(57)【要約】【課題】小型で明るい画像を投射することが可能な画像投射装置を提供する。【解決手段】ＰＢＳ１７の偏光分離面１７ａの法線Ｎと光軸Ｚとを含む縦断面と、光軸を含み縦断面と直交する横断面のそれぞれにおいて光束を圧縮する第１の圧縮系と、縦断面において光束を圧縮する第２の圧縮系と、偏光分離面２１の法線と光軸を含む断面が横断面となるように配置された偏光変換素子１５と、偏光変換素子よりも前段に配置された第１のフライアイレンズ１３と、第１のフライアイレンズと偏光変換素子の間に配置された第２のフライアイレンズ１４と、を有し、横断面において第１のフライアイレンズと第２のフライアイレンズは共に光学パワーを有さない。【選択図】図１
2015026084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を利用して画像表示素子を照明する照明光学系であって、
前記光束の偏光成分を分離する第１の偏光分離面を有する偏光分離手段と、
前記第１の偏光分離面の法線と前記照明光学系の光軸とを含む第１の断面および前記光軸を含み前記第１の断面と直交する第２の断面のそれぞれにおいて前記光束を圧縮する第１の圧縮系と、
前記第１の断面において前記光束を圧縮する第２の圧縮系と、
第２の偏光分離面を有し、前記第２の偏光分離面の法線と前記光軸を含む断面が前記第２の断面となるように配置され、無偏光光を直線偏光光に変換する偏光変換素子と、を有し、
前記第２の圧縮系は、前記光束を複数の光束に分割する複数のレンズセルを有し、光路に沿って前記偏光変換素子よりも前段に配置された第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイの複数のレンズセルに対応する複数のレンズセルを有し、前記光路に沿って前記第１のレンズアレイと前記偏光変換素子の間に配置された第２のレンズアレイと、を含み、
前記第２の圧縮系の前記第１の断面における圧縮比をαとし、
前記第１の圧縮系の前記第１の断面および前記第２の断面のそれぞれにおける圧縮比をβとするとき、
１．１＜  α  ＜１．９
１．１＜  β  ＜１．９
の双方を満足することを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記第１のレンズアレイは、複数のレンズセルのうち少なくとも一部のレンズセルが偏心することで前記第１の断面において正の光学パワーを有し、
前記第２のレンズアレイは、複数のレンズセルのうち少なくとも一部のレンズセルが偏心することで前記第１の断面において負の光学パワーを有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記第１の圧縮系は、
前記第１の断面及び前記第２の断面において正の光学パワーを有する第１の光学素子と、
前記第１の断面及び前記第２の断面において負の光学パワーを有する第２の光学素子と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記第１の光学素子は前記光源からの光束を反射および集光する楕円リフレクタであることを特徴とする請求項３に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記第１の圧縮系はアフォーカル系であることを特徴とする請求項３または４に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記第１のレンズアレイと前記第２の光学素子は一体であることを特徴とする請求項３から５のうちいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記第１のレンズアレイの複数のレンズセルの前記第２の断面における焦点距離をｆ１とし、前記第１の断面における焦点距離をｆ２とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の照明光学系。
１．０＜ｆ１／ｆ２＜１．５
【請求項８】
前記第１の圧縮系は、前記光軸に沿って前記第２の圧縮系よりも前記光源側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から７のうちいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項９】
請求項１から８のうちいずれか一項に記載の照明光学系を有することを特徴とする画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系および液晶プロジェクタなどの画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、液晶プロジェクタの照明光学系において、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の偏光分離面の法線と光軸を含む面を縦断面とし、光軸を含み縦断面に直交する断面を横断面とした場合、両断面で光束の圧縮率を変更することを提案している。縦断面における光束の圧縮はＰＢＳへの光束の入射角度分布を小さくしてコントラストを維持するのに有効であり、横断面における光束の圧縮は照明光学系の小型化に有効である。
【０００３】
特許文献２は、横断面において正のパワーを有する第１のインテグレータと負のパワーを有する第２のインテグレータを設けている。特許文献３は縦断面において光束をインテグレータではなくシリンドリカルレンズで圧縮し、横断面においては光束を圧縮していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９９２９８号公報
【特許文献２】特開平７−１８１３９２号公報
【特許文献３】特開２００２−４０４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２、特許文献３は縦断面あるいは横断面、いずれか一方向のみしか圧縮していないので照明光学系の系方向（ひいては液晶プロジェクタ）が大型になるという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献１に開示されている照明光学系は、横断面において、第１のインテグレータのパワーをそれを構成する各レンズセルの頂点の高さを変更（偏心）させることによって確保している。このため、各レンズセルと偏光変換素子との距離が一定ではなくなり、十分な明るさを有する画像を提供することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、小型で明るい画像を投射することが可能な画像投射装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の照明光学系は、光源からの光束を利用して画像表示素子を照明する照明光学系であって、前記光束の偏光成分を分離する第１の偏光分離面を有する偏光分離手段と、前記第１の偏光分離面の法線と前記照明光学系の光軸とを含む第１の断面および前記光軸を含み前記第１の断面と直交する第２の断面のそれぞれにおいて前記光束を圧縮する第１の圧縮系と、前記第１の断面において前記光束を圧縮する第２の圧縮系と、第２の偏光分離面を有し、前記第２の偏光分離面の法線と前記光軸を含む断面が前記第２の断面となるように配置され、無偏光光を直線偏光光に変換する偏光変換素子と、を有し、前記第２の圧縮系は、前記光束を複数の光束に分割する複数のレンズセルを有し、光路に沿って前記偏光変換素子よりも前段に配置された第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイの複数のレンズセルに対応する複数のレンズセルを有し、前記光路に沿って前記第１のレンズアレイと前記偏光変換素子の間に配置された第２のレンズアレイと、を含み、前記第２の圧縮系の前記第１の断面における圧縮比をαとし、前記第１の圧縮系の前記第１の断面および前記第２の断面のそれぞれにおける圧縮比をβとするとき、
１．１＜  α  ＜１．９
１．１＜  β  ＜１．９
の双方を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型で明るい画像を投射することが可能な画像投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】照明光学系の縦断面図である。（実施例１）
【図２】図１に示す照明光学系の横断面図である。（実施例１）
【図３】図１に示す偏光ビームスプリッタの縦断面図である。（実施例１）
【図４】図１に示す偏光変換素子の横断面図である。（実施例１）
【図５】図１に示す第１のフライアイレンズの斜視図である。（実施例１）
【図６】図１に示す第２のフライアイレンズの斜視図である。（実施例１）
【図７】図１に示す照明光学系の縦断面図である。（実施例２）
【図８】図１に示す照明光学系の横断面図である。（実施例２）
【図９】図１に示す照明光学系を備えた画像投射装置の構成図である。（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１及び図２には、実施例１の液晶プロジェクタ（画像投射装置）の反射型液晶パネルを照明する照明光学系の構成を示す光路図であり、図１は縦断面、図２は横断面を示している。ここでは、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の偏光分離断面の法線と光軸を含む面を縦断面とし、光軸を含み縦断面に直交する断面を横断面に設定している。縦断面はＹＺ面（第１の断面）に設定され、横断面をＸＺ面（第２の断面）に設定されている。
【００１３】
照明光学系は、光源１０からの光束を利用して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１７を介して画像表示素子である反射型液晶パネル（以下、単に液晶パネルという）１８を照明する。液晶パネル１８によって画像変調された光（画像光）は、再度ＰＢＳ１７を介して不図示の投射レンズに導かれ、スクリーン等の被投射面に投射される。
【００１４】
本実施例では、照明光学系の光軸（例えば、コンデンサレンズ１６の中心と液晶パネル１８のパネル面中心を通る軸線によって定義される）をＺ軸に設定し、Ｚ軸に平行な方向を光軸方向としている。また、光源１０からの光束がコンデンサレンズ１６およびＰＢＳ１７を介して液晶パネル１８に向かって進むＺ軸に沿った方向は光の進行方向であり、この方向に光路が形成される。
【００１５】
縦断面（ＹＺ面）は、液晶パネル１８のパネル面（入射出面）１８ａに対する入射光束の角度分布が狭い方の断面であり、液晶パネル１８の短辺が延びる方向に平行な断面である。縦断面は、光軸（Ｚ軸）とＰＢＳ１７の偏光分離面１７ａの法線（Ｎ）とを含む面（図３の紙面）に平行な断面である。縦断面は、偏光分離面１７ａの法線Ｎと液晶パネル１８のパネル面１８ａの法線ＮＰとに平行な断面である。
【００１６】
横断面（ＸＺ面）は液晶パネル１８のパネル面１８ａに対する入射光束の角度分布が広い方の断面であり、液晶パネル１８の長辺が延びる方向に平行な断面である。横断面は光軸を含み、縦断面に直交している。
【００１７】
高圧水銀放電管等の光源１０から放射状に発せられた光束は、楕円リフレクタ（第１の光学素子）１１によって収束する光束に変換される。楕円リフレクタ１１を使用することによって、レンズ枚数を減少させることができるため、リフレクタの大きさを小さくすることができる。
【００１８】
楕円リフレクタ１１で反射された反射光は平行化レンズ（第２の光学素子）１２で平行化される。楕円リフレクタ１１および平行化レンズ１２はアフォーカル系で、光源１０からの光束を圧縮する第１の圧縮系を構成している。第１の圧縮系は縦断面と横断面の両方において光束を圧縮している。
【００１９】
第１の圧縮系で平行化された光束は、第１のフライアイレンズ１３で複数の光束に分割され、該複数の分割光束は、第２のフライアイレンズ１４と偏光変換素子１５の近傍に、複数の２次光源像を形成する。各２次光源像を形成した光束は、偏光変換素子１５で所定の偏光方向を有する直線偏光に変換された後、コンデンサレンズ１６に入射する。
【００２０】
第１のフライアイレンズ１３は、入射光束を複数の光束に分割する複数のレンズセル１３ａを有し、光路に沿って偏光変換素子の前段に配置されている。また、第２のフライアイレンズ１４は、複数のレンズセル１４ａを有し、光路に沿って第１のフライアイレンズ１３と偏光変換素子１５の間に配置されている。
【００２１】
図４は、偏光変換素子１５の横断面図である。偏光変換素子１５は、複数の偏光分離面（第２の偏光分離面）２１と、複数の反射面２２と、複数の１／２波長板２３とを有する。各偏光分離面２１に入射した光のうち所定の偏光方向と直交する偏光成分は偏光分離面２１を透過して、１／２波長板２３でその偏光方向が９０度変換されて偏光変換素子１５から射出する。一方、各偏光分離面２１に入射した光のうち所定の偏光方向に平行な偏光成分は、偏光分離面２１で反射して反射面２２で反射して射出される。この結果、偏光変換素子１５は、入射した無偏光光を所定の偏光方向を有する直線偏光光に変換して射出する。
【００２２】
偏光変換素子１５には、ＸＺ断面において有効領域１５Ａと非有効領域１５Ｂの二つの領域が交互に設けられ、有効領域１５Ａに入った光が所定の偏光光になり有効利用することができる。偏光変換素子１５は、図４に示すように、光軸と偏光分離面２１の法線とを含む面（図４の紙面）に平行な断面が横断面（ＸＺ断面）となるように配置されている。
【００２３】
コンデンサレンズ１６から射出した複数の分割光束は、ＰＢＳ１７の偏光分離面１７ａを透過して液晶パネル１８上で重ね合わされる。これにより、液晶パネル１８は均一な分布を有する照明光束によって照明される。
【００２４】
液晶パネル１８において画像変調および反射された光は、ＰＢＳ１７の偏光分離面１７ａで反射されて不図示の投射レンズに導かれる。本実施例では、液晶パネル１８を１枚のみ示しているが、実際の一般的なプロジェクタでは、ＲＧＢに対応した３つの液晶パネルが設けられる。ＰＢＳ１７は、３つの液晶パネルに対してＲＧＢの各色照明光を導き、３つの液晶パネルからの各色画像光を合成する色分解合成光学系の一部を構成する。
【００２５】
ＰＢＳ１７は、照明光学系の光軸（Ｚ軸）に対して傾いて配置された多層膜（偏光分離膜）からなる偏光分離面（第１の偏光分離面）１７ａを備えている。偏光分離面１７ａは、光束の偏光成分を分離する。偏光分離面１７ａの光軸Ｚに対する傾きは、一般に４５度に設定されているが、４２〜４８度の範囲に設定される場合が多い。偏光分離面１７ａの角度依存特性は特許文献１に記載されている。
【００２６】
偏光分離面１７ａは、可視光領域内の少なくとも一部の波長域（例えば、１０ｎｍ以上の幅を有する波長域）の光に対して偏光方向による分離作用を有する。一般的には、特定の角度で入射する光のうち第１の偏光方向の光を８０％以上反射し、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を８０％以上透過する。
【００２７】
第１および第２のフライアイレンズ１３，１４はそれぞれ、複数のレンズセルが２次元方向に配列されて構成されている。各フライアイレンズの中心線方向はＺ軸に平行である。図５は第１のフライアイレンズ１３の斜視図であり、図６は第２のフライアイレンズ１４の斜視図である。
【００２８】
図１に示す縦断面において、第１のフライアイレンズ１３は、図５に示す複数のレンズセル１３ａのうち中心のレンズセル以外のレンズセルの頂点はＹ方向内側に偏心し、全体として正（凸）レンズ作用を有する。即ち、図１に示す縦断面において、各レンズセル１３ａの頂点の位置（高さ）は異なっている。
【００２９】
また、図１に示す縦断面において、第２のフライアイレンズ１４は、図６に示す複数のレンズセル１４ａのうち中心レンズセル以外のレンズセルの頂点はＹ方向外側に偏心し、全体として負（凹）のレンズ作用を有する。即ち、図１に示す縦断面において、各レンズセル１４ａの頂点の位置（高さ）は異なっている。
【００３０】
第１のフライアイレンズ１３と第２のフライアイレンズ１４は縦断面おいて光束を圧縮する第２の圧縮系を構成している。ＰＢＳ１７の偏光分離面の入射角度変化に伴う偏光分離特性の変化は、ＹＺ断面（縦断面）の方がＸＺ断面（横断面）よりも敏感である。第１の圧縮系と第２の圧縮系によって、縦断面の角度分布を小さくすることができるため、光線がＰＢＳ１７に特性の良い角度で入射して輝度ムラ低減およびコントラスト向上など画質向上を実現できる。
【００３１】
このように、本実施例は、第１の圧縮系で横断面に必要な圧縮量で縦断面と横断面の両方において光束を圧縮し、第２の圧縮系で縦断面だけにおいて光束を圧縮することによって縦断面と横断面で非対称な光束の圧縮を実現している。
【００３２】
縦断面における光束の圧縮によって、ＰＢＳ１７の偏光分離面１７ａに入射する光束の角度分布を小さくしてコントラスト低下を抑制し、横断面における光束の圧縮によって小型化を図っている。また、横断面においては一対のフライアイレンズはパワーを有しないので（各レンズセルの頂点の位置が一定なので）各レンズセルと偏光変換素子１５との距離が一定となる。言い換えれば、第２の断面において第１のフライアイレンズ１３（第１のレンズアレイ）と第２のフライアイレンズ１４（第２のレンズアレイ）は共に光学パワーを有さない。このため、偏光変換素子１５の近傍に作られる光源像の位置変化が少なくなり、有効領域１５Ａを通過する光を増やすことができ、明るさを確保することができる。ここでの光学パワーとは、各レンズセルの中心に向かって、光軸と平行に入射する光線に対する光学パワー（屈折力）のことである。更に、縦断面において一対のフライアイレンズにパワーを持たせて高価なシリンドリカルレンズを設けていないのでコストダウンと小型化を図ることができる。
【００３３】
また、第１のフライアイレンズ１３のレンズセルは横断面においては偏心しておらず、２次光源像のＺ方向の位置変化が少なくなる。横断面において第１のフライアイレンズ１３を偏心させなくてもよい理由は、第１のフライアイレンズ１３に平行光が入射されるためである。
【００３４】
本実施例は、低コストで画質劣化が少ない明るい投射画像を提供することができる。
【００３５】
第１のフライアイレンズ１３および第２のフライアイレンズ１４のレンズセルの偏心によるＹＺ断面の圧縮比をαとすると、下記の条件式を満足することが望ましい。
【００３６】
【数１】
2015026084.tif 000003
【００３７】
数式１の下限値を逸脱すると、輝度ムラやコントラスト低下などの画質低下が発生して所望の性能を得ることができない。数式１の上限値を逸脱すると、第１のフライアイレンズ１３および第２のフライアイレンズ１４のレンズセルの偏心量が大きくなり、光軸方向の厚みが大きくなる。その結果、フライアイレンズで発生する収差が大きくなり、画質低下や明るさ低下が発生して、所望の性能を得ることができない。
【００３８】
αは次式を満足すると更によい。
【００３９】
【数２】
2015026084.tif 000004
【００４０】
横断面において光束を圧縮することで所定の光学系サイズで、楕円リフレクタ１１からの光束を更に有効利用できるため明るくすることができる。楕円リフレクタ１１および平行化レンズ１２で構成される圧縮系のＸＺ断面およびＹＺ断面における圧縮比をβとすると、圧縮比βは次式を満足することが望ましい。
【００４１】
【数３】
2015026084.tif 000005
【００４２】
数式３の下限値を逸脱すると、楕円リフレクタ１１からの光束を有効利用できる光束が少なくなるために暗くなり、所望の性能を得ることができない。数式３の上限値を逸脱すると、楕円リフレクタ１１からの光束は有効利用できるが、第２のフライアイレンズ１４と偏光変換素子１５の近傍に形成される複数の２次光源像が大きくなる。この結果、パネル有効部照明する光が減少して暗くなるため、所望の性能を得ることができない。
【００４３】
βは更に以下を満足するとよい。
【００４４】
【数４】
2015026084.tif 000006
【００４５】
ここで、図１、図２を用いてα、βを説明する。Ｈｒ０は楕円リフレクタ１１で反射される光束幅（光軸と垂直な方向）を示している。Ｈｒ１は平行化レンズ１２で平行化された光束の光束幅（光軸と垂直な方向）を示している。Ｈｘは、ＸＺ断面において、偏光変換素子１５の直前での光束幅を示している。Ｈｙは、ＹＺ断面において、偏光変換素子１５の直前での光束幅を示している。
【００４６】
ここで、α、βは以下のように表すことができる。
【００４７】
【数５】
2015026084.tif 000007
【００４８】
【数６】
2015026084.tif 000008
【００４９】
【数７】
2015026084.tif 000009
【００５０】
本実施例ではα＝１．２６、β＝１．３０であり、数式１〜４を満足する。
【００５１】
また、第１のフライアイレンズ１３のレンズセル１３ａをトーリックレンズ化して、ＸＺ断面においては偏光変換素子１５側に２次光源像を作り、ＹＺ断面においては第２のフライアイレンズ１４に２次光源像をつくることが望ましい。
【００５２】
偏光変換素子１５の利用効率を向上させるには、ＸＺ断面の２次光源像の位置が重要であり、ＹＺ断面の２次光源像の位置に依存しない。そのため、縦断面において第２のフライアイレンズ１４に２次光源像をつくることでフライアイレンズの利用効率を高めることができる。
【００５３】
これは、第１のフライアイレンズ１３と第２のフライアイレンズ１４の対応するレンズセル以外を通過する光は液晶パネル１８の被照明領域の外側を照明する不要光になるためである。
【００５４】
そのためには、第１のフライアイレンズ１３のレンズセルのＸＺ断面の焦点距離をｆ１、第１のフライアイレンズ１３のレンズセルのＹＺ断面の焦点距離をｆ２とするとき、次式を満足することが望ましい。
【００５５】
【数８】
2015026084.tif 000010
【００５６】
数式８の下限値および上限値を逸脱すると、２次光源像が偏光変換素子１５から遠ざかり、偏光変換効率が低下して暗くなるため、所望の性能を得ることができない。
【００５７】
ｆ１、ｆ２は更に好ましくは以下を満足する。
【００５８】
【数９】
2015026084.tif 000011
【００５９】
本実施例では楕円リフレクタの構成を示したが、放物面リフレクタと正の光学パワーを有するレンズで構成してもよい。
【実施例２】
【００６０】
図７及び図８には、実施例２の液晶プロジェクタ（画像投射装置）に用いられる照明光学系の構成を示す光路図であり、図７は縦断面、図８は横断面を示している。図７は、縦断面をＹＺ面（第１の断面）に設定し、図８は横断面をＸＺ面（第２の断面）に設定している点は実施例１と同様である。
【００６１】
３１は光源ユニット、３２は第１のフライアイレンズ、３３は第２のフライアイレンズ、３４は偏光変換素子、３５はコンデンサレンズ、３６は偏光ビームスプリッタ、３７は液晶パネルを示す。第１のフライアイレンズ３２のＲ２面がＸＺ断面とＹＺ断面に負の光学パワーを有する凹レンズである。
【００６２】
光源ユニット３１からの収束光束は第１のフライアイレンズ３２のＲ１で複数の光束に分割される。複数の分割光束の横断面は、負の光学パワーを有する第１のフライアイレンズ３２のＲ２面で平行化され、複数の分割光束の縦断面は、第２のフライアイレンズ３３で平行化される。
【００６３】
平行化された複数の分割光束は、第２のフライアイレンズ３３と偏光変換素子３４の近傍に、複数の２次光源像を形成する。各２次光源像を形成した光束は、偏光変換素子３４で所定の偏光方向を有する直線偏光に変換された後、コンデンサレンズ３５に入射する。
【００６４】
コンデンサレンズ３５から射出した複数の分割光束は、偏光ビームスプリッタ３６を透過して液晶パネル３７上で重ね合わされる。これにより、液晶パネル３７は均一な分布を有する照明光束によって照明される。
【００６５】
本実施例は、負の光学パワーを有する平行化レンズ１２の代わりに第１のフライアイレンズ３２のＲ２面に負の光学パワーを有する凹レンズを一体に配置した実施例であり、小型な構成で画質劣化を防ぎつつ明るい投射画像を得ることができる。
【００６６】
本実施例では負の光学パワーを有する凹レンズを第１のフライアイレンズ３２のＲ２面に配置した構成を示したが、第１のフライアイレンズ３２と第２のフライアイレンズ３３の間に負の光学パワーを有する凹レンズを配置してもよい。
【実施例３】
【００６７】
図９は、実施例１の照明光学系を有する画像投射装置の光路図である。
【００６８】
光源ユニット５１から射出した光束は、平行化レンズ１２に対応する平行化レンズ５２で平行光束に変換されて射出される。この平行光束は、第１のフライアイレンズ１３に対応する第１のフライアイレンズ５３によって複数の光束に分割され、各分割光束は集光される。
【００６９】
各分割光束は、第２のフライアイレンズ１４に対応する第２のフライアイレンズ５４、偏光変換素子５５の近傍に集光され、光源の像（２次光源像）を作る。第１及び第２のフライアイレンズ５３，５４は複数のレンズセルが２次元方向に配置されて構成されている。各レンズセルは、被照明面である後述する液晶パネル（画像形成素子）と相似形状である矩形のレンズ形状を有する。
【００７０】
偏光変換素子５５は、第２のフライアイレンズ５４を射出した各分割光束は直線偏光であるＳ偏光に変換する。偏光変換素子５５から射出したＳ偏光は、ミラー７０で反射される。その後、コンデンサレンズ５６によって集光され、色分解合成光学系５７を経てＢ帯域、Ｇ帯域およびＲ帯域用の反射型液晶パネル６５，６０，６４をそれぞれ重畳的に照明する。
【００７１】
色分解合成光学系５７は、コンデンサレンズ５６を透過した偏光光のうちＢ帯域とＲ帯域の光を反射し、Ｇ帯域光を透過するダイクロイックミラー５８を有する。ダイクロイックミラー５８を透過したＧ帯域偏光光は、第１の偏光ビームスプリッタ５９で反射され、Ｇ帯域用反射型液晶パネル６０に入射する。
【００７２】
各反射型液晶パネルは、駆動回路Ｄに接続されている。投射表示光学系を搭載したプロジェクタ（画像投射装置）の一部である駆動回路Ｄには、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオデッキ、テレビチューナ等の画像情報供給装置ＩＰから画像信号が入力される。駆動回路Ｄは、入力された画像信号のＲ，Ｇ，Ｂ成分に基づいてそれぞれの色に対応する反射型液晶パネルを駆動する。これにより、各反射型液晶パネルは、各波長帯の入射光を反射するとともに変調して画像光として射出する。
【００７３】
Ｇ帯域用液晶パネル（以下、Ｇ液晶パネルという）６０からの画像光（偏光光）は、第１の偏光ビームスプリッタ５９を透過し、さらに合成プリズム６１を透過して投射レンズ６２によって不図示のスクリーン上に投影される。
【００７４】
一方、ダイクロイックミラー５８で反射したＢ帯域およびＲ帯域の偏光光のうちＲ帯域偏光光は波長選択性位相板６６でＰ偏光に偏光変換され、第２の偏光ビームスプリッタ６３を透過し、Ｂ帯域偏光光は該第３の偏光ビームスプリッタ６３で反射する。そして、第２の偏光ビームスプリッタ６３から射出したＢ帯域偏光光およびＲ帯域偏光光はそれぞれ、Ｂ帯域用液晶パネル（以下、Ｂ液晶パネルという）６５およびＲ帯域用液晶パネル（以下、Ｒ液晶パネルという）６４上に集光する。
【００７５】
Ｒ液晶パネル６４で反射され、かつ変調されたＲ帯域偏光光は、第２の偏光ビームスプリッタ６３で反射される。また、Ｂ液晶パネル６５で反射され、かつ変調されたＢ帯域偏光光は、第２の偏光ビームスプリッタ６３を透過する。そして、両帯域の偏光光は、合成プリズム６１で反射され、投射レンズ６２によってスクリーン上に投影される。
【００７６】
尚、各実施形態において光源からの入射光束を分割するレンズアレイとして２次元のフライアイレンズを用いたが、シリンドリカルレンズを１次元に並べたレンズアレイであっても、本願発明の効果を得ることができる。
【００７７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
画像投射装置は液晶プロジェクタの用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・光源、１３・・・第１のフライアイレンズ、１３ａ・・・レンズセル、１４・・・第２のフライアイレンズ、１４ａ・・・レンズセル、１５・・・偏光変換素子、１７・・・偏光ビームスプリッタ、１７ａ・・・偏光分離面（第１の偏光分離面）、１８・・・反射型液晶パネル（画像表示素子）、２１・・・偏光分離面（第２の偏光分離面）
【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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