(57)【要約】【課題】特定の偏光方向を有する直線偏光光を射出する照明光学系を従来よりも簡易で小型な構成で実現する。【解決手段】ランプと、該ランプから射出される光を反射するリフレクタとを含み、略平行な光を射出する光源装置と、前記光源装置から射出されて入射する略平行で非偏光な光を、偏光方向が互いに直交する第１種と第２種の直線偏光光に分解するとともに、前記第１種の直線偏光光を略平行なまま透過し、前記第２種の直線偏光光を略平行なまま反射する偏光子と、前記リフレクタと前記偏光子との間の光路中に配置され、前記偏光子で反射されて入射する前記第２種の直線偏光光を円偏光光に変換するλ／４位相差板とを備える。【選択図】        図２
2004219467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の偏光方向を有する直線偏光光を照明光として射出する照明光学系であって、
ランプと、該ランプから射出される光を反射するリフレクタとを含み、略平行な光を射出する光源装置と、
前記光源装置から射出されて入射する略平行で非偏光な光を、偏光方向が互いに直交する第１種と第２種の直線偏光光に分解するとともに、前記第１種の直線偏光光を略平行なまま透過し、前記第２種の直線偏光光を略平行なまま反射する偏光子と、
前記リフレクタと前記偏光子との間の光路中に配置され、前記偏光子で反射されて入射する前記第２種の直線偏光光を円偏光光に変換するλ／４位相差板と、を備えることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
請求項１記載の照明光学系であって、
前記偏光子は、線状の構造体が周期的に配列された構成を有しており、前記構造体の長手方向と直交する偏光方向を有する前記第１種の直線偏光光を透過し、前記構造体の長手方向と平行な偏光方向を有する前記第２種の直線偏光光を反射する偏光子である、照明光学系。
【請求項３】
請求項２記載の照明光学系であって、
前記偏光子は、基板上に線状の導体が周期的に形成されたワイヤグリット型の偏光板である、照明光学系。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の照明光学系であって、
前記偏光子は無機材料により形成されている、照明光学系。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明光学系であって、
前記リフレクタは、回転楕円面形状の反射凹面を有し、前記反射凹面の焦点位置に配置された前記ランプから射出される光を反射して集光光とする楕円リフレクタであり、
前記光源装置は、さらに、
前記楕円リフレクタで反射された集光光を平行化する平行化レンズを備える、照明光学系。
【請求項６】
請求項５記載の照明光学系であって、
前記λ／４位相差板は、前記平行化レンズと前記偏光子との間の光路中に配置されている、照明光学系。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の照明光学系であって、さらに、
前記偏光子から射出された偏光光線束を、複数の部分偏光光線束に分割するためのレンズアレイと、
前記複数の部分偏光光線束を所定の照明領域に重畳するための重畳光学系と、を備える
照明光学系。
【請求項８】
画像を投写するプロジェクタであって、
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の照明光学系と、
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置で得られる変調光を投写する投写光学系と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の偏光方向を有する直線偏光光を照明光として射出する照明光学系と、この照明光学系を用いたプロジェクタとに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルは、直視型の表示装置やプロジェクタに広く利用されている。例えば、プロジェクタでは、液晶パネルを用いた光変調装置（「液晶ライトバルブ」とも呼ばれる）に照射された照明光を、表示させたい画像情報に応じて変調し、この変調光をスクリーン上に投写して画像表示を実現している。一般に、液晶パネルは特定の直線偏光光を変調することによって画像表示を行うため、光源から射出された偏りのない光（以下、「非偏光な光」とも呼ぶ）を液晶パネルの入射側に配置した偏光板によって対応する直線偏光光とする必要があるが、その際に半分以上の光は偏光板によって吸収され損失となる。そこで、照明光学系から射出された光の液晶パネルにおける利用効率を向上させるために、光源から射出された非偏光な光をほぼ１種類の直線偏光光に変換する偏光発生光学系が用いられることが多い（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１７７１５１号公報
【特許文献２】
特開平８−３０４７３９号公報
【０００４】
従来の照明光学系に用いられている偏光発生光学系は、偏光分離面と反射面とで構成される偏光ビームスプリッタが複数配列された偏光ビームスプリッタアレイと、偏光ビームスプリッタアレイの射出面側に配置されたλ／２位相差板とで構成されている。この偏光発生光学系は、光源装置から射出される非偏光な光を偏光分離面にのみ入射して、偏光分離面を透過する直線偏光光と、偏光分離面および反射面を反射する直線偏光光の、偏光方向が互いに直交する２種類の直線偏光光に分離するとともに、分離された２種類の直線偏光光の内のいずれか一方の直線偏光光の偏光方向をλ／２位相差板によって他方の直線偏光光の偏光方向に揃えることにより、ほぼ１種類の直線偏光光を発生するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の偏光発生光学系は、非偏光な光を２種類の直線偏光光に分離するために、偏光ビームスプリッタが複数配列された複雑な構成の偏光ビームスプリッタアレイにより構成されていた。
【０００６】
また、複数配列されている偏光分離面にのみ光源装置から射出された光を入射させるために、通常、小さなレンズをマトリクス状に配列したレンズアレイを用いて、光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割するとともに、分割された部分光線束のそれぞれを偏光分離面の近傍で集束させている。集束した部分光線束の像は点状となるのが理想的であるが、実際には、ある程度有限の大きさを有している。このため、偏光分離面に入射する光の効率を考えると、偏光ビームスプリッタアレイの小型化にもある程度限界がある。
【０００７】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、特定の偏光方向を有する直線偏光光を射出する照明光学系を従来よりも簡易で小型な構成で提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の装置は、
特定の偏光方向を有する直線偏光光を照明光として射出する照明光学系であって、
ランプと、該ランプから射出される光を反射するリフレクタとを含み、略平行な光を射出する光源装置と、
前記光源装置から射出されて入射する略平行で非偏光な光を、偏光方向が互いに直交する第１種と第２種の直線偏光光に分解するとともに、前記第１種の直線偏光光を略平行なまま透過し、前記第２種の直線偏光光を略平行なまま反射する偏光子と、
前記リフレクタと前記偏光子との間の光路中に配置され、前記偏光子で反射されて入射する前記第２種の直線偏光光を円偏光光に変換するλ／４位相差板と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
光源装置から射出された略平行で非偏光な光は、λ／４位相差板を介して偏光子に入射する。偏光子は、入射した非偏光な光を、偏光方向が互いに直交する第１種と第２種の直線偏光光に分解するとともに、第１種の直線偏光光を略平行なまま透過し、第２種の直線偏光光を略平行なまま反射する。第２種の直線偏光光は、偏光子でほぼ１８０度反射されて、λ／４位相差板を介して光源装置の方向に戻る。光源装置の方向に戻る光は、リフレクタで再度反射されて、再びλ／４位相差板を介して偏光子に入射する。このとき、偏光子で反射された第２種の直線偏光光は、λ／４位相差板を２回通過して、第１種の直線偏光光に変換される。第１種の直線偏光光は、偏光子を透過することができるので、偏光子で反射された第２種の直線偏光光も第１種の直線偏光光に変換されて偏光子を略平行なまま透過する。従って、光源装置から射出された略平行で非偏光な光を、略平行なままほぼ第１種の直線偏光光に変換することにより、特定の偏光方向を有する直線偏光光として射出することができる。
【００１０】
上記構成によれば、略平行な光を偏光子に入射させることがきるので、偏光子に入射させる略平行な光の光線束の大きさを小さくすることにより、各光学要素を小さくすることが可能である。これにより、従来よりも簡易で小型な構成で特定の直線偏光光を射出する照明光学系を実現することができる。
【００１１】
前記偏光子は、線状の構造体が周期的に配列された構成を有しており、前記構造体の長手方向と直交する偏光方向を有する前記第１種の直線偏光光を透過し、前記構造体の長手方向と平行な偏光方向を有する前記第２種の直線偏光光と反射する偏光子であることが好ましい。
【００１２】
上記のような偏光子としては、例えば、基板上に線状の導体が周期的に形成されたワイヤグリット型の偏光板を利用することができる。
【００１３】
上記偏光子は、従来の偏光発生光学系に含まれる偏光ビームスプリッタに比べて簡易で小型な構成で、入射した非偏光な光を、偏光方向が互いに直交する第１種と第２種の直線偏光光に分解するとともに、前記第１種の直線偏光光を透過し、前記第２種の直線偏光光を反射することができる。
【００１４】
なお、前記偏光子は無機材料により形成されていることが好ましい。
【００１５】
無機材料により形成された偏光子は耐熱性に優れているので、素子の劣化による特性劣化を抑制することが可能となる。例えば、入射する略平行な光の光線束の大きさを小さくして、偏光子の大きさを小さくした場合には、特に有効である。
【００１６】
また、前記リフレクタは、回転楕円面形状の反射凹面を有し、前記反射凹面の焦点位置に配置された前記ランプから射出される光を反射して集光光とする楕円リフレクタであり、
前記光源装置は、さらに、
前記楕円リフレクタで反射された集光光を平行化する平行化レンズを備えるようにしてもよい。
【００１７】
この構成によれば、平行度の高い照明光を射出することが可能である。また、平行化レンズの配置位置を調整することにより、光線束の大きさを小さくすることができるので、小型な偏光子を用いることが可能となり、この結果、照明光学系の小型化が可能である。
【００１８】
なお、このような構成の場合、前記λ／４位相差板は、前記平行化レンズと前記反射型偏光素子との間の光路中に配置されていることが好ましい。
【００１９】
この配置によれば、第２種の直線偏光光がλ／４位相差板を２回通過して第１種の直線偏光光に変換される変換効率をより高めることが可能である。
【００２０】
上記照明光系は、さらに、
前記反射型偏光素子から射出された偏光光線束を、複数の部分偏光光線束に分割するためのレンズアレイと、
前記複数の部分偏光光線束を所定の照明領域に重畳するための重畳光学系と、を備えることが好ましい。
【００２１】
上記構成によれば、さらに、明るさムラや色ムラを抑えた均一な照明光を得ることができる。
【００２２】
本発明の第２の装置は、画像を投写するプロジェクタであって、
上記いずれかの照明光学系と、
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置で得られる変調光を投写する投写光学系と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
このプロジェクタは、上記の照明光学系を備えており、従来よりも簡易で小型な構成の照明光学系により特定の直線偏光光を射出することができる。これにより、プロジェクタの小型化が可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．プロジェクタの構成：
Ｂ．照明光学系の構成：
Ｃ．偏光子の構成：
Ｄ．偏光発生の機能：
Ｅ．変形例：
【００２５】
Ａ．プロジェクタの構成：
図１は、本発明を適用したプロジェクタの一例を示す概略構成図である。なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向を便宜的にｘ方向（横方向）、ｙ方向（縦方向）、ｚ方向（システム光軸と平行な方向）とする。
【００２６】
プロジェクタ１０００は、照明光学系１００と、色光分離光学系２００と、３枚の液晶ライトバルブ（光変調装置）３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム（光合成光学系）４００と、投写レンズ（投写光学系）５００とを備えている。
【００２７】
照明光学系１００は、ほぼ偏光方向の揃った１種類の直線偏光光を射出する。照明光学系１００から射出された光は、色光分離光学系２００において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離される。分離された各色光は、各色に対応する液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを照明する。なお、照明光学系１００については、さらに後述する。
【００２８】
色光分離光学系２００は、２枚のダイクロイックミラー２２０，２４０と、２枚の反射ミラー２１０，２３０と、リレー光学系２５０とを備えている。照明光学系１００から射出された光は、第１の反射ミラー２１０で反射して、第１のダイクロイックミラー２２０に入射される。なお、照明光学系１００の向きを時計回りに９０度回転させて配置することにより、反射ミラー２１０を省略することもできる。
【００２９】
色光分離光学系２００は、２枚のダイクロイックミラー２２０，２４０によって、照明光学系１００から射出される光を、青（約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍ）に対応する第１波長領域と第１波長領域よりも短い波長領域とを含む波長領域（以下、「第１波長領域以下の波長領域」と呼ぶ）の光と、緑（約５００ｎｍ〜約５９０ｎｍ）に対応する第２波長領域の光と、赤（約５９０ｎｍ〜約７００ｎｍ）に対応する第３波長領域の光とに分離する波長分離光学系としての機能を有する。なお、第１波長領域以下の波長領域の光は、後述するフィールドレンズ２８０の光射出面上に設けられた光フィルタ２９０によって青に対応する第１波長領域の光（青色光）に制限される。ここでは、第１波長領域以下の波長領域の光も青色光であるとして説明する。
【００３０】
第１のダイクロイックミラー２２０は、青色光を反射するとともに、青色光よりも長波長側の緑色光成分および赤色光成分を透過する。第１のダイクロイックミラー２２０で反射された青色光（Ｂ）は、さらに、反射ミラー２３０でクロスダイクロイックプリズム４００へ向けて反射され、フィールドレンズ２８０とフィールドレンズ２８０の光射出面上に形成された光フィルタ２９０を介して青色光用の液晶ライトバルブ３００Ｂの光入射面に照射される。このフィールドレンズ２８０は、照明光学系１００から射出された光線束をその中心光線（主光線）に対してほぼ平行な光線束に変換する機能を有している。なお、他の液晶ライトバルブ３００Ｇ，３００Ｒの前に設けられたフィールドレンズ２７０，２６０も同様である。
【００３１】
第１のダイクロイックミラー２２０を透過した緑色光（Ｇ）と赤色光（Ｒ）のうちで、緑色光は第２のダイクロイックミラー２４０によって反射され、フィールドレンズ２７０を介して緑色光用の液晶ライトバルブ３００Ｇの光入射面に照射される。一方、赤色光は、第２のダイクロイックミラー２４０を透過し、入射側レンズ２５２、反射ミラー２５４、リレーレンズ２５６、反射ミラー２５８、および、射出側レンズ（フィールドレンズ）２６０を有するリレー光学系２５０を介して、赤色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒの光入射面に照射される。赤色光にリレー光学系２５０が用いられているのは、赤色光の経路が他の色光の経路よりも長いため、光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ２５２に入射した光の像をそのまま、射出側レンズ２６０に伝えるためである。なお、２枚のダイクロイックミラー２２０，２４０は、それぞれガラス板等の透明板に対応する誘電体多層膜をコーティングすることにより形成される。
【００３２】
色光分離光学系２００で分離された各色光は、対応する各色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂの光入射面上に照射される。液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂは、光透過型の液晶パネルと、その光入射面側および光射出面側に配置された偏光板とを備えている。液晶パネルの光の入射面側に配置されている偏光板は、照明光の偏光度をさらに高めるためのものであり、照明光学系１００から射出される直線偏光光の偏光方向が、偏光板の透過軸方向となるように配置されている。このようにすれば、照明光学系１００から射出された照明光に含まれる直線偏光光の純度（偏光度）をより高めることができる。なお、照明光学系１００から射出される照明光の偏光度が著しく高い場合には、この光入射面側に配置される偏光板を省略することもできる。
【００３３】
なお、各液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂには、液晶パネルに画像情報を供給して駆動させるための図示しない駆動部が接続されている。液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて画像情報に応じて変調された変調光線束は、各色の画像を表す画像光として射出される。
【００３４】
液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂから射出された３色の画像光（変調光線束）は、クロスダイクロイックプリズム４００に入射される。クロスダイクロイックプリズム４００は、３色の画像光ご合成する光合成光学系としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム４００には、赤色光を反射する誘電体多層膜４１０Ｒと、青色光を反射する誘電体多層膜４１０Ｂとが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。３色の画像光は、これらの誘電体多層膜によって合成されて、投写レンズ５００に向けて射出される。
【００３５】
投写レンズ５００は、クロスダイクロイックプリズム４００から射出された合成光を投写して、スクリーンＳＣＲ上にカラー画像を表示する。なお、投写レンズ５００としてはテレセントリックレンズを用いることができる。
【００３６】
なお、本実施例のプロジェクタ１０００は、以下に説明する照明光学系１００に特徴を有している。
【００３７】
Ｂ．照明光学系の構成：
図２は、図１の照明光学系１００を拡大して示す説明図である。この照明光学系１００は、光源装置１１０と、λ／４位相差板１５０と、偏光子１６０と、第１および第２のレンズアレイ１７０，１８０と、重畳レンズ１９０とを備えている。照明光学系１００から射出された光線束は、システム光軸Ｌａｘを中心軸として射出される。なお、図２において照明光学系１００が照明する照明領域ＬＡは、プロジェクタ１０００（図１）の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂに対応する。
【００３８】
光源装置１１０は、略平行な光線束を射出する機能を有している。光源装置１１０は、ランプ１２２と、回転楕円面形状の反射凹面を有するリフレクタ１２４と、平行化レンズ１２６とを備えている。ランプ１１２としては、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどを用いることができる。ランプ１２２から射出された光は、リフレクタ１２４で反射されて集光光となり、平行化レンズ１２０へ向けて射出される。光源装置１１０から射出された光線束は、システム光軸Ｌａｘを中心軸として射出される。
【００３９】
リフレクタ１２４で反射された集光光は、平行化レンズ１２６で略平行な光に変換される。本実施例では、平行化レンズ１２０として、非球面レンズが用いられており、具体的には、入射面に回転双曲面形状の凹面を有し、射出面に平面を有する非球面レンズが用いられている。なお、平行化レンズとしては、射出面に回転楕円面形状の凹面を有し、入射面に平面を有する非球面レンズを用いるようにしてもよい。あるいは、入射面に球面形状の凹面を有し、射出面に平面を有する球面レンズを用いるようにしてもよい。また、平行化レンズの入射面と射出面の形状を反対にして配置することも可能である。
【００４０】
なお、リフレクタとして、回転放物面形状の反射凹面を有するものを用いて、平行化レンズを省略するようにしてもよい。ただし、光源装置を、ランプ、楕円リフレクタ、および、平行化レンズにより構成したほうが、略平行な光線束の大きさの調整を、平行化レンズの配置位置を調整することにより比較的容易に可能である。
【００４１】
本実施例では、平行化レンズ１２６から射出される光線束の大きさが、照明領域ＬＡと同程度の大きさとなるように設定されている。
【００４２】
平行化レンズ１２６から射出された略平行な光は、λ／４位相差板１５０および偏光子１６０を介して、第１のレンズアレイ１７０（図２）に入射する。
【００４３】
なお、偏光子１６０から射出される光は、後述するように特定の偏光方向を有するほぼ１種類の直線偏光光となる。
【００４４】
第１のレンズアレイ１７０は、マトリクス状に配列された複数の小レンズ１７２を有している。本実施例での第１のレンズアレイ１７０は、小レンズ１７２が４行６列で配列されている。各小レンズ１７２は平凸レンズであり、ｚ方向から見たときの外形形状は、照明領域ＬＡ（液晶ライトバルブ）と相似形となるように設定されている。第１のレンズアレイ１７０は、略平行な偏光光線束を複数の偏光部分光線束に分割して射出する。
【００４５】
第２のレンズアレイ１８０は、マトリクス状に配列された複数の小レンズ１８２を有しており、第１のレンズアレイ１７０と同様のものが用いられている。第２のレンズアレイ１８０と重畳レンズ１９０とは、第１のレンズアレイ１７０の各小レンズ１７２の像を照明領域ＬＡ上に結像させる機能を有している。
【００４６】
重畳レンズ１９０は、偏光方向の揃った複数のｓ偏光部分光線束を、図２に示すように照明領域ＬＡ上で重畳させる機能を有している。このとき、照明領域ＬＡを照射する光の強度分布は、ほぼ均一となっている。
【００４７】
なお、本実施例においては、重畳レンズ１９０として、非球面レンズが用いられている。これにより、第１のレンズアレイ１７０で分割された各部分光線束が照明領域ＬＡで重畳される際に発生し得る球面収差を低減できるので、各部分光線束を照明領域ＬＡ上でうまく重畳することが可能となる。
【００４８】
上記の説明から分かるように、本実施例における第１のレンズアレイ１７０が本発明のレンズアレイに相当し、重畳レンズ１９０が本発明の重畳光学系に相当する。なお、第２のレンズアレイ１８０は、省略可能である。また、第２のレンズアレイ１８０および重畳レンズ１９０は、一体形成することも可能である。
【００４９】
Ｃ．偏光発生光学系：
図３は、照明光学系１００における偏光発生光学系を示す説明図である。偏光発生光学系は、光源装置１１０と、λ／４位相差板１５０と、偏光子１６０とで構成される。図３は、説明を容易にするため、光源装置１１０から射出された非偏光な光からほぼ１種類の直線偏光光を発生するための光学要素として必須である光源装置１１０のリフレクタと、λ／４位相差板１５０と、偏光子１６０のみを示している。また、光源装置１１０から射出された平行な光は、理想的には同一の光路を通過するが、本例では説明を容易にするためずらして示している。
【００５０】
光源装置１１０から射出された非偏光な光Ｕは、λ／４位相差板１５０をそのまま通過して偏光子１６０に入射する。λ／４位相差板は、耐熱性を考慮すると、水晶あるいは雲母等の無機材料により形成されたものであることが好ましい。
【００５１】
図４は、偏光子１６０の一部を拡大して示す平面図である。偏光子１６０は、基板１６２上に、ｙ方向に長くｘ方向の幅が短い形状を有する線状の構造体１６４（以下、「線状構造体」とも呼ぶ）が周期的に配列形成されているワイヤグリット型の偏光板である。線状構造体１６４の高さＨ、幅Ｗ、および配列ピッチＰは、透過および反射する光の波長によって決定される。本実施例では、画像を表示するための光が必要であるので、可視光の波長領域が対象となる。
【００５２】
基板１６２は、光を通す材質で形成される。例えば、ガラス材あるいは、ポリマーまたは結晶材等で形成される。ただし、耐熱性を考慮すれば、ガラス材のような無機材料で形成されることが好ましい。線状構造体１６４は、アルミニウムあるいは銀などの導電性の無機材料で形成される。
【００５３】
非偏光な光Ｕは、線状構造体１６４の長手方向（ｙ方向）に直交する第１の偏光成分と長手方向に平行な第２の偏光成分に分解される。偏光子１６０は、第１の偏光成分に対応する直線偏光光Ｘ（以下、「第１の直線偏光光Ｘ」と呼ぶ）を透過し、第２の偏光成分に対応する直線偏光光Ｙ（以下、「第２の直線偏光光Ｙ」と呼ぶ）を反射する機能を有している。従って、偏光子１６０は、入射した非偏光な光Ｕを、互いに直交する第１の直線偏光光Ｘと第２の直線偏光光に分解するとともに、第１の直線偏光光を透過し、第２の直線偏光光を反射する機能を有している。なお、線状構造体１６４の長手方向がｘ方向となるように配列した偏光子において透過される偏光光の偏光方向および反射される偏光光の偏光方向は、線状構造体１６４の長手方向がｙ方向となるように配列した偏光子１６０の場合における透過される偏光光（第１の直線偏光光Ｘ）の偏光方向および反射される偏光光（第２の直線偏光光Ｙ）とそれぞれ直交することになる。
【００５４】
このような偏光子としては、モックステック（ＭＯＸＴＥＫ）社製のプロフラックス（ＰｒｏＦｌｕｘ）が用いられる。
【００５５】
従って、図３に示すように、偏光子１６０に入射した非偏光な光Ｕのうち、第１の直線偏光光Ｘはそのまま透過し、第２の直線偏光光Ｙは１８０度反射して、λ／４位相差板１５０に入射する。λ／４位相差板１５０に入射した第２の直線偏光光Ｙは、λ／４の位相差が与えられて円偏光光Ｃに変換される。λ／４位相差板１５０を通過した円偏光光Ｃは、光源装置１１０のリフレクタ１２４に入射し、反射凹面で反射されて、再びλ／４位相差板１５０に入射する。λ／４位相差板１５０に入射した円偏光光Ｃは、さらに、λ／４の位相差が与えられる。これにより、偏光子１６０で反射された第２の直線偏光光Ｙは、同じλ／４位相差板１５０を２度通過するので、λ／２の位相差が与えられて第１の直線偏光光Ｘに変換されて、偏光子１６０に再び入射することになる。この結果、本実施例の偏光発生光学系では、偏光子１６０に入射した非偏光な光Ｕを、第１および第２の直線偏光光Ｘ，Ｙに分解するとともに、第１の直線偏光光Ｘを透過し、第２の直線偏光光Ｙを反射するが、反射された第２の直線偏光光Ｙをも第１の直線偏光光に変換して偏光子１６０を透過させることができる。これにより、光源装置１１０から射出された非偏光な光Ｕをほぼ第１の直線偏光光Ｘに変換して特定の直線偏光光として射出することが可能である。
【００５６】
ここで、偏光子１６０は、従来の偏光発生光学系に用いられていた偏光ビームスプリッタに比べて簡易で小型な構成で、入射した非偏光な光を、偏光方向が互いに直交する第１種と第２種の直線偏光光に分解するとともに、前記第１種の直線偏光光を透過し、前記第２種の直線偏光光を反射することができる。
【００５７】
また、偏光子１６０では入射する光を略平行なまま透過または反射することができるので、平行化レンズの位置を調整して光源装置１１０から射出された略平行な光線束の大きさを小さくすることにより、従来の偏光発生光学系に用いられていた偏光ビームスプリッタに比べて、偏光子１６０のサイズを小型化することができ、この結果、第１と第２のレンズアレイ１７０，１８０、および重畳レンズ１９０のサイズも小型化することが可能である。
【００５８】
以上説明したように、本実施例の照明光学系は、従来の偏光発生光学系を用いた照明光学系に比べて、簡易で小型な構成とすることができる。この結果、この照明光学系を用いたプロジェクタを小型化することが可能である。
【００５９】
Ｄ．変形例：
なお、本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り、例えば次のような変形も可能である。
【００６０】
（１）例えば、上記実施例では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合を例に説明しているが、本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型液晶パネルを用いた液晶ライトバルブのように光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型液晶パネルを用いた液晶ライトバルブのように光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタとほぼ同様の効果を得ることができる。
【００６１】
（２）上記実施例では、光変調装置として液晶ライトバルブを用いた例を示しているが、これに限定される必要はない。特定の直線偏光光を利用して画像表示を行う形式の光変調装置であれば、いかなる光変調装置に対しても本発明の照明光学系を適用することができる。もちろん、特定の直線偏光光を利用しない光変調装置に適用してもよい。
【００６２】
（３）上記実施例においては、カラー画像を表示するプロジェクタ１０００を例に説明しているが、モノクロ画像を表示するプロジェクタにおいても同様である。
【００６３】
（４）上記実施例においては、偏光子として基板上に線状の導体が周期的に形成されたワイヤグリット型の偏光板を用いた場合を例に説明しているが、これに限定されるものではない。線状の構造体が周期的に配列された構成を有しており、構造体の長手方向と直交する偏光方向を有する第１種の直線偏光光を透過し、構造体の長手方向と平行な偏光方向を有する第２種の直線偏光光を反射する偏光子であれば、どのような偏光子を用いてもよい。さらに、光源装置から射出されて入射する略平行で非偏光な光を、偏光方向が互いに直交する第１種と第２種の直線偏光光に分解するとともに、第１種の直線偏光光を略平行なまま透過し、第２種の直線偏光光を略平行なまま反射する偏光子であればどのような偏光子を用いてもよい。
【００６４】
（５）本発明の照明光学系は、プロジェクタだけでなく、種々の装置（例えば、直視型の表示装置）における照明光学系として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したプロジェクタの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の照明光学系１００を拡大して示す説明図である。
【図３】照明光学系１００における偏光発生光学系を示す説明図である。
【図４】偏光子１６０の一部を拡大して示す平面図である。
【符号の説明】
１０００…プロジェクタ
１００…照明光学系
１１０…光源装置
１２２…ランプ（発光管）
１２４…リフレクタ
１２６…平行化レンズ
１５０…λ／４位相差板
１６０…偏光子
１６２…基板
１６４…構造体
１７０…第１のレンズアレイ
１７２…小レンズ
１８０…第２のレンズアレイ
１８２…小レンズ
１９０…重畳レンズ（重畳光学系）
２００…色光分離光学系（波長分離光学系）
２２０，２４０…ダイクロイックミラー
２１０，２３０…反射ミラー
２５０…リレー光学系
２５２…入射側レンズ
２５６…リレーレンズ
２５４，２５８…反射ミラー
２６０…フィールドレンズ（射出側レンズ）
２７０…フィールドレンズ
２８０…フィールドレンズ
２９０…光フィルタ
３００Ｂ，３００Ｇ，３００Ｒ…液晶ライトバルブ（光変調装置）
４００…クロスダイクロイックプリズム
４１０Ｒ…誘電体多層膜
４１０Ｂ…誘電体多層膜
５００…投写レンズ（投写光学系）
ＬＡ…照明領域
Ｌａｘ…システム光軸
ＳＣＲ…スクリーン
【図１】
2004219467.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004219467.tif 000006