(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置と、前記光源装置から出射された光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイの光出射側に配置された第２レンズアレイとを備えた照明装置であって、
前記第１レンズアレイに入射する光束は、第１光強度の部分と、前記第１光強度より強度が低い第２光強度の部分とを有し、
前記第１レンズアレイは、２次元的に配列された複数の第１小レンズを有し、
前記第２レンズアレイは、２次元的に配列された複数の第２小レンズを有し、
前記第１レンズアレイにおいて、前記第１光強度を有する光束が入射される前記第１小レンズは、前記第２光強度を有する光束が入射される前記第１小レンズより外周側に位置し、
前記第１光強度を有する光束が入射される前記第１小レンズは、入射された光束を前記第２小レンズに向けて出射し、
前記第２光強度を有する光束が入射される前記第１小レンズは、入射された光束を前記第２小レンズに向けて出射し、
前記第２レンズアレイにおいて、前記第１光強度を有する光束が入射される前記第２小レンズは、前記第２光強度を有する光束が入射される前記第２小レンズより中心側に位置する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイを、前記光源装置から出射される光束の光軸に沿う方向から見て、前記光軸を通り互いに直交する２つの仮想線により４つの領域にそれぞれ仮想的に分割した場合に、
前記第１小レンズは、
入射した光束を、当該第１小レンズを含む前記領域と幾何学的に対応する前記第２レンズアレイにおける前記領域内の前記第２小レンズに向けて出射する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
照明装置と、前記照明装置から出射された光束を変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光束を投射する投射光学装置とを備えたプロジェクターであって、
前記照明装置は、
請求項１または請求項２に記載の照明装置である
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項４】
請求項３に記載のプロジェクターにおいて、
前記照明装置は、
前記第２レンズアレイの光出射側に配設され、前記第２レンズアレイを介した前記複数の部分光束を重畳させる重畳レンズを備え、
当該プロジェクターは、
前記第１レンズアレイから前記重畳レンズに至る光束の光路中に配設され、光束を通過可能とする光通過領域の面積を変更する調光装置を備え、
前記調光装置は、
前記光源装置から出射された光束の光軸を中心として対称配置され、互いに対向する各端部同士が近接隔離するように移動する一対の遮光板を備える
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項５】
請求項３に記載のプロジェクターにおいて、
前記照明装置は、
前記第２レンズアレイの光出射側に配設され、前記第２レンズアレイを介した前記複数の部分光束を重畳させる重畳レンズを備え、
当該プロジェクターは、
前記第１レンズアレイから前記重畳レンズに至る光束の光路中に配設され、前記光源装置から出射された光束の光軸から離間した側の光束を遮光する絞り装置を備える
ことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の照明装置１００を模式的に示す図である。
プロジェクターでは、液晶パネル等の光変調装置２００を略均一に照明するために、図８に示すような照明装置１００が多用される。
照明装置１００は、図８に示すように、光源装置１１０と、光源装置１１０から出射された光束を複数の第１小レンズ１２０Ａにて複数の部分光束に分割する第１レンズアレイ１２０と、複数の第１小レンズ１２０Ａと幾何学的に対応する位置に第２小レンズ１３０Ａがそれぞれ設けられた第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０を介した複数の部分光束を光変調装置２００に重畳させる重畳レンズ１４０とを備える。
【０００３】
そして、従来では、上述した照明装置１００において、一部の第１小レンズ１２０Ａを偏芯レンズで構成し、光変調装置２００に対して＋θ側から入射する光束の光量と−θ側から入射する光束の光量との差を低減させ、投影画像の色むらの低減、及びコントラストの向上を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
なお、＋θ側とは光源装置１１０から出射される光束の光軸Ａｘから離間する側を意味し、−θ側とは光軸Ａｘに近接する側を意味するものである。
【０００４】
図９及び図１０は、従来の照明装置１００における第１小レンズ１２０Ａの機能を説明するための図である。
具体的に、図９（Ａ）は、第１レンズアレイ１２０を光入射側から見た模式図である。図９（Ｂ）は、光軸Ａｘを通り互いに直交する２つの第１，第２仮想線Ｖ１，Ｖ２のうち、水平方向に延びる第１仮想線Ｖ１上の各位置での光強度を示した図である。図９（Ｃ）は、鉛直方向に延びる第２仮想線Ｖ２上の各位置での光強度を示した図である。
また、図１０（Ａ）は、図９（Ａ）と同様の図である。図１０（Ｂ）は、第２レンズアレイ１３０を光入射側から見た図である。
【０００５】
なお、図９及び図１０では、説明の便宜上、行を横一並びの要素、列を縦一並びの要素とすると、第１，第２小レンズ１２０Ａ，１３０Ｂが６行×４列（光入射側から見て上方側から順に第１行〜第６行、左側から順に第１列〜第４列）でマトリクス状に配列されたものとしている。
また、図９（Ａ）及び図１０（Ｂ）では、各第１小レンズ１２０Ａの機能を説明するために、各第１小レンズ１２０Ａの矩形内に「Ａ」〜「Ｘ」の文字を付している。
また、図１０（Ｂ）では、各第１小レンズ１２０Ａと、各第１小レンズ１２０Ａが部分光束を出射する位置（各第２小レンズ１３０Ａ）との対応関係を示すために、各第２小レンズ１３０Ａの矩形内に「Ａ」〜「Ｘ」の文字を付している。
例えば、「Ａ」の文字が付された第１小レンズ１２０Ａは、分割した部分光束を、「Ａ」の文字が付された第２小レンズ１３０Ａに向けて出射する。
【０００６】
具体的に、特許文献１に記載の技術では、各第１小レンズ１２０Ａのうち、光軸Ａｘ付近に配列される４つの第１小レンズ１２１Ａは、分割した部分光束を、図１０に示すように、４つの第１小レンズ１２１Ａと幾何学的に対応する位置に配置される４つの第２小レンズ１３１Ａに対して、光軸Ａｘを基準として点対称となる位置に向けて出射する。
また、４つの第１小レンズ１２１Ａを除く他の各第１小レンズ１２２Ａは、分割した部分光束を、図１０に示すように、当該各第１小レンズ１２２Ａと幾何学的に対応する位置に配置された第２小レンズ１３２Ａに向けてそれぞれ出射する。
なお、幾何学的に対応する位置とは、行の番号及び列の番号が一致する位置を意味するものである。例えば、第１行目で第１列目の第１小レンズ１２０Ａと第１行目で第１列目の第２小レンズ１３０Ａとは、幾何学的に対応する位置関係にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２０６６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の技術は、第１レンズアレイ１２０に入射する光束の光強度分布が図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）に示す第１の光強度分布であることを前提としている。
具体的に、第１の光強度分布は、光軸Ａｘを基準として略対称な分布であり、光軸Ａｘ付近の光強度が高く、光軸Ａｘから離間するに従って光強度が低くなる分布である。
すなわち、第１の光強度分布が光軸Ａｘを基準として略対称な分布であるため、特許文献１に記載の技術では、第２レンズアレイ１３０に入射する光束の光強度分布も第１の光強度分布と略同一の分布となる。
【０００９】
ところで、中心側に位置する第２小レンズ１３１Ａを介して光変調装置２００に入射する光束の入射角度は、比較的に小さいものである。一方、外周側に位置する第２小レンズ１３２Ａを介して光変調装置２００に入射する光束の入射角度は、比較的に大きいものである。
すなわち、第２レンズアレイ１３０に入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布であるため、中心側に位置する第２小レンズ１３１Ａに入射する光強度の高い（第１光強度）光束は、光変調装置２００に対して、小さい入射角度で光変調装置２００に入射することとなる。一方、外周側に位置する第２小レンズ１３２Ａに入射する光強度の低い（第２光強度）光束は、大きい入射角度で光変調装置２００に入射することとなる。
したがって、特許文献１に記載の技術では、第１レンズアレイ１２０に入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布である場合、大きい入射角度で光変調装置２００に入射する光束の光量が少ないものとなり、投影画像のコントラストが低下することを回避できる。
【００１０】
一方、第１レンズアレイ１２０に入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布とは異なり、第２の光強度分布である場合には、以下に示す問題が生じることとなる。
第２の光強度分布は、光軸Ａｘを基準として略対称な分布であり、例えば、光軸Ａｘ付近の光強度が低く、光軸Ａｘから離間するに従って光強度が高くなる分布である。
このような第２の光強度分布の場合には、第２レンズアレイ１３０に入射する光束の光強度分布も第２の光強度分布と略同一の分布となり、上記第１の光強度分布の場合とは逆に、光強度の高い（第１光強度）光束が外周側に位置する第２小レンズ１３２Ａに入射し、光強度の低い（第２光強度）光束が中心側に位置する第２小レンズ１３１Ａに入射することとなる。
したがって、特許文献１に記載の技術では、第１レンズアレイ１２０に入射する光束の光強度分布が第２の光強度分布である場合、大きい入射角度で光変調装置２００に入射する光束の光量が多いものとなり、投影画像のコントラストが低下してしまう、という問題がある。
また、投影画像のコントラストが低下することを回避するために、外周側に位置する第２小レンズ１３２Ａから出射される光束を遮光する構成も考えられるが、当該構成では、第２レンズアレイから出射された光束の多くの光量を損失することとなる。すなわち、投影画像の明るさが低減してしまう。
【００１１】
本発明の目的は、投影画像の明るさを低減することなく、投影画像のコントラストを向上させることができる照明装置及びプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の照明装置は、光源装置と、前記光源装置から出射された光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイの光出射側に配置された第２レンズアレイとを備えた照明装置であって、前記第１レンズアレイに入射する光束は、第１光強度の部分と、前記第１光強度より強度が低い第２光強度の部分とを有し、前記第１レンズアレイは、２次元的に配列された複数の第１小レンズを有し、前記第２レンズアレイは、２次元的に配列された複数の第２小レンズを有し、前記第１レンズアレイにおいて、前記第１光強度を有する光束が入射される前記第１小レンズは、前記第２光強度を有する光束が入射される前記第１小レンズより外周側に位置し、前記第１光強度を有する光束が入射される前記第１小レンズは、入射された光束を前記第２レンズアレイにおける中心側に位置する前記第２小レンズに向けて出射し、前記第２光強度を有する光束が入射される前記第１小レンズは、入射された光束を前記第２レンズアレイにおける外周側に位置する前記第２小レンズに向けて出射することを特徴とする。
【００１３】
ここで、第１光強度とは所定の閾値より高い光強度を意味し、第２光強度とは前記閾値よりも低い光強度を意味するものである。
本発明では、光強度の高い光束（第１光強度を有する光束）が入射される第１小レンズは、入射された光束を、中心側に位置する第２小レンズに向けて出射する。一方、光強度の低い光束（第２光強度を有する光束）が入射される第１小レンズは、入射された光束を外周側に位置する第２小レンズに向けて出射する。
このことにより、第１レンズアレイに入射する光束の光強度分布が第２の光強度分布であったとしても、第２レンズアレイに入射する光束の光強度分布を第１の光強度分布に変換することができる。
【００１４】
したがって、プロジェクターに本発明の照明装置を搭載すれば、以下に示す効果を享受できる。
第２レンズアレイに入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布となるため、光強度の高い（第１光強度）光束を中心側に位置する第２小レンズを介して、光強度の低い（第２光強度）光束を外周側に位置する第２小レンズを介して、それぞれ液晶パネル等の光変調装置に入射させることができる。すなわち、大きい入射角度で光変調装置に入射する光束の光量を少ないものとすることができるため、投影画像の明るさを低減させることなく、投影画像のコントラストを向上させることができる。
【００１５】
本発明の照明装置では、前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイを、前記光源装置から出射される光束の光軸に沿う方向から見て、前記光軸を通り互いに直交する２つの仮想線により４つの領域にそれぞれ仮想的に分割した場合に、前記第１小レンズは、入射された光束を、当該第１小レンズを含む前記領域と幾何学的に対応する前記第２レンズアレイにおける前記領域内の前記第２小レンズに向けて出射することが好ましい。
【００１６】
ところで、上述した４つの領域のうち第１領域に含まれる第１小レンズから、当該第１領域と幾何学的に対応する第２レンズアレイにおける第１領域とは異なる第２領域内の第２小レンズに向けて光束を出射するように構成した場合には、以下の問題がある。
すなわち、上述したように構成する場合には、第１小レンズにおける偏芯の度合いを大きくする必要があり、第１レンズアレイを容易に製造することが難しい。
また、第１小レンズの偏芯の度合いを大きくした場合には、当該第１小レンズから所望の第２小レンズに光束を入射させることが難しく、所望の第２小レンズとは異なる他の第２小レンズにも光束が入射してしまう。このため、液晶パネル等の光変調装置に効果的に光束を照射することができず、投影画像の明るさが低減してしまう。
【００１７】
これに対して、本発明では、第１小レンズは、入射された光束を、当該第１小レンズを含む領域と幾何学的に対応する第２レンズアレイにおける領域内の第２小レンズに向けて出射する。
このことにより、第１小レンズにおける偏芯の度合いを大きくする必要がなく、第１レンズアレイを容易に製造できる。
また、第１小レンズの偏芯の度合いを大きくする必要がないため、当該第１小レンズから所望の第２小レンズにのみ光束を入射させることができる。すなわち、液晶パネル等の光変調装置に効果的に光束を照射することができ、投影画像の明るさが低減することを回避できる。
【００１８】
本発明のプロジェクターは、照明装置と、前記照明装置から出射された光束を変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光束を投射する投射光学装置とを備えたプロジェクターであって、前記照明装置は、上述した照明装置であることを特徴とする。
本発明では、プロジェクターは、上述した照明装置を備えるので、上述した照明装置と同様の作用及び効果を享受できる。
【００１９】
本発明のプロジェクターでは、前記照明装置は、前記第２レンズアレイの光出射側に配設され、前記第２レンズアレイを介した前記複数の部分光束を重畳させる重畳レンズを備え、当該プロジェクターは、前記第１レンズアレイから前記重畳レンズに至る光束の光路中に配設され、光束を通過可能とする光通過領域の面積を変更する調光装置を備え、前記調光装置は、前記光源装置から出射された光束の光軸を中心として対称配置され、互いに対向する各端部同士が近接隔離するように移動する一対の遮光板を備えることが好ましい。
【００２０】
本発明では、第１レンズアレイから重畳レンズに至る光束の光路中に配設される調光装置は、光軸を中心として対称配置され、互いに対向する各端部同士が近接隔離するように移動する一対の遮光板を備える。
このことにより、例えば、一対の遮光板を互いに対向する各端部が離間する位置に位置付ければ、上述したように第２レンズアレイに入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布となるため、外周側に位置する第２小レンズから出射される光束を一対の遮光板にて遮光できる。すなわち、外周側に位置する第２小レンズから出射される光束は、液晶パネル等の光変調装置に対して大きい入射角度で入射する光束であるため、当該光束を遮光することで、投影画像のコントラストをさらに向上させることができる。
また、一対の遮光板を互いに対向する各端部が離間する位置から近接する位置に移動させれば、第２レンズアレイに入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布となるため、光強度の高い（第１光強度）光束から遮光されることがなく、投影画像の明るさを適切に調整できる。
【００２１】
本発明のプロジェクターでは、前記照明装置は、前記第２レンズアレイの光出射側に配設され、前記第２レンズアレイを介した前記複数の部分光束を重畳させる重畳レンズを備え、当該プロジェクターは、前記第１レンズアレイから前記重畳レンズに至る光束の光路中に配設され、前記光源装置から出射された光束の光軸から離間した側の光束を遮光する絞り装置を備えることが好ましい。
【００２２】
本発明では、第１レンズアレイから重畳レンズに至る光束の光路中に配設される絞り装置は、光軸から離間した側の光束を遮光する。
このことにより、上述したように第２レンズアレイに入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布となるため、外周側に位置する第２小レンズから出射される光束を絞り装置にて遮光できる。すなわち、当該光束を遮光することで、上記同様に、投影画像のコントラストをさらに向上させることができる。
また、外周側に位置する第２小レンズから出射される光束は、光強度の低い（第２光強度）光束であるため、投影画像の明るさを低減させることなく、投影画像のコントラストをさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態における第１レンズアレイに入射する光束の光強度分布を示す図。
【図３】第１実施形態における第１小レンズの機能を説明するための図。
【図４】第１実施形態における調光装置の構成を模式的に示す図。
【図５】第２実施形態における絞り装置の構成を模式的に示す図。
【図６】各実施形態の変形例を示す図。
【図７】各実施形態の変形例を示す図。
【図８】従来の照明装置を模式的に示す図。
【図９】従来の照明装置における第１小レンズの機能を説明するための図。
【図１０】従来の照明装置における第１小レンズの機能を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクターの構成〕
図１は、プロジェクター１の概略構成を示す図である。
プロジェクター１は、画像を投射してスクリーン（図示略）上に投影画像を表示する。
そして、このプロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２内部に収納される光学ユニット３を備える。
【００２５】
〔光学ユニットの構成〕
光学ユニット３は、図１に示すように、光学部品用筐体４と、光学部品用筐体４に支持される投射光学装置としての投射レンズ５とを備える。
光学部品用筐体４には、図１に示すように、照明装置６と、ダイクロイックミラー３１１，３１２、及び反射ミラー３１３を有する色分離光学装置３１と、入射側レンズ３２１、リレーレンズ３２３、及び反射ミラー３２２，３２４を有するリレー光学装置３２と、３つの入射側偏光板３３と、光変調装置としての３つの液晶パネル３４と、３つの出射側偏光板３５と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム３６と、調光装置７とが収納される。
そして、上記各部材３１〜３６は、図１に示すように、光学部品用筐体４内部において、照明装置６から出射された光束の光軸Ａｘに対する所定位置に位置付けられる。
【００２６】
上述した構成により、照明装置６から出射された光束は、色分離光学装置３１にて赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３つの色光に分離される。また、分離された各色光は、各液晶パネル３４にてそれぞれ変調される。変調された各色光は、プリズム３６にて合成され、投射レンズ５にてスクリーンに投射される。
なお、上述した各部材３１〜３６，５は、一般的なプロジェクターで用いられる構成であるため、以下では、照明装置６及び調光装置７の構成のみを説明する。
【００２７】
〔照明装置の構成〕
照明装置６は、図１に示すように、光源ランプ６１１及びリフレクター６１２を有する光源装置６１と、第１レンズアレイ６２と、第２レンズアレイ６３と、偏光変換素子６４と、重畳レンズ６５とを備える。
上述した構成により、光源装置６１から出射された光束は、第１レンズアレイ６２にて複数の部分光束に分割される。また、分割された複数の部分光束は、第２レンズアレイ６３を介して偏光変換素子６４に入射し、略１種類の直線偏光に変換される。そして、略１種類の直線偏光に変換された複数の部分光束は、重畳レンズ６５を介して、液晶パネル３４上に重畳される。すなわち、照明装置６は、液晶パネル３４を略均一に照明する。
なお、上述した各部材６１，６４，６５は、一般的なプロジェクターで用いられる構成であるため、以下では、第１，第２レンズアレイ６２，６３の構成のみを説明する。
【００２８】
〔第１レンズアレイの構成〕
図２は、第１レンズアレイ６２に入射する光束の光強度分布を示す図である。
具体的に、図２（Ａ）は、第１レンズアレイ６２を光入射側から見た模式図である。図２（Ｂ）は、光軸Ａｘを通り互いに直交する２つの第１，第２仮想線Ｖ１，Ｖ２のうち、水平方向に延びる第１仮想線Ｖ１上の各位置での光強度を示した図である。図２（Ｃ）は、鉛直方向に延びる第２仮想線Ｖ２上の各位置での光強度を示した図である。
なお、図２（Ａ）では、説明の便宜上、第１レンズアレイ６２における後述する複数の各第１小レンズ６２Ａの機能を説明するために、各第１小レンズ６２Ａの矩形内に「Ａ」〜「Ｘ」の文字を付している。
本実施形態では、光源装置６１から出射され第１レンズアレイ６２において内側範囲の光軸Ａｘ周辺にある第１小レンズ６２Ａに入射する光強度が相対的に低く（第２光強度）、外周側にある第１小レンズ６２Ａに入射する光強度が相対的に高い（第１光強度）光束の光強度分布を、第２の光強度分布とする。また、第２レンズアレイ６３において内側範囲の光軸Ａｘ周辺にある第２小レンズ６３Ａに入射する光強度が相対的に高く（第１光強度）、外周側にある第２小レンズ６３Ａに入射する光強度が相対的に低い（第２光強度）光束の光強度分布を第１の光強度分布とする。
具体的に、第２の光強度分布は、図２に示すように、光軸Ａｘを基準として略対称な分布であり、光軸Ａｘ付近の光強度が低く（第２光強度）、光軸Ａｘから離間するにしたがって光強度が高く（第１光強度）なり、さらに離間すると光強度が低く（第２光強度）なる分布を有している。第１の光強度分布は、図４に示すように、光軸Ａｘを基準として略対称な分布であり、光軸Ａｘ付近の光強度が高く（第１光強度）、光軸Ａｘから離間するにしたがって光強度が低く（第２光強度）なる分布を有している。なお、光強度は、光源装置６１から出射され第１レンズアレイ６２の入射面での光の強度分布より所定の閾値を適宜設定し、当該所定の閾値以上の光強度を第１光強度とし、当該所定の閾値未満の光強度を第２光強度とする。
【００２９】
第１レンズアレイ６２は、図２（Ａ）に示すように、光軸Ａｘに沿う方向から見て略矩形状の輪郭を有する第１小レンズ６２Ａがマトリクス状に配列されている。
本実施形態では、行を横一並びの要素、列を縦一並びの要素とすると、複数の第１小レンズ６２Ａは、図２（Ａ）に示すように、６行×４列（光入射側から見て上方側から順に第１行〜第６行、左側から順に第１列〜第４列）でマトリクス状に配列されている。
そして、各第１小レンズ６２Ａは、光源装置６１から出射された光束を複数の部分光束に分割し、各部分光束を第２レンズアレイ６３の近傍で集光させる。
なお、各第１小レンズ６２Ａの機能（第２レンズアレイ６３のどの位置に向けて部分光束を出射するか）については、後述する。
【００３０】
〔第２レンズアレイの構成〕
第２レンズアレイ６３は、第１レンズアレイ６２の光出射側に配置され、第１レンズアレイ６２と同様に、光軸Ａｘに沿う方向から見て略矩形状の輪郭を有する第２小レンズ６３Ａがマトリクス状に配列されている。
本実施形態では、複数の第２小レンズ６３Ａは、第１レンズアレイ６２と同様に、６行×４列（光入射側から見て上方側から順に第１行〜第６行、左側から順に第１列〜第４列）でマトリクス状に配列されている（図３（Ｂ）参照）。
そして、複数の第２小レンズ６３Ａは、第１レンズアレイ６２から出射された各部分光束の主光線を光軸Ａｘに対して平行に揃える機能を有している。
【００３１】
〔第１小レンズの機能〕
図３は、第１小レンズ６２Ａの機能を説明するための図である。
具体的に、図３（Ａ）は、図２（Ａ）と同様の図である。図３（Ｂ）は、第２レンズアレイ６３を光入射側から見た模式図である。
なお、図３（Ｂ）では、各第１小レンズ６２Ａと、各第１小レンズ６２Ａが部分光束を出射する位置（各第２小レンズ６３Ａ）との対応関係を示すために、各第２小レンズ６３Ａの矩形内に「Ａ」〜「Ｘ」の文字を付している。
例えば、図３に示すように、「Ａ」の文字が付された第１小レンズ６２Ａは、分割した部分光束を、「Ａ」の文字が付された第２小レンズ６３Ａに向けて出射する。
【００３２】
そして、各第１小レンズ６２Ａは、各々の光軸が各々のレンズの幾何学的中心の位置からずれた偏芯レンズで構成され、分割した部分光束を以下に示す位置に向けて出射する。
なお、以下では、説明の便宜上、第１，第２レンズアレイ６２，６３を第１，第２仮想線Ｖ１，Ｖ２（図２，図３）で４つの領域にそれぞれ仮想的に分割する。そして、第１レンズアレイ６２において、仮想的に分割された４つの領域のうち、図３（Ａ）中、左上の領域を入射側第１領域６２１、右上の領域を入射側第２領域６２２、左下の領域を入射側第３領域６２３、右下の領域を入射側第４領域６２４とする。また、第２レンズアレイ６３において、入射側第１〜第４領域６２１〜６２４にそれぞれ幾何学的に対応する各領域を出射側第１〜第４領域６３１〜６３４とする（図３（Ｂ））。
【００３３】
先ず、第１，第２列目に配列された各第１小レンズ６２Ａは、分割した部分光束を、図３に示すように、当該各第１小レンズ６２Ａと幾何学的に対応する位置に配置される各第２小レンズ６３Ａ（第１，第２列目に配列された各第２小レンズ６３Ａ）に対して、第１，第２列の境界Ｂ１２を基準として線対称となる位置に向けて出射する。
例えば、第３行目で第１列目の第１小レンズ６２Ａは、図３に示すように、分割した部分光束を、境界Ｂ１２を基準として線対称となる位置である第３行目で第２列目の第２小レンズ６３Ａに向けて出射する。
また、第３，第４列目に配列された各第１小レンズ６２Ａも同様に、分割した部分光束を、当該各第１小レンズ６２Ａと幾何学的に対応する位置に配置される各第２小レンズ６３Ａ（第３，第４列目に配列された各第２小レンズ６３Ａ）に対して、第３，第４列の境界Ｂ３４を基準として線対称となる位置に向けて出射する。
【００３４】
以上のように、本実施形態では、図２または図３に示すように、光強度の高い光束（所定の閾値以上の第１光強度を有する光束）が入射される第１小レンズ６２Ａ（例えば、「Ｄ」の文字が付された第１小レンズ６２Ａ）は、分割した部分光束を、中心側に位置する第２小レンズ６３Ａ（例えば、「Ｄ」の文字が付された第２小レンズ６３Ａ）に向けて出射する。
一方、光強度の低い光束（前記所定の閾値より低い第２光強度を有する光束）が入射される第１小レンズ６２Ａ（例えば、「Ａ」の文字が付された第１小レンズ６２Ａ）は、分割した部分光束を、外周側に位置する第２小レンズ６３Ａ（例えば、「Ａ」の文字が付された第２小レンズ６３Ａ）に向けて出射する。
また、本実施形態では、各第１小レンズ６２Ａは、図３に示すように、分割した部分光束を、自身を含む領域６２１〜６２４と幾何学的に対応する領域６３１〜６３４内の第２小レンズ６３Ａに向けて出射するように構成されている。
【００３５】
〔調光装置の構成〕
図４は、調光装置７の構成を模式的に示す図である。
具体的に、図４（Ａ）は調光装置７を側方から見た図であり、図４（Ｂ）は第２レンズアレイ６３に入射する光束の光強度分布を示す図である。
調光装置７は、図４に示すように、第２レンズアレイ６３から偏光変換素子６４に至る光束の光路中に配設され、光束が通過する光通過領域Ａｒの面積を変更する。
この調光装置７は、図４に示すように、光軸Ａｘを通る水平面Ｆｈを基準として対称配置された一対の遮光板７１を備える。
【００３６】
一対の遮光板７１は、制御装置（図示略）による制御の下、モーター等の駆動手段（図示略）、及びモーター等にて発生された駆動力を伝達させる歯車等の伝達機構（図示略）を介して回転可能に構成されている。
より具体的に、一対の遮光板７１は、互いに対向する各端部同士が互いに近接隔離するとともに、偏光変換素子６４に対して近接隔離するように回転可能に構成されている。
そして、調光装置７は、図４に示すように、一対の遮光板７１が回転することで、光束を通過可能とする光通過領域Ａｒ（一対の遮光板７１の互いに対向する各端部間）の面積を変更し、偏光変換素子６４（液晶パネル３４）に入射する光束の光量を調整する。
【００３７】
上述した第１実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、第１レンズアレイ６２は、各第１小レンズ６２Ａが上述したような偏芯レンズで構成されている。
このことにより、第１レンズアレイ６２に入射する光束の光強度分布が第２の光強度分布（図２（Ｂ）及び図２（Ｃ））であったとしても、第２レンズアレイ６３に入射する光束の光強度分布を第１の光強度分布（図４（Ｂ））に変換することができる。
すなわち、第２レンズアレイ６３に入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布となるため、光強度の高い（第１光強度）光束を中心側に位置する第２小レンズ６３Ａを介して、光強度の低い（第２光強度）光束を外周側に位置する第２小レンズ６３Ａを介して、それぞれ液晶パネル３４に入射させることができる。
このため、大きい入射角度で液晶パネル３４に入射する光束の光量を少ないものとすることができる。
したがって、投影画像の明るさを低減させることなく、投影画像のコントラストを向上させることができる。
【００３８】
また、第１小レンズ６２Ａは、分割した部分光束を、当該第１小レンズ６２Ａを含む領域６２１〜６２４と幾何学的に対応する領域６３１〜６３４内の第２小レンズ６３Ａに向けて出射する。
このことにより、第１小レンズ６２Ａにおける偏心の度合いを大きくする必要がなく、第１レンズアレイ６２を容易に製造できる。
さらに、第１小レンズ６２Ａの偏芯の度合いを大きくする必要がないため、当該第１小レンズ６２Ａから所望の第２小レンズ６３Ａにのみ光束を入射させることができ、液晶パネル３４に効果的に光束を照射することができる。このため、投影画像の明るさが低減することを回避できる。
【００３９】
また、調光装置７は、第２レンズアレイ６３から偏光変換素子６４に至る光束の光路中に配設される。そして、調光装置７は、光軸Ａｘを中心として対称配置され、互いに対向する各端部同士が近接隔離するように回転する一対の遮光板７１を備える。
このことにより、例えば、一対の遮光板７１を互いに対向する各端部が離間する位置に位置付ければ、上述したように第２レンズアレイ６３に入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布となるため、外周側に位置する第２小レンズ６３Ａから出射される光束を一対の遮光板７１にて遮光できる。すなわち、外周側に位置する第２小レンズ６３Ａから出射される光束は、液晶パネル３４に対して大きい入射角度で入射する光束であるため、当該光束を遮光することで、投影画像のコントラストをさらに向上させることができる。
さらに、一対の遮光板７１を互いに対向する各端部が離間する位置から近接する位置に回転させれば、第２レンズアレイ６３に入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布の光強度の低い（第２光強度）部分から遮光されることとなるため、遮光開始直後に光強度の高い（第１光強度）光束から遮光されることがなく、投影画像の明るさを適切に調整できる。
【００４０】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構成及び同一部材には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図５は、第２実施形態における絞り装置８の構成を模式的に示す図である。
具体的に、図５（Ａ）は絞り装置８を側方から見た図であり、図５（Ｂ）は図４（Ｂ）と同様の図である。
本実施形態では、前記第１実施形態に対して、調光装置７の代わりに図５に示す絞り装置８を設けた点が異なるのみである。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４１】
絞り装置８は、図５に示すように、第２レンズアレイ６３から偏光変換素子６４に至る光束の光路中に配設され、光軸Ａｘから離間した側の光束を遮光する。
具体的に、絞り装置８は、光束を通過可能とする円形状の開口部８１を備え、開口部８１を介して光束を通過させるとともに、開口部８１以外の部分にて光束を遮光する。
すなわち、本実施形態では、絞り装置８を設けることで、前記第１実施形態とは異なり、光通過領域Ａｒの面積を固定している。
【００４２】
上述した第２実施形態によれば、前記第１実施形態と略同様の効果の他、以下に示す効果がある。
本実施形態では、絞り装置８は、第２レンズアレイ６３から偏光変換素子６４に至る光束の光路中に配設され、光軸Ａｘから離間した側の光束を遮光する。
このことにより、前記第１実施形態と同様に、第２レンズアレイ６３に入射する光束の光強度分布が第１の光強度分布（図５（Ｂ））であるため、外周側に位置する第２小レンズ６３Ａから出射される光束を絞り装置８にて遮光できる。すなわち、当該光束を遮光することで、前記第１実施形態と同様に、投影画像のコントラストをさらに向上させることができる。
また、外周側に位置する第２小レンズ６３Ａから出射される光束は、光強度の低い（第２光強度）光束であるため、投影画像の明るさを低減させることなく、投影画像のコントラストをさらに向上させることができる。
【００４３】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
図６及び図７は、前記各実施形態の変形例を示す図である。
具体的に、図６及び図７は、図３に対応する図であり、第１小レンズ６２Ａの機能を説明するための図である。
前記各実施形態において、各第１小レンズ６２Ａの機能は、図３に示す機能に限らない。すなわち、各第１小レンズ６２Ａの機能としては、光強度の高い（第１光強度）光束を中心側の第２小レンズ６３Ａに向けて、光強度の低い（第２光強度）光束を外周側の第２小レンズ６３Ａに向けて出射する機能を有していれば、その他の機能、例えば、図６または図７に示す機能を有する構成としても構わない。
【００４４】
例えば、図６に示す各第１小レンズ６２Ａは、以下に示す機能を有する。
先ず、第１，第３行目に配列された各第１小レンズ６２Ａは、分割した部分光束を、当該各第１小レンズ６２Ａと幾何学的に対応する位置に配置される各第２小レンズ６３Ａ（第１，第３行目に配列された各第２小レンズ６３Ａ）に対して、第１，第３行の間に位置し、第１仮想線Ｖ１に平行な境界Ｂ１３を基準として線対称となる位置に向けて出射する。
また、第４行，第６行目に配列された各第１小レンズ６２Ａは、分割した部分光束を、当該各第１小レンズ６２Ａと幾何学的に対応する位置に配置される各第２小レンズ６３Ａ（第４行，第６行目に配列された各第２小レンズ６３Ａ）に対して、第４，第６行の間に位置し、第１仮想線Ｖ１に平行な境界Ｂ４６を基準として線対称となる位置に向けて出射する。
なお、第２行，第５行目に配列された各第１小レンズ６２Ａは、分割した部分光束を、当該各第１小レンズ６２Ａと幾何学的に対応する位置に配置される各第２小レンズ６３Ａに向けて出射する。
【００４５】
また、例えば、図７に示す各第１小レンズ６２Ａは、以下に示す機能を有する。
先ず、第２，第３行目に配列された各第１小レンズ６２Ａは、分割した部分光束を、当該各第１小レンズ６２Ａと幾何学的に対応する位置に配置される各第２小レンズ６３Ａ（第２，第３行目に配列された各第２小レンズ６３Ａ）に対して、第２，第３行の境界Ｂ２３を基準として線対称となる位置に向けて出射する。
また、第４行，第５行目に配列された各第１小レンズ６２Ａは、分割した部分光束を、当該各第１小レンズ６２Ａと幾何学的に対応する位置に配置される各第２小レンズ６３Ａ（第４行，第５行目に配列された各第２小レンズ６３Ａ）に対して、第４，第５行の境界Ｂ４５を基準として線対称となる位置に向けて出射する。
なお、第１行，第６行目に配列された各第１小レンズ６２Ａは、分割した部分光束を、当該各第１小レンズ６２Ａと幾何学的に対応する位置に配置される各第２小レンズ６３Ａに向けて出射する。
【００４６】
以上のような図６及び図７に示す機能を有する構成であっても、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）を参照して分かるように、各第１小レンズ６２Ａは、光強度の高い（第１光強度）光束を中心側に位置する第２小レンズ６３Ａに向けて、光強度の低い（第２光強度）光束を外周側に位置する第２小レンズ６３Ａに向けて出射する。
また、図６及び図７に示す機能を有する構成であっても、各第１小レンズ６２Ａは、自身を含む領域６２１〜６２４と幾何学的に対応する領域６３１〜６３４内の第２小レンズ６３Ａに向けて出射するものである。
【００４７】
前記各実施形態では、調光装置７及び絞り装置８は、第２レンズアレイ６３から偏光変換素子６４に至る光束の光路中に配設されていたが、これに限らず、第１レンズアレイ６２から重畳レンズ６５に至る光束の光路中に配設されていれば、いずれの位置に配設しても構わない。
【００４８】
前記各実施形態では、第１，第２レンズアレイ６２，６３は、各第１，第２小レンズ６２Ａ，６３Ａが４行×６列でマトリクス状に配列された構成としていたが、これに限らず、６行×６列等、その他の形態でマトリクス状に配列された構成としても構わない。
前記第１実施形態では、調光装置７において、一対の遮光板７１は、回転するように構成されていたが、これに限らない。すなわち、一対の遮光板７１としては、光軸Ａｘを中心として対称配置され、互いに対向する各端部同士が近接隔離するように移動する構成であれば、回転ではなく、直線的に移動する構成を採用しても構わない。
前記各実施形態では、光変調装置として透過型の液晶パネル３４を採用していたが、これに限らず、反射型の液晶パネルや、マイクロミラーを用いたデバイス等、液晶以外の光変調装置を採用しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、プレゼンテーションやホームシアター等に用いられるプロジェクターに利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・プロジェクター、５・・・投射レンズ（投射光学装置）、６・・・照明装置、７・・・調光装置、８・・・絞り装置、３４・・・液晶パネル（光変調装置）、６１・・・光源装置、６２・・・第１レンズアレイ、６２Ａ・・・第１小レンズ、６３・・・第２レンズアレイ、６３Ａ・・・第２小レンズ、６５・・・重畳レンズ、７１・・・遮光板、６２１〜６２４・・・入射側第１〜第４領域、６３１〜６３４・・・出射側第１〜第４領域、Ａｘ・・・照明光軸、Ｖ１，Ｖ２・・・第１，第２仮想線。
【図１】
0005838705.tif 000002
【図２】
0005838705.tif 000003
【図３】
0005838705.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005838705.tif 000008
【図８】
0005838705.tif 000009
【図９】
0005838705.tif 000010
【図１０】
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