(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源ランプと、当該光源ランプから出射される光を反射するリフレクタとを備えたランプユニットを複数有する照明装置と、前記照明装置からの出射光を少なくとも２色の色光束に分離する色分離手段と、前記色分離手段によって分離された各色光束をそれぞれ変調する複数の変調手段と、それぞれの前記変調手段で変調された後の各色の変調光束を合成する色合成手段とを有し、この色合成手段によって得られた合成光束を投写面上に投写する投写光学系とを有する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、前記ランプユニットからの出射光の光軸と平行な方向をｚとしたとき、
前記色分離手段は、ｘｚ平面に対しては略垂直に、ｙｚ平面、ｘｙ平面に対してそれぞれ所定角度を成す色分離面を有し、
前記複数のランプユニットは略ｙ方向に沿って配列されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
光源ランプと、当該光源ランプから出射される光を反射するリフレクタとを備えたランプユニットを複数有する照明装置と、前記照明装置からの出射光を少なくとも２色の色光束に分離する色分離手段と、前記色分離手段によって分離された各色光束をそれぞれ変調する複数の変調手段と、それぞれの前記変調手段で変調された後の各色の変調光束を合成する色合成手段とを有し、この色合成手段によって得られた合成光束を投写面上に投写する投写光学系とを有する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、前記ランプユニットからの出射光の光軸と平行な方向をｚとしたとき、
前記色合成手段は、ダイクロイック面を備え、
前記ダイクロイック面は、ｘｚ平面に対しては略垂直に、ｙｚ平面、ｘｙ平面に対しては所定の角度を成すように配置され、
前記複数のランプユニットは略ｙ方向に沿って配列されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
それぞれの前記ランプユニットの前記リフレクタは、曲線を前記光源ランプの光軸を中心として回転することによって得られる回転凹面を、少なくとも他の前記ランプユニットと隣接する端部において前記ランプユニットの配列方向に略直交する平面で切断した形状を有することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記照明装置は、更に、複数のレンズを有する第１のレンズ板および複数のレンズを有する第２のレンズ板を備えたインテグレ−タ光学系を有することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記照明装置は、前記第２のレンズ板からの出射光束を偏光方向の揃った１種類の偏光光束に変換して出射する偏光発生手段を有することを特徴とする投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２個以上のランプユニットから構成される小型、コンパクトで光利用効率の高い照明装置に関するものである。また、本発明は、この形式の照明装置を用いて均一で明るい投写画像を形成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】
投写型表示装置等に組み込まれる照明装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の光源ランプと、この光源ランプから出射された放射光を反射することにより平行光や集束光として所定の方向に出射するリフレクタとを含む構成のランプユニットを備えている。リフレクタとしては、その反射面の形状が放物面形、楕円面形等のものが使用されている。
【０００３】
また、投写型表示装置に使用される照明装置では、均一で明るい投写画像を形成できるように、照明装置は出射光量の多いものが望ましい。また、可搬型の投写型表示装置にあっては、その小型コンパクト化の要望から、そこに組み込まれる照明装置も小型でコンパクトであることが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
照明装置の出射光量を多くするためには、複数のランプユニット、例えば２個のランプユニットを用いて照明装置を構成することが考えられる。しかし、単に２個のランプユニットを並列に配置した構成にすると、照明装置の幅が２倍になってしまうので、照明装置が大型化してしまう。また、出射光束の幅も２倍となるので、照明装置の光路幅も広くする必要があり、さらには、当該照明装置が組み込まれた投写型表示装置の側に形成すべき光路幅も２倍に広げる必要があり、この点においても、装置の小型化およびコンパクト化には不適当である。
【０００５】
ここで、投写型表示装置に組み込まれている照明装置の典型的な例としては、出射光の平行性を確保するために、アーク長の短い光源ランプと焦点距離の短い放物面形状のリフレクタを備えたランプユニットが知られている。この構成のランプユニットでは、そこからの出射光の光量分布は、ランプ光軸およびその近傍で急峻なピークを示し、ランプ光軸から離れるに伴って急激に減少する特性曲線となる。従って、ランプ光軸を含む中心部分の出射光束のみを照明光として利用しても、それ程光量の低下を招くことがない。
【０００６】
本発明の課題は、上記の点に鑑みて、複数のランプユニットを用いた照明装置、およびこのような照明装置が組み込まれた投写型表示装置において、明るく、かつ、明るさが均一で色むらのない投写画像を得ることの可能な技術を提案することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
（第１の照明装置、及び、これを用いた投写型表示装置）
上述の課題を解決するため、本発明の第１の照明装置は、光源ランプと、当該光源ランプから出射される光を全体として平行な出射光となるように反射するリフレクタとを備えたランプユニットを有する照明装置において、前記光源ランプの光軸に直交する方向に配列された複数の前記ランプユニットを有し、それぞれの前記ランプユニットの前記リフレクタは、曲線を前記光源ランプの光軸を中心として回転することによって得られる回転凹面を、少なくとも他の前記ランプユニットと隣接する端部において前記ランプユニットの配列方向に略直交する平面で切断した形状を有することを特徴としている。
【０００８】
ここで、前記複数のランプユニットは、前記光源ランプの光軸に略直交する一方向に配列しても良いし、前記光源ランプの光軸に略直交する二方向に配列することもできる。
【０００９】
一般に、リフレクタを備えたランプユニットにおいては、光源ランプの光軸を含む中心部分の出射光量が極めて多く、この光源ランプの光軸から離れるに従って出射光量が低減していくという特徴がある。本発明第１の照明装置では、各ランプユニットのリフレクタを切断することにより、その幅を狭くしてあるので、その分照明装置の幅寸法全体を小さくすることができる。しかも、このように幅を狭くしても、出射光量の多いランプ光軸を含む中心部分の出射光を有効利用しているので、十分な出射光量を確保できる。よって、１つのランプユニットのみを有する照明装置とほぼ同程度の大きさで、出射光量の多い照明装置を提供することができ、本発明の照明装置を投写型表示装置の光源として用いれば、明るい投写画像を表示することができる。
【００１０】
また、前記リフレクタは、前記回転凹面の面端を前記ランプユニットの配列方向に略直交する平面で切断した形状を有しており、対向する切断面間の距離は、前記回転凹面の開口縁の直径の約１／２とすることができる。このように構成した照明装置では、特に、一方向に２つのランプユニットを配列した場合には、照明装置の幅を単一のランプユニットを用いた従来の照明装置の場合とほぼ同じにでき、しかも、出射光量を１．５倍程度に高めることができる。したがって、これを投写型表示装置に用いる際には、リフレクタが切断されていない従来のランプユニットが用いられている投写型表示装置の光学系をそのまま採用することが可能である。
【００１１】
また、前記複数のランプユニットのそれぞれの前記リフレクタを光学的に一体化すれば、照明装置の製造が容易となる。ここで、「光学的に一体化する」とは、各光学要素が互いに密着していることを意味する。複数の光学要素を接着剤で貼り合わせたり、あるいは、一体成形することによって、光学的に一体化することができる。
【００１２】
さらに、前記複数のランプユニットの光源ランプのうち、いずれかを選択点灯可能とすれば、必要に応じて照明光の明るさを多段階に調整できるため、要求される明るさや消費電力量の点で多様な使い方が可能となる。
【００１３】
また、前記複数のランプユニットの光源ランプから出射される光の波長分布特性がそれぞれ異なるようにすれば、照明光の色合いを所定の色合いに設定することができ、カラー投写型表示装置に適用した場合には、その色再現性を向上させることが可能である。
【００１４】
次に、このような照明装置による照明光の照度ムラを低減するためには、インテグレータ光学系を備えた構成とすることが好ましい。すなわち、複数のレンズを有する第１のレンズ板および複数のレンズを有する第２のレンズ板を備えるインテグレータ光学系をさらに設けて、前記光源ランプから出射された光を前記第１のレンズ板の各レンズを介して空間的に分離した複数の中間光束を生成し、前記第２のレンズ板の各レンズの入射面の近傍にそれぞれ二次光源像として収束させ、当該第２のレンズ板の各レンズを介して出射された前記複数の中間光束を重畳して所定の照明領域を照明するように構成することができる。このような構成により、ランプユニットからの出射光束が光束の断面内でその光強度分布に大きな偏りを有していた場合でも、明るさが均一でむらの無い照明光を得ることができる。
【００１５】
また、さらに、前記第２のレンズ板からの出射光束を互いに偏光方向が異なる２種類の偏光光束に分離する偏光分離手段と、この偏光分離手段によって得られた一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光方向と同じとなるように偏光変換する偏光変換手段とを備え、前記２種類の偏光光束を偏光方向の揃った１種類の偏光光束に変換して出射する偏光発生手段を用い、この偏光発生手段によって得られた偏光方向の揃った一種類の偏光光束によって照明領域を照明するようにしても良い。
【００１６】
上記の構成によれば、偏光方向が揃ったほぼ１種類の偏光光束のみを照明光として使用することができるため、後述するように、この照明装置を投写型表示装置等に組み込む場合に光の利用効率を向上させることが可能である。なお、上記の、偏光方向がランダムな光束から偏光方向が揃ったほぼ１種類の偏光光束を得る過程においては、殆ど光吸収を伴わないため、非常に高い効率で特定の偏光光束を得ることが可能である。
【００１７】
以上に述べた照明装置は、投写型表示装置の照明光源として用いることができる。すなわち、投写型表示装置を、上に述べた本発明第１の照明装置と、この照明装置からの出射光に対して画像情報に対応する変調を施す変調手段と、この変調手段を介して得られる変調光束を投写面上に投写する投写光学系とを有する構成とすることができる。前に述べたように、本発明の第１の照明装置は、従来の照明装置とほぼ同じ大きさで、出射光量が極めて多い照明装置である。よって、このように構成した照明装置を投写型表示装置の照明光源として用いることにより、単一のランプユニットを用いた場合とほぼ同程度の装置サイズのままで、投写画像の明るさを向上させることが可能となる。
【００１８】
ここで、前記照明装置にインテグレータ光学系を設けた場合には、ランプユニットからの出射光束が光束の断面内でその光強度分布に大きな偏りを有していた場合でも、明るさが均一でむらの無い照明光で変調手段を照明することができるため、投写面全体に渡って明るさが均一でむらの無い投写画像を得ることができる。
【００１９】
また、さらに、前記照明装置に、前述したような偏光分離手段と偏光変換手段とを有する偏光発生手段を設け、偏光方向の揃った１種類の偏光光束によって変調手段を照明するようにしても良い。
【００２０】
液晶表示装置のように１種類の偏光光束を用いる変調手段を備えた投写型表示装置において、偏光方向がランダムな光束を照明光として用いる場合には、表示に不要な偏光方向の異なる偏光光束を偏光板等の偏光選択手段によって選択しなければならないため、光の利用効率が極めて低下する。また、偏光選択手段として偏光板を用いる場合には光の吸収により偏光板の温度が著しく上昇するため、偏光板を冷却するための大がかりな冷却装置が必要である。しかしながら、上記の構成によれば、偏光方向がランダムな照明装置からの光束を、全体としてほぼ１種類の偏光方向を有する偏光光束に変換することができ、偏光方向が揃ったほぼ１種類の偏光光束のみを変調手段で利用可能な照明光として使用することができる。従って、光源ランプからの出射光束の大部分を利用することが可能となり、極めて明るい投写画像を得ることができる。また、表示に不要な偏光方向の異なる偏光光束が照明光の中にはほとんど存在しないため、偏光板における光吸収量は非常に少なく、よって、偏光板の温度上昇を防止することができ、偏光板を冷却する冷却装置の大幅な簡略化、小型化が可能となる。
【００２１】
なお、カラー画像を投写表示するためには、上記の構成に加えて、照明装置からの出射光を少なくとも２色の色光束に分離する色分離手段と、前記色分離手段により分離された各色光束をそれぞれ変調する複数の前記変調手段と、それぞれの前記変調手段で変調された後の各色の変調光束を合成する色合成手段とを有し、この色合成手段によって得られた合成光束が前記投写光学系を介して投写面上に投写する構成とすれば良い。
【００２２】
（第２の照明装置、及び、これを用いた投写型表示装置）
本発明の第２の照明装置は、互いに略直交する第１と第２の方向のいずれかに平行な複数の辺を有する略矩形形状の照明領域を照明する照明装置であって、光源と、前記光源から出射された光束を複数の部分光束に分割するとともに該複数の部分光束をそれぞれ集光させる複数の小レンズを有する第１のレンズ板と、前記複数の部分光束が入射する複数の小レンズを有する第２のレンズ板と、前記第２のレンズ板から出射された複数の部分光束をそれぞれ互いに偏光方向が異なる２種類の偏光光束に分離する偏光分離手段と、該偏光分離手段によって得られた一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光方向と同じとなるように偏光変換する偏光変換手段とを有し、前記複数の部分光束を偏光方向の揃った１種類の複数の偏光光束に変換して出射する偏光発生手段と、前記偏光発生手段から出射された複数の偏光光束を重畳して前記照明領域を照明する重畳手段と、を備えている。そして、前記偏光分離手段は、前記２種類の偏光光束が前記照明領域の前記第１の方向に沿って空間的に分離されるように配置され、前記第１のレンズ板の各小レンズは、前記各小レンズの中心光軸に垂直な平面に投影される形状が略矩形であり、かつ、前記略矩形形状のアスペクト比の値が前記照明領域のアスペクト比の値にほぼ等しく、前記各小レンズから出射される複数の部分光束が前記第２のレンズ板の対応する各小レンズに入射するように形成され、前記第２のレンズ板の各小レンズは、前記各小レンズの中心光軸に垂直な平面に投影される形状が略矩形であり、かつ、前記略矩形形状のアスペクト比の値は、前記照明領域のアスペクト比の値よりも小さい値を有していることを特徴としている。但し、前記アスペクト比の値は、前記第１の方向に平行な辺の長さに対する前記第２の方向に平行な辺の長さの割合で定義される。
【００２３】
ここで、第２のレンズ板の各小レンズを通過するそれぞれの光束を一まとまりの照明光束として捉え、その照明光束の断面形状のアスペクト比の値に着目する。本発明の第２の照明装置では、第２のレンズ板は、（照明領域のアスペクト比の値にほぼ等しい）第１のレンズ板の小レンズのアスペクト比の値よりも小さい値を有する小レンズで構成されているため、上記一まとまりの照明光束のアスペクト比の値も、第２のレンズ板を第１のレンズ板の小レンズと同じアスペクト比の値を有する複数の小レンズで構成した場合に得られる一まとまりの照明光束のアスペクト比の値よりも小さくなる。すなわち、第２のレンズ板の小レンズのアスペクト比に合わせて、照明光束の断面形状は、第１の方向の長さに対して第２の方向の長さがより短い長方形状となっている（上記のように、第２のレンズ板を通過する一まとまりの照明光束において、照明光束の断面形状のアスペクト比が、第２のレンズ板を構成する小レンズのアスペクト比に合わせて変換された照明光束を「圧縮された照明光束」と呼び、第１のレンズ板を構成する小レンズのアスペクト比に合わせて変換された照明光束を「圧縮されていない照明光束」と呼ぶものとする）。
【００２４】
この照明装置を投写型表示装置に適用した場合には、このように圧縮された照明光束は投写レンズを介して投写面を照明する。圧縮された照明光束の場合には、圧縮されていない照明光束の場合に比べて、投写レンズに照明光束が入射する際の入射角度を小さくでき、かつ投写レンズのレンズ瞳の中心近くにより多くの照明光束を入射させることができる。一般に、レンズにおける光の利用効率は、レンズ瞳の中心に近いほど良く、周辺に近いほど悪くなる傾向にある。したがって、本発明の第２の照明装置を投写型表示装置に適用した場合には、光源からの出射光を効率良く利用することができ、均一で明るい投写画像を表示することができる。
【００２５】
また、第１のレンズ板の小レンズと同じアスペクト比を有する複数の小レンズで第２のレンズ板を構成した場合に得られる第２のレンズ板の中心光軸に垂直な平面に投影される形状の寸法とほぼ同じ大きさとなるように、第１のレンズ板の小レンズのアスペクト比の値よりも小さい値を有する小レンズを複数並べて第２のレンズ板を構成し、さらに、この第２のレンズ板を構成する小レンズと同数の小レンズを用いて第１のレンズ板を構成すると共に、この第１のレンズ板の中心光軸に垂直な平面に投影される形状の寸法に対応するようにランプユニットのリフレクタを大きくすれば、第１のレンズ板の小レンズのアスペクト比を有する小レンズからなる第２のレンズ板を用いて構成した従来の照明装置と比べて、リフレクタを除く光学系の断面寸法を大きくすることなく、光源ランプから出射される光束の利用量をさらに多くすることができる。
【００２６】
逆に、圧縮された照明光束を用いて、圧縮されていない照明光束による投写面への出射光量と同等の光量を得るには、第２のレンズ板からの出射光が通過する各光学系において、光学部品の第２の方向に沿った方向の寸法を小さくすることができるため、照明装置やこの照明装置が組み込まれた投写型表示装置等を小型化することが可能である。
【００２７】
ここで、前記光源は、光源ランプと、該光源ランプから出射される光を反射するリフレクタとを備えたランプユニットで構成され、前記第２の方向に沿って少なくとも複数配列して構成されるようにしてもよい。このように構成した照明装置では、ランプユニットを複数配列するためのスペースが必要であるものの、ランプユニットを複数配置する分、照明装置の出射光量を多くすることができる。
【００２８】
また、この照明装置を投写型表示装置に採用した場合、投写レンズにおいては、複数のランプユニットからの出射光が、第２のレンズ板の中心光軸に対して第２の方向に沿ってほぼ対称にずれてそれぞれ通過する。上述したように、レンズにおける光の利用効率は、レンズ瞳の中心に近いほど良く、周辺に近いほど悪くなる傾向にある。また、従来例で説明したように、一つのランプユニットにおいては、光源ランプの光軸を含む中心部分の出射光量が極めて多く、この光源ランプの光軸から離れるに伴って急激に減少するという特徴がある。従って、上記構成の照明装置において、それぞれのランプユニットからの出射光の第２の方向に沿った幅は、第２のレンズ板の中心光軸を中心に圧縮されるため、上述した理由から、複数のランプユニットのそれぞれからの出射光を効率良く投写レンズに導き、明るい投写画像を実現することができる。
【００２９】
なお、本発明の第２の照明装置は、第１のレンズ板と、第２のレンズ板と、重畳手段とによって構成されたインテグレータ光学系を有しているので、照明光の照度ムラを低減することができる。また、偏光発生手段を有し、偏光方向が揃ったほぼ１種類の偏光光束のみを照明光として使用することができるため、光源ランプからの出射光束の大部分を利用することが可能となり、光の利用効率を向上させることが可能である。
【００３０】
また、第１のレンズ板から出射した複数の部分光束は、それぞれ第２のレンズ板および偏光分離手段の近傍で収束して二次光源像を形成する。偏光分離手段は入射した光束を第１の方向に沿って２種類の偏光光束に分離し、偏光分離手段上には２つの二次光源像が第１の方向に沿って並んで形成される。従って、偏光分離手段の大きさは、第１の方向に沿って並んだ２つの二次光源像の大きさ、および第２の方向の二次光源像の大きさに対して少なくともほぼ等しいか、または大きいことが望ましい。ここで、第２のレンズ板の各小レンズにおける第１の方向の大きさが偏光分離手段の第１の方向の大きさにほぼ等しいければ、第２のレンズ板の各小レンズおよび偏光分離手段を隙間を作ることなく最も効率良く配置することができる。従って、二次光源像の大きさをほぼ円形な像と近似し、第２のレンズ板の各小レンズと偏光分離手段の配置効率を考慮して、第２のレンズ板の各小レンズのアスペクト比の値を約１／２とすれば、光損失を伴うことなく第２のレンズ板を小型化できる。従って、光源からの出射光を効率良く利用することができ、出射光量の多い照明光を得ることができる。
【００３１】
また、通常、光源ランプから放射される光をリフレクタによって反射して平行光として出射するようなランプユニットを用いるが、ランプユニットからの出射光はランプ光軸に近いほど出射光の平行性が悪く、ランプ光軸から離れるほど出射光の平行性が良い傾向にある。従って、第２のレンズ板および偏光分離手段の近傍で複数の部分光束によって形成される二次光源像は、第２のレンズ板の中心から離れた位置に形成される二次光源像ほど像の大きさが小さくなる。そこで、前記第２のレンズ板を構成する複数の小レンズの前記第２の方向に沿った複数の列は、前記光源から出射された光束の中心位置に対して離れるに従って、前記各列を構成する各小レンズの前記第２の方向に沿った大きさが小さくなるように調整されていることが好ましい。
【００３２】
このような構成とすれば、第２のレンズ板を通過する一まとまりの照明光束の第２の方向の幅をさらに効率良く圧縮することができるので、第２のレンズ板及び偏光発生手段を小型化できるとともに、光源からの出射光をさらに効率良く利用することができる。
【００３３】
また、上記のように複数のランプユニットが配列されている照明装置においては、それぞれの前記ランプユニットの前記リフレクタは、曲線を前記光源ランプの光軸を中心として回転することによって得られる回転凹面を、少なくとも他の前記ランプユニットと隣接する端部において前記ランプユニットの配列方向に略直交する平面で切断した形状を有するようにしてもよい。
【００３４】
一般に、リフレクタを備えたランプユニットにおいては、光源ランプの光軸を含む中心部分の出射光量が極めて多く、この光源ランプの光軸から離れるに従って出射光量が低減していくという特徴がある。上記構成の照明装置においては、各ランプユニットのリフレクタを切断することにより、その幅を狭くしてあるので、その分照明装置の幅寸法全体を小さくすることができる。しかも、このように幅を狭くしても、出射光量の多いランプ光軸を含む中心部分の出射光を有効利用しているので、十分な出射光量を確保できる。よって、１つのランプユニットのみを有する照明装置とほぼ同程度の大きさで、出射光量の多い照明装置を提供することができ、本発明の照明装置を投写型表示装置の光源として用いれば、明るい投写画像を表示することができる。
【００３５】
以上に述べた照明装置は、投写型表示装置の照明光源として用いることができる。すなわち、投写型表示装置を、上に述べた本発明の第２の照明装置と、前記照明装置からの出射光を画像情報に応じて変調する変調手段と、前記変調手段で得られる変調光束を投写面上に投写する投写光学系とを有する構成とすることができる。上述したように、本発明の第２の照明装置は、光源からの出射光を効率良く利用することができ、出射光量が多い照明光を得ることができる。よって、このように構成した照明装置を投写型表示装置の照明光源として用いることにより、単一のランプユニットを用いた場合とほぼ同程度の装置サイズのままで、投写画像の明るさを向上させることが可能となる。
【００３６】
なお、本発明の第２の照明装置はインテグレータ光学系を備えているので、ランプユニットからの出射光束が光束の断面内でその光強度分布に大きな偏りを有していた場合でも、明るさが均一でむらの無い照明光で変調手段を照明することができるため、投写面全体に渡って明るさが均一でむらの無い投写画像を得ることができる。
【００３７】
また、本発明の第２の照明装置は偏光分離手段と偏光変換手段とを有する偏光発生手段を備え、偏光方向の揃ったほぼ１種類の偏光光束によって変調手段を照明することができるため、液晶表示装置のように１種粕の偏光光束を用いる変調手段を備えた投写型表示装置において、光源ランプからの出射光束の大部分を利用することが可能となり、極めて明るい投写画像を得ることができる。また、表示に不要な偏光方向の異なる偏光光束を偏光板で吸収することにより生じる偏光板の温度上昇を防止することができ、偏光板を冷却する冷却装置の大幅な簡略化、小型化が可能となる。
【００３８】
なお、カラー画像を投写表示するためには、上記の構成に加えて、照明装置からの出射光を少なくとも２色の色光束に分離する色分離手段と、前記色分離手段により分離された各色光束をそれぞれ変調する複数の前記変調手段と、それぞれの前記変調手段で変調された後の各色の変調光束を合成する色合成手段とを有し、この色合成手段によって得られた合成光束が前記投写光学系を介して投写面上に投写する構成とすれば良い。
【００３９】
（第３、第４の投写型表示装置）
本発明の第３の投写型表示装置は、光源ランプと、当該光源ランプから出射される光を反射するリフレクタとを備えたランプユニットを複数有する照明装置と、前記照明装置からの出射光を少なくとも２色の色光に分離する色分離手段と、前記色分離手段によって分離された各色の光束をそれぞれ変調する複数の変調手段と、それぞれの前記変調手段で変調された後の各色の変調光束を合成する色合成手段とを有し、この色合成手段によって得られた合成光束を投写面上に投写する投写光学系とを有する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、前記ランプユニットからの出射光の光軸と平行な方向をｚとした場合、前記色分離手段は、ｘｚ平面に対しては略垂直に、ｙｚ平面、ｘｙ平面に対してそれぞれ所定角度を成すように色分離面を有し、前記複数のランプユニットは略ｙ方向に沿って配列されていることを特徴としている。
【００４０】
このように構成した本発明の第３の投写型表示装置においては、ランプユニットを複数配置するためのスペースが必要であるものの、ランプユニットを複数配置する分、照明装置の出射光量を高めることができる。また、各ランプユニットが色分離手段のダイクロイック面の光分離方向と直交する方向に配列されるので、そのダイクロイック面に対して、各ランプユニットからの各出射光が全て等しい入射角で入射する。従って、ダイクロイック面から変調手段に向かって出射される各色光の色ずれを低減できる。このため、明るさが均一でむらのない照明光で照明領域を照明することができる。
【００４１】
本発明の第４の投写型表示装置は、光源ランプと、当該光源ランプから出射される光を反射するリフレクタとを備えたランプユニットを複数有する照明装置と、前記照明装置からの出射光を少なくとも２色の色光束に分離する色分離手段と、前記色分離手段によって分離された各色光束をそれぞれ変調する複数の変調手段と、それぞれの前記変調手段で変調された後の各色の変調光束を合成する色合成手段とを有し、この色合成手段によって得られた合成光束を投写面上に投写する投写光学系とを有する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、前記ランプユニットからの出射光の光軸と平行な方向をｚとした場合、前記色合成手段は、ダイクロイック面を備え、前記ダイクロイック面は、ｘｚ平面に対しては略垂直に、ｙｚ平面、ｘｙ平面に対しては所定の角度を成すょぅに配置され、前記複数のランプユニットは略ｙ方向に沿って配列されていることを特徴としている。
【００４２】
このように構成した本究明の第４の投写型表示装置においても、本発明の第３の投写型表示装置と同様に、ランプユニットを複数配置するためのスペースが必要であるものの、ランプユニットを複数配置する分、照明装置の出射光量を高めることができる。加えて、各ランプユニットが色合成手段のダイクロイック面の光分離方向と直交する方向に配列されるので、そのダイクロイック面に対して、各ランプユニットからの各出射光が全て等しい入射角で入射する。従って、ダイクロイック面から投写光学系に向かって出射される合成光束の色ずれを低減できる。このため、明るさが均一でむらのない投写画像を得ることができる。
【００４３】
本発明第３、４の投写型表示装置において、それぞれの前記ランプユニットの前記リフレクタは、曲線を前記光源ランプの光軸を中心として回転することによって得られる回転凹面を、少なくとも他の前記ランプユニットと隣接する端部において前記ランプユニットの配列方向に略直交する平面で切断した形状を有するものを採用することが望ましい。このようなリフレクタを備えたランプユニットを採用すれば、ランプユニットの占有面積が減り、投写型表示装置を小型にすることができる。しかも、このようなリフレクタを使用しても、出射光量の多いランプ光軸を含む中心部分の出射光を有効利用できるので、十分な出射光量を確保できる。よって、均一で明るい投写画像を投写表示することができる。
【００４４】
次に、本発明第３、４の投写型表示装置による照明光の照度ムラを無くすためには、インテグレータ光学系を備えた構成とすることが望ましい。すなわち、照明装置に、複数のレンズを有する第１のレンズ板および複数のレンズを有する第２のレンズ板を備えるインテグレータ光学系を設けておくことが望ましい。このような構成により、ランプユニットからの出射光束が光束の断面内でその光強度分布に大きな偏りを有していた場合でも、明るさが均一で色むらの無い照明光を得ることができる。従って、投写面全体に渡ってさらに明るさが均一で色むらのない投写画像を得ることができる。
【００４５】
また、照明装置に、前記第２のレンズ板からの出射光束を偏光方向の揃った１種類の偏光光束に変換して出射する偏光発生手段を設け、この偏光発生手段によって得られた前記偏光方向の揃った１種類の偏光光束によって照明領域を照明するようにすれば、光源ランプからの出射光束の大部分を利用することが可能となり、極めて明るい投写画像を得ることが可能となる。また、表示に不要な偏光方向の異なる偏光光束を偏光板で吸収することにより生じる偏光板の温度上昇を防止することができ、偏光板を冷却する冷却装置の大幅な簡略化、小型化が可能となる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下に、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、互いに直交する３つの方向を便宜的にｘ軸方向（横方向）、ｙ軸方向（縦方向）、ｚ軸方向（光軸と平行な方向）とする。
【００４７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した照明装置の要部を平面的に見た概略構成図である。本例の照明装置１は、システム光軸１Ｌ（ｚ軸方向）に沿って配置した光源部２とインテグレータ光学系３から基本的に構成されている。光源部２から出射された光はインテグレータ光学系３を介して照度ムラの無い均一な照明光として照明領域４を照明するようになっている。インテグレータ光学系３は、第１のレンズ板３１と第２のレンズ板３２とフィールドレンズ（結合レンズ）３３とを備えている。
【００４８】
光源部２は、同一構成で同一寸法の第１および第２のランプユニット２１Ａ、２１Ｂを備えている。これらのランプユニット２１Ａ、２１Ｂはそのランプ光軸２１Ｌがシステム光軸１Ｌに平行となる向きに配列されていると共に、ランプ光軸２１Ｌに略直交する方向に、すなわち、ｘ軸方向に並列配置されている。
【００４９】
図２は光源部２を構成している一対のランプユニット２１を取り出して示す斜視図である。各ランプユニット２１Ａ、２１Ｂは、それぞれ、光源ランプ２１０Ａ、２１０Ｂと、例えば放物面形状をしたリフレクタ２２０Ａ、２２０Ｂから構成されている。図３は一対のランプユニット２１Ａ、２１Ｂをインテグレータ光学系３の側から見た場合のリフレクタ２２０の輪郭形状を示す説明図である。各リフレクタ２２０Ａ、２２０Ｂは、ランプ光軸２１Ｌを中心とする回転対称をした放物面形状の凹状体の面側部分を切除した形状となっている。すなわち、各リフレクタ２２０Ａ、２２０Ｂの形状は、点線で示すように開口縁が円形となっている凹状体２３０Ａ、２３０Ｂの面側部分を、略ｙ軸に沿ってその直径Ｗの約１／４の幅だけそれぞれ切除することにより得られるものであり、それぞれの幅は１／２Ｗとなっている。このように面側を切除したリフレクタ２２０Ａ、２２０Ｂを備えたランプユニット２１Ａ、２１Ｂ（以下、サイドカットを施したランプユニットと称する場合もある。）がランプ光軸２１Ｌに直交する方向（ｘ軸方向）に並列配置されて、相互に連結されている。従って、これらのランプユニット２１Ａ、２１Ｂの合計幅（ｘ軸方向の幅）は、サイドカットのないリフレクタ１つ分の幅Ｗと等しくなっている。
【００５０】
図４には、放物面形状リフレクタを備えたランプユニット２１におけるランプ光軸２１Ｌに直交する方向の光量分布曲線Ｃを示してある。この図に示すように、ランプ光軸２１Ｌを含む中心部分における出射光の光量が極めて多く、ランプ光軸２１Ｌから離れるにつれて光量は急速に減少する。従って、本例のランプユニット２１Ａ、２１Ｂのように、面側の合計約１／２Ｗの部分を切除した形状のリフレクタ２２０Ａ、２２０Ｂを使用しても、出射光量の殆どを利用できる。従って、本例の照明装置１は、単一のランプユニットを使用する場合に比べて照明領域の明るさを的１．５倍以上に増加させることができる。
【００５１】
次に、再び図１を参照して説明すると、上記構成の光源部２からの出射光は、インテグレータ光学系３の第１のレンズ板３１に入射する。図５には第１のレンズ板３１を取り出して示してある。この図に示すように、第１のレンズ板３１は、複数の微小な矩形レンズ（ｘｙ平面における外形形状が矩形状であるレンズ）３１１をマトリクス状に配列した構造となっている。矩形レンズ３１１のｘｙ平面上における外形形状は照明領域４の形状と相似形をなすように設定されている。図１に示す第２のレンズ板３２は、第１のレンズ板３１を構成する矩形レンズと同数の微小レンズ３２１で構成されている。
【００５２】
第１のレンズ板３１に入射した光は各矩形レンズ３１１によって空間的に分離されて、第２のレンズ板３２の各矩形レンズ３２１の内側に二次光源像を形成する。すなわち、矩形レンズ３１１の焦点位置は、対応する矩形レンズ３２１の内側近傍にある。
【００５３】
第２のレンズ板３２に形成された複数の二次光源像は、その出射側に貼り付けられているフィールドレンズ３３を介して、照明領域４に重畳結像され、この照明領域４をほぼ均一に照明する。従って、原理的には光源部２からの出射光束は全て照明領域４に入射することになる。尚、第２のレンズ板３２を構成する微小レンズ３２１を偏心レンズとして照明光を照明領域上に重畳させる機能を持たせるようにすれば、フィールドレンズ３３を省略することが可能である。
【００５４】
以上説明したように、本例の照明装置１は、その光源部２として、面側を切除した形状の放物面形状リフレクタを備えたランプユニット２１Ａ、２１Ｂを並列配置した構成のものを採用している。従って、照明装置１の横幅寸法を、単一のランプユニットを使用した構成の照明装置と同一のままにできる。また、各ランプユニット２１Ａ、２１Ｂの出射光量の大半を占めるランプ光軸を含む中心部分の出射光を利用しているので、リフレクタの面側を切除しているのにもかからわず、単一のランプユニットを使用した場合に比べて１．５倍程度の照明光量も確保できる。また、ランプユニット２１Ａ、２１Ｂのリフレクタにはサイドカットが施されているため、サイドカットが施されていないランプユニットを用いた場合よりもランプの冷却効率が良く、ランプユニットの温度上昇が少ない。
【００５５】
さらに、前述したようにランプユニットとして、アーク長が短い光源ランプを使用した場合には出射光の平行性が良くなるが、ランプ光軸部分の出射光量が極めて多く周辺部に向かうにつれて急激に減少する光量分布となる。この結果、このようなランプユニットから出射した光がインテグレータ光学系を構成しているレンズ板に入射した場合には、レンズ板の中心部分に対して周辺部分は暗くなるという明るさムラが大きく現れる。また、ランプユニットの開口部の大きさに比べて１つの小レンズ（矩形レンズ）のサイズが相対的に大きいと、第１のレンズ板３１の各小レンズを通過する光束内での明るさムラも大きくなる。このような出射光を明るさが均一な照明光とするためには、レンズ板のレンズ分割数を増やして各小レンズのサイズを小さくする必要がある。しかし、本例の光源部とインタグレータ光学系とを組み合わせた照明装置１においては、サイドカットが施された２個のランプユニットにおける光量の大きな中心部分の出射光を用いてインテグレータ光学系を照明しているので、その中心部分と周辺部分との間の明るさムラが少なく、従って、インテグレータ光学系を構成しているレンズ板のレンズ分割数を増やすことなく、照明領域を明るさが均一でムラ無く照明することが可能になる。
【００５６】
なお、本例においては、各ランプユニットの横幅を約１／２Ｗとしてある。しかし、横幅は１／２Ｗに限定されるものではなく、例えば、７／１０Ｗないし３／１０Ｗにすることもできる。横幅をどの程度にするのか、換言すると、リフレクタの面側をどの程度切除するのかは、使用するランプユニットの出射光量の分布等に応じて適宜設定すべき性質のものである。
【００５７】
また、横幅に関しては、一対のランプユニットの横幅を同一にする必要はなく、また、それぞれのランプユニットにおいて、リフレクタの面側部分から切除される部分の幅を同じにする必要もない。特に、本例のようにインテグテータ光学系を備えている場合には、異なる幅のランプユニットを組み合わせると、照明領域上での照度ムラを一層低減することも可能である。この点に関して更に言及すると、本例では同一幅のランプユニットからなる光源部の中心がシステム光軸に一致する配置関係を採用している。しかし、異なる幅のランプユニットを組み合わせた場合には、それぞれのランプユニットのランプ光軸の中央の位置に対して、システム光軸の位置がずれた配置関係になる。このように、光源部から出射される光の強度分布が、システム光軸に対して対称な形状とならないようにそれぞれのランプユニットを構成することにより、照明領域上での照度ムラを低減できるという効果を得ることも可能である。また、光源部の中心をシステム光軸に一致させる必要が無いので、その分、構成部品のレイアウトの自由度が増すという利点も得られる。
【００５８】
さらに、本例では、リフレクタのｘ軸方向の面側部分を切除して幅を狭くし、ランプユニットをｘ軸方向に重ねるようにしている。この代わりに、リフレクタのｙ軸方向の面側部分を切除して幅を狭くし、ランプユニットをｙ軸方向に重ねても良い。
【００５９】
さらにまた、本例では一対のランプユニットを横に並べて使用しているが、この個数は３個以上であっても良く、また、３個以上のランプユニットを縦、様に配列するようにしても良い。例えば、ｘ軸方向の面側部分とｙ軸方向の面側部分を同時に切除して幅を狭くしたリフレクタを搭載したランプユニットを４個用いて、２ｘ２のマトリクス状に配列して光源部を構成することが考えられる。この場合にも、従来のランプユニットを１個用いた場合とほぼ同じ大きさを保ちつつ、非常に明るい光源を得ることが可能となる。
【００６０】
なお、光源部は、１つのリフレクタと１つの光源ランプとからなるランプユニットを複数配列するようにして構成しても良いが、あらかじめ複数のリフレクタを一体形成しておき、そこに複数の光源ランプを配置して構成することも可能である。後者の場合は前者よりも製造が容易であるとともに、リフレクタ間の境界部分の厚みを薄くすることができる。よって、製造コストを低減することが可能となり、また、光源部の小型化と、リフレクタ問の境界部分における光損失の低減も可能となる。尚、リフレクタの断面形状としては放物面形状以外にも楕円形状や円形状のものが使用できる。すなわち、曲線（特に２次曲線）を光源ランプの光軸を中心として回転することによって得られる回転凹面を、少なくとも他のランプユニットと隣接する端部において、ランプユニットの配列方向に略直交する平面で切断した形状を有するリフレクタを使用することができる。
【００６１】
さらに、本例では同一種類の光源ランプを備えたランプユニットを使用しているが、例えば、スペクトルの異なる光源ランプを備えたランプユニットを使用すれば、カラー投写型表示装置に適用した場合には、その色再現性を向上できる等の利点もある。図６は、照明装置１における照明光の波長分布特性について示す説明図である。照明装置の波長分布特性（スペクトル特性）は、一般に使用する光源ランプの種類によって種々の特性を示す。例えば、可視光の全域に渡って光出力は得られるが、赤光領域の出力が不足している、という光源ランプが存在する。照明装置１の分光分布特性として、図６（Ｃ）に示すように各色光を示す波長領域において相対出力がほぼ等しい特性が望ましいとする。このとき、ランプユニット２１Ａ（光源ランプ２１０Ａ）の波長分布特性が図６（Ａ）に示すように、赤光領域の相対出力が低い特性を示すものであるとする。このような場合に、図６（Ｂ）に示すように、ランプユニット２１Ｂの波長分布特性として赤光領域の相対出力が高くなるように、光源ランプ２１０Ｂに使用するランプを選択してやればよい。このようにすれば、照明装置１全体としての照明光は、ランプユニツト２１Ａおよび２１Ｂの和にほぼ等しく、（Ｃ）に示すような所望の波長分布特性を示す照明光を得ることが可能である。また、ランプユニットの組み合わせによって、赤の色合いの強い照明光や、青の色合いの強い照明光を得ることも可能である。このように、２つのランプユニットの光の特性を組み合わせることによって、種々の特性を示す照明光を得ることができる。なお、図６に示す波長分布特性は、本実施例の効果を説明するための一例に過ぎず、他の種々の波長分布特性を有する光源ランプを使用することが可能である。
【００６２】
また、２個のランプユニットを使用していれば、使用時に一方のランプが切れた場合でも、照度は低下するものの、そのまま継続して使用できるという利点もある。
【００６３】
さらに、制御回路１０（図１）が、両方の光源ランプを選択的に点灯できる構成とすることも可能である。このように構成すれば、必要に応じて照明光の明るさを多段階に調整できるため、要求される明るさや消費電力量の点で多様な使い方ができる。図７は、照明装置１の照明光発生モードを示す説明図である。照明装置１は、上述したようにランプユニット２１Ａおよび２１Ｂの２つの照明光源を備えているので、図７に示すようにモード０からモード３の４種類の照明光発生モードを設定することが可能である。すなわち、モード０は、ランプユニット２１Ａおよび２１Ｂの両方とも消灯させるモードである。モード１はランプユニット２１Ａを点灯させてランプユニット２１Ｂを消灯させ、モード２はランプユニット２１Ａを消灯させてランプユニット２１Ｂを点灯させるモードである。モード３は、ランプユニット２１Ａおよび２１Ｂの両方とも点灯させるモードである。これらの照明モードは、図示しない切換回路によって切り換えられる。この３つのモードを選択して使用することにより、以下で説明するような効果を得ることができる。
【００６４】
モード３を選択することにより、ランプユニット２１Ａおよび２１Ｂの両方の照明光により照明領域４を照明するので、光強度の大きな照明光を得ることができる。したがって、ランプユニット２１Ａおよび２１Ｂのそれぞれの光源ランプ２１０Ａおよび２１０Ｂにあまり高出力な光源ランプを使用しなくても、照明光の強度を増大させることも可能であり、なおかつ光の利用効率を高めることができる。
【００６５】
通常使用時には、モード１あるいはモード２のどちらか一方を選択し、ランプユニット２１Ａあるいは２１Ｂのどちらか一方のみの照明光により照明領域４を照明するようにする。例えば、通常はモード１を選択し、ランプユニット２１Ａのみを点灯させて、その照明光により照明領域４を照明するようにする。このようにすれば、ランプユニット２１Ａが故障したりその光源ランプ２１０Ａの寿命などにより照明できなくなった場合にでも、モード２を選択することによリランプユニット２１Ｂの光源ランプ２１０Ｂを点灯させて引き続き使用することができる。したがって、照明光学系の寿命を改善することが可能である。
【００６６】
また、光源ランプ２１０Ａの輝度と光源ランプ２１０Ｂの輝度とを変えて設定するようにしてもよい。例えば、ランプユニット２１Ａの光源ランプ２１０Ａを通常使用時の輝度とし、ランプユニット２１Ｂの光源ランプ２１０Ｂをそれよりも低い輝度に設定しておけば、３投階の光強度の照明光を得ることができる。すなわち、モード１を選択することにより通常の光強度の照明光を得ることができる。モード３を選択すればより大きな光強度の照明光を、モード２を選択すれば光強度がやや小さな照明光を得ることができる。
【００６７】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明を適用した偏光照明装置の要部を平面的に見た概略構成図である。本例の偏光照明装置６０は前述の照明装置１と同一構成の光源部２を備えている。また、２枚のレンズ板、すなわち、第１の光学要素７１と集光レンズアレイ７２０とからなるインテグレータ光学系も備えている。なお、第１の光学要素７１、集光レンズアレイ７２０、結合レンズ７６０は、図１の第１のレンズ板３１、第２のレンズ板３２、フィールドレンズ３３とほぼ同じ機能を有する。異なるのは、集光レンズアレイ７２０と結合レンズ７６０との間に、光源部２からの出射光を偏光変換して偏光方向が一種類の偏光光に変換するための偏光光学系を備えている点である。
【００６８】
本例の偏光照明装置６０は、基本的に、システム光軸６０Ｌに沿って配置した光源部２と、インテグレータ光学系の機能を備えた偏光発生装置７から構成されている。光源部２から出射された偏光方向がランダムな光束（以下、ランダムな偏光光束と呼ぶ）は、偏光発生装置７により偏光方向がほぼ揃った一種類の偏光光束に変換され、照明領域４に至るようになっている。ここで、光源部２の出射光の光軸Ｒがシステム光軸６０Ｌに対して一定の距離Ｄだけｘ軸方向に平行移動した状態となるように、光源部２は配置されている。
【００６９】
偏光発生装置７は、第１の光学要素７１と、第２の光学要素７２から構成されている。光源部２の光軸Ｒは、第１の光学要素７１の中心に一致するように、光源部２と第１の光学要素７１との位置関係が設定されている。第１の光学要素７１に入射した光は、光束分割レンズ７１１により複数の中間光束７１２に分割され、同時に光束分割レンズの集光作用により、システム光軸６０Ｌと垂直な平面内（図８ではｘｙ平面）の中間光束が収束する位置に光束分割レンズの数と同数の集光像（二次光源像）７１３を形成する。なお、光束分割レンズ７１１のｘｙ平面上における外形形状は、照明領域４の形状と相似形をなすように設定される。本例では、ｘｙ平面上でｘ方向に長い横長の照明領域を想定しているため、光束分割レンズ７１１のｘｙ平面上における外形形状も横長である。
【００７０】
第２の光学要素７２は、集光レンズアレイ７２０、遮光板７３０、偏光分離ユニットアレイ７４０、選択位相差板７５０及び結合レンズ７６０から大略構成される複合体である。この構成の第２の光学要素７２は、第１の光学要素７１による集光像７１３が形成される位置の近傍の、システム光軸６０Ｌに対して垂直な平面（図のｘｙ平面）に配置される。この第２の光学要素７２は、中間光束７１２のそれぞれをｐ偏光光束とｓ偏光光束とに空間的に分離した後、これらをいずれか一方の偏光方向に揃え、偏光方向がほぼ揃ったそれぞれの光束を一ケ所の照明領域４に導く機能を有している。
【００７１】
集光レンズアレイ７２０は、それぞれの中間光束を偏光分離ユニットアレイ７４０の特定の場所に集光しながら導く機能を有している。各集光レンズ７２１のレンズ特性は、偏光分離ユニットアレイ７４０に入射する光の主光線の傾きがシステム光軸６０Ｌと平行であることが理想的である点を考慮して、各々最適化されることが望ましい。
【００７２】
但し、一般的には、光学系の低コスト化及び設計の容易さを考慮して、第１の光学要素７１と全く同じものを集光レンズアレイ７２０として用いるか、或いは、光束分割レンズ７１１とｘｙ平面での形状が相似形である集光レンズを用いて集光レンズアレイを構成しても良い。本例の場合には、第１の光学要素７１と同じものを集光レンズアレイ７２０として用いている。尚、集光レンズアレイ７２０は遮光板７３０や偏光分離ユニットアレイ７４０から離れた位置（第１の光学要素７１に近い側）に配置しても良い。
【００７３】
図９は、遮光板７３０の外観を示す斜視図である。この図に示すように、遮光板７３０は、複数の遮光面７３１と複数の開口面７３２がマトリックス状に配列して構成されたものであり、この遮光面７３１と開口面７３２の配列の仕方は後述する偏光分離ユニットアレイ７４０の配列の仕方に対応している。遮光板７３０の遮光面７３１に入射した光束は遮られ、開口面７３２に入射した光束は遮光板７３０をそのまま通過する。従って、遮光板７３０は、遮光板７３０上の位置に応じて透過する光束を制御する機能を有しており、遮光面７３１と開口面７３２の配列の仕方は、第１の光学要素７１による集光像７１３が後述する偏光分離ユニットアレイ７４０の偏光分離面７４１上のみに形成されるように設定されている。遮光板７３０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。特に、遮光性の膜を利用して遮光面を形成する場合には、遮光性の膜を集光レンズアレイ７２０や後述する偏光分離ユニットアレイ７４０上に直接形成しても同様の機能を発揮させることができる。
【００７４】
図１０は、偏光分離ユニットアレイ７４０の外観を示す斜視図である。この図に示すように、偏光分離ユニットアレイ７４０は、複数の偏光分離ユニット７７０をマトリクス状に配列した構成をしている。偏光分離ユニット７７０の配列の仕方は、第１の光学要素７１を構成する光束分割レンズ７１１のレンズ特性及びそれらの配列の仕方に対応している。本例においては、全て同じ形状を有する同心系の光束分割レンズ７１１を用いて、それらの光束分割レンズを直交マトリクス状に配列することで第１の光学要素７１を構成しているので、偏光分離ユニットアレイ７４０も全て同じ形状の偏光分離ユニット７７０を全て同じ向きに直交マトリクス状に配列することにより構成されている。尚、ｙ方向に列ぶ同一列の偏光分離ユニットが全て同じ形状である場合には、偏光分離ユニットアレイ７４０と同じ高さＨを有するｙ方向に細長い偏光分離ユニットを複数個準備し、これらの細長い偏光分離ユニットをｘ方向に配列して貼り合わせることによって偏光分離ユニットアレイを作製すると、細長い偏光分離ユニット同士のｘ方向の界面の平坦度を向上させることができる。このように作製された偏光分離ユニットアレイを用いた方が、偏光分離ユニット間の界面における光損失を低減できると共に偏光分離ユニットアレイの製造コストを低減できるという点で有利である。
【００７５】
さらに、本例では、偏光分離ユニットアレイ７４０を複数の偏光分離ユニット７７０から構成される集合体として説明しているが、偏光分離ユニットアレイの機能の説明を容易にするために偏光分離ユニットという基本的な構成単位を導入しているに過ぎない。すなわち、偏光分離ユニットという構成単位を用いることなく、偏光分離ユニットアレイは一体的に構成することができる。その場合には、上述したように、偏光分離ユニット間の界面において生じる光損失をなくすことが可能である。
【００７６】
図１１は、偏光分離ユニット７７０の外観およびその機能を示す説明図である。この図に示すように、偏光分離ユニット７７０は、内部に偏光分離面７４１と反射面７４２を備えた四角柱状の構造体であり、偏光分離ユニットに入射する中間光束のそれぞれをｐ偏光光束とｓ偏光光束とに空間的に分離する機能を有している。偏光分離ユニット７７０のｘｙ平面上における外形形状は、光束分割レンズ７１１のｘｙ平面上における外形形状と相似形をなしており、即ち、横長の矩形状である。偏光分離面７４１と反射面７４２とは、偏光分離ユニット７７０の外形形状の長手方向、すなわち、横方向（ｘ方向）に並ぶように配置されている。ここで、偏光分離面７４１はシステム光軸Ｌに対して約４５度の傾きをなし、反射面７４２は偏光分離面と平行な状態をなしている。さらに、偏光分離面７４１をｘｙ平面上に投影した面積（後述するｐ出射面７４３の面積に等しい）と反射面７４２をｘｙ平面上に投影した面積（後述するｓ出射面７４４の面積に等しい）とは等しい。さらに、本例では、偏光分離面７４１が存在する領域のｘｙ平面上での横幅Ｗｐと反射面７４２が存在する領域のｘｙ平面上での横幅Ｗｍとは等しくなり、且つ、それぞれが偏光分離ユニットのｘｙ平面上での横幅ＷＩの半分になるように設定されている。尚、一般的に、偏光分離面７４１は誘電体多層膜で、また、反射面７４２は誘電体多層膜或いはアルミニウム膜で形成することができる。
【００７７】
偏光分離ユニット７７０に入射した光は、偏光分離面７４１において、進行方向を変えずに偏光分離面７４１を通過するｐ偏光光束７４５と、偏光分離面７４１で反射され隣接する反射面７４２の方向に進行方向を変えるｓ偏光光束７４６とに分離される。ｐ偏光光束７４５はそのままｐ出射面７４３を経て偏光分離ユニット７７０から出射され、ｓ偏光光束７４６は再び反射面７４２で進行方向を変え、ｐ偏光光束７４５とほぼ平行な状態となって、ｓ出射面７４４を経て偏光分離ユニット７７０から出射される。従って、偏光分離ユニット７７０に入射したランダムな偏光光束は偏光分離ユニットにより偏光方向が異なるｐ偏光光束７４５とｓ偏光光束７４６の二種類の偏光光束に分離され、偏光分離ユニット７７０の異なる場所（ｐ出射面７４３とｓ出射面７４４）からほぼ同じ方向に向けて出射される。
【００７８】
各偏光分離ユニット７７０に入射される中間光束７１２（図８）は、偏光分離面７４１が存在する領域に導かれる必要がある。そのため、偏光分離面７４１の中央部近傍で中間光束７１２が二次光源像を形成するように、それぞれの偏光分離ユニット７７０とそれぞれの集光レンズ７２１の位置関係やそれぞれの集光レンズ７２１のレンズ特性が設定されている。特に、本例の場合には、それぞれの偏光分離ユニット７７０内の偏光分離面７４１の中央部にそれぞれの集光レンズの中心軸が来るように配置するため、集光レンズアレイ７２０は、偏光分離ユニットの横幅ＷＩの１／４に相当する距離Ｄ（図８）だけ、偏光分離ユニットアレイ７４０に対してｘ方向にずらした状態で配置されている。
【００７９】
再び、図８に基づいて説明する。遮光板７３０は偏光分離ユニットアレイ７４０と集光レンズアレイ７２０との間にあって、遮光板７３０のそれぞれの開口面７３２の中心とそれぞれの偏光分離ユニット７７０の偏光分離面７４１の中心がほぼ一致するように配置され、また、開口面７３２の開口横幅（ｘ方向の開口幅）は偏光分離ユニット７７０の横幅ＷＩの約半分の大きさに設定されている。その結果、偏光分離面７４１を経ずして反射面７４２に直接入射する中間光束は、予め遮光板７３０の遮光面７３１で遮られるためほとんど存在せず、遮光板７３０の開口面７３２を通過した光束はそのほとんど全てが偏光分離面７４１のみに入射することになる。従って、遮光板７３０の設置により、偏光分離ユニットにおいて、直接反射面７４２に入射し、反射面７４２を経て隣接する偏光分離面７４１に入射する光束はほとんど存在しないことになる。
【００８０】
偏光分離ユニットアレイ７４０の出射面の側には、入／２位相差板７５１が規則的に配置された選択位相差板７５０が設置されている。即ち、偏光分離ユニット７７０のｐ出射面７４３（図１１）の部分にのみ入／２位相差板７５１が配置され、ｓ出射面７４４の部分には入／２位相差板７５１は設置されていない。この様な入／２位相差板７５１の配置状態により、偏光分離ユニット７７０から出射されたｐ偏光光束は、入／２位相差板７５１を通過する際に偏光方向の回転作用を受けｓ偏光光束へと変換される。一方、ｓ出射面７４４から出射されたｓ偏光光束は入／２位相差板７５１を通過しないので、偏光方向は変化せず、ｓ偏光光束のまま選択位相差板７５０を通過する。以上をまとめると、偏光分離ユニットアレイ７４０と選択位相差板７５０により、偏光方向がランダムな中間光束は一種粕の偏光光束（この場合はｓ偏光光束）に変換されたことになる。
【００８１】
選択位相差板７５０の出射面の側には、結合レンズ７６０が配置されており、選択位相差板７５０によリｓ偏光光束に揃えられた光束は、結合レンズ７６０により照明領域４へと導かれ、照明領域上で重畳される。ここで、結合レンズ７６０は１つの独立したレンズ体である必要はなく、第１の光学要素７１のように、複数のレンズの集合体であっても良い。
【００８２】
第２の光学要素７２の機能をまとめると、第１の光学要素７１により分割された中間光束７１２（つまり、光束分割レンズ７１１により切り出されたイメージ面）は、第２の光学要素７２により照明領域４上で重畳される。これと同時に、途中の偏光分離ユニットアレイ７４０により、ランダムな偏光光束である中間光束は偏光方向が異なる二種類の偏光光束に空間的に分離され、選択位相差板７５０を通過する際にほぼ一種類の偏光光束に変換される。ここで、偏光分離ユニットアレイ７４０の入射側には遮光板７３０が配置され、偏光分離ユニット７７０の偏光分離面７４１にだけ中間光束が入射する構成となっているため、反射面７４２を経て偏光分離面７４１に入射する中間光束はほとんどなく、偏光分離ユニットアレイ７４０から出射される偏光光束の種類はほぼ一種類に限定される。従って、照明領域４は殆ど一種類の偏光光束でほぼ均一に照明されることになる。
【００８３】
上述したように、第１の光学要素７１により形成される集光像７１２の大きさは第１の光学要素に入射する光束（照明装置を想定した場合には光源から出射される光束）の平行性に影響される。平行性が悪い場合には寸法の大きな集光像しか形成できないため、偏光分離ユニットの偏光分離面を経ずして反射面に直接入射する中間光束が多く存在し、偏光方向の異なる他の偏光光束が照明光束へ混入する現象を避けられない。図８の偏光照明装置は遮光板７３０を有しているので、平行性の悪い光束を出射する光源を利用して偏光照明装置を構成する場合に、特に優れた効果を発揮する。
【００８４】
なお、中間光束のほとんどを偏光分離面７４１に直接入射できる（すなわち、反射面７４２に直接入射する中間光束が少ない）場合には、遮光板７３０を省略することが可能であり、また、光源部からの出射光束の平行性が高い場合には集光レンズアレイ７２０を省略することが可能である。
【００８５】
以上説明したように、本例の偏光照明装置６０によれば、前述した照明装置１と同様な効果を得ることができる。これに加えて、本例の偏光照明装置６０では次のような効果を得ることができる。すなわち、光源部２から出射されたランダムな偏光光束を、第１の光学要素７１と第２の光学要素７２により構成される偏光発生装置７により、ほぼ一種類の偏光光束に変換すると共に、その偏光方向の揃った光束により照明領域４を均一に照明できるという効果を有する。また、偏光光束の発生過程においては光損失を殆ど伴わないため、光源部から出射される光の殆どすべてを照明領域４へと導くことができ、従って、光の利用効率が極めて高いという特徴を有する。さらに、第２の光学要素７２内には遮光板７３０が配置されているため、照明領域４を照明する偏光光束中には偏光方向が異なる他の偏光光束が混じることがほとんどない。従って、液晶装置のように偏光光束を用いて表示を行う変調手段を照明する装置として本発明の偏光照明装置を用いた場合には、従来、変調手段の照明光が入射する側に配置されていた偏光板を不要とできる場合がある。また、従来通りに偏光板を必要とする場合でも、偏光板における光吸収量が非常に少ないため、偏光板及び変調手段の発熱を抑えるのに必要な冷却装置を大幅に小型化することができる。
【００８６】
尚、本例では、第２の光学要素７２を構成する集光レンズアレイ７２０、遮光板７３０、偏光分離ユニットアレイ７４０、選択位相差板７５０及び結合レンズ７６０は光学的に一体化されており、これらによって、それらの界面において発生する光損失を低減し、光利用効率を一層高める効果が得られている。ここで、「光学的に一体化する」とは、各光学要素が互いに密接していることを意味する。複数の光学要素を接着剤で貼り合わせたり、あるいは、一体成形することによって、光学的に一体化することができる。
【００８７】
さらに、横長の矩形形状である照明領域４の形状に合わせて、第１の光学要素７１を構成する光束分割レンズ７１１を横長の形状とし、同時に、備光分離ユニットアレイ７４０から出射される二種類の偏光光束を横方向（ｘ方向）に分離する形態としている。このため、横長の矩形形状を有する照明領域４を照明する場合でも、光量を無駄にすることなく、照明効率（光利用効率）を高めることができる。
【００８８】
一般に、偏光方向がランダムな光束をｐ偏光光束とｓ偏光光束とに単純に分離すると、分離後の光束全体の幅は２倍に拡がり、それに応じて光学系も大型化してしまう。しかし、本発明の偏光照明装置では、第１の光学要素７１により微小な複数の集光像７１３を形成し、それらの集光像７１３が存在しない空間に反射面７４２を配置することにより、２つの偏光光束に分離することに起因して生じる光束の経路の横方向への広がりを吸収しているので、光束全体の幅はほとんど広がらず、小型の光学系を実現できるという特徴がある。
【００８９】
（第３の実施の形態）
次に、上記の構成の照明装置６０と基本的に同一構成の偏光照明装置６０Ａが組み込まれた投写型の表示装置の一例について説明する。尚、本例においては、偏光照明装置からの出射光束を表示情報に基づいて変調する変調手段として透過型の液晶装置を用いている。
【００９０】
図１２は、本発明による投写型表示装置８０の光学系の要部を示した概略構成図であり、ｘｚ平面における構成を示している。本例の投写型表示装置８０は、偏光照明装置６０Ａと、白色光束を３色の色光に分離する色分離光学系４００と、それぞれの色光を表示情報に基づいて変調し表示画像を形成する３枚の透過型の液晶装置４１１、４１２、４１３と、３色の色光を合成しカラー画像を形成する色合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム４５０と、そのカラー画像を投写表示する投写光学系としての投写レンズ４６０とから大略構成されている。
【００９１】
偏光照明装置６０Ａは、ランダムな偏光光束を一方向に出射する一対のランプユニット２１Ａ、２１Ｂを備えた光源部２を有し、この光源部２から出射されたランダムな偏光光束は、偏光発生装置７によりほぼ一種類の偏光光束に変換される。本例の偏光照明装置６０Ａでは、偏光発生装置７を構成している第１の光学要素７１と第２の光学要素７２の光軸が互いに直交するように配置し、これらの間にそれぞれに対して４５度傾斜させた反射ミラー７３が配置されている。これ以外の構成は上記の偏光照明装置６０と同一であり、その詳細な説明については省略する。
【００９２】
この偏光照明装置６０Ａから出射された光束は、まず、色分離光学系４００の青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１において、赤色光が透過し、青色光及び緑色光が反射する。赤色光は、反射ミラー４０３で反射され、フィールドレンズ４１５を介して赤光用液晶装置４１１に連する。一方、青色光及び緑色光のうち、緑色光は、色分離光学系４００の緑光反射ダイクロイックミラー４０２によって反射され、フィールドレンズ４１６を介して緑光用液晶装置４１２に達する。なお、フィールドレンズ４１５、４１６は、入射した光束がその中心軸に平行な光束となるように変換する機能を有している。
【００９３】
ここで、青色光の光路の長さは他の２色光の光路の長さよりも長いので、青色光に対しては、入射レンズ４３１、リレーレンズ４３２、及び出射レンズ４３３からなるリレーレンズ系を含む導光光学系４３０を設けてある。即ち、青色光は、緑光反射ダイクロイックミラー４０２を透過した後に、まず、入射レンズ４３１を経て反射ミラー４３５により反射されてリレーレンズ４３２に導かれ、このリレーレンズに集束された後、反射ミラー４３６によって出射レンズ４３３に導かれ、その後、青光用液晶装置４１３に達する。なお、出射レンズ４３３は、フィールドレンズ４１５、４１６と同様な機能を有している。
【００９４】
３ケ所の液晶装置４１１、４１２、４１３は、それぞれの色光を変調し、各色光に対応した画像情報を含ませた後に、変調した色光をクロスダイクロイックプリズム４５０に入射させる透過型の液晶パネル（「液晶ライトバルブ」とも呼ばれる）である。クロスダイクロイックプリズム４５０には、赤光反射の誘電体多層膜と青光反射の誘電体多層膜とが十字状に形成されており、それぞれの変調光束を合成しカラー画像を形成する。ここで形成されたカラー画像は、投写レンズ４６０によりスクリーン４７０上に拡大投影され、投写画像を形成することになる。
【００９５】
このように構成した投写型表示装置８０では、偏光照明装置として、２個のランプユニット２１Ａ、２１Ｂを備えた偏光照明装置６０Ａを採用しているので、明るい投写画像を形成することができる。
【００９６】
また、偏光照明装置６０Ａの駆動回路として、双方のランプユニット２１Ａ、２１Ｂを同時に点灯駆動できると共に、これらを選択的に点灯駆動できる回路を用いるようにすれば、それほど照度を必要としない場合等には、一方のランプユニットのみを点灯させる等できるので、使用環境に応じた最適な明るさの投写画像を形成できる。
【００９７】
なお、本例の投写型表示装置８０では、一種類の偏光光束を変調するタイプの液晶装置が用いられている。従って、従来の照明装置を用いてランダムな偏光光束を液晶装置に導くと、ランダムな偏光光束のうちの約半分の光は、偏光板（図示せず）で吸収されて熱に変わってしまうので、光の利用効率が悪いと共に、偏光板の発熱を抑える大型で騒音の大きな冷却装置が必要であるという問題点があった。しかし、本例の投写型表示装置８０では、かかる問題点が大幅に改善されている。即ち、本例の投写型表示装置８０では、偏光照明装置６０Ａにおいて、一方の偏光光束、例えばｐ偏光光束のみに対して、入／２位相差板によって偏光面の回転作用を与え、他方の偏光光束、例えばｓ偏光光束に偏光方向が揃った状態とする。従って、偏光方向の揃ったほぼ一種類の偏光光束が３ケ所の液晶装置４１１、４１２、４１３に導かれるので、偏光板による光吸収は非常に少なくなって、光の利用効率が向上し、明るい投写画像を得ることができる。
【００９８】
特に、照明装置として使用している偏光照明装置６０Ａにおいては、第２の光学要素７２の内部に遮光板７３０を配置しているため、偏光照明装置６０Ａから出射される照明光の中に、液晶装置での表示に不要な他の偏光光束が混入することがほとんどない。その結果、３ケ所の液晶装置４１１、４１２、４１３の光の入射する側にそれぞれ配置された偏光板（図示せず）における光吸収量は極めて少なく、光吸収による発熱量も極めて少なくなることから、偏光板や液晶装置の温度上昇を抑制するための冷却装置を大幅に小型化することができる。
【００９９】
以上のことから、非常に光出力の大きな光源ランプを用いて、非常に明るい投写画像を表示可能な投写型表示装置を実現しようとした場合にも、小型の冷却装置で対応可能であり、よって冷却装置の騒音を低くすることもでき、静かで高性能な投写型表示装置を実現できる。
【０１００】
さらに、偏光照明装置６０Ａでは、第２の光学要素７２において、２種類の偏光光束を横方向（ｘ方向）に空間的に分離している。従って、光量を無駄にすることがなく、横長の矩形形状をした液晶装置を照明するのに都合が良い。
【０１０１】
さらにまた、本例の偏光照明装置６０Ａでは、前述したように、偏光変換光学要素を組み入れているにもかかわらず、偏光分離ユニットアレイ７４０を出射する光束の幅の広がりが抑えられている。このことは、液晶装置を照明する際に、大きな角度を伴って液晶装置に入射する光が殆どないことを意味している。従って、Ｆナンバーの小さな極めて大口径の投写レンズ系を用いなくても明るい投写画像を実現でき、その結果、小型の投写型表示装置を実現できる。
【０１０２】
また、本例では、色合成手段として、クロスダイクロイックプリズム４５０を用いているので、装置の小型化が可能である。また、液晶装置４１１、４１２、４１３と投写レンズ系４６０との間の光路の長さが短いので、比較的小さな口径の投写レンズ系を用いても、明るい投写画像を実現できる。また、各色光は、３光路のうちの１光路のみ、その光路の長さが異なるが、本例では光路の長さが最も長い青色光に対しては、入射レンズ４３１、リレーレンズ４３２、及び出射レンズ４３３からなるリレーレンズ系を含む導光光学系４３０を設けてあるので、色むらなどが生じない。
【０１０３】
尚、２枚のダイクロイックミラーを色合成手段として用いたミラー光学系により投写型表示装置を構成することもできる。勿論、その場合においても本例の偏光照明装置を組み込むことが可能であり、本例の場合と同様に、光の利用効率に優れた明るい高品位の投写画像を形成することができる。
【０１０４】
また、本例では、ランダムな偏光光束から一種類の偏光光束として、ｓ偏光光束を得る構成としているが、勿論、ｐ偏光光束を得る構成としても良い。
【０１０５】
（第４の実施の形態）
図１３は、本発明を適用した更に別の構成の偏光照明装置の概略構成図を示している。本例の偏光照明装置９０は偏光照明装置６０、６０Ａと同様に、光源部２と偏光発生装置７’とを備えている。但し、光源部２を構成する２つのランプユニット２１Ａおよび２１Ｂは、それぞれ、ランプ光軸２１Ｌがシステム光軸９０Ｌに平行となる向きに配列されるとともに、ｙ軸方向に並列配置されている。偏光発生装置７’は、偏光発生装置７と同様に、光源部２から出射されたランダムな偏光光束を、ほぼ一種類の偏光光束に変換する共に、その偏光方向の揃った光束により照明領域４をほぼ均一に照明する機能を有している。
【０１０６】
偏光発生装置７’を構成する第１の光学要素７１’は、図８に示す第１の光学要素７１と同様に、光束分割レンズ７１１’を４行４列のマトリクス状に配列したレンズアレイである。但し、光束分割レンズ７１１’は、そのｙ方向の位置に応じて光束分割レンズ７１１ａ’、７１１ｂ’、７１１ｃ’、７１１ｄ’の４種類の矩形レンズが用いられている。各光束分割レンズ７１１ａ’、７１１ｂ’、７１１ｃ’、７１１ｄ’は、それぞれのレンズから出射した光束をｙ方向にのみ偏心させるように形成された偏心レンズである。
【０１０７】
第２の光学要素７２’は、図８に示す第２の光学要素７２と同様に、集光レンズアレイ７２０’、遮光板７３０’、偏光分離ユニットアレイ７４０’、選択位相差板７５０’、および結合レンズ７６０’を備えている。集光レンズアレイ７２０’は、集光レンズアレイ７２０（図８）と同様に、第１の光学要素７１’に対応するように集光レンズ７２１’を４行４列に配列した構成を有している。集光レンズ７２１’も、光束分割レンズ７１１’と同様に、そのｙ方向の位置に応じた偏心量を有する集光レンズ７２１ａ’、７２１ｂ’、７２１ｃ’、７２１ｄ’の矩形レンズが用いられている。また、集光レンズ７２１’は、光束分割レンズ７１１’に比べてｙ方向の大きさが小さく、集光レンズアレイ７２０’は、第１の光学要素７１’に比べてｙ方向の大きさが小さくなっている。
【０１０８】
偏光分離ユニットアレイ７４０’は、図８に示す偏光分離ユニットアレイ７４０と同様に、偏光分離ユニット７７０’をマトリクス状に配列したものである。偏光分離ユニット７７０’は、図１１に示す偏光分離ユニット７７０と同様に、入射したランダムな偏光光束を偏光方向が異なる２種類の偏光光束にｘ方向に分離するように偏光分離面７４１’と反射面７４２’とがｘ方向に並ぶように配置されている。但し、偏光分離ユニット７７０’の大きさは、集光レンズ７２１’の大きさに対応するように、図１１の偏光分離ユニット７７０に比べてｙ方向の大きさが小さくなっており、偏光分離ユニットアレイ７４０’の大きさも、集光レンズアレイ７２０’に対応するように偏光分離ユニットアレイ７４０に比べてｙ方向に小さくなっている。
【０１０９】
遮光板７３０’と選択位相差板７５０’と結合レンズ７６０’とは、偏光分離ユニットアレイ７４０’に対応する大きさでそれぞれ配置されている。
【０１１０】
上記のように、本例の偏光照明装置９０は、第１の光学要素７１’および第２の光学要素７２’における各構成要素の構造に特徴を有しているが、各構成要素の基本的な配置および機能は、図８に示す第１の光学要素７１および第２の光学要素と同様であるため、説明を省略する。以下、第１の光学要素７１’および第２の光学要素７２’における各構成要素の構造的な特徴について、更に説明を加える。
【０１１１】
光束分割レンズ７１１’の外形形状は、光束分割レンズ７１１’で分割された中間光束が最も効率良く照明領域４を照明するように、照明領域４の形状とほぼ相似な形状とされる。本例の偏光照明装置９０が投写型表示装置８０（図１２）のような投写型表示装置に適用される場合には、照明領域４は、液晶装置４１１、４１２、４１３である。液晶装置４１１、４１２、４１３の表示領域のアスペクト比（横：縦）は４：３であり、本例の光束分割レンズ７１１’の縦方向の大きさは、横方向（ｘ方向）の大きさＬＷの３／４である。一方、集光レンズ７２１’の縦方向の大きさは、横方向の大きさＬＷの２／４としている。以下、その理由について説明する。
【０１１２】
図１４は、光束分割レンズ７１１’および集光レンズ７２１’によって形成された光源の集光像について示す説明図である。図１４（Ａ）は、図８に示した偏光照明装置６０における集光レンズアレイ７２０および偏光分離ユニットアレイ７４０の一部をｙ方向からみた説明図であり、図１４（Ｂ）は、ｚ方向からみた説明図である。なお、（Ｂ）では、図をわかりやすくするため、集光レンズ７２１をｙ方向に少しずらして示しているが、実際にはほとんどずれていない。集光レンズ７２１を通過した中間光束７１２は、光束分割レンズ７１１（図８）および集光レンズ７２１によって、偏光分離ユニット７７０の内部に構成された偏光分離面７４１上のほぼ中心位置に集光され、偏光分離面７４１上には集光像７１３が形成される。また、反射面７４２上にも同様に、集光像７１３とほぼ同じ大きさの集光像７１３’が形成される。なお、偏光分離ユニット７７０の入射面から出射面までの幅が小さいので、偏光分離ユニット７７０の入射光束および出射光束の大きさも、集光像７１３とほぼ同じである。以下では、偏光分離ユニット７７０の入射光束および出射光束の大きさを、集光像７１３の大きさに置き換えて説明する。
【０１１３】
中間光束７１２を集束させない状態でｐ偏光光束とｓ偏光光束とに単純に分離すると、分離後の光束全体の幅は２倍に拡がり、それに応じて光学系も大型化してしまう。そこで、偏光照明装置６０では、上記説明のように、複数の中間光束７１２を集光させることによって発生した光の存在しない空間を利用して、偏光分離ユニット７７０の反射面７４２を配置し、光学系の大型化を防止している。偏光照明装置６０では、図１４（Ｂ）に示すように、偏光分離面７４１をｘｙ平面上に投影した領域のｘ方向の大きさは、集光像７１３、７１３’をｘｙ平面上に投影したときのｘ方向の大きさにほぼ等しく、集光レンズ７２１のｘ方向の大きさＬＷの１／２にほぼ等しい大きさである。同様に、反射面７４２をｘｙ平面上に投影した領域のｘ方向の大きさも、ＬＷの１／２にほぼ等しい大きさである。また、偏光分離面７４１をｘｙ平面上に投影した領域のｙ方向の大きさは、集光レンズ７２１のｙ方向の大きさ（ＬＷ・３／４）にほぼ等しい大きさである。同様に、反射面７４２をｘｙ平面上に投影した領域のｙ方向の大きさも、大きさ（ＬＷ・３／４）にほぼ等しい大きさである。
【０１１４】
このとき、ｘｙ平面上に投影される集光像７１３、７１３’がほぼ円形であると近似すると、図１４（Ｂ）に示すように、偏光分離ユニット７７０のｙ方向の領域において、上端および下端からそれぞれｙ方向に大きさＬＷの１／８だけ離れた位置までの領域がほとんど利用されていない（光が存在しない）ことになる。言い換えると、集光レンズ７２１および偏光分離ユニット７７０は、ｙ方向にそれぞれ大きさＬＷの１／４に相当する大きさだけ小さくすることができる。本例の偏光照明装置９０では、上記理由に基づいて、集光レンズ７２１’のｙ方向の大きさを、図１４（Ｃ）に示すように集光レンズ７２１のｙ方向の大きさ（ＬＷ・３／４）よりも（ＬＷ・１／４）だけ小さくしている。
【０１１５】
上記理由によって、集光レンズ７２１’のｙ方向の大きさをＬＷ／２と小さくすることに伴って、集光レンズアレイ７２０’も全体的にｙ方向に小さくすることが可能である。但し、このような集光レンズアレイ７２０’を適用するためには、更に、集光レンズ７２１’および光束分割レンズ７１１’を、以下に説明するような形状に成形する必要がある。
【０１１６】
図１５は、光束分割レンズ７１１’および集光レンズ７２１’の構造について示す説明図である。光束分割レンズ７１１’は、普通の同心レンズ７００を、ｘ方向は光軸ＬＣを中心に大きさＬＷの幅で切断し、ｙ方向は図１５（Ａ）に示す２つの位置７１１ａ’、７１１ｂ’のいずれかで切断した矩形レンズであり、レンズ中心と光軸との位置関係がそれぞれｙ方向に異なった偏心レンズである。第１の光束分割レンズ７１１ａ’は、同心レンズ７００のレンズ中心（光軸）ＬＣの位置、およびレンズ中心ＬＣからｙ方向上方に距離（ＬＷ・３／４）だけ離れた位置を含むｘｚ平面で切断したものである。第２の光束分割レンズ７１１ｂ’は、レンズ中心ＬＣからｙ方向下方に距離（ＬＷ／４）だけ離れた位置、およびレンズ中心ＬＣからｙ方向上方に距離（ＬＷ・２／４）だけ離れた位置を含むｘｚ平面で切断したものである。なお、図１３（Ｂ）に示されている他の光束分割レンズ７１１ｃ’および７１１ｄ’は、光束分割レンズ７１１ａ’および７１１ｂ’を上下反転させたものに等しい。
【０１１７】
集光レンズ７２１’は、普通の同心レンズ７００を、ｘ方向は光軸ＬＣを中心に大きさＬＷの幅で切断し、ｙ方向は図１５（Ｂ）に示す２つの位置７２１ａ’、７２１ｂ’のいずれかで切断した矩形レンズであり、レンズ中心と光軸との位置関係がそれぞれｙ方向に異なった偏心レンズである。第１の集光レンズ７２１ａ’は、レンズ中心ＬＣからｙ方向下方に距離（ＬＷ・５／８）だけ離れた位置、およびレンズ中心ＬＣからｙ方向下方に距離（ＬＷ・１／８）だけ離れた位置を含むｘｚ平面で切断したものである。第２の集光レンズ７２１ｂ’は、レンズ中心ＬＣからｙ方向下方に距離（ＬＷ・３／８）だけ離れた位置、およびレンズ中心ＬＣからｙ方向上方に距離（ＬＷ・１／８）だけ離れた位置を含むｘｚ平面で切断したものである。
【０１１８】
図１６は、光束分割レンズ７１１’および集光レンズ７２１’のｙ方向の位置関係を示す説明図である。光束分割レンズ７１１ａ’と対応する集光レンズ７２１ａ’とは、光束分割レンズ７１１ａ’のレンズ中心７１１ａ’（ＧＣ）の位置と集光レンズ７２１ａ’の光軸７２１ａ’（ＯＣ）の位置とが一致するとともに、光束分割レンズ７１１ａ’の光軸７１１ａ’（ＯＣ）の位置と集光レンズ７２１ａ’のレンズ中心７２１ａ’（ＧＣ）の位置とが一致するように配置されている。同様に、光束分割レンズ７１１ｂ’と対応する集光レンズ７２１ｂ’とは、光束分割レンズ７１１ｂ’のレンズ中心７１１ｂ’（ＧＣ）の位置と集光レンズ７２１ｂ，の光軸７２１ｂ’（ＯＣ）の位置とが一致するとともに、光束分割レンズ７１１ｂ，の光軸７１１ｂ’（ＯＣ）の位置と集光レンズ７２１ｂ’のレンズ中心７２１ｂ’（ＧＣ）の位置とが一致するように配置されている。
【０１１９】
光束分割レンズ７１１ａ’に入射した光束は、光束分割レンズ７１１ａ’によって中間光束７１２ａ’に分割されるとともに、対応する集光レンズ７２１ａ’のほぼ中心を通過するように偏向される。なお、光束分割レンズ７１１ａ’で分割された中間光束７１２ａ’は、説明を容易にするため、その主光線のみを示している。偏向された中間光束７１２ａ’は、集光レンズ７２１ａ’を通過すると、光束分割レンズ７１１ａ’入射時の光束の進行方向に平行となるように、すなわち、主光線が光源光軸９０Ｒにほぼ平行となるように偏向される。従って、中間光束７１２ａ’が集光レンズ７２１ａ’から出射する位置は、中間光束７１２ａ’が光束分割レンズ７１１ａ’から出射する位置に対して、光源光軸９０Ｒ側に平行にずれている。同様に、光束分割レンズ７１１ｂ’に入射して分割された中間光束７１２ｂ’も、集光レンズ７２１ｂ’からの出射位置が光束分割レンズ７１１ｂ’からの出射位置に対して、光源光軸９０Ｒ側に平行にずれることになる。上記のように、第１の光学要素７１’および集光レンズアレイ７２０’の偏向作用によって、集光レンズアレイ７２０’から出射した複数の中間光束７１２’は、ｙ方向において光源光軸９０Ｒに向かってその光路を平行シフトし、集光レンズアレイ７２０’を通過した光束全体としては、光源光軸９０Ｒを中心に第１の光学要素７１’に入射した光束に対してｙ方向に圧縮された光束となる。このように、光束分割レンズ７１１’および集光レンズ７２１’を、それぞれ適切な偏心レンズとするとともに、適切な位置関係に配置することによって、集光レンズアレイ７２０（図８）に比べて全体的にｙ方向の寸法を小さくした集光レンズアレイ７２０’を利用することが可能である。
【０１２０】
本例の偏光照明装置９０によれば、以下のような効果が得られる。図１７は、偏光照明装置９０を投写型表示装置に適用した場合における投写レンズ４６０に入射する光について示す説明図である。投写レンズ４６０は、図１７（Ａ）に示すレンズ瞳４６０ｅに入射した光のみを投写面上に有効に投写することができ、レンズ瞳４６０ｅよりも外側に入射した光を投写することができない。さらに、レンズ瞳４６０ｅの位置によって投写可能な入射角度（「呑み込み角」と呼ばれることもある）が変化する。この入射角度は、レンズ瞳４６０ｅの中心ほど大きく、周辺にいくほど小さくなる傾向にあるため、投写レンズにおける光の利用効率は、レンズの中心が最も良く、周辺にいくほど悪くなる傾向にある。
【０１２１】
図１７（Ｂ）は、図１２に示した投写型表示装置８０における偏光照明装置６０Ａのランプユニット２１Ａおよび２１Ｂを、偏光照明装置９０と同様にｙ方向に配列した場合において、ランプユニット２１Ａおよびランプユニット２１Ｂからの照明光が集光レンズアレイ７２０を通過して投写レンズ４６０のレンズ瞳４６０ｅに入射した際の光の強度分布２１ＡＬＰ、２１ＢＬＰを示している。なお、光の強度分布２１ＡＬＰおよび２１ＢＬＰは、等高線で示されている。図に示すように、ランプユニット２１Ａによる光の強度分布２１ＡＬＰおよびランプユニット２１Ｂによる光の強度分布２１ＢＬＰは、それぞれの分布中心２１ＡＬＣおよび２１ＢＬＣが投写レンズの中心４６０Ｌに対して上下方向にずれて分布している。なお、ランプユニット２１Ａよび２１Ｂをｘ方向に配列した場合には、ランプユニット２１Ａによる光の強度分布２１ＡＬＰおよびランプユニット２１Ｂによる光の強度分布２１ＢＬＰは、それぞれの分布中心２１ＡＬＣおよび２１ＢＬＣが投写レンズの中心４６０Ｌに対して左右方向にずれて分布する。ランプユニット２１Ａおよび２１Ｂの光の強度分布２１ＡＬＰおよび２１ＢＬＰは、前述（図４参照）したように、それらの分布中心２１ＡＬＣおよび２１ＢＬＣ付近が最も強く、周辺にいくほど急激に減少する傾向にある。一方、投写レンズの光の利用効率は、上述したように、そのレンズ中心が最も良く、周辺にいくほど悪くなる傾向にある。従って、照明装置の光源として２つのランプユニットを用いた場合には、照明装置としての照明光の光量は全体として増加するものの、２つのランプユニットからの光の強度分布の２つの中心位置２１ＡＬＣ，２１ＢＬＣがレンズ中心４６０Ｌから離れてしまうため、投写型表示装置全体としての光の利用効率はあまり良くはない。
【０１２２】
本例の偏光照明装置９０を適用した投写型表示装置では、図１７（Ｃ）に示すように、第１の光学要素７１’および集光レンズアレイ７２０’によって、ランプユニット２１Ａによる光の強度分布２１ＡＬＰ’およびランプユニット２１Ｂによる光の強度分布２１ＢＬＰ’は、図１７（Ｂ）における光の強度分布２１ＡＬＰおよび２１ＢＬＰに比べて、投写レンズの中心４６０Ｌを中心にｙ方向に圧縮されている。従って、それぞれの分布中心２１ＡＬＣ’および２１ＢＬＣ’も、図１７（Ｂ）におけるそれぞれの分布中心２１ＡＬＣおよび２１ＢＬＣの位置に比べて、投写レンズの中心４６０Ｌにより近い位置に存在することになる。従って、本例の偏光照明装置９０を適用した投写型表示装置は、偏光照明装置６０Ａを適用した投写型表示装置に比べて投写レンズにおける光の利用効率を向上させることが可能であり、より明るい投写画像を投写表示することができる可能性がある。
【０１２３】
また、図１７（Ｃ）に示した斜線部分にも、集光レンズ７２１’を配列し、これに対応するように、光束分割レンズ７１１’の配列数を増やし、ランプユニット２１Ａおよび２１Ｂのリフレクタの面積を大きくするようにすれば、さらに明るい投写画像を投写表示することができる。
【０１２４】
図１８に示す集光レンズアレイ７２０’’は、ｘ方向周辺部の集光レンズ７２１’’を、中央部の集光レンズ７２１’よりもさらにｙ方向に小さくするようにしたものである。図１２に示した投写型表示装置８０における偏光照明装置６０Ａのランプユニット２１Ａおよび２１Ｂを、ｙ方向に配列した場合において、複数の中間光束によって集光レンズアレイ７２０’の近傍に形成される集光像は、実際には、図１９に示すように、その形成位置に依存して形状が異なっており、ランプ中心に近い光束の集光像ほど大きく、ランプ中心から離れた光束の集光像ほど小さくなる。従って、ランプユニット２１Ａおよび２１Ｂのランプ中心２１ＡＬＣおよび２１ＢＬＣから離れた位置にある集光レンズ７２１’を、図１８に示すようにｙ方向にさらに小さくすれば、これらの矩形レンズを通過した光束に関する投写レンズの利用効率をさらに向上させることができ、さらに明るい投写画像を投写表示することができる可能性がある。もちろん、図１８に示した集光レンズアレイ７２０’は、４列の矩形レンズ（集光レンズ）のうち左右一列のみを小さくした例を示しているが、これに限定されるものではなく、集光像の大きさによって、列毎に大きさを変えるようにしてもよい。また、矩形レンズのｙ方向の大きさだけでなく、集光像のｘ方向の大きさに応じて矩形レンズのｘ方向の大きさも行毎に変えるようにしてもよい。さらに、集光像の大きさに応じて、各矩形レンズごとにｙ方向およびｘ方向の大きさを変えるようにしてもよい。
【０１２５】
なお、本例の偏光照明装置９０においては、光束分割レンズ７１１’のアスペクト比が４：３の場合に、集光レンズ７２１’のアスペクト比を２：１にした場合を例に示しているが、これに限定されるものではない。要するに、光束分割レンズによって集光されて偏光分離ユニットの偏光分離面、反射面に形成される集光像の殆どすべてを少なくとも含むように、光束分割レンズのアスペクト比に比べて集光レンズのアスペクト比を小さくするようにすればよい。
【０１２６】
また、本例の偏光照明装置９０において、集光レンズ７２１’のｙ方向の寸法を、光束分割レンズ７１１’のｙ方向の寸法よりも小さくするようにした構成は、単一のランプユニットによる光源を備えた照明装置においても有効である。
【０１２７】
また、各ランプユニット２１Ａおよび２１Ｂとして、第１の実施の形態で説明したようなサイドカットが施されたリフレクタ２２０Ａ、２２０Ｂを備えたランプユニットを使用しているが、この代わりに、サイドカットのないリフレクタを備えたランプユニットを使用しても、上記の同様の効果を得ることができる。
【０１２８】
さらに、本例の偏光照明装置９０においても、第２の実施形態（図８）の偏光照明装置６０と同様にインテグレータ光学系や偏光発生装置を備えているので、第２の実施の形態で説明したように、インテグレータ光学系を用いることによる効果、および偏光発生装置を用いることによる効果を得ることができる。
【０１２９】
また、本例の偏光照明装置９０においても、両方の光源ランプを選択的に点灯できる構成としておけば、必要に応じて照明光の明るさを多段階に調整できるため、要求される明るさや消費電力量の点で多様な使い方ができる。
【０１３０】
また、例えば、スペクトルの異なる光源ランプを備えたランプユニットを使用すれば、カラー投写型表示装置に適用した場合には、その色再現性を向上できる等の利点もある。
【０１３１】
（第５の実施の形態）
図２０は、本発明を適用した更に別の構成の照明装置を用いた投写型表示装置におけるダイクロイックミラーと各ランプユニットとの配列関係を説明する図である。図２０（Ａ）および（Ｂ）には、照明装置１００からの出射光束のうち、色光分離光学素子である青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１によって分離された赤色光束が赤光用液晶装置を照明する様子を模式的に示してある。なお、図２０（Ａ）および（Ｂ）には、クロスダイクロイックプリズム４５０、赤光用液晶装置４１１、青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１、および照明装置１００のみを取り出して、これらの光学要素を便宜的に直線状に示してあるが、図１２に示した投写型表示装置８０と異なる部分は偏光照明装置６０Ａを本例の照明装置１００に変更した点のみである。
【０１３２】
図２０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、色光分離光学素子である青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１は、ｘｚ平面に対しては略垂直に、ｙｚ平面、ｘｙ平面に対しては所定角度を成すように配置されている。
【０１３３】
本例の照明装置１００は光源部１１０を有し、光源部１１０は同一構成でほぼ同一寸法の第１および第２のランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂを備えている。各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂは、光源ランプ１２０Ａ、１２０Ｂと、放物面形、楕円形、円形等をしたリフレクタ１３０Ａ、１３０Ｂから構成されている。なお、本例でも、第１の実施の形態と同様にリフレクタ１３０Ａ、１３０Ｂにはサイドカットが施されている。各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂは、ほぼｙ軸方向に沿って配置されている。すなわち、各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂは、ダイクロイックミラー４０１からの２つの出射光の方向に直交する方方向に配列されている。
【０１３４】
図２２は、青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１の色分離特性を示す。青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１は、所定の角度で光が入射すると、その光の赤色光成分（約６００ｎｍ以上）のみを透過し、その他の光成分（青光成分および緑光成分）を反射する（図２２の実線）。このような色分離特性は、青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１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、青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１に所定の入射角で光を入射させないと、赤光用液晶装置４１１に導かれる赤色光の色がずれてしまうことになる。
【０１３５】
図２１に示すように、各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂがｘ軸方向に沿って配列されると、青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１に対する各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂからの出射光の入射角θＡ1 、θＢ1 は、ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂ間で相互に異なると共に、上記所定の角度からずれてしまう。このため、ランプユニット１１０Ａからの出射光に対しては、例えば、図２２に点線で示すような特性となり、図２２に実線で示したような所望の色分離特性が得られなくなる。また、ランプユニット１１０Ｂからの出射光に対しても、図２２に一点鎖線で示すような特性となり、図２２に実線で示したような所望の色分離特性が得られなくなる。さらに、各出射光に対する色分離特性が相互に異なる。この結果、ダイクロイックミラー４０１を透過して赤光用液晶装置に４１１に導かれる赤色光には色ずれが生じる。
【０１３６】
これに対して、本例の照明装置１００では、図２０（Ａ）および（Ｂ）に示したように、各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂをほぼｙ軸方向に沿って配列してあるので、各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂからの出射光を、青光線光反射ダイクロイックミラー４０１に対して共に等しい入射角で入射させることができる。このため、各出射光に対する色分離特性を等しくできると共に、所望の色分離特性を得ることができる。従って、赤光用液晶装置４１１を照明する赤色光の色ずれを低減することができる。
【０１３７】
なお、緑光ダイクロイックミラー４０２に対しても、青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１と同様に、各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂからの出射光を共に等しい入射角θで入射させることができるので、緑光用液晶装置４１２、青光用液晶装置４１３の照明光の色ずれを低減することができる。よって、本例の照明装置１００は、明るさが均一で色ずれの無い照明光を液晶装置に照明することができる。
【０１３８】
さらに、上述したことは、図２０（Ａ）および（Ｂ）に示したように、ダイクロイックプリズム４５０の赤光反射ダイクロイック面４５１、青光反射ダイクロイック面４５２についても同様である。すなわち、ダイクロイック面４５１、４５２に入射する各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂからの出射光の角度θＡ2 、θＢ2 同志も等しくなる。従って、本例の照明装置１００を投写型表示装置に組み込めば、投写画像の色ずれも低減できる。
【０１３９】
また、本例の照明装置１００では、前述した実施の形態と同様に２つのランプユニットを備えているので、照明装置全体としての出射光量も高められている。
【０１４０】
以上のことから、本例の照明装置１００を投写型表示装置に組み込めば、投写面全体に渡って明るく均一で色ずれの無い投写画像が得られる投写型表示装置を実現できる。
【０１４１】
なお、各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂとして、第１の実施の形態で説明したようなサイドカットが施されたリフレクタ１３０Ａ、１３０Ｂを備えたランプユニットを使用しているが、この代わりに、サイドカットのないリフレクタを備えたランプユニットを使用しても、上記の同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
また、本例の照明装置１００に対して前述したようなインテグレータ光学系や偏光発生装置を更に付加しても勿論良く、この場合には、前述したように、インテグレータ光学系を用いることによる効果、および偏光発生装置を用いることによる効果を上記の効果に加えて得ることができる。すなわち、投写画像の色ずれの低減に加えて、明るさ向上と照度むらの低減を実現できる。
【０１４３】
さらに、本例の照明装置１００においても、両方の光源ランプを選択的に点灯できる構成としておけば、必要に応じて照明光の明るさを多段階に調整できるため、要求される明るさや消費電力量の点で多様な使い方ができる。特に、本例の照明装置１００によれば、一方のランプを使用した場合でも、ダイクロイックミラーやプリズムの分光特性が変化しないので、明るさは低減するものの、色調には変化のない投写画像が得られる点で有利である。
【０１４４】
（本発明のその他の実施の形態）
上述した第３の実施の形態では偏光照明装置６０と同一構成の偏光照明装置６０Ａが組み込まれた投写型表示装置８０について説明したが、投写型表示装置８０の偏光照明装置６０Ａの代わりに図１に示されたような照明装置１を採用することも可能である。この場合には、光源部自体が小型であるため投写型表示装置を小型化することが可能となる。
【０１４５】
また、上述の各実施形態では透過型の液晶装置を用いた投写型表示装置に本発明の照明装置を採用した例についてのみ説明を行ったが、本発明の照明装置は反射型の液晶装置を用いた投写型表示装置にも同様に適用することができる。
【０１４６】
さらに、投写型の表示装置には、投写面を観察する側から画像を投写するフロント型と、投写面の観察する側とは反対の方向から画像を投写するリア型のものが存在するが、本発明はいずれにも適用することが可能である。
【０１４７】
なお、この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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の光学系を示す概略構成図である。
【図２】  図１の照明装置の光源部を示す概略斜視図である。
【図３】  図１の光源部のランプ光軸の方向から見た場合の輪郭形状を示す説明図である。
【図４】  図１の光源部の各ランプユニットにおけるランプ光軸に直交する方向の出射光量分布を示す説明図である。
【図５】  図１のインテグレータ光学系を構成している第１のレンズ板の構成を示す概略斜視図である。
【図６】  照明装置１における照明光の波長分布特性について示す説明図である。
【図７】  図１の照明光学系における照明光発生モードを示す説明図である。
【図８】  本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の光学系を示す概略構成図である。
【図９】  図８の遮光板の斜視図である。
【図１０】  図８の偏光分離ユニットアレイの斜視図である。
【図１１】  図８の偏光分離ユニットアレイを構成している偏光分離ユニットを取り出してその機能を説明するための図である。
【図１２】  本発明の第３の実施の形態に係る投写型表示装置の一例を示す光学系の要部を示す概略構成図である。
【図１３】  本発明の第４の実施の形態に係る照明装置の光学系を示す概略構成図である。
【図１４】  図１３の光束分割レンズおよび集光レンズによって形成された光源の集光像について示す説明図である。
【図１５】  図１３の光束分割レンズおよび集光レンズの構造について示す説明図である。
【図１６】  図１３の光束分割レンズおよび集光レンズのｙ方向の位置関係を示す説明図である。
【図１７】  図１３の照明装置を投写型表示装置に適用した場合における投写レンズに入射する光について示す説明図である。
【図１８】  図１３の集光レンズアレイの他の構成例を示す説明図である。
【図１９】  図１３の集光レンズアレイの近傍に形成される複数の中間光束の実際の集光像について示す説明図である。
【図２０】  各ランプユニットをｙ軸方向に沿って配列した時の各ランプユニットとダイクロイックミラーの配置関係を示す説明図である。
【図２１】  各ランプユニットをｘ軸方向に沿って配列したときの各ランプユニットとダイクロイックミラーの配置関係を示す説明図である。
【図２２】  青光緑光反射ダイクロイックミラー色分離特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１…照明装置
１Ｌ…システム光軸
２…光源部
２１Ａ，２１Ｂ…ランプユニット
２１Ｌ…ランプ光軸
２１０Ａ，２１０Ｂ…光源ランプ
２２０Ａ，２２０Ｂ…リフレクタ
２３０Ａ…凹状体
３…インテグレータ光学系
３１，３２…レンズ板
３１１，３２１…矩形レンズ
３３…フィールドレンズ（結合レンズ）
４…照明領域
１０…制御回路
６０…偏光照明装置
６０Ｌ…システム光軸
７…偏光発生装置
７１…第１の光学要素
７２…第２の光学要素
７２０…集光レンズアレイ
７１１…光束分割レンズ
７２１…集光レンズ
７３０…遮光板
７３１…遮光面
７３２…開口面
７４０…偏光分離ユニットアレイ
７４１…偏光分離面
７４２…反射面
７４３…ｐ出射面
７４４…ｓ出射面
７４０…備光分離ユニットアレイ
７５０…選択位相差板
７５１…λ／２位相差板
７６０…結合レンズ
７７０…偏光分離ユニット
８０…投写型表示装置
６０Ａ…偏光照明装置
７３…反射ミラー
４００…色分離光学系
４１１，４１２，４１３…液晶装置
４５０…クロスダイクロイックプリズム
４６０…投写レンズ
４０１…青光緑光反射ダイクロイックミラー
４０２…緑光反射ダイクロイックミラー
４０３…反射ミラー
４１５、４１６…フィールドレンズ
４３１…入射レンズ
４３２…リレーレンズ
４３３…出射レンズ（フィールドレンズ）
４３０…導光光学系
４３５…反射ミラー
４３６…反射ミラー
４７０…スクリーン
９０…偏光照明装置
９０Ｌ…システム光軸
９０Ｒ…光源光軸
７’…偏光発生装置
７１’…第１の光学要素
７２’…第２の光学要素
７２０’…集光レンズアレイ
７１１’…光束分割レンズ
７１１ａ’，７１１ｂ’，７１１ｃ’，７１１ｄ’…光束分割レンズ
７２１’…集光レンズ
７２１ａ’，７２１ｂ’，７２１ｃ’，７２１ｄ’…集光レンズ
７３０’…遮光板
７３１’…遮光面
７３２’…開口面
７４０’…偏光分離ユニットアレイ
７４１’…偏光分離面
７４２’…反射面
７４３’…ｐ出射面
７４４’…ｓ出射面
７５０’…選択位相差板
７５１’…λ／２位相差板
７７０’…偏光分離ユニット
７００…同心レンズ
７１１ａ…レンズ中心
７２１ａ…光軸
７１１ａ…光軸
７２１ａ…レンズ中心
７１１ｂ…レンズ中心
７２１ｂ，…集光レンズ
７２１ｂ…光軸
７１１ｂ，…光束分割レンズ
７１１ｂ…光軸
７２１ｂ…レンズ中心
８０…投写型表示装置
４６０ｅ…レンズ瞳
４６０Ｌ…レンズ中心
１００…照明装置
１１０…光源部
１１０Ａ，１１０Ｂ…ランプユニット
１２０Ａ，１２０Ｂ…光源ランプ
１３０Ａ，１３０Ｂ…リフレクタ
４５０…ダイクロイックプリズム
４５１…赤光反射ダイクロイック面
４５２…青光反射ダイクロイック面
【図１】
0003680832.tif 000002
【図２】
0003680832.tif 000003
【図３】
0003680832.tif 000004
【図４】
0003680832.tif 000005
【図５】
0003680832.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003680832.tif 000008
【図８】
0003680832.tif 000009
【図９】
0003680832.tif 000010
【図１０】
0003680832.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003680832.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003680832.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0003680832.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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