(57)【要約】【課題】照明光における輝度むらを低減することが可能な照明装置等を提供する。【解決手段】照明装置は、レーザ光源を含む光源部と、２次元配列された複数の単位レンズを有し、光源部側からの光が通過する均一化光学部材とを備えている。この均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、単位レンズにおける形状のパラメータが、複数の分割領域ごとに互いに異なっている。単位レンズからの出射光により形成される光量分布における山状部分と谷状部分とが、複数の分割領域ごとに得られる光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域におけるパラメータが設定されている。【選択図】図２
2014146542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源を含む光源部と、
２次元配列された複数の単位レンズを有し、前記光源部側からの光が通過する均一化光学部材と
を備え、
前記均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、前記単位レンズにおける形状のパラメータが、前記複数の分割領域ごとに互いに異なっており、
前記単位レンズからの出射光により被照射面上に形成される光量分布における山状部分と谷状部分とが、前記複数の分割領域ごとに得られる前記光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域における前記パラメータが設定されている
照明装置。
【請求項２】
以下の（１）式を満たす
請求項１に記載の照明装置。
【数９】
2014146542.tif 000012
【請求項３】
前記パラメータが、前記光通過面内での前記単位レンズの配列ピッチであり、
前記係数α＝１である
請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記パラメータが、前記単位レンズの光軸方向の厚みであり、
前記係数α≠１である
請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
更に、前記単位レンズにおける光入射側レンズ頂点の位置が、前記複数の分割領域ごとに互いに異なっており、
前記複数の分割領域のうち、前記単位レンズにおける光出射側レンズ頂点の位置から前記光入射側レンズ頂点の位置が変位している分割領域では、
隣接する前記単位レンズ同士において、前記光出射側レンズ頂点の位置に対する前記光入射側レンズ頂点の変位方向である偏芯方向が、互いに逆となっている
請求項３に記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数の分割領域の個数が、偶数である
請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
前記複数の分割領域が、前記光通過面上で点対称に配置されている
請求項１に記載の照明装置。
【請求項８】
前記均一化光学部材がフライアイレンズからなる
請求項１に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光源部と前記均一化光学部材との間の光路上に、他の均一化光学部材を更に備えた
請求項１に記載の照明装置。
【請求項１０】
照明光を出射する照明装置と、
前記照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
を備え、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
２次元配列された複数の単位レンズを有し、前記光源部側からの光が通過する均一化光学部材と
を備え、
前記均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、前記単位レンズにおける形状のパラメータが、前記複数の分割領域ごとに互いに異なっており、
前記単位レンズからの出射光により被照射面としての前記光変調素子上に形成される光量分布における山状部分と谷状部分とが、前記複数の分割領域ごとに得られる前記光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域における前記パラメータが設定されている
表示装置。
【請求項１１】
前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光変調素子が液晶素子である
請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１３】
光源部と、
２次元配列された複数の単位レンズを有し、前記光源部側からの光が通過する均一化光学部材と
を備え、
前記均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、前記単位レンズにおける光入射側レンズ頂点の位置が、前記複数の分割領域ごとに互いに異なっており、
前記複数の分割領域のうち、前記単位レンズにおける光出射側レンズ頂点の位置から前記光入射側レンズ頂点の位置が変位している分割領域では、
隣接する前記単位レンズ同士において、前記光出射側レンズ頂点の位置に対する前記光入射側レンズ頂点の変位方向である偏芯方向が、互いに逆となっている
照明装置。
【請求項１４】
前記複数の分割領域間で、前記単位レンズにおける前記光入射側レンズ頂点を通過した光線同士が、被照射面上の異なる位置に到達する
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記複数の分割領域間で、前記単位レンズにおける前記光出射側レンズ頂点に対向する光入射位置を通過した光線同士が、被照射面上の同じ位置に到達する
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記均一化光学部材がフライアイレンズからなる
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記光源部と前記均一化光学部材との間の光路上に、他の均一化光学部材を更に備えた
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１８】
照明光を出射する照明装置と、
前記照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
を備え、
前記照明装置は、
光源部と、
２次元配列された複数の単位レンズを有し、前記光源部側からの光が通過する均一化光学部材と
を備え、
前記均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、前記単位レンズにおける光入射側レンズ頂点の位置が、前記複数の分割領域ごとに互いに異なっており、
前記複数の分割領域のうち、前記単位レンズにおける光出射側レンズ頂点の位置から前記光入射側レンズ頂点の位置が変位している分割領域では、
隣接する前記単位レンズ同士において、前記光出射側レンズ頂点の位置に対する前記光入射側レンズ頂点の変位方向である偏芯方向が、互いに逆となっている
表示装置。
【請求項１９】
前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
請求項１８に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記光変調素子が液晶素子である
請求項１８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、照明光を照射する照明装置、およびそのような照明装置を用いて映像表示を行う表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ（投射型表示装置）の主要部品の１つである光学モジュールは、一般に、光源を含む照明光学系（照明装置）と、光変調素子を含む投射光学系（投影光学系）とから構成されている。このようなプロジェクタの分野では、近年、マイクロプロジェクタと呼ばれる小型（手のひらサイズ）かつ軽量な携帯型プロジェクタが普及し始めている。このマイクロプロジェクタでは、従来、照明装置の光源として主にＬＥＤ（Light Emitting Diode）が使用されている。
【０００３】
一方で、最近では照明装置の新たな光源として、レーザが注目されている。例えば、高出力の青色半導体レーザや赤色半導体レーザの商用化に続いて、現在では緑色半導体レーザの開発も進んでおり、実用化レベルに達しつつある。このような背景から、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の単色レーザ（半導体レーザ）を照明装置の光源として用いたプロジェクタの提案がなされている。光源として単色レーザを用いることにより、色再現範囲が広く、かつ消費電力も小さいプロジェクタを得ることができる。
【０００４】
また、このようなプロジェクタでは、照明装置から出射される照明光における光量（強度）の均一化を図るため、一般に、照明装置内に所定の均一化光学系（均一化光学部材）が設けられるようになっている。例えば特許文献１，２には、そのような均一化光学部材として、フライアイレンズが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１１３８２号公報
【特許文献２】特開２０１２−８５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなプロジェクタでは一般に、照明装置から出射される照明光における輝度むら（照度むら）を低減し、表示画質を向上することが求められる。
【０００７】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、照明光における輝度むらを低減することが可能な照明装置および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の第１の照明装置は、レーザ光源を含む光源部と、２次元配列された複数の単位レンズを有し、光源部側からの光が通過する均一化光学部材とを備えたものである。この均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、単位レンズにおける形状のパラメータが、複数の分割領域ごとに互いに異なっている。単位レンズからの出射光により被照射面上に形成される光量分布における山状部分と谷状部分とが、複数の分割領域ごとに得られる光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域におけるパラメータが設定されている。
【０００９】
本開示の第１の表示装置は、照明光を出射する上記本開示の第１の照明装置と、照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子とを備えたものである。
【００１０】
本開示の第１の照明装置および第１の表示装置では、光源部側からの光が均一化光学部材を通過して光量の均一化が図られ、照明光として出射する。ここで、均一化光学部材における単位レンズからの出射光により被照射面上（光変調素子上）に形成される光量分布における山状部分と谷状部分とが、複数の分割領域ごとに得られる光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域におけるパラメータが設定されている。これにより、レーザ光における可干渉性と均一化光学部材における複数の単位レンズの２次元配列とに起因して被照射面上の光量分布内に発生する回折むら（回折現象により生ずる輝度むら）が、低減する。
【００１１】
本開示の第２の照明装置は、光源部と、２次元配列された複数の単位レンズを有し、光源部側からの光が通過する均一化光学部材とを備えたものである。この均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、単位レンズにおける光入射側レンズ頂点の位置が、複数の分割領域ごとに互いに異なっている。複数の分割領域のうち、単位レンズにおける光出射側レンズ頂点の位置から光入射側レンズ頂点の位置が変位している分割領域では、隣接する単位レンズ同士において、光出射側レンズ頂点の位置に対する光入射側レンズ頂点の変位方向である偏芯方向が、互いに逆となっている。
【００１２】
本開示の第２の表示装置は、照明光を出射する上記本開示の第２の照明装置と、照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子とを備えたものである。
【００１３】
本開示の第２の照明装置および第２の表示装置では、光源部側からの光が均一化光学部材を通過して光量の均一化が図られ、照明光として出射する。ここで、均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、単位レンズにおける光入射側レンズ頂点の位置が、複数の分割領域ごとに互いに異なっている。これにより、複数の分割領域間で、単位レンズにおける光入射側レンズ頂点を通過した光線同士が、被照射面上（光変調素子上）の異なる位置に到達するようになる。その結果、各単位レンズの加工痕に起因した輝度むらの発生が抑えられる。また、複数の分割領域のうち、単位レンズにおける光出射側レンズ頂点の位置から光入射側レンズ頂点の位置が変位している分割領域では、隣接する単位レンズ同士で偏芯方向が互いに逆となっている。これにより、各単位レンズの光入射面側の形状が連続的なものとなるため、隣接する単位レンズ同士で偏芯方向が同一となっている（揃っている）場合（光入射面側の形状が非連続なものとなる）と比べ、各単位レンズが形成し易くなる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示の第１の照明装置および第１の表示装置によれば、上記光量分布における山状部分と谷状部分とが複数の分割領域ごとに得られる光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域におけるパラメータを設定したので、回折現象により生ずる輝度むらが低減する。よって、照明光における輝度むらを低減する（表示画質を向上させる）ことが可能となる。
【００１５】
本開示の第２の照明装置および第２の表示装置によれば、単位レンズにおける光入射側レンズ頂点の位置が複数の分割領域ごとに互いに異なっているようにしたので、各単位レンズの加工痕に起因した輝度むらの発生が抑えられる。よって、照明光における輝度むらを低減する（表示画質を向上させる）ことが可能となる。また、複数の分割領域のうち、単位レンズにおける光出射側レンズ頂点の位置から光入射側レンズ頂点の位置が変位している分割領域では、隣接する単位レンズ同士で偏芯方向が互いに逆となっているようにしたので、各単位レンズが形成し易くなる。よって、均一化光学部材を容易に製造することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る表示装置の全体構成例を表す模式図である。
【図２】図１に示したフライアイレンズの詳細構成例を表す模式平面図である。
【図３】図２に示した各単位レンズの断面構成例を表す模式図である。
【図４】１つの単位レンズにより形成される光量分布（回折むら）について説明するための図である。
【図５】図４で説明した回折むらに起因した輝度むらの一例を表す写真図である。
【図６】各分割領域内の１つの単位レンズにより形成される光量分布の重ね合わせについて説明するための図である。
【図７】実施例１および比較例１に係る光量分布を表す図である。
【図８】変形例１に係る表示装置の全体構成例を表す模式図である。
【図９】図８に示したフライアイレンズの詳細構成例を表す模式平面図である。
【図１０】図９に示した各単位レンズの断面構成例を表す模式図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る表示装置の全体構成例を表す模式図である。
【図１２】図１１に示したフライアイレンズの詳細構成例を表す模式平面図である。
【図１３】図１２に示した各単位レンズの断面構成例を表す模式図である。
【図１４】図１２に示した各分割領域内において隣接する単位レンズ同士での偏芯方向の相違について説明するための模式断面図である。
【図１５】比較例２に係るフライアイレンズからの出射光線の光路について説明するための模式図である。
【図１６】比較例２において発生する各単位レンズの加工痕に起因した輝度むらについて説明するための図である。
【図１７】図１６で説明した加工痕に起因した輝度むらの一例を表す模式図である。
【図１８】図１２および図１３に示したフライアイレンズからの出射光線の光路の一例について説明するための模式図である。
【図１９】実施例２における加工痕に起因した輝度むらの低減効果を表す図である。
【図２０】図１２および図１３に示したフライアイレンズからの出射光線の光路の他の例について説明するための模式図である。
【図２１】比較例３に係るフライアイレンズにおける各単位レンズの断面構成例を表す模式図である。
【図２２】比較例４に係るフライアイレンズにおける各単位レンズの断面構成例を表す模式図である。
【図２３】第３の実施の形態に係る表示装置の全体構成例を表す模式図である。
【図２４】図２３に示したフライアイレンズの詳細構成例を表す模式平面図である。
【図２５】変形例２に係る表示装置の全体構成例を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（単位レンズの配列ピッチが分割領域ごとに異なるＦＥＬの例）
２．第１の実施の形態の変形例
変形例１（単位レンズの光軸方向の厚みが分割領域ごとに異なるＦＥＬの例）
３．第２の実施の形態（単位レンズの光入射側レンズ頂点の位置が分割領域ごとに異なるＦＥＬの例）
４．第３の実施の形態（第１，第２の実施の形態等の構成を組み合わせたＦＥＬの例）
５．各実施の形態等に共通の変形例
変形例２（２段構成のＦＥＬに適用した例）
６．その他の変形例
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
［表示装置３の全体構成］
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る表示装置（表示装置３）の全体構成を表すものである。この表示装置３は、スクリーン３０（被投射面）に対して映像（映像光）を投射する投射型の表示装置であり、照明装置１と、この照明装置１からの照明光を用いて映像表示を行うための光学系（表示光学系）とを備えている。
【００１９】
（照明装置１）
照明装置１は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂ、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、ダイクロイックプリズム１３１，１３２、光学素子１４、駆動部１４０、フライアイレンズ（ＦＥＬ；Fly Eye Lens）１５およびコンデンサレンズ１７を備えている。なお、図中に示したＺ０は光軸を表している。
【００２０】
赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、赤色レーザ光、緑色レーザ光または青色レーザ光を発する３種類の光源である。これらのレーザ光源により光源部が構成されており、ここでは、これら３種類の光源がいずれもレーザ光源となっている。これらの赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、例えばパルス発光を行う。すなわち、例えば所定の発光周波数（発光周期）により、間欠的（断続的）にレーザ光を出射するようになっている。赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、例えば半導体レーザや固体レーザ等からなる。なお、例えばこれらのレーザ光源がそれぞれ半導体レーザである場合、一例として、赤色レーザ光の波長λｒ＝６００〜７００ｎｍ程度、緑色レーザ光の波長λｇ＝５００〜６００ｎｍ程度、青色レーザ光の波長λｂ＝４００〜５００ｎｍ程度である。
【００２１】
また、これらのレーザ光源から出射されるレーザ光は、レーザ結晶からなるレーザ媒質に励起光が入射されることにより発生するようになっている。ここで、このレーザ光の強度分布（光量分布、ＦＦＰ（Far Field Pattern））は、レーザ媒質であるレーザ結晶の原子や分子の分布、結晶のサイズに応じて定まる。そして、理想的には、発生されたレーザ光の光量分布（プロファイル）は、ほぼガウス分布となる。
【００２２】
カップリングレンズ１２Ｇは、緑色レーザ１１Ｇから出射された緑色レーザ光をコリメートして（平行光として）、ダイクロイックプリズム１３１と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。同様に、カップリングレンズ１２Ｂは、青色レーザ１１Ｂから出射された青色レーザ光をコリメートして、ダイクロイックプリズム１３１と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。また、カップリングレンズ１２Ｒは、赤色レーザ１１Ｒから出射された赤色レーザ光をコリメートして、ダイクロイックプリズム１３２と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。なお、これらのカップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによって、ここでは入射した各レーザ光をコリメートしている（平行光としている）が、この場合には限られず、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによってコリメートしなくてもよい（平行光としてなくてもよい）。ただし、上記のようにコリメートしたほうが装置構成の小型化を図ることができるため、より望ましいと言える。
【００２３】
ダイクロイックプリズム１３１は、カップリングレンズ１２Ｂを介して入射した青色レーザ光を選択的に透過させる一方、カップリングレンズ１２Ｇを介して入射した緑色レーザ光を選択的に反射させるプリズムである。ダイクロイックプリズム１３２は、ダイクロイックプリズム１３１から出射した青色レーザ光および緑色レーザ光を選択的に透過させる一方、カップリングレンズ１２Ｒを介して入射した赤色レーザ光を選択的に反射させるプリズムである。これにより、赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光に対する色合成（光路合成）がなされるようになっている。
【００２４】
光学素子１４は、上記した光源部からの出射光（レーザ光）の光路上に配置される素子であり、ここでは光源部とフライアイレンズ１５との間（具体的には、ダイクロイックプリズム１３２とフライアイレンズ１５との間）の光路上に配置されている。この光学素子１４は、照明光におけるいわゆるスペックルノイズ等を低減するための光学素子であり、上記した光路上を進行するレーザ光がこの光学素子１４を通過するようになっている。なお、このような光学素子１４は、例えば、レンズ（レンチキュラーレンズなど）、プリズムアレイまたは回折素子等からなる。
【００２５】
駆動部１４０は、光学素子１４を駆動するものである。具体的には、この駆動部１４０は、光学素子１４を振動（微小振動）させる（例えば、光軸Ｚ０に沿った方向や、光軸Ｚ０に対する垂直方向に沿って振動させる）機能を有している。これにより、光学素子１４を通過する光束の状態が変化し、スペックルノイズ等を低減させることが可能となっている。なお、このような駆動部１４０は、例えば、コイルおよび永久磁石（例えば、ネオジム（Ｎｄ）や鉄（Ｆｅ）、ホウ素（ボロン；Ｂ）等の材料からなる永久磁石）等を含んで構成されている。
【００２６】
フライアイレンズ１５は、基板上に複数の単位セル（後述する単位レンズ）が２次元配置された光学部材（インテグレータ）であり、これらの単位レンズの配列に応じて入射光束を空間的に分割して出射させるものである。このフライアイレンズ１５は、上記した光学素子１４の後段側（ここでは、光学素子１４とコンデンサレンズ１７との間）の光路上に配置されており、光源部側から入射した光（入射光束）が通過するようになっている。また、フライアイレンズ１５では、分割された光束が重畳されるように出射される。これにより、フライアイレンズ１５からの出射光Ｌoutの均一化（面内の光量分布の均一化）が図られ、照明光として出射されるようになっている。つまり、このフライアイレンズ１５が、本開示における「均一化光学部材」の一具体例に対応している。なお、フライアイレンズ１５では、斜入射光も効率良く照明光として利用するため、以下説明するように、その光入射面Ｓin側だけでなく光出射面Ｓout側に亘って単位レンズが形成されている。
【００２７】
図２は、フライアイレンズ１５の平面（Ｘ−Ｙ平面）構成例を表したものであり、光入射面Ｓin側から見た平面構成に対応している。また、図３は、このフライアイレンズ１５の断面（Ｙ−Ｚ断面）構成例を表したものである。
【００２８】
フライアイレンズ１５は、図２に示したように、複数の単位レンズ（後述する単位レンズＵＬ１１，ＵＬ１２，ＵＬ１３，ＵＬ１４）が２次元配列されてなる。すなわち、複数の単位レンズが、Ｘ軸方向（ここでは水平方向）およびＹ軸方向（ここでは垂直方向）の双方に沿って配列されている。また、各単位レンズは、Ｘ軸方向を長軸方向とすると共にＹ軸方向を短軸方向とする異方性形状（ここでは矩形状）からなる平面（Ｘ−Ｙ平面）形状を有している。そして、この異方性形状（矩形状）におけるアスペクト比（長軸方向と短軸方向との長さの比）は、後述する反射型液晶素子２１におけるアスペクト比と略一致（望ましくは一致）するように設定されている。
【００２９】
ここで、本実施の形態のフライアイレンズ１５では、図２に示したように、その光通過面（光入射面Ｓinおよび光出射面Ｓout）が、複数の分割領域（ここでは、４つの分割領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４）に分割されている。具体的には、光通過面上の中心点Ｐｃを中心にして、４つの分割領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４が光通過面上で点対称に配置されている。そして、各分割領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４内においても、複数の単位レンズが２次元配列されている。すなわち、分割領域Ａ１１内では複数の単位レンズＵＬ１１が２次元配列され、分割領域Ａ１２内では複数の単位レンズＵＬ１２が２次元配列され、分割領域Ａ１３内では複数の単位レンズＵＬ１３が２次元配列され、分割領域Ａ１４内では複数の単位レンズＵＬ１４が２次元配列されている。
【００３０】
なお、上記したように、複数の分割領域の個数が偶数であったり、複数の分割領域が光通過面上で点対称（または線対称）に配置されているようにするのが望ましい。フライアイレンズ１５へ入射する光束は、中心点Ｐｃから軸対称に円形状や長方形状、六角形状となることが想定されることから、光束入射の際の等方性を担保するためである。
【００３１】
また、このフライアイレンズ１５では、上記した単位レンズにおける形状のパラメータが、複数の分割領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４ごとに互いに異なっている。具体的には、本実施の形態では図２に示したように、上記パラメータとして、光通過面内での単位レンズの配列ピッチが、複数の分割領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４ごとに互いに異なっている。つまり、各分割領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４における単位レンズの平面形状は、互いに相似となっている。詳細には、分割領域Ａ１１における単位レンズＵＬ１１の配列ピッチ（長軸方向のピッチ）をｗ１、分割領域Ａ１２における単位レンズＵＬ１２の配列ピッチをｗ２、分割領域Ａ１３における単位レンズＵＬ１３の配列ピッチをｗ３、分割領域Ａ１４における単位レンズＵＬ１４の配列ピッチをｗ４とすると、例えば以下のように各配列ピッチｗ１〜ｗ４が設定されている。そして、このような各分割領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４におけるパラメータ（ここでは配列ピッチｗ１〜ｗ４）は、後述する所定の関係を満たすようになっている。
ｗ１：ｗ２：ｗ３：ｗ４＝１．０５：１．００：０．９５：０．９０
（ｗ１＞ｗ２＞ｗ３＞ｗ４）
【００３２】
一方、フライアイレンズ１５における各単位レンズＵＬ１１〜ＵＬ１４の光軸方向（Ｚ軸方向）の厚みは、図３に示したように、分割領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４間で共通の値（厚み：ｄ）となっている。なお、このようなフライアイレンズ１５の詳細構成については、後述する。
【００３３】
コンデンサレンズ１７は、フライアイレンズ１５からの出射光Ｌoutを集光し、照明光として出射させるためのレンズである。
【００３４】
（表示光学系）
前述した表示光学系は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ；Polarization Beam Splitter）２３、フィールドレンズ２２、反射型液晶素子２１および投射レンズ２４（投射光学系）を用いて構成されている。
【００３５】
偏光ビームスプリッタ２３は、特定の偏光（例えばＰ偏光）を選択的に透過させると共に、他方の偏光（例えばＳ偏光）を選択的に反射させる光学部材である。これにより、照明装置１からの照明光（例えばＳ偏光）が選択的に反射されて反射型液晶素子２１へ入射すると共に、この反射型液晶変調素子２１から出射した映像光（例えばＰ偏光）が選択的に透過し、投射レンズ２４へ入射するようになっている。
【００３６】
フィールドレンズ２２は、偏光ビームスプリッタ２３と反射型液晶素子２１との間の光路上に配置されている。このフィールドレンズ２２は、照明光をテレセントリックに反射型液晶素子２１に入射させることによって、光学系のコンパクト化を図るためのレンズである。
【００３７】
反射型液晶素子２１は、照明装置１からの照明光を、図示しない表示制御部から供給される映像信号に基づいて変調しつつ反射させることにより、映像光を出射する光変調素子である。このとき、反射型液晶素子２１では、入射時と出射時とにおける各偏光（例えば、Ｓ偏光またはＰ偏光）が異なるものとなるように、反射がなされる。このような反射型液晶素子２１は、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の液晶素子からなる。
【００３８】
投射レンズ２４は、反射型液晶素子２１により変調された照明光（映像光）をスクリーン３０に対して投射（拡大投射）するためのレンズである。
【００３９】
［フライアイレンズ１５の詳細構成］
ここで、本実施の形態の照明装置１では、フライアイレンズ１５において、前述した各分割領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４におけるパラメータ（配列ピッチｗ１〜ｗ４）が、以下のような関係を満たすように設定されている。すなわち、まず、以下説明するように、各単位レンズＵＬ１１〜ＵＬ１４（１つの単位レンズ）からの出射光により被照射面上（反射型液晶素子２１上）に形成される光量分布には、山状部分（明部分，ピーク部分）と谷状部分（暗部分，ボトム部分）とが存在する。そして、このような山状部分と谷状部分とが、複数の分割領域Ａ１１〜Ａ１４ごとに得られる上記光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域Ａ１１〜Ａ１４における配列ピッチｗ１〜ｗ４が設定されている。つまり、後述する照明光における回折むら（回折現象により生ずる輝度むら）における山状部分と谷状部分とが互いにキャンセルされる方向となるように、各配列ピッチｗ１〜ｗ４が設定されている。これにより詳細は後述するが、照明光におけるそのような回折むらが低減するようになっている。
【００４０】
ここで、分割領域Ａ１１内の１つの単位レンズＵＬ１１からの出射光により、反射型液晶素子２１上に形成される上記光量分布（回折むら）は、図４に示したようになる。図４中において、照明系の光学倍率（コンデンサレンズ１７およびフィールドレンズ２２からなるリレー系によって規定される）をβ、１つの単位レンズＵＬ１１による照明領域幅をＤ１（＝β×ｗ１）、反射型液晶素子２１上の有効照明領域をＤeffとする。なお、照明領域幅Ｄ１は、この有効照明領域Ｄeffよりも若干大きくなる（Ｄ１＞Ｄeff）ように設定される。照明効率を上げるのと同時に、多少の摂動が生じても非照明領域が有効照明領域Ｄeff内に入り込まないようにするためである。
【００４１】
すると、図４に示したように、このような照明領域幅Ｄ１内の光量分布上に、上記した山状部分および谷状部分からなる回折むらが生じる。ここで、この照明領域幅Ｄ１内の光量分布における山状部分のうちの最大明部（最大ピーク部分）間の間隔をｈ１１、２番目明部（２番目のピーク部分）の間隔をｈ１２とする。なお、これらの間隔ｈ１１，ｈ１２および照明領域幅Ｄ１（＝β×ｗ１）はそれぞれ、照明光学系の設計により左右されるパラメータであるが、基本的には算出することが可能である。
【００４２】
この場合、配列ピッチｗ１の単位レンズＵＬ１１により形成される照明領域幅Ｄ１の光量分布における山状部分および谷状部分は、以下の（１）式で規定される配列ピッチｗ２の単位レンズＵＬ１２により形成される光量分布における山状部分および谷状部分によって減殺される。換言すると、そのような２種類の配列ピッチｗ１，ｗ２の単位レンズＵＬ１１，ＵＬ１２により形成される光量分布における山状部分および谷状部分同士が重畳することで、互いに打ち消し合う方向に作用する。
【００４３】
【数１】
2014146542.tif 000003
【００４４】
また、このような配列ピッチｗ２の単位レンズＵＬ１２により形成される光量分布における照明領域幅をＤ２（＝β×ｗ２）、この照明領域幅Ｄ２内の光量分布における山状部分のうちの最大明部間の間隔をｈ２１、２番目明部の間隔をｈ２２とする。すると、配列ピッチｗ２の単位レンズＵＬ１２により形成される光量分布における山状部分および谷状部分はまた、以下の（２）式で規定される配列ピッチｗ３の単位レンズＵＬ１３により形成される光量分布における山状部分および谷状部分によって減殺される。
【００４５】
【数２】
2014146542.tif 000004
【００４６】
したがって、分割領域の個数をＮ（Ｎ：２以上の自然数）、ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の分割領域内の単位レンズにおける配列ピッチをｗn、（ｎ−１）番目の分割領域内の単位レンズにおける配列ピッチをｗ(n-1)とすると、一般化された以下の（３）式が成り立つことになる。
【００４７】
【数３】
2014146542.tif 000005
【００４８】
このように、各分割領域Ａ１１〜Ａ１４における単位レンズＵＬ１１〜ＵＬ１４の配列ピッチｗ１〜ｗ４が互いに異なっているため、各単位レンズＵＬ１１〜ＵＬ１４により形成される光量分布のサイズ（照明領域幅）も互いに異なるものとなる。したがって、後述するように各光量分布における山状部分および谷状部分の位置もそれぞれ変位することとなり、それらが互いに減殺されるようにすることが可能となっている。
【００４９】
［表示装置３の作用・効果］
（１．表示動作）
この表示装置３では、図１に示したように、まず照明装置１において、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂからそれぞれ出射された光（レーザ光）が、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによってそれぞれコリメートされ、平行光となる。次いで、このようにして平行光とされた各レーザ光（赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光）は、ダイクロイックプリズム１３１，１３２によって色合成（光路合成）がなされる。光路合成がなされた各レーザ光は、光学素子１４、フライアイレンズ１５およびコンデンサレンズ１７をこの順に通過し、照明光として出射する。この際、フライアイレンズ１５によって、このフライアイレンズ１５からの出射光Ｌoutの均一化（面内の光量分布の均一化）が図られる。このようにして、照明装置１から照明光が出射される。
【００５０】
次いで、この照明光は、偏光ビームスプリッタ２３によって選択的に反射され、フィールドレンズ２２を介して反射型液晶素子２１へ入射する。反射型液晶素子２１では、この入射光が映像信号に基づいて変調されつつ反射されることにより、映像光として出射する。ここで、この反射型液晶素子２１では、入射時と出射時とにおける各偏光が異なるものとなるため、反射型液晶素子２１から出射した映像光は選択的に偏光ビームスプリッタ２３を透過し、投射レンズ２４へと入射する。そして、この入射光（映像光）は、投射レンズ２４によって、スクリーン３０に対して投射（拡大投射）される。
【００５１】
この際、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、例えば、所定の発光周波数による間欠的な発光動作を行う。これにより、各レーザ光（赤色レーザ光，緑色レーザ光，青色レーザ光）が、時分割的に順次出射される。そして、反射型液晶素子２１では、各色成分（赤色成分、緑色成分、青色成分）の映像信号に基づいて、対応する色のレーザ光が時分割的に順次変調される。このようにして、映像信号に基づくカラー映像表示が表示装置３においてなされる。
【００５２】
（２．回折むらの低減作用）
続いて、フライアイレンズ１５の作用（照明光における回折むらの低減作用）について説明する。
【００５３】
まず、レーザ光は可干渉性が強いため、フライアイレンズを光路上に配置した場合、照明像に干渉成分や回折パターンが発生する問題がある。具体的には、フライアイレンズには一般に矩形状の単位レンズが２次元配列されていることから、この単位レンズにおける矩形形状が伝播光（レーザ光）にとっての開口として作用し、開口回折（フラウンフォーファー回折）が生じる。すると、照明光におけるエッジ部分がそのような回折の影響を強く受けて光量の強弱が繰り返され、振動振幅のような輝度むら（回折むら）が発生する。このようにして、例えば図５に示したように、スクリーン３０上の投射映像においても、周辺部分に線状の輝度むら（回折濃淡模様）が生じ、表示画質が劣化してしまうことになる。
【００５４】
なお、そのような回折むらの対策として、前述した反射型液晶素子２１上の有効照明領域Ｄeffの外側に回折むらがはみ出るように設計する、という手法も考えられる。しかしながら、その場合、回折むらは低減されるものの、光利用効率が低下してしまうことになる。
【００５５】
そこで本実施の形態では、フライアイレンズ１５における各単位レンズＵＬ１１〜ＵＬ１４からの出射光により被照射面上（反射型液晶素子２１上）に形成される光量分布において所定の条件を満たすように、各分割領域Ａ１１〜Ａ１４における配列ピッチｗ１〜ｗ４が設定されている。具体的には、前述した（３）式を満たすように、各配列ピッチｗ１〜ｗ４が設定されている。
【００５６】
これにより例えば図６に示したように、そのような光量分布における山状部分と谷状部分とが、複数の分割領域Ａ１１〜Ａ１４ごとに得られる光量分布同士の重ね合わせ（加重平均）によって、互いに減殺し合うこととなる。具体的には、この例では、分割領域Ａ１１における単位レンズＵＬ１１からの照明光によって形成される光量分布と、分割領域Ａ１２における単位レンズＵＬ１２からの照明光によって形成される光量分布と、分割領域Ａ１３における単位レンズＵＬ１３からの照明光によって形成される光量分布と、分割領域Ａ１４における単位レンズＵＬ１４からの照明光によって形成される光量分布とが、互いに重畳される。
【００５７】
そして、各光量分布における山状部分および谷状部分の位置が少しずつずれているため、それらの重ね合わせによって、光量分布が平坦化することとなる。その結果、例えば図７に示したように、レーザ光における可干渉性とフライアイレンズ１５における複数の単位レンズの２次元配列とに起因して被照射面上（反射型液晶素子２１上）の光量分布内に発生する回折むら（回折現象により生ずる輝度むら）が、低減する。具体的には、本実施の形態に係る実施例（実施例１）では、フライアイレンズにおいて本実施の形態のような領域分割がなされていない比較例１と比べ、光量分布における山状部分および谷状部分の発生が抑えられ、上記した回折むらが低減している。
【００５８】
以上のように本実施の形態では、上記光量分布における山状部分と谷状部分とが複数の分割領域Ａ１１〜Ａ１４ごとに得られる光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域Ａ１１〜Ａ１４における単位レンズＵＬ１１〜ＵＬ１４の配列ピッチｗ１〜ｗ４を設定したので、回折現象により生ずる輝度むらが低減する。よって、照明光における輝度むらを低減する（表示画質を向上させる）ことが可能となる。
【００５９】
また、反射型液晶素子２１上の有効照明領域Ｄeff内に回折むらの発生位置を保持しつつ、そのような回折むらの発生を低減するようにしたので、光利用効率を低下させずに表示画質を向上させることが可能となる。
【００６０】
なお、本実施の形態（および以下の関連する変形例等）で説明した手法では、光量分布における山状部分と谷状部分とが必ずしも完全に打ち消し合う（相殺する）必要はなく、互いに打ち消し合う方向（減殺する方向）に各パラメータが設定されているようにすればよい。すなわち、完全に打ち消し合う条件から各パラメータが若干ずれていたとしても、光量分布における山状部分および谷状部分の位置が分割領域ごとに少しでもずれていれば、これらの位置が一致している場合と比べて回折むらはある程度低減することとなる。
【００６１】
具体的には、前述した（１）式や（２）式（一般式としては（３）式）および図４で示したように、一の分割領域の光量分布における谷状部分の位置に他の分割領域の光量分布における山状部分が位置する場合が最適条件であり、回折むらの低減効果が最も大きくなる。しかしながら、以下の（４）式等（一般式としては（５）式）および図４中の範囲Δｈ内で示したように、一の分割領域の光量分布における谷状部分と山状部分との中間地点よりも谷状部分寄りの位置に、他の分割領域の光量分布における山状部分が位置するようにしてもよい。このような範囲Δｈ内の位置であれば（（４）式等や（５）式を満たすようにすれば）、光量分布における山状部分と谷状部分とが互いに打ち消し合う関係（減殺する関係）となり、回折むらが低減する。実際に、（５）式の上限値および下限値（例えば図４中の範囲Δｈの右端および左端の位置に対応）に相当するサンプルを作製して実験を行ったところ、上記最適条件に近い大きな回折むら低減効果が得られた。このように、実際の設計の際には、例えば素子作製上の都合に併せて、上記（５）式で規定する範囲内で各パラメータの値を調整してもよい。また、その際に、多少の製造誤差は許容される。
【００６２】
【数４】
2014146542.tif 000006
【００６３】
＜変形例１＞
続いて、上記第１の実施の形態の変形例（変形例１）について説明する。なお、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６４】
［表示装置３Ａの構成］
図８は、変形例１に係る表示装置（表示装置３Ａ）の全体構成を表すものである。この表示装置３Ａは、変形例１に係る照明装置（照明装置１Ａ）と、この照明装置１Ａからの照明光を用いて映像表示を行うための表示光学系とを備えている。すなわち、表示装置３において、照明装置１の代わりに照明装置１Ａを設けたものとなっている。
【００６５】
照明装置１Ａは、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂ、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、ダイクロイックプリズム１３１，１３２、光学素子１４、駆動部１４０、フライアイレンズ１５Ａおよびコンデンサレンズ１７を備えている。すなわち、この照明装置１Ａは、照明装置１においてフライアイレンズ１５の代わりに以下説明するフライアイレンズ１５Ａを設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。
【００６６】
（フライアイレンズ１５Ａ）
第１の実施の形態で説明したフライアイレンズ１５では、単位レンズにおける配列ピッチが、複数の分割領域ごとに異なっていた。これに対し、本変形例のフライアイレンズ１５Ａでは、単位レンズにおける光軸方向の厚みが複数の分割領域ごとに異なっており、他の構成は同様となっている。すなわち、フライアイレンズ１５では、単位レンズにおける配列ピッチが本開示における「パラメータ」の一具体例に対応し、フライアイレンズ１５Ａでは、単位レンズにおける光軸方向の厚みが本開示における「パラメータ」の一具体例に対応している。
【００６７】
図９は、フライアイレンズ１５Ａの平面（Ｘ−Ｙ平面）構成例を表したものであり、光入射面Ｓin側から見た平面構成に対応している。また、図１０は、このフライアイレンズ１５Ａの断面（Ｙ−Ｚ断面）構成例（図９中に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成例）を表したものである。
【００６８】
本変形例のフライアイレンズ１５Ａは、図９に示したように、複数の単位レンズ（後述する単位レンズＵＬ２１，ＵＬ２２，ＵＬ２３，ＵＬ２４）が２次元配列されてなる。すなわち、複数の単位レンズが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方に沿って配列されている。また、第１の実施の形態と同様に、各単位レンズは、Ｘ軸方向を長軸方向とすると共にＹ軸方向を短軸方向とする異方性形状（ここでは矩形状）からなる平面（Ｘ−Ｙ平面）形状を有している。
【００６９】
ここで、フライアイレンズ１５Ａにおいてもフライアイレンズ１５と同様に、図９に示したように、その光通過面（光入射面Ｓinおよび光出射面Ｓout）が、複数の分割領域（ここでは、４つの分割領域Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３，Ａ２４）に分割されている。具体的には、光通過面上の中心点Ｐｃを中心にして、４つの分割領域Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３，Ａ２４が光通過面上で点対称に配置されている。そして、各分割領域Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３，Ａ２４内においても、複数の単位レンズが２次元配列されている。すなわち、分割領域Ａ２１内では複数の単位レンズＵＬ２１が２次元配列され、分割領域Ａ２２内では複数の単位レンズＵＬ２２が２次元配列され、分割領域Ａ２３内では複数の単位レンズＵＬ２３が２次元配列され、分割領域Ａ２４内では複数の単位レンズＵＬ２４が２次元配列されている。
【００７０】
また、このフライアイレンズ１５Ａにおいても、各単位レンズにおける形状のパラメータが、複数の分割領域Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３，Ａ２４ごとに互いに異なっている。具体的には、本変形例では図１０に示したように、上記パラメータとして、単位レンズにおける光軸方向（Ｚ軸方向）の厚みが、複数の分割領域Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３，Ａ２４ごとに互いに異なっている。詳細には、分割領域Ａ２１における単位レンズＵＬ２１の光軸方向の厚みをｄ１、分割領域Ａ２２における単位レンズＵＬ２２の光軸方向の厚みをｄ２、分割領域Ａ２３における単位レンズＵＬ２３の光軸方向の厚みをｄ３、分割領域Ａ２４における単位レンズＵＬ２４の光軸方向の厚みをｄ４とすると、例えば以下のように各厚みｄ１〜ｄ４が設定されている。そして、このような各分割領域Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３，Ａ２４におけるパラメータ（ここでは光軸方向の厚みｄ１〜ｄ４）は、後述する所定の関係を満たすようになっている。
ｄ１：ｄ２：ｄ３：ｄ４＝１．０３：１．００：０．９７：０．９４
（ｄ１＞ｄ２＞ｄ３＞ｄ４）
【００７１】
なお、これに対して、フライアイレンズ１５Ａにおける各単位レンズＵＬ２１〜ＵＬ２４の配列ピッチは、図９に示したように、分割領域Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３，Ａ２４間で共通の値（配列ピッチ：ｗ）となっている。すなわち、本変形例では第１の実施の形態とは異なり、各単位レンズＵＬ２１〜ＵＬ２２の平面形状（Ｘ−Ｙ平面）は、互いに同一となっている。
【００７２】
また、本変形例においても、各単位レンズＵＬ２１〜ＵＬ２４（１つの単位レンズ）からの出射光により被照射面上（反射型液晶素子２１上）に形成される光量分布には、山状部分と谷状部分とが存在する。そして、このような山状部分と谷状部分とが、複数の分割領域Ａ２１〜Ａ２４ごとに得られる上記光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域Ａ２１〜Ａ２４における単位レンズＵＬ２１〜ＵＬ２４の光軸方向の厚みｄ１〜ｄ４が設定されている。
【００７３】
ここで、分割領域Ａ２１内の１つの単位レンズＵＬ２１からの出射光により、反射型液晶素子２１上に形成される上記光量分布（回折むら）は、第１の実施の形態と同様に図４に示したようになる。したがって、本変形例においても基本的には第１の実施の形態と同様に、光軸方向の厚みｄ１の単位レンズＵＬ２１により形成される光量分布における山状部分および谷状部分は、以下の（６）式で規定される光軸方向の厚みｄ２の単位レンズＵＬ２２により形成される光量分布における山状部分および谷状部分によって減殺される。
【００７４】
なお、係数αは、所定の場合における倍率変化を表す係数である。具体的には、例えば第１の実施の形態のように、単位レンズにおける配列ピッチが前述の「パラメータ」である場合には、係数α＝１である。これは、単位レンズにおける配列ピッチが前述の「パラメータ」である場合には、この配列ピッチのみが回折ピッチを決定する要素となるためである。一方、例えば本変形例のように、単位レンズにおける光軸方向の厚みが前述の「パラメータ」である場合には、係数α≠１である。これは、単位レンズにおける光軸方向の厚みが前述の「パラメータ」である場合には、それに伴って単位レンズのパワーも変化するためである（単位レンズと反射型液晶素子２１との倍率比が変化し、上記した山状部分と谷状部分とが減殺し合う位置もずれるためである）。つまり、この係数αは、単位レンズにおける光軸方向の厚み（軸上厚）を変化させた場合における倍率変化を表す係数であると言える。なお、係数αの値は、単位レンズの設計（例えば、曲率，光軸方向の厚み，屈折率，非球面係数等の設計）によって任意の値を取り得る可変値である。ちなみに、前述したｄ１：ｄ２：ｄ３：ｄ４の具体例（＝１．０３：１．００：０．９７：０．９４）では、α＝１．０２となる（最適値の一例）。
【００７５】
【数５】
2014146542.tif 000007
【００７６】
また、光軸方向の厚みｄ２の単位レンズＵＬ２２により形成される光量分布における山状部分および谷状部分はまた、以下の（７）式で規定される光軸方向の厚みｄ３の単位レンズＵＬ２３により形成される光量分布における山状部分および谷状部分によって減殺される。
【００７７】
【数６】
2014146542.tif 000008
【００７８】
したがって、分割領域の個数をＮ（Ｎ：２以上の自然数）、ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の分割領域内の単位レンズにおける光軸方向の厚みをｄn、（ｎ−１）番目の分割領域内の単位レンズにおける光軸方向の厚みをｄ(n-1)とすると、一般化された以下の（８）式が成り立つことになる。
【００７９】
【数７】
2014146542.tif 000009
【００８０】
このように、各分割領域Ａ２１〜Ａ２４における単位レンズＵＬ２１〜ＵＬ２４の光軸方向の厚みｄ１〜ｄ４が互いに異なっているため、各単位レンズＵＬ２１〜ＵＬ２４により形成される光量分布のサイズ（照明領域幅）も互いに異なるものとなる。したがって、本変形例においても第１の実施の形態と同様に、各光量分布における山状部分および谷状部分の位置もそれぞれ変位することとなり、それらが互いに減殺されるようにすることが可能となっている。
【００８１】
［表示装置３Ａの作用・効果］
このようにして本変形例の表示装置３Ａでは、フライアイレンズ１５Ａにおける各単位レンズＵＬ２１〜ＵＬ２４からの出射光により被照射面上（反射型液晶素子２１上）に形成される光量分布において、以下のように設定されている。すなわち、所定の条件を満たすように、各分割領域Ａ２１〜Ａ２４における単位レンズＵＬ２１〜ＵＬ２４の光軸方向の厚みｄ１〜ｄ４が設定されている。具体的には、上記（８）式を満たすように、各光軸方向の厚みｄ１〜ｄ４が設定されている。
【００８２】
これにより第１の実施の形態と同様に、そのような光量分布における山状部分と谷状部分とが、複数の分割領域Ａ２１〜Ａ２４ごとに得られる光量分布同士の重ね合わせ（加重平均）によって、互いに減殺し合うこととなる。その結果、本変形例においても第１の実施の形態と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能となる。すなわち、回折現象により生ずる輝度むらを低減することができ、照明光における輝度むらを低減する（表示画質を向上させる）ことが可能となる。
【００８３】
なお、本変形例においても第１の実施の形態と同様に、以下のことが言える。すなわち、前述した（６）式や（７）式（一般式としては（８）式）および図４で示したように、一の分割領域の光量分布における谷状部分の位置に他の分割領域の光量分布における山状部分が位置する場合が最適条件であり、回折むらの低減効果が最も大きくなる。しかしながら、以下の（９）式等（一般式としては（１０）式）および図４中の範囲Δｈ内で示したように、一の分割領域の光量分布における谷状部分と山状部分との中間地点よりも谷状部分寄りの位置に、他の分割領域の光量分布における山状部分が位置するようにしてもよい。このような範囲Δｈ内の位置であれば（（９）式等や（１０）式を満たすようにすれば）、光量分布における山状部分と谷状部分とが互いに打ち消し合う関係（減殺する関係）となり、回折むらが低減する。
【００８４】
【数８】
2014146542.tif 000010
【００８５】
＜第２の実施の形態＞
続いて、本開示の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態等における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８６】
［表示装置３Ｂの構成］
図１１は、第２の実施の形態に係る表示装置（表示装置３Ｂ）の全体構成を表すものである。この表示装置３Ｂは、第２の実施の形態に係る照明装置（照明装置１Ｂ）と、この照明装置１Ｂからの照明光を用いて映像表示を行うための表示光学系とを備えている。すなわち、表示装置３において、照明装置１の代わりに照明装置１Ｂを設けたものとなっている。
【００８７】
照明装置１Ｂは、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂ、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、ダイクロイックプリズム１３１，１３２、光学素子１４、駆動部１４０、フライアイレンズ１５Ｂおよびコンデンサレンズ１７を備えている。すなわち、この照明装置１Ｂは、照明装置１においてフライアイレンズ１５の代わりに以下説明するフライアイレンズ１５Ｂを設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。
【００８８】
（フライアイレンズ１５Ｂ）
第１の実施の形態のフライアイレンズ１５では、単位レンズにおける配列ピッチが、複数の分割領域ごとに異なっていた。また、変形例１のフライアイレンズ１５Ａでは、単位レンズにおける光軸方向の厚みが、複数の分割領域ごとに異なっていた。これに対し、本実施の形態のフライアイレンズ１５Ｂでは、単位レンズにおける光入射側レンズ頂点の位置が分割領域ごとに異なっている。
【００８９】
図１２は、フライアイレンズ１５Ｂの平面（Ｘ−Ｙ平面）構成例を表したものであり、光入射面Ｓin側から見た平面構成に対応している。また、図１３は、このフライアイレンズ１５Ｂにおける単位レンズの断面（Ｙ−Ｚ断面）構成例を表したものである。
【００９０】
本実施の形態のフライアイレンズ１５Ｂでは、図１２に示したように、複数の単位レンズ（後述する単位レンズＵＬ３１，ＵＬ３２，ＵＬ３３，ＵＬ３４，ＵＬ３５）が２次元配列されてなる。すなわち、複数の単位レンズが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方に沿って配列されている。また、第１の実施の形態および変形例１と同様に、各単位レンズは、Ｘ軸方向を長軸方向とすると共にＹ軸方向を短軸方向とする異方性形状（ここでは矩形状）からなる平面（Ｘ−Ｙ平面）形状を有している。
【００９１】
ここで、フライアイレンズ１５Ｂにおいてもフライアイレンズ１５，１５Ａと同様に、図１２に示したように、その光通過面（光入射面Ｓinおよび光出射面Ｓout）が、複数の分割領域（ここでは、５つの分割領域Ａ３１，Ａ３２，Ａ３３，Ａ３４，Ａ３５）に分割されている。具体的には、この例では、光通過面上において光入射面Ｓin側から見て、５つの分割領域Ａ３１，Ａ３２，Ａ３３，Ａ３４，Ａ３５が、Ｘ軸の負方向に沿ってこの順に配置されている。そして、各分割領域Ａ３１，Ａ３２，Ａ３３，Ａ３４，Ａ３５内においても、複数の単位レンズが２次元配列されている。すなわち、分割領域Ａ３１内では複数の単位レンズＵＬ３１が２次元配列され、分割領域Ａ３２内では複数の単位レンズＵＬ３２が２次元配列され、分割領域Ａ３３内では複数の単位レンズＵＬ３３が２次元配列されている。また、分割領域Ａ３４内では複数の単位レンズＵＬ３４が２次元配列され、分割領域Ａ３５内では複数の単位レンズＵＬ３５が２次元配列されている。なお、本実施の形態においても変形例１と同様に、各単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５の平面形状（Ｘ−Ｙ平面）は、互いに同一となっている。
【００９２】
また、このフライアイレンズ１５Ｂでは、図１３に示したように、各単位レンズにおける光入射側レンズ頂点Ｐinの位置が、複数の分割領域Ａ３１，Ａ３２，Ａ３３，Ａ３４，Ａ３５ごとに互いに異なっている。一方、各単位レンズにおける光出射側レンズ頂点Ｐoutの位置は、複数の分割領域Ａ３１，Ａ３２，Ａ３３，Ａ３４，Ａ３５間で同一となっている。すなわち、光入射側レンズ頂点Ｐinの位置は、分割領域によっては偏芯している（Ｘ−Ｙ平面形状の中心からずれている）場合がある一方で、光出射側レンズ頂点Ｐoutの位置は、いずれの分割領域においても偏芯していない（Ｘ−Ｙ平面形状の中心に位置している）。なお、本実施の形態では第１の実施の形態と同様に、各単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５における光軸方向（Ｚ軸方向）の厚みは、互いに共通の値（厚み：ｄ）となっている。
【００９３】
ここで、単位レンズにおいて、光出射側レンズ頂点Ｐoutの位置に対する光入射側レンズ頂点Ｐinの変位量（偏芯量）をΔとし、各単位レンズにおける垂直方向（Ｙ軸方向）の配列ピッチをｐとする。すると、図１３中に示したように、この配列ピッチｐに対する偏芯量Δの割合（Δ／ｐ）は、各分割領域Ａ３１〜Ａ３５の単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５において、例えば以下のように設定されている。なお、例えば図１３中に示したように、以下では、光入射側レンズ頂点Ｐinの偏芯方向（光出射側レンズ頂点Ｐoutの位置に対する光入射側レンズ頂点Ｐinの変位方向；偏芯量Δのずれ方向）を、偏芯量Δの横に矢印で示している。
単位レンズＵＬ３１：  （Δ／ｐ）＝−０．１０（−１０％）
単位レンズＵＬ３２：  （Δ／ｐ）＝−０．０５（  −５％）
単位レンズＵＬ３３：  （Δ／ｐ）＝  ０．００（    ０％）
単位レンズＵＬ３４：  （Δ／ｐ）＝＋０．０５（  ＋５％）
単位レンズＵＬ３５：  （Δ／ｐ）＝＋０．１０（＋１０％）
【００９４】
また、このフライアイレンズ１５Ｂでは、例えば図１４に示したように、複数の分割領域Ａ３１〜Ａ３５のうち、単位レンズにおける光出射側レンズ頂点Ｐoutの位置から光入射側レンズ頂点Ｐinの位置が変位（偏芯）している分割領域では、以下のようになっている。すなわち、例えば図１４中の矢印で示したように、そのように偏芯している分割領域（この例では、分割領域Ａ３１，Ａ３２，Ａ３４，Ａ３５）では、隣接する単位レンズ同士において、上記した偏芯方向（偏芯量Δのずれ方向）が、互いに逆（互い違い）となっている。具体的には、例えば分割領域Ａ３１内では、隣接する単位レンズＵＬ３１同士において、偏芯方向が互いに逆となっている。同様に、分割領域Ａ３２内では、隣接する単位レンズＵＬ３２同士において偏芯方向が互いに逆となっており、分割領域Ａ３４内では、隣接する単位レンズＵＬ３４同士において偏芯方向が互いに逆となっており、分割領域Ａ３５内では、隣接する単位レンズＵＬ３５同士において偏芯方向が互いに逆となっている。
【００９５】
［表示装置３Ｂの作用・効果］
本変形例の表示装置３Ａでは、フライアイレンズ１５Ｂが上記構成となっていることにより、以下説明する各単位レンズの加工痕に起因した輝度むらの発生が、抑えられる。このような加工痕に起因した輝度むらの低減作用について、比較例（比較例２）と比較しつつ詳細に説明する。
【００９６】
（比較例２）
まず、一般的なフライアイレンズ２０５（本実施の形態とは異なり、光入射側レンズ頂点Ｐinおよび光出射側レンズ頂点Ｐoutの位置がいずれも偏芯していない単位レンズを用いたもの）をフライアイレンズ１５Ｂの代わりに設けている比較例２では、以下のようになる。つまり、以下説明する原理にて、フライアイレンズ２０５における各単位レンズの加工痕に起因した輝度むらが発生する。
【００９７】
具体的には、例えば図１５に示したように、フライアイレンズ２０５の各単位レンズＵＬ（偏芯量Δ＝０）における中央地点（光入射側レンズ頂点Ｐinおよび光出射側レンズ頂点Ｐout）を通過した光線同士は、被照射面上（反射型液晶素子２１上）の同じ位置Ｐ２０２（中央地点）に到達する。同様に、例えば、フライアイレンズ２０５の各単位レンズＵＬにおけるＸ軸方向の最奥側地点を通過した光線同士は、反射型液晶素子２１上の同じ位置Ｐ２０３（Ｘ軸方向の最手前側地点）に到達する。また、例えば、フライアイレンズ２０５の各単位レンズＵＬにおけるＸ軸方向の最手前側地点を通過した光線同士は、反射型液晶素子２１上の同じ位置Ｐ２０１（Ｘ軸方向の最奥側地点）に到達する。このように、この比較例２では、フライアイレンズ２０５の各単位レンズＵＬにおける同じ位置を通過した光線同士が、反射型液晶素子２１上の同じ位置に到達する。
【００９８】
したがって、フライアイレンズ２０５の各単位レンズＵＬに同様（共通）の加工痕が残留している場合、反射型液晶素子２１上では、そのような加工痕に起因した輝度むらが同一位置で重畳されてしまうことになる（例えば図１６中の矢印を参照）。その結果、例えば図１７に模式的に示したように、投射映像が表示されているスクリーン３０上においても、そのような加工痕に起因した輝度むらが発生し、表示画質が劣化してしまうことになる。なお、図１６および図１７に示したような同心円状の輝度むらが発生するのは、一般にフライアイレンズの各単位レンズには同心円状の加工痕が残留することによるものであり、特に中央部分にて顕著に輝度むらが生じている。
【００９９】
このような加工痕が各単位レンズに残留するのは、以下の理由による。すなわち、照明装置の光源としてレーザを用いた場合、光源の小型化が可能となるという利点がある一方で、それに伴って各光学部品の小型化も要求される。ここで、フライアイレンズは多数の単位レンズの集合体であることから、各単位レンズは数百μｍオーダーの非常に小さなものとなる。そのため、製造の際には光学部品としての加工精度が要求され、現在の加工レベルでは、単位レンズの金型加工時に加工バイトの切削痕（加工痕）が残留してしまうのが現状である。このように、フライアイレンズの各単位レンズに加工痕が残留してしまうのは、光源にレーザを用いて小型化を進めたことによるものである。
【０１００】
ここで、このような加工痕に起因した輝度むらは、原理的に、各単位レンズにおける光入射面側の加工痕のみが寄与し、光出射面側の加工痕は寄与しない。これは、以下の理由によるものである。すなわち、まず、各単位レンズが両凸レンズ（光入射面側および光出射面側の双方に凸のレンズ）である場合、例えば配列ピッチや曲率等が同じであれば、同程度の加工痕が残留することになる。それにも関らず、上記したように各単位レンズにおける光入射面側の加工痕のみが寄与するというのは、照明光学系における共役関係が関係している。つまり、まず一般に、反射型液晶素子等の光変調素子上の映像が照明されてスクリーン上に拡大投射されるため、スクリーンと光変調素子とが共役関係となるように配置される。次に、光変調素子が照明光学系内のどの位置と共役関係にあるのかについて、前述した図１５を用いて説明する。この図１５中の反射型液晶素子２１（光変調素子）上の位置Ｐ２０２（中央地点）から、照明光学系側に光線を辿ると、フィールドレンズ２２およびコンデンサレンズ１７を経由して、フライアイレンズ２０５の位置に平行光で到達する。これは、フィールドレンズ２２およびコンデンサレンズ１７における焦点距離の位置に、反射型液晶素子２１が配置されているためである。このとき、仮にフライアイレンズ２０５における光出射面側から平行光が入射すると、その焦点位置は、フライアイレンズ２０５における各単位レンズＵＬの光入射面付近（光入射側レンズ頂点Ｐinの位置付近）となる。したがって、フライアイレンズ２０５における光入射面付近と反射型液晶素子２１の位置とが、共役関係となる。よって、共役関係にある像同士がある所定の倍率によって共役像を結ぶため、フライアイレンズ２０５の各単位レンズＵＬにおける光入射面側の加工痕が、輝度むらに寄与することとなる。これに対して、フライアイレンズ２０５における光出射面側の共役関係位置は、反射型液晶素子２１上で反射されて投射レンズ２４側へ進行する光線の、投射レンズ２４における瞳近傍となる。よって、フライアイレンズ２０５における光出射面近傍は、反射型液晶素子２１の位置とは共役関係とはならないため、フライアイレンズ２０５の各単位レンズＵＬにおける光出射面側の加工痕は、輝度むらには寄与しないのである。
【０１０１】
なお、このような原理にて発生する加工痕による輝度むらを、特殊な加工法を採用することで対応することも考えられる。すなわち、特殊な加工法を用いることで、各単位レンズに残留する加工痕自体を除去してしまう、という手法である。ただし、特殊な金型加工ツールを必要とするため、フライアイレンズ自体の価格が高くなってしまったり、加工時間が増加するため製造効率が低下してしまう。
【０１０２】
（加工痕に起因した輝度むらの低減作用）
そこで本実施の形態では、そのような特殊な加工法を用いることなく、フライアイレンズ１５Ｂにおける単位レンズの形状を工夫することで、加工痕に起因した輝度むらの発生を抑えるようにしている。すなわち、前述したように、フライアイレンズ１５Ｂの単位レンズにおいて、その少なくとも一部の光入射面側レンズ頂点Ｐinの位置を偏芯させることで、加工痕に起因した輝度むらの発生を抑えている。
【０１０３】
具体的には、このフライアイレンズ１５Ｂでは、例えば図１２および図１３に示したように、まず、その光通過面（光入射面Ｓinおよび光出射面Ｓout）が、複数の分割領域Ａ３１〜Ａ３５に分割されている。そして、各単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５における光入射側レンズ頂点Ｐinの位置が、複数の分割領域Ａ３１〜Ａ３５ごとに互いに異なっている。
【０１０４】
これにより例えば図１８中の符号Ｐ１で示したように、複数の分割領域Ａ３１〜Ａ３５間で、単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５における光入射側レンズ頂点Ｐinを通過した光線同士が、被照射面上（反射型液晶素子２１上）の異なる位置に到達するようになる。具体的には、この図１８中に代表して示した例では、分割領域Ａ３１の単位レンズＵＬ３１、分割領域Ａ３３の単位レンズＵＬ３３および分割領域Ａ３５の単位レンズＵＬ３５における各光入射側レンズ頂点Ｐinを通過した光線同士が、反射型液晶素子２１上の異なる位置に到達している。つまり、上記比較例２の場合（図１５）に対して反射型液晶素子２１上への照明範囲は変えることなく、フライアイレンズ１５Ｂを通過してくる各光線の光路（通過経路）のみを変化させることで、反射型液晶素子２１上の同じ位置に到達しないように照明関係を変えている。
【０１０５】
なお、各単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５における光入射側レンズ頂点Ｐinを通過した光線を代表して示しているのは、この光入射側レンズ頂点Ｐin（加工痕が顕著に表れる部分）を通過する光線が、加工痕による輝度むらに特に寄与するためである。つまり、本実施の形態のフライアイレンズ１５Ｂのように、光入射側レンズ頂点Ｐinの位置が偏芯していたとしても、各単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５における金型加工の際には同心円状に加工を行うため、各光入射側レンズ頂点Ｐinを中心に同一の加工痕が発生する。
【０１０６】
このようにして、複数の分割領域Ａ３１〜Ａ３５間で、単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５における光入射側レンズ頂点Ｐinを通過した光線同士が反射型液晶素子２１上の異なる位置に到達することで、各単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５における加工痕の影響が加算平均化される。その結果、既存の加工手法を用いて各単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５に加工痕が残留していたとしても、反射型液晶素子２１上では、そのような加工痕の影響が見かけ上消失することになる。よって、本実施の形態では例えば図１９に示した実施例２のように、図１６に示した上記比較例２と比べ、各単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３5の加工痕に起因した輝度むらの発生が抑えられる。
【０１０７】
また、本実施の形態では例えば図２０に中の符号Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３で示したように、複数の分割領域Ａ３１〜Ａ３５間で、単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５における光出射側レンズ頂点Ｐoutを通過した光線同士が、反射型液晶素子２１上の同じ位置に到達する。つまり、単位レンズＵＬ３１，ＵＬ３２，ＵＬ３４，ＵＬ３５における光入射側レンズ頂点Ｐinが偏芯しているにも関わらず、図１６に示した比較例２と同様に、反射型液晶素子２１上の同じ位置に到達している。したがって、反射型液晶素子２１上の照明位置は変化していないことから、比較例２と比べて光利用効率が低下することもない。
【０１０８】
更に、本実施の形態のフライアイレンズ１５Ｂでは、例えば図１４に示したように、光入射側レンズ頂点Ｐinの位置が偏芯している分割領域（分割領域Ａ３１，Ａ３２，Ａ３４，Ａ３５）では、隣接する単位レンズ同士において、偏芯方向（偏芯量Δのずれ方向）が互いに逆となっている。これにより、各単位レンズの光入射面Ｓin側の形状が連続的なものとなるため、下記の比較例３，４のように、隣接する単位レンズ同士で偏芯方向が同一となっている（揃っている）場合と比べ、以下の利点が得られる。
【０１０９】
すなわち、まず、図２１に示した比較例３に係るフライアイレンズ３０５では、隣接する単位レンズＵＬ３０１同士で、偏芯方向（矢印で示した偏芯量Δのずれ方向）が同一となっている。このため、光入射面Ｓin側の形状が非連続なものとなり、各単位レンズＵＬ３０１が形成しにくくなる。逆に言うと、本実施の形態のフライアイレンズ１５Ｂでは、このような比較例３のフライアイレンズ３０５と比べ、各単位レンズが形成し易くなる。
【０１１０】
また、図２２に示した比較例４に係るフライアイレンズ４０５においても、隣接する単位レンズＵＬ４０１同士で、偏芯方向（矢印で示した偏芯量Δのずれ方向）が同一となっている。更に、このフライアイレンズ４０５における偏芯形状は、例えば光源像を散らすためのものであったり、コンデンサレンズとフライアイレンズとの複合素子にすることを目的としてパワーを持たせたものである。すなわち、本実施の形態のフライアイレンズ１５Ｂとは、偏芯形状の目的および偏芯形状自体が、いずれも異なっている。
【０１１１】
以上のように本実施の形態では、単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５における光入射側レンズ頂点Ｐinの位置が複数の分割領域Ａ３１〜Ａ３５ごとに互いに異なっているようにしたので、各単位レンズＵＬ３１〜ＵＬ３５の加工痕に起因した輝度むらの発生が抑えられる。よって、照明光における輝度むらを低減する（表示画質を向上させる）ことが可能となる。
【０１１２】
また、複数の分割領域Ａ３１〜Ａ３５のうち、光出射側レンズ頂点Ｐinの位置が偏芯している分割領域（分割領域Ａ３１，Ａ３２，Ａ３４，Ａ３５）では、隣接する単位レンズ同士で偏芯方向が互いに逆となっているようにしたので、各単位レンズが形成し易くなる。よって、フライアイレンズ１５Ｂを容易に製造することも可能となる。
【０１１３】
＜第３の実施の形態＞
続いて、本開示の第３の実施の形態について説明する。なお、第１，第２の実施の形態等における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１１４】
［表示装置３Ｃの構成］
図２３は、第３の実施の形態に係る表示装置（表示装置３Ｃ）の全体構成を表すものである。この表示装置３Ｃは、第３の実施の形態に係る照明装置（照明装置１Ｃ）と、この照明装置１Ｃからの照明光を用いて映像表示を行うための表示光学系とを備えている。すなわち、表示装置３において、照明装置１の代わりに照明装置１Ｃを設けたものとなっている。
【０１１５】
照明装置１Ｃは、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂ、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、ダイクロイックプリズム１３１，１３２、光学素子１４、駆動部１４０、フライアイレンズ１５Ｃおよびコンデンサレンズ１７を備えている。すなわち、この照明装置１Ｃは、照明装置１においてフライアイレンズ１５の代わりに以下説明するフライアイレンズ１５Ｃを設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。
【０１１６】
（フライアイレンズ１５Ｃ）
本実施の形態のフライアイレンズ１５Ｃは、第１の実施の形態で説明したフライアイレンズ１５の構成と、第２の実施の形態で説明したフライアイレンズ１５Ｃの構成とを組み合わせたものとなっている。
【０１１７】
すなわち、例えば図２４に示したフライアイレンズ１５Ｃの平面（Ｘ−Ｙ平面）構成例（光入射面Ｓin側から見た平面構成例）から分かるように、フライアイレンズ１５Ｃは以下のような構成となっている。
【０１１８】
まず、フライアイレンズ１５Ｃにおける各単位レンズからの出射光により被照射面上（反射型液晶素子２１上）に形成される光量分布において所定の条件を満たすように、各分割領域Ａ１１〜Ａ１４における所定のパラメータが設定されている。具体的には、前述した（５）式または（１０）式（望ましくは、前述した（３）式または（８）式）を満たすように、各分割領域Ａ１１〜Ａ１４における単位レンズの配列ピッチｗ１〜ｗ４または光軸方向の厚みｄ１〜ｄ４が設定されている。
【０１１９】
また、各分割領域Ａ３１〜Ａ３５の単位レンズにおける光入射側レンズ頂点Ｐinの位置が、これら複数の分割領域Ａ３１〜Ａ３５ごとに互いに異なっている。そして、光入射側レンズ頂点Ｐinの位置が偏芯している分割領域（分割領域Ａ３１，Ａ３２，Ａ３４，Ａ３５）では、隣接する単位レンズ同士において、偏芯方向（偏芯量Δのずれ方向）が互いに逆となっている。
【０１２０】
このように、上記パラメータ（単位レンズの配列ピッチｗ１〜ｗ４または光軸方向の厚みｄ１〜ｄ４）と、光入射側レンズ頂点Ｐinにおける偏芯とは互いに独立したパラメータであることから、分割領域の数は増加するものの、このようなフライアイレンズ１５Ｃを形成することは可能である。なお、このフライアイレンズ１５Ｃの例では、光通過面上の中心点Ｐｃを中心にして、４つの分割領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４が光通過面上で点対称に配置されている。また、それと同時に、光通過面上において光入射面Ｓin側から見て、５つの分割領域Ａ３１，Ａ３２，Ａ３３，Ａ３４，Ａ３５が、Ｘ軸の負方向に沿ってこの順に配置されている。
【０１２１】
［表示装置３Ｃの作用・効果］
このような構成により本実施の形態の表示装置３Ｃでは、第１，第２の実施の形態と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能となる。すなわち、回折現象により生ずる輝度むらと、各単位レンズの加工痕に起因した輝度むらとの双方を低減することができ、照明光における輝度むらを更に低減する（表示画質を更に向上させる）ことが可能となる。また、それと共に、フライアイレンズ１５Ｃを容易に製造することも可能となる。
【０１２２】
なお、本実施の形態では、フライアイレンズ１５Ｃが、第１の実施の形態で説明したフライアイレンズ１５の構成と、第２の実施の形態で説明したフライアイレンズ１５Ｃの構成とを組み合わせたものとなっている場合について説明した。ただし、これには限られず、例えば、変形例１で説明したフライアイレンズ１５Ａの構成と、第２の実施の形態で説明したフライアイレンズ１５Ｃの構成とを組み合わせたフライアイレンズを用いるようにしてもよい。この場合も、変形例１および第２の実施の形態と同様の作用により、本実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
【０１２３】
＜変形例２＞
続いて、上記第１〜第３の実施の形態および変形例１に共通の変形例（変形例２）について説明する。本変形例は、第１〜第３の実施の形態および変形例１に係るフライアイレンズのうちのいずれかを、これまで説明したものとは異なり、２段構成のフライアイレンズに適用した例となっている。なお、第１〜第３の実施の形態等における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１２４】
［表示装置３Ｄの構成］
図２５は、変形例２に係る表示装置（表示装置３Ｄ）の全体構成を表すものである。この表示装置３Ｄは、変形例２に係る照明装置（照明装置１Ｄ）と、この照明装置１Ｄからの照明光を用いて映像表示を行うための表示光学系とを備えている。すなわち、表示装置３において、照明装置１の代わりに照明装置１Ｄを設けたものとなっている。
【０１２５】
照明装置１Ｄは、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂ、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、ダイクロイックプリズム１３１，１３２、光学素子１４、駆動部１４０、フライアイレンズ１５１，１５２、サブコンデンサレンズ１６１，１６２およびコンデンサレンズ１７を備えている。このように、この照明装置１Ｄは、照明装置１等において、前段側のフライアイレンズ１５１およびサブコンデンサレンズ１６１，１６２を更に設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。
【０１２６】
（フライアイレンズ１５１，１５２）
フライアイレンズ１５１，１５２はそれぞれ、基板上に複数の単位レンズが２次元配置された光学部材（インテグレータ）であり、これらの単位レンズの配列に応じて入射光束を空間的に分割して出射させるものである。フライアイレンズ１５１は、光源部側からみて前段側のフライアイレンズであり、ここでは光源部とフライアイレンズ１５２との間の光路上（具体的には、ダイクロイックプリズム１３２と光学素子１４との間の光路上）に配置されている。フライアイレンズ１５２は後段側のフライアイレンズであり、ここでは光学素子１４とコンデンサレンズ１７との間の光路上に配置されている。これらのフライアイレンズ１５１，１５２ではそれぞれ、分割された光束が重畳されるように出射される。これにより、フライアイレンズ１５２からの出射光Ｌ２outの均一化（面内の光量分布の均一化）が図られ、照明光として出射されるようになっている。
【０１２７】
ここで本変形例では、これら２つ（２段構成）のフライアイレンズ１５１，１５２のうち、後段側のフライアイレンズ１５２が、これまでに説明したフライアイレンズ１５，１５Ａ〜１５Ｃのうちのいずれかにより構成されている。すなわち、フライアイレンズ１５１が本開示における「他の均一化光学部材」の一具体例に対応し、フライアイレンズ１５２が本開示における「均一化光学部材」の一具体例に対応している。
【０１２８】
（サブコンデンサレンズ１６１，１６２）
サブコンデンサレンズ１６１，１６２はそれぞれ、２つのフライアイレンズ１５１，１５２の間の光路上に配置（フライアイレンズ１５１側にサブコンデンサレンズ１６１、フライアイレンズ１５２側にサブコンデンサレンズ１６２が配置）されている。これらのサブコンデンサレンズ１６１，１６２はそれぞれ、正のパワーを有するレンズであり、リレー光学系を構成している。具体的には、サブコンデンサレンズ１６１は、フライアイレンズ１５１からの出射光を集光し、光学素子１４へ入射させるためのレンズである。同様に、サブコンデンサレンズ１６２は、光学素子１４からの出射光を集光し、フライアイレンズ１５２へ入射させるためのレンズである。
【０１２９】
［表示装置３Ｄの作用・効果］
このような構成の本変形例の表示装置３Ｄにおいても、第１〜第３の実施の形態および変形例１と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能となる。すなわち、回折現象により生ずる輝度むら、および各単位レンズの加工痕に起因した輝度むらのうちの少なくとも一方を低減することができ、照明光における輝度むらを低減する（表示画質を向上させる）ことが可能となる。また、加工痕に起因した輝度むらが低減される場合には、それと共にフライアイレンズを容易に製造することも可能となる。
【０１３０】
更に、本変形例では、照明装置１Ｄ内で２段構成のフライアイレンズ１５１，１５２が設けられているため、１段目のフライアイレンズ１５１によって、２段目のフライアイレンズ１５２への入射光の光量分布の均一化が図られる。このように、レーザの発散角によらずに、２段目のフライアイレンズ１５２への入射光の光量分布が均一化されるため、照明光学系の光学設計によってＦナンバー（擬似ＦナンバーＦ’）が一意に決まることになり、以下のような特性の変動が抑えられる。すなわち、光源としてレーザを用いた光学系では一般に、レーザにおける発散角の変動によって、フォーカス深度が変動したり、後述するスペックルノイズの度合いが変動したりし、プロジェクタ特性が大きく左右されるが、本変形例ではそのような特性の変動が抑えられる。
【０１３１】
また、レーザ光を用いたプロジェクタでは一般に、瞳共役位置における光量分布がレーザの放射分布そのもの（ガウス分布）となるため、中央付近での強度が強い。そのため、瞳位置でも同様に、中央付近での強度が強い光量分布となり、人間（ユーザ）の目に危険を及ぼすおそれがあることから、レーザ光の強度（照明光の光量）を制限する必要が生じてしまう。
【０１３２】
これに対して変形例では、上記したように２段構成のフライアイレンズ１５１，１５２によって、２段目のフライアイレンズ１５２への入射光Ｌ２inの光量分布の均一化が図られる。したがって、瞳位置での光量分布の均一化も図られ、人間の目にとってもダメージが小さくなる。その結果、レーザ光の強度（照明光の光量）の制限が緩くて済むようになり、安全規格を遵守しつつ表示映像の明るいプロジェクタを構築できるようになる。
【０１３３】
＜その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【０１３４】
例えば、上記実施の形態等では、フライアイレンズにおける光通過面が、４つまたは５つの分割領域に分割、あるいはそれらの組合せの態様で分割されている場合について説明したが、複数の分割領域の個数（およびそれらの分割領域の配置の仕方）は、これには限られない。すなわち、製造が可能な限りにおいて分割領域の個数を増やす（より細かく分割する）ことで、更なる特性の向上（輝度むらの更なる抑制）を図ることが可能となる。
【０１３５】
また、上記実施の形態等では、本開示における「均一化光学部材」がフライアイレンズからなる場合を例に挙げて説明したが、この均一化光学部材が他の光学部材（例えばロッドインテグレータ等）からなるようにしてもよい。
【０１３６】
更に、上記実施の形態等では、照明装置内に光学素子１４およびその駆動部１４０が設けられている場合について説明したが、これには限られず、場合によってはそれらを設けないようにしてもよい。
【０１３７】
加えて、上記実施の形態等では、複数種類（赤色用，緑色用，青色用）の光源がいずれもレーザ光源である場合について説明したが、この場合には限られない。具体的には、例えば第１の実施の形態および変形例１ならびにそれらの変形例等では、複数種類の光源のうちの少なくとも１つがレーザ光源であればよい。すなわち、光源部内に、レーザ光源と他の光源（例えばＬＥＤ等）とを組み合わせて設けるようにしてもよい。また、例えば第２の実施の形態およびその変形例等では、複数種類の光源の各々を、任意の組み合わせにてレーザ光源以外の他の光源（例えばＬＥＤ等）に置き換えるようにしてもよい。
【０１３８】
また、上記実施の形態等では、光変調素子が反射型の液晶素子である場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られない。すなわち、例えば透過型の液晶素子であってもよく、更には、液晶素子以外の光変調素子（例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）など）であってもよい。
【０１３９】
更に、上記実施の形態等では、異なる波長の光を発する３種類の光源を用いた場合について説明したが、例えば３種類の光源ではなく、１種類や２種類，４種類以上の光源を用いるようにしてもよい。
【０１４０】
加えて、上記実施の形態等では、照明装置および表示装置の各構成要素（光学系）を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。具体的には、例えばダイクロイックプリズム１３１，１３２の代わりに、ダイクロイックミラーを設けるようにしてもよい。また、偏光ビームスプリッタ２３の代わりに、プリズムを設けるようにしてもよい。
【０１４１】
また、上記実施の形態等では、光変調素子により変調された光をスクリーンに投射する投射光学系（投影レンズ）を備え、投射型の表示装置として構成されている場合について説明したが、本技術は、直視型の表示装置などにも適用することが可能である。
【０１４２】
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
［１］
レーザ光源を含む光源部と、
２次元配列された複数の単位レンズを有し、前記光源部側からの光が通過する均一化光学部材と
を備え、
前記均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、前記単位レンズにおける形状のパラメータが、前記複数の分割領域ごとに互いに異なっており、
前記単位レンズからの出射光により形成される光量分布における山状部分と谷状部分とが、前記複数の分割領域ごとに得られる前記光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域における前記パラメータが設定されている
照明装置。
［２］
以下の（１）式を満たす
上記［１］に記載の照明装置。
【数９】
2014146542.tif 000011
［３］
前記パラメータが、前記光通過面内での前記単位レンズの配列ピッチであり、
前記係数α＝１である
上記［２］に記載の照明装置。
［４］
前記パラメータが、前記単位レンズの光軸方向の厚みであり、
前記係数α≠１である
上記［２］に記載の照明装置。
［５］
更に、前記単位レンズにおける光入射側レンズ頂点の位置が、前記複数の分割領域ごとに互いに異なっており、
前記複数の分割領域のうち、前記単位レンズにおける光出射側レンズ頂点の位置から前記光入射側レンズ頂点の位置が変位している分割領域では、
隣接する前記単位レンズ同士において、前記光出射側レンズ頂点の位置に対する前記光入射側レンズ頂点の変位方向である偏芯方向が、互いに逆となっている
上記［３］または［４］に記載の照明装置。
［６］
前記複数の分割領域の個数が、偶数である
上記［１］ないし［５］のいずれかに記載の照明装置。
［７］
前記複数の分割領域が、前記光通過面上で点対称に配置されている
上記［１］ないし［６］のいずれかに記載の照明装置。
［８］
前記均一化光学部材がフライアイレンズからなる
上記［１］ないし［７］のいずれかに記載の照明装置。
［９］
前記光源部と前記均一化光学部材との間の光路上に、他の均一化光学部材を更に備えた
上記［１］ないし［８］のいずれかに記載の照明装置。
［１０］
照明光を出射する照明装置と、
前記照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
を備え、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
２次元配列された複数の単位レンズを有し、前記光源部側からの光が通過する均一化光学部材と
を備え、
前記均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、前記単位レンズにおける形状のパラメータが、前記複数の分割領域ごとに互いに異なっており、
前記単位レンズからの出射光により形成される光量分布における山状部分と谷状部分とが、前記複数の分割領域ごとに得られる前記光量分布同士の重ね合わせによって互いに減殺し合うように、各分割領域における前記パラメータが設定されている
表示装置。
［１１］
前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
上記［１０］に記載の表示装置。
［１２］
前記光変調素子が液晶素子である
上記［１０］または［１１］に記載の表示装置。
［１３］
光源部と、
２次元配列された複数の単位レンズを有し、前記光源部側からの光が通過する均一化光学部材と
を備え、
前記均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、前記単位レンズにおける光入射側レンズ頂点の位置が、前記複数の分割領域ごとに互いに異なっており、
前記複数の分割領域のうち、前記単位レンズにおける光出射側レンズ頂点の位置から前記光入射側レンズ頂点の位置が変位している分割領域では、
隣接する前記単位レンズ同士において、前記光出射側レンズ頂点の位置に対する前記光入射側レンズ頂点の変位方向である偏芯方向が、互いに逆となっている
照明装置。
［１４］
前記複数の分割領域間で、前記単位レンズにおける前記光入射側レンズ頂点を通過した光線同士が、被照射面上の異なる位置に到達する
上記［１３］に記載の照明装置。
［１５］
前記複数の分割領域間で、前記単位レンズにおける前記光出射側レンズ頂点に対向する光入射位置を通過した光線同士が、被照射面上の同じ位置に到達する
上記［１３］または［１４］に記載の照明装置。
［１６］
前記均一化光学部材がフライアイレンズからなる
上記［１３］ないし［１５］のいずれかに記載の照明装置。
［１７］
前記光源部と前記均一化光学部材との間の光路上に、他の均一化光学部材を更に備えた
上記［１３］ないし［１６］のいずれかに記載の照明装置。
［１８］
照明光を出射する照明装置と、
前記照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
を備え、
前記照明装置は、
光源部と、
２次元配列された複数の単位レンズを有し、前記光源部側からの光が通過する均一化光学部材と
を備え、
前記均一化光学部材における光通過面が複数の分割領域に分割されていると共に、前記単位レンズにおける光入射側レンズ頂点の位置が、前記複数の分割領域ごとに互いに異なっており、
前記複数の分割領域のうち、前記単位レンズにおける光出射側レンズ頂点の位置から前記光入射側レンズ頂点の位置が変位している分割領域では、
隣接する前記単位レンズ同士において、前記光出射側レンズ頂点の位置に対する前記光入射側レンズ頂点の変位方向である偏芯方向が、互いに逆となっている
表示装置。
［１９］
前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
上記［１８］に記載の表示装置。
［２０］
前記光変調素子が液晶素子である
上記［１８］または［１９］に記載の表示装置。
【符号の説明】
【０１４３】
１，１Ａ〜１Ｄ…照明装置、１１Ｒ…赤色レーザ、１１Ｇ…緑色レーザ、１１Ｂ…青色レーザ、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…カップリングレンズ、１３１，１３２…ダイクロイックプリズム、１４…光学素子、１４０…駆動部、１５，１５Ａ〜１５Ｃ，１５１，１５２…フライアイレンズ、１６１，１６２…サブコンデンサレンズ、１７…コンデンサレンズ、２１…反射型液晶素子、２２…フィールドレンズ、２３…偏光ビームスプリッタ、２４…投射レンズ、３，３Ａ〜３Ｄ…表示装置、３０…スクリーン、Ｚ０…光軸、Ｌin…入射光、Ｌout、Ｓin…光入射面、Ｓout…光出射面、Ａ１１〜Ａ１４，Ａ２１〜Ａ２４，Ａ３１〜Ａ３５…分割領域、ＵＬ１１〜ＵＬ１４，ＵＬ２１〜ＵＬ２４，ＵＬ３１〜ＵＬ３５…単位レンズ、Ｐｃ…中心点、ｗ，ｗ１〜ｗ４…（水平方向の）配列ピッチ、ｄ，ｄ１〜ｄ４…光軸方向の厚み、Ｐin…光入射側レンズ頂点、Ｐout…光出射側レンズ頂点、ｐ…（垂直方向の）配列ピッチ、Δ…偏芯量。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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