(57)【要約】【課題】  簡素な構成で、光の利用効率を低下させず、かつ、光の強度分布を均一化する。【解決手段】  光束の断面が円形の入射光を、照明領域における光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された射出光に変換するレンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂを備える。【選択図】              図１
2006106582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束の断面が円形の入射光を、照明領域における光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された射出光に変換することを特徴とするレンズ。
【請求項２】
前記入射光は、平行光であることを特徴とする請求項１記載のレンズ。
【請求項３】
ｓｉが前記射出光の照明領域における所定光線の照射位置から前記射出光の照明領域の中央までの距離であり、θが前記射出所定光線の照射位置及び前記射出光の照明領域の中央を結ぶ線分と水平線とがなす角度であり、ｒｉが前記入射光の照明領域における前記所定光線の照射位置から前記入射光の照明領域の中央までの距離であり、Ｉｏｕｔが前記射出光の強度分布である下式（１）の算出結果から、前記所定光線の曲率を算出し、この曲率に基づいて設計されたことを特徴とする請求項２記載のレンズ。
【数１】
2006106582.tif 000014
【請求項４】
光源装置からの入射光を光学変換して射出光として射出する光学素子を備える照明装置であって、
前記光学素子として、請求項１〜３いずれかに記載のレンズを用いることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４記載の照明装置を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
ｓｉが前記射出光の照明領域における所定光線の照射位置から前記射出光の照明領域の中央までの距離であり、θが前記射出所定光線の照射位置及び前記射出光の照明領域の中央を結ぶ線分と水平線とがなす角度であり、ｒｉが前記入射光の照明領域における前記所定光線の照射位置から前記入射光の照明領域の中央までの距離であり、Ｉｏｕｔが前記射出光の強度分布である下式（１）の算出結果から、前記所定光線の曲率を算出し、この曲率に基づいてレンズを設計することを特徴とするレンズの設計方法。
【数２】
2006106582.tif 000015
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ及びその設計方法、照明装置、並びに画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からプロジェクタ等の画像表示装置においては、光源からの入射光の強度分布をフライアイレンズやロッドレンズ等の強度分布均一化手段によって均一化し、この結果得られた強度分布が均一化された射出光を射出することよって、表示特性を向上させている。
【０００３】
フライアイレンズは、複数のレンズがアレイ状に配置されたレンズであり、入射光を各レンズから射出することによって複数の擬似光源像を作り出し、これによって、射出光の強度分布を平均化している。このようなフライアイレンズは、一枚のみでは、射出光の強度分布を十分に平均化することができないため、複数枚配置されるのが一般的である。
また、ロッドレンズは、入射面から入射した射出光を内部において重畳反射することによって、射出光の強度分布を均一化するものである。このようなロッドレンズは、短い場合には、その内部において十分に入射光を重畳反射できず射出光の強度分布を十分に均一化することができないため、十分に長く形成される。
【特許文献１】特開２００１−５１２３７号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のように複数のフライアイレンズや長いロッドレンズを備えた場合には、当然のことながら、プロジェクタ等の画像表示装置が大型重量化することとなる。
近年は、小型で軽量化されたプロジェクタ等の画像表示装置が求められているが、フライアイレンズやロッドレンズがプロジェクタ等の画像表示装置の小型軽量化を妨げているとう現状がある。
【０００５】
プロジェクタ等の画像表示装置を小型軽量化するために、多少の表示特性の劣化を許容し、フライアイレンズやロッドレンズを設置しない方法も考えられるが、このような場合には、光の強度分布のばらつきに起因する表示特性の劣化のみならず、光の利用効率が低下する。これは、フライアイレンズやロッドレンズを設けた場合には、フライレンズやロッドレンズによって、光源装置から射出された光束の断面が円形の光を光変調素子（例えば、液晶ライトバルブ）形状の照明領域に合わせることが可能となるが、フライアイレンズやロッドレンズを設置しない場合には、一般的に矩形状の光変調素子に光束の断面が円形の光を照射することになるためである。すなわち、矩形状の光変調素子の全体に光が照射されるように、光束の断面が円形の光を照射した場合には、光変調素子からはみだす無駄な光成分が存在することとなり、光の利用効率が低下する。よって、プロジェクタ等の画像表示装置を小型化するために、フライアイレンズやロッドレンズを設置しない方法は、得策とは言えない。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、光の利用効率を低下させず、かつ、光の強度分布を均一化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のレンズは、光束の断面が円形の入射光を、照明領域における光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された射出光に変換することを特徴とする。
【０００８】
このような特徴を有する本発明のレンズによれば、光束の断面が円形の入射光が、照明領域における光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された射出光に変換される。
このため、このようなレンズをプロジェクタ等の画像表示装置に搭載した場合には、光束の断面が円形の入射光が、照明領域における光束の断面が矩形の射出光に変換されるため、光の利用効率の低下を防止することができる。また、このようなレンズをプロジェクタ等の画像表示装置に搭載した場合には、射出光の強度分布が均一化されるため、光変調素子に強度分布が均一な光が入射され、表示特性を向上させることができる。
そして、このようなレンズをプロジェクタ等の画像表示装置に搭載することによって、プロジェクタ等の画像表示装置に、複数枚のフライアイレンズや長いロッドレンズを搭載する必要がなくなるため、プロジェクタ等の画像表示装置を小型軽量化することが可能となる。
【０００９】
なお、本発明のレンズにおいては、上記入射光が、平行光であることが好ましい。
このように、入射光が平行光である場合には、レンズの所定箇所に対して複数の角度から光が入射しないため、レンズの設計が容易となる。
【００１０】
具体的には、入射光が平行光である場合には、本発明のレンズは、ｓｉが上記射出光の照明領域における所定光線の照射位置から上記射出光の照明領域の中央までの距離であり、θが上記射出所定光線の照射位置及び上記射出光の照明領域の中央を結ぶ線分と水平線とがなす角度であり、ｒｉが上記入射光の照明領域における上記所定光線の照射位置から上記入射光の照明領域の中央までの距離であり、Ｉｏｕｔが上記射出光の強度分布である下式（１）の算出結果から、上記所定光線の曲率を算出し、この曲率に基づいて設計されるという構成を採用することができる。
【００１１】
【数１】
2006106582.tif 000003
【００１２】
次に、本発明の照明装置は、光源装置からの入射光を光学変換して射出光として射出する光学素子を備える照明装置であって、上記光学素子として、本発明のレンズを用いることを特徴とする。
本発明のレンズによれば、光束の断面が円形の入射光が、照明領域において光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された射出光に変換される。このため、照明装置の光学素子として複数のフライアイレンズや長いロッドレンズを設置する必要がなくなり、小型軽量化された照明装置とすることができる。
【００１３】
次に、本発明の画像表示装置は、本発明の照明装置を備えることを特徴とする。
本発明の照明装置は、本発明のレンズを備えている。このため、このような照明装置を備える本発明の画像表示装置によれば、上述のように、小型軽量化された画像表示装置とすることができる。
【００１４】
次に、本発明のレンズの設計方法は、ｓｉが上記射出光の照明領域における所定光線の照射位置から上記射出光の照明領域の中央までの距離であり、θが上記射出所定光線の照射位置及び上記射出光の照明領域の中央を結ぶ線分と水平線とがなす角度であり、ｒｉが上記入射光の照明領域における上記所定光線の照射位置から上記入射光の照明領域の中央までの距離であり、Ｉｏｕｔが上記射出光の強度分布である下式（１）の算出結果から、上記所定光線の曲率を算出し、この曲率に基づいてレンズを設計することを特徴とする。
【００１５】
【数２】
2006106582.tif 000004
【００１６】
このような特徴を有する本発明のレンズの設計方法によれば、光束の断面が円形の入射光を、照明領域における光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された射出光に変換するレンズを設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係るレンズ及びその設計方法、照明装置、並びに画像表示装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のプロジェクタ（画像表示装置）の全体構成を示す概略図である。この図に示すように、本実施形態のプロジェクタは３板式の液晶プロジェクタであり、色合成手段としてのダイクロイッククロスプリズム４０の３つの光入射面４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂには、それぞれ光変調装置としての矩形状の液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが対向して配置され、各液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの背面側（クロスダイクロイックプリズム４０と反対側）には、電流を供給されることによってそれぞれＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色光を発光する発光チップを備える光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが配置されている。
【００１９】
光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの後段には、各々コリメータレンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂが設置されている。このコリメータレンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂは、光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出される光源光を平行光とするものである。なお、光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出される射出光が既に平行光化されている場合には、コリメータレンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂを設置する必要はない。
【００２０】
コリメータレンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂの後段には、矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂが設置されている。この矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂは、光束の断面が円形の入射光を、照明領域における光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された射出光に変換するものである。この矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂは、ＢＫ７、Ｆ２、ＰＭＭＡ（アクリル）あるいはＰＣ（ポリカーボネート）等の材料によって形成することができる。
上述の光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ及びコリメータレンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂは、一般的に回転対称形であるため、光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの光源光の照明領域は、図２（ａ）に示すように、円形となる。このため、光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの光源光は、矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂによって、図２（ｂ）に示すように、照明領域における光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された射出光に変換される。
なお、本実施形態において、本発明の照明装置は、光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ及び矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ（光学素子）を備えて構成されている。そして、以下の説明においては、矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂによって照明領域における光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された光源光、すなわち、矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂから射出される射出光を照明光と称する。また、この照明光が照明するものは、液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂであるため、照明光の照明領域は、液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ上となる。このため、本第１実施形態のプロジェクタにおいては、矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂは、照明光の照明領域における光束の断面形状が、液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの形状と同形状の矩形となるように光源光を照明光に変換する。
【００２１】
液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、液晶パネルによって構成されており、照明光を変調することによって画像光として射出するものである。
ダイクロイッククロスプリズム４０は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面４０ａ，４０ｂには誘電体多層膜からなる光反射膜（図示略）が十字状に形成されている。具体的には、貼り合わせ面４０ａには、液晶ライトバルブ３０Ｒで形成された赤色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ３０Ｇ，３０Ｂで形成された緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられ、貼り合わせ面４０ｂには、液晶ライトバルブ３０Ｂで形成された青色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇで形成された赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。そして、ダイクロイッククロスプリズム４０の光出射面４０Ｅに導光された各色の画像光は投射レンズ５０によってスクリーン６０上に投射されるようになっている。
【００２２】
このように構成された本実施形態のプロジェクタにおいて、光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの発光チップに電力が供給されると、発光チップが発光し、赤色光源装置１０Ｒから赤色光源光が射出され、緑色光源装置１０Ｇから緑色光源光が射出され、青色光源装置１０Ｂから青色光源光が射出される。
【００２３】
そして、各光源光は、コリメータレンズ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂによって平行光化された後に、矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂに入射する。
ここで、上述のように、矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂは、光束の断面が円形の入射光を、照明領域における光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された照明光（射出光）に変換するものであるため、各光源光は、矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂによって、照明領域における光束の断面が矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された照明光に変換される。
また、上述のように、照明光の照明領域における光束の断面形状は、液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの形状と同形状の矩形とされている。したがって、液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの全面に強度が均一化された照明光が入射する。
【００２４】
その後、照明光は、液晶ライトバルブに３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂによって画像光に変調され、投射レンズ５０によってスクリーン６０上に投射される。
【００２５】
このような本第１実施形態のプロジェクタによれば、矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂによって、光束の断面が円形の光源光が、照明領域において液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと同一形状の矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された照明光に変換される。
このため、光の利用効率の低下を防止することができる。また、照明光の強度分布が均一化されるため、液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに強度分布が均一な光が入射され、表示特性を向上させることができる。
そして、このような矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂをプロジェクタに搭載することによって、プロジェクタに、複数枚のフライアイレンズや長いロッドレンズを搭載する必要がなく簡素な構成となり、プロジェクタを小型軽量化することが可能となる。
【００２６】
次に、上述の矩形変換レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの設計方法について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２７】
まず、レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの入射側の強度分布Ｉｉｎの近似式を作成する（ステップＳ１）。
具体的には、図４に示すように、光源光の円形照射領域の中央からｒだけ離れた位置における強度分布Ｉｉｎの近似式を下式（２）を用いて算出する。
【００２８】
【数３】
2006106582.tif 000005
【００２９】
次ぎに、レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの射出側の強度分布Ｉｏｕｔを決定する（ステップＳ２）。
レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂは、上述のように照明光の強度分布を均一化するものであるため、ここでは、Ｉｏｕｔは一定であると仮定する。
【００３０】
エネルギー（光束：φ）保存則と下式（３）を用いて、入射側光線位置ｒｉと出力側光線位置ｓｉとを対応付ける（ステップＳ３）。なお、ここで言う入射側光線位置ｒｉとは、光源光を複数の光線からなる光束として考え、ある所定の光線ａｉが入射するレンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ上の位置である。また、出力側光線位置ｓｉとは、上述のある所定の光線ａｉが照射される液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ上の位置である。また、下式（３）においてＩは放射強度であり、ｄＡは単位面積である。
【００３１】
【数４】
2006106582.tif 000006
【００３２】
具体的には、式（３）を用いることによって、下式（４）及び下式（５）を得ることができる。なお、下式（４）において、ｄφｉｎはレンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの入射側の円形照明領域における単位面積あたりの光束、すなわち光源光のエネルギーであり、ｄＡｉｎは円形照明領域の単位面積である。また、下式（５）において、ｄφｏｕｔは照明光の矩形照明領域における単位面積あたりの光束、すなわち照明光のエネルギーであり、ｄＡｏｕｔは矩形照明領域の単位面積である。
【００３３】
【数５】
2006106582.tif 000007
【００３４】
【数６】
2006106582.tif 000008
【００３５】
そして、式（４）は、下式（６）のように書き換えることができ、式（５）は、下式（７）のように書き換えることができる。なお、式（６）におけるｄｒは、図４に示すように、円形照明領域における単位面積の幅を示すものである。また、式（７）におけるｓは、図５に示すように、矩形照明領域の中心から矩形照明領域の角までの距離を示すものであり、ｄｓは矩形照明領域における単位面積の幅を示すものであり、θは矩形照明領域の中心から矩形照明領域の角までを結ぶ線分と水平線とがなす角度である。なお、ここで、ｄｓは、円形照明領域における単位面積と矩形照明領域における単位面積とが同じ面積となるように設定される。また、θは、矩形照明領域の形状、すなわち液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの形状によって一義的に設定される。
【００３６】
【数７】
2006106582.tif 000009
【００３７】
【数８】
2006106582.tif 000010
【００３８】
このように円形照明領域における単位面積と矩形照明領域における単位面積とが同じ面積であるならば、エネルギー保存則からｄφｉｎ＝ｄφｏｕｔとなる。
このことから、式（６）及び式（７）を用いることによって、下式（８）が得られる。
【００３９】
【数９】
2006106582.tif 000011
【００４０】
この式（６）によって、ｒとｓとが対応付けられ、入射側光線位置ｒｉと出力側光線位置ｓｉとを下式（１）のように対応付けることができる。
【００４１】
【数１０】
2006106582.tif 000012
【００４２】
そして、このように入射側光線位置ｒｉと出力側光線位置ｓｉとが対応付けられた後、レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂと液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとの距離等をパラメータとして、光線ａｉに対する曲率を算出する（ステップＳ４）。
【００４３】
次に、ステップＳ４において算出された光線ａｉに対する曲率等を用いて下式（９）からレンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの形状を決定する（ステップＳ５）。なお、下式（９）において、Ｘ，Ｙはレンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの入射面における座標であり、ｃは座標Ｘ，Ｙにおけるレンズ面の曲率であり、ステップＳ４において算出された曲率、レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの材質（屈折率）等をパラメータとして算出することができる。また、ｒはレンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの中心から座標Ｘ，Ｙまでの距離すなわち円形照明領域の中心から座標Ｘ，Ｙまでの距離であり、ｚは座標Ｘ，Ｙのサグ量、また、ｋはコーニック定数であり、ｃｊは、ＸｍＹｎの係数である。
【００４４】
【数１１】
2006106582.tif 000013
【００４５】
この式（７）を用いて、レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂにおける光線ａｉが入射する箇所のサグ量及びレンズ面の曲率を算出することができる。そして、全ての光線に対するレンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂのサグ量及びレンズ面の曲率を算出することによって、レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの形状を決定（設計）することができる。
【００４６】
そして、ステップＳ５において決定された形状に基づいて、レンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂを成形することによって、光束の断面が円形の光源光を、照明領域において液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと同一形状の矩形でかつ照明領域における強度分布が均一化された照明光に変換するレンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂを製造することが可能となる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。なお、本第２実施形態の説明において上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４８】
図６は、本第２実施形態のプロジェクタの全体構成を示す概略図である。
上記第１実施形態のプロジェクタは、光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとして電流を供給されることによって発光する発光チップを備えるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源装置を３つ用いた。これに対して、本第２実施形態のプロジェクタは、図６に示すように、単一の光源装置１０のみを備えている。そして、本第２実施形態のプロジェクタにおいて、光源装置１０は、高圧水銀ランプ等のランプ７とランプ７の光を反射するリフレクタ８とから構成されており、ランプ７から射出された白色光（光源光）をリフレクタ８で反射することによって平行光化して射出するものである。
【００４９】
この光源装置１０の後段には、矩形変換レンズ８０が設置されている。本実施形態の光源装置１０も上記第１実施形態の光源装置同様、回転対称形であるため、光源光の光束の断面は円形となる。このため、光源装置１０から射出された光源光は、矩形変換レンズ８０によって、照明領域における光束の断面が矩形であり、照明領域における強度分布が均一化された照明光に変換されて射出される。
【００５０】
また、矩形変換レンズ８０の後段には、青色光・緑色光反射用のダイクロイックミラー１３及び緑色反射用のダイクロイックミラー１４が備えられている。青色光・緑色光反射用のダイクロイックミラー１３は、照明光の赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射させるものである。そして、ダイクロイックミラー１３を透過した赤色光成分が反射ミラー１７で反射されて赤色光用液晶ライトバルブ３０Ｒに入射されるように配置されている。また、緑色反射用のダイクロイックミラー１４は、ダイクロイックミラー１３で反射した照明光（青色光成分及び緑色光成分）のうち、青色光成分を透過させるとともに、緑色光成分を反射させるものである。そして、緑色光成分が緑色光反射用のダイクロイックミラー１４によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ３０Ｇに入射されるよう、かつ、青色光成分がリレーレンズ１８、反射ミラー１５、リレーレンズ１９、反射ミラー１６、リレーレンズ２０からなるリレー系２１を経て青色光用液晶ライトバルブ３０Ｂに入射されるように配置されている。
【００５１】
これらの色光は、照明領域における光束の断面が矩形であり、照明領域における強度分布が均一化された照明光から分離されたものであるため、照明光同様、照明領域における光束の断面が矩形であり、照明領域における強度分布が均一化されている。
したがって、本第２実施形態のプロジェクタにおいても、光の利用効率の低下を防止することができる。また、照明光の強度分布が均一化されるため、液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに強度分布が均一な光が入射され、表示特性を向上させることができる。
そして、このような矩形変換レンズ８０をプロジェクタに搭載することによって、プロジェクタに、複数枚のフライアイレンズや長いロッドレンズを搭載する必要がなく簡素な構成となり、プロジェクタを小型軽量化することが可能となる。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係るレンズ及びその設計方法、照明装置、並びに画像表示装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５３】
例えば、本発明の画像表示装置として、３板式の液晶プロジェクタを挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単板式の液晶プロジェクタ、光変調素子として微小ミラーアレイデバイスを用いたプロジェクタあるいはスクリーンが一体形成された直視型の画像表示装置等に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態のプロジェクタの全体構成を示す概略図である。
【図２】光源光と照明光との照明領域を示した図である。
【図３】本発明のレンズ設計方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明のレンズ設計方法を説明するための図である。
【図５】本発明のレンズ設計方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態のプロジェクタの全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０，１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ……光源装置、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ……液晶ライトバルブ（光変調素子）、８０，８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ……矩形変換レンズ（レンズ）
【図１】
2006106582.tif 000016
【図２】
2006106582.tif 000017
【図３】
2006106582.tif 000018
【図４】
2006106582.tif 000019
【図５】
2006106582.tif 000020
【図６】
2006106582.tif 000021