ
３２ａＬＣ…光軸
３２Ｈ…第１のレンズアレイ
３２Ｈａ…第１の小レンズ
３４…第２のレンズアレイ
３４Ａ…第２のレンズアレイ
３４ａ…第２の小レンズ
３４Ａａ…第２の小レンズ
３４ｂ…平板部
３４Ｇ…第２のレンズアレイ
３４Ｈ…第２のレンズアレイ
３４Ｈａ…第２の小レンズ
３６…リレーレンズアレイ
３６ａ…リレーレンズ
３６Ａ…リレーレンズアレイ
３６Ａａ…リレーレンズ
３６Ｂ…リレーレンズアレイ
３６Ｂａ…リレーレンズ
３６Ｃ…リレーレンズアレイ
３６Ｃａ…複合リレーレンズ
３６Ｃａ１，３６Ｃａ２…平凸レンズ
３６Ｄ…リレーレンズアレイ
３６Ｄａ…複合リレーレンズ
３６Ｄａ１…凸レンズ
３６Ｄａ２…凹凸レンズ
３６Ｈ…リレーレンズアレイ
３６Ｈａ…リレーレンズ
４０…偏光変換光学系
４０Ｈ…偏光変換光学系
４０Ｉ…偏光変換光学系
４０Ｉ１…偏光変換光学系の部分
４０Ｉ２…偏光変換光学系の部分
４２…遮光板
４２ａ…遮光面
４２ｂ…開口面
４４…偏光ビームスプリッタアレイ
４４ａ…透光性板材
４４ｂ…偏光分離膜
４４ｃ…反射膜
４６…選択位相差板
４６ａ…λ／２位相差層
４６ｂ…開口層
５０…重畳光学系
５０Ｃ…重畳光学系
５０Ｄ…重畳レンズアレイ
５０Ｄａ…小レンズ
５０Ｅ…重畳光学系
５０Ｆ…重畳光学系
５０Ｇ…重畳光学系
５０Ｈ…重畳光学系
５０Ｉ…重畳光学系
５２…第３のレンズアレイ
５２ａ…第３の小レンズ
５２Ｃ…第３のレンズアレイ
５２Ｃａ…第３の小レンズ
５２Ｅ…第３のレンズアレイ
５２Ｅａ…第３の小レンズ
５２Ｆ…第３のレンズアレイ
５２Ｉ…第３のレンズアレイ
５２Ｉ１，５４Ｉ１…第３のレンズアレイの部分
５４…第４のレンズアレイ
５４ａ…第４の小レンズ
５４Ｂ…第４のレンズアレイ（重畳レンズアレイ）
５４Ｃ…第４のレンズアレイ
５４Ｃａ…第４の小レンズ
５４Ｅ…第４のレンズアレイ
５４Ｅａ…第４の小レンズ
５４Ｉ…第４のレンズアレイ
５６…重畳レンズ
８０…照明領域
１００…照明光学系
１００ＬＣ…システム光軸
１００Ｃ…照明光学系
１００ＣＬＣ…システム光軸
１００Ｄ…照明光学系
１００ＤＬＣ…システム光軸
１００Ｅ…照明光学系
１００ＥＬＣ…システム光軸
１００Ｆ…照明光学系
１００ＦＬＣ…システム光軸
１００Ｇ…照明光学系
１００ＧＬＣ…システム光軸
１００Ｈ…照明光学系
１００ＨＬＣ…システム光軸
１００Ｉ…照明光学系
１００ＩＬＣ…システム光軸
１０００…投写型表示装置
１０００ＤＬＣ…システム光軸
２００…色光分離光学系
２０２…第１のダイクロイックミラー
２０４…第２のダイクロイックミラー
２０８…反射ミラー
２２０…導光光学系
２２２…入射側レンズ
２２４，２２８…反射ミラー
２２６…リレーレンズ
２３０…射出側レンズ（フィールドレンズ）
２３２…フィールドレンズ
２３４…フィールドレンズ
３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶ライトバルブ
３２０…クロスダイクロイックプリズム
３２１…赤色光反射ダイクロイック面
３２２…青色光反射ダイクロイック面
３４０…投写光学系
２０００…投写型表示装置
２０００ＬＣ…システム光軸
４２０…偏光分離プリズム
４２２…側面
４２２…偏光分離膜
４２４…側面
４２６…側面
４２８…偏光分離膜
４４０…反射型液晶ライトバルブ
３０００…投写型表示装置
５００Ｂ…青色光反射ダイクロイックミラー
５００Ｇ…緑色光反射ダイクロイックミラー
５００Ｒ…赤色光反射ダイクロイックミラー
５２０…単板式カラー液晶ライトバルブ
５３０…ライトバルブ部
５３１…画素
５３１Ｒ，５３１Ｇ，５３１Ｂ…部分画素
５３１Ｒ…部分画素
５４０…マイクロレンズアレイ
５４１…マイクロレンズ
４１２０…光源
４１３０…第１のレンズアレイ
４１３２…小レンズ
４１４０…第２のレンズアレイ
４１４２…小レンズ
４１５０…偏光変換光学系
４１５２…偏光分離膜
４１５４…反射膜
４１６０…重畳レンズ
４１８０…照明領域
【図１】
0003622556.tif 000002
【図２】
0003622556.tif 000003
【図３】
0003622556.tif 000004
【図４】
0003622556.tif 000005
【図５】
0003622556.tif 000006
【図６】
0003622556.tif 000007
【図７】
0003622556.tif 000008
【図８】
0003622556.tif 000009
【図９】
0003622556.tif 000010
【図１０】
0003622556.tif 000011
【図１１】
0003622556.tif 000012
【図１２】
0003622556.tif 000013
【図１３】
0003622556.tif 000014
【図１４】
0003622556.tif 000015
【図１５】
0003622556.tif 000016
【図１６】
0003622556.tif 000017
【図１７】
0003622556.tif 000018
【図１８】
0003622556.tif 000019
【図１９】
0003622556.tif 000020
【図２０】
0003622556.tif 000021
【図２１】
0003622556.tif 000022
【図２２】
0003622556.tif 000023
【図２３】
0003622556.tif 000024
【図２４】
0003622556.tif 000025
【図２５】
0003622556.tif 000026