(57)【要約】【課題】各画素の色分離方向及びこれに直交する方向の両方の方向に色光を集光することができ、もって高い光利用効率を保ちながら装置の小型化を図ることができるプロジェクタを提供する。【解決手段】白色光源１０と、白色光源１０からの光を複数の色光に分離してこれらの各色光をそれぞれ異なる方位に反射する色分離光学系１６と、複数の各色光が異なる方位から照射されこれらの各色光を変調する単一の電気光学変調装置６と、電気光学変調装置６により変調された光を投写面ＳＣＲに投写する投写レンズ８と、色分離光学系１６からの各色光を電気光学変調装置６の各色光に対応する画素に導くための第１のレンチキュラーレンズアレイ１８Ａと、色分離光学系１６からの各色光を電気光学変調装置６の画素開口部に集光するための第２のレンチキュラーレンズアレイ１８Ｂとを備えたプロジェクタ。【選択図】      図１
2004198932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光源と、
この白色光源からの光を複数の色光に分離し、これらの各色光をそれぞれ異なる方位に反射する色分離光学系と、
前記複数の各色光が異なる方位から照射され、これらの各色光を変調する単一の電気光学変調装置と、
この電気光学変調装置により変調された光を投写面に投写する投写レンズと、
前記色分離光学系からの各色光を前記電気光学変調装置の各色光に対応する画素に導くための色分離用レンチキュラーレンズが配列された第１のレンチキュラーレンズアレイとを備えたプロジェクタにおいて、
前記色分離光学系からの各色光を前記電気光学変調装置の画素開口部に集光するための集光用レンチキュラーレンズが前記色分離用レンチキュラーレンズの配列方向とは直交する方向に配列された第２のレンチキュラーレンズアレイをさらに備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記色分離用の各レンチキュラーレンズは光入射面側及び光射出面側の両側に突出する両凸レンズであり、前記集光用の各レンチキュラーレンズは光入射面側及び光射出面側の両側に突出する両凸レンズであることをことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプロジェクタにおいて、前記色分離用レンチキュラーレンズ及び／又は前記集光用レンチキュラーレンズは非球面レンズであることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記白色光源と前記色分離光学系との間にインテグレータ光学系をさらに備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項４に記載のプロジェクタにおいて、前記インテグレータ光学系は、前記白色光源からの光を複数の部分光束に分割する第１のレンズアレイと、この第１のレンズアレイによって分割された複数の部分光束をシステム光軸に平行に揃える第２のレンズアレイとを有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項４に記載のプロジェクタにおいて、前記インテグレータ光学系は、導光ロッドと、この導光ロッドからの射出光を照明対象側に導く伝達レンズとを有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項４〜６に記載のプロジェクタにおいて、偏光変換光学系をさらに備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のプロジェクタに用いるための照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一の電気光学変調装置を備えたプロジェクタ及びこのプロジェクタに用いるための照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プロジェクタは、照明光を射出する照明装置と、この照明装置からの照明光を画像信号に応じて変調する液晶パネル等からなる電気光学変調装置と、この電気光学変調装置によって変調された光を投写画像として投写面上に投写する投写光学系とを備えている。
このようなプロジェクタにおいては、高い光利用効率を保ちながら装置の小型化を図りたいという要求がある。
【０００３】
図９は、このような要求を満たすために提案された従来のプロジェクタ（１）の平面図である。また、図１０は、プロジェクタ（１）における電気光学変調装置への光入射を説明する図である（例えば、特許文献１参照）。図９に示されるように、符号８０で示すプロジェクタは、白色光源８２及びこの白色光源８２からの光を複数の色光に分離してそれぞれ異なる方向に反射する色分離光学系８４を有する照明装置８６と、この照明装置８６の色分離光学系８４で分離された各色光を画像信号に応じて変調し光学像を形成する単一の電気光学変調装置８８と、この電気光学変調装置８８により変調された光をスクリーンＳＣＲ上に拡大表示する投写光学系９０とを備えている。
【０００４】
このプロジェクタ８０においては、白色光源８２からの光は色分離光学系８４を構成するダイクロイックミラー８４Ｒ，８４Ｇ，８４ＢによりＲ，Ｇ，Ｂの色光に分離され、これら各色光が互いに異なる方位から、図１０に示されるように、色分離用のレンチキュラーレンズアレイ９２を介して電気光学変調装置８８の各画素８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂに導かれる。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光は電気光学変調装置８８で変調され、投写光学系９０（図９）等を介してカラー画像としてスクリーンＳＣＲ上に拡大表示される。
【０００５】
図１１は、上記した要求を満たすために提案された従来の別のプロジェクタ（２）の平面図である。また、図１２は、プロジェクタ（２）における電気光学変調装置への光入射を説明する図である（例えば、特許文献２参照）。図１１に示されるように、符号１００で示すプロジェクタは、図９に示されるプロジェクタ８０と同様に、照明装置８６，単一の電気光学変調装置８８及び投写光学系９０を備えている。照明装置８６は、白色光源８２及び色分離光学系８４の他に、インテグレータ光学系１０２及び偏光変換光学系１０４を有している。
【０００６】
このプロジェクタ１００においては、白色光源８２からの光はインテグレータ光学系１０２及び偏光変換光学系１０４を経て色分離光学系８４に入射した後、この色分離光学系８４を構成するダイクロイックミラー８４Ｒ，８４Ｇ，８４ＢによりＲ，Ｇ，Ｂの色光に分離され、これら各色光が互いに異なる方位から、図１２に示されるように、色分離用のレンチキュラーレンズアレイ９２を介して電気光学変調装置８８の各画素８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂに導かれる。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光は電気光学変調装置８８で変調され、投写光学系９０（図１１）等を介してカラー画像としてスクリーンＳＣＲ上に拡大表示される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−６０５３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０５４８４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプロジェクタにおいては、色分離用のレンチキュラーレンズアレイを構成する色分離用レンチキュラーレンズは色分離方向に屈折力をもち色分離方向と直交する方向には屈折力をもたないレンズであるため、各画素の周囲にブラックマトリクス（遮光手段）が配置されているなどの場合には、色光の一部がブラックマトリクスによって遮断されてしまう。このため、光利用効率が低下してしまうという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、各画素の色分離方向及びこれに直交する方向の両方の方向に色光を集光することができ、もって高い光利用効率を保ちながら装置の小型化を図ることができるプロジェクタ及びこのようなプロジェクタに用いるための照明装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係るプロジェクタは、白色光源と、
この白色光源からの光を複数の色光に分離し、これらの各色光をそれぞれ異なる方位に反射する色分離光学系と、
前記複数の各色光が異なる方位から照射され、これらの各色光を変調する単一の電気光学変調装置と、
この電気光学変調装置により変調された光を投写面に投写する投写レンズと、
前記色分離光学系からの各色光を前記電気光学変調装置の各色光に対応する画素に導くための色分離用レンチキュラーレンズが配列された第１のレンチキュラーレンズアレイとを備えたプロジェクタにおいて、
前記色分離光学系からの各色光を前記電気光学変調装置の画素開口部に集光するための集光用レンチキュラーレンズが前記色分離用レンチキュラーレンズの配列方向とは直交する方向に配列された第２のレンチキュラーレンズアレイをさらに備えたことを特徴とする。
【００１１】
このため、本発明のプロジェクタによれば、第１のレンチキュラーレンズアレイを構成する各色分離用レンチキュラーレンズによって、色光を各画素の色分離方向に屈折させて対応する画素に導くとともに、第２のレンチキュラーレンズアレイを構成する各集光用レンチキュラーレンズによって色光を色分離方向に直交する方向に屈折させて画素開口部に集光することができる。このため、単一の電気光学変調装置を用いる小型のプロジェクタにおいても、色光がブラックマトリク等の非画素部で遮断されてしまうことがないようにできるため、高い光利用効率を保ちながら装置の小型化を図ることができるという効果が得られる。
【００１２】
（２）上記（１）に記載のプロジェクタにおいては、前記色分離用の各レンチキュラーレンズは光入射面側及び光射出面側の両側に突出する両凸レンズであり、前記集光用の各レンチキュラーレンズは光入射面側及び光射出面側の両側に突出する両凸レンズであることが好ましい。
【００１３】
このように構成することにより、色分離用及び集光用の各レンチキュラーレンズの集光力が高いものとなり、各色光を高効率で画素開口部に集光することができるため、十分な色分離効果及び集光効果が得られる。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）に記載のプロジェクタにおいては、前記色分離用の各レンチキュラーレンズ及び／又は前記集光用の各レンチキュラーレンズは非球面レンズ（レンチキュラーレンズの断面におけるレンズ曲面が円弧でないレンズ）であることが好ましい。
このように構成することにより、各レンチキュラーレンズが球面レンズ（レンチキュラーレンズの断面におけるレンズ曲面が円弧であるレンズ）である場合と比較して高い色分離効果又は光利用効果が得られる。
【００１５】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のプロジェクタは、前記白色光源と前記色分離光学系との間にインテグレータ光学系をさらに備えたものであることが好ましい。
このように構成することにより、面内光強度分布が均一化されたプロジェクタにおいても、第２のレンチキュラーレンズアレイの作用によって、高い光利用効率が得られる。
【００１６】
（５）上記（４）に記載のプロジェクタにおいては、前記インテグレータ光学系は、前記白色光源からの光を複数の部分光束に分割する第１のレンズアレイと、この第１のレンズアレイによって分割された複数の部分光束をシステム光軸に平行に揃える第２のレンズアレイとを有するものであることが好ましい。
【００１７】
（６）上記（４）に記載のプロジェクタにおいては、前記インテグレータ光学系は、導光ロッドと、この導光ロッドからの射出光を照明対象側に導く伝達レンズとを有するものであることが好ましい。
【００１８】
（７）上記（４）〜（６）のいずれかに記載のプロジェクタは、偏光変換光学系をさらに備えたものであることが好ましい。
このように構成することにより、一の偏光成分の偏光方向を他の偏光成分の偏光方向に揃えて、両方の偏光成分を利用することのできる光利用効率の高いプロジェクタにおいても、第２のレンチキュラーレンズアレイの作用によって、さらに光利用効率を高めることができる。
この偏光変換光学系は、インテグレータ光学系の射出側に配置することもできるし、インテグレータ光学系の入射側に配置することもできる。
【００１９】
（８）本発明の照明装置は、上記（１）〜（７）のいずれかに記載のプロジェクタに用いるための照明装置である。
このため、本発明の照明装置を用いることによって、高い光利用効率を保ちながら装置の小型化を図ることができるプロジェクタを実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用されたプロジェクタ及び照明装置につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、各実施形態においては、互いに直交する３つの方向を便宜的にＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向と規定する。このうちＺ方向を光の進行方向とし、Ｙ方向を図１の紙面に対して垂直方向とする。
【００２１】
先ず、本発明の（実施形態１）につき、図１〜図３を用いて説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るプロジェクタの平面図である。図２は、本発明の実施形態１に係るプロジェクタの色分離光学系の平面図である。図３は、本発明の実施形態１に係るプロジェクタの要部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＰ−Ｐ断面図、（ｃ）はそのＱ−Ｑ断面図である。
図１に示されるように、プロジェクタ２は、照明装置４，電気光学変調装置としての液晶パネル６及び投写光学系８（投写レンズ）によって大略構成されている。
【００２２】
照明装置４は、白色光源１０，インテグレータ光学系１２，偏光変換光学系１４，色分離光学系１６及びレンチキュラーレンズアレイ１８を備えている。
白色光源１０は、光源ランプ１０Ａ及びリフレクタ１０Ｂを有している。光源ランプ１０Ａには例えば高圧水銀ランプが用いられている。リフレクタ１０Ｂには、光源ランプ１０Ａからのランプ光（白色光）を平行化する放物面鏡が用いられている。このリフレクタ１０Ｂの焦点近傍には光源ランプ１０Ａが配置されている。
なお、リフレクタ１０Ｂとして放物面鏡を用いる代わりに、リフレクタとして楕円面鏡を用い、さらに平行化レンズを用いる構成をとることもできる。
【００２３】
インテグレータ光学系１２は、第１のレンズアレイ１２Ａ，第２のレンズアレイ１２Ｂ及び反射ミラー１２Ｃを有しており、白色光源１０等とともに照明装置４を構成する。
第１のレンズアレイ１２Ａは、複数の第１の小レンズ１２ａを備え、これら複数の第１の小レンズ１２ａによって白色光源１０から射出された光束を複数の部分光束に分割するとともに各部分光束を集光させる機能を有している。
第２のレンズアレイ１２Ｂは、第１のレンズアレイ１２Ａの第１の小レンズ１２ａに対応するように配列された複数の第２の小レンズ１２ｂを備えている。第２のレンズアレイ１２Ｂは、第１のレンズアレイ１２Ａから射出された各部分光束の中心軸をシステム光軸に平行に揃える機能を有している。
反射ミラー１２Ｃは、両レンズアレイ１２Ａ，１２Ｂ間に配置されている。そして、第１のレンズアレイ１２Ａからの射出光を反射して第２のレンズアレイ１２Ｂに向かって進行させるように構成されている。
これにより、照明領域（液晶パネルの光変調面）において良好な光強度分布を得ることができる。
【００２４】
なお、第１の小レンズ１２ａのＸＹ平面上における形状及び第２の小レンズ１２ｂのＸＹ平面上における形状は、照明領域（液晶パネルの光変調面）の平面形状と相似形をなしている。本実施形態では、液晶パネル面上で横長（矩形状）の照明領域を想定しているため、各小レンズ１２ａ，１２ｂのＸＹ平面上における形状も横長である。
【００２５】
偏光変換光学系１４は、偏光分離ユニットアレイ２０，λ／２位相差板２２及び重畳レンズ２４を有し、第２のレンズアレイ１２Ｂの射出側に配置されている。そして、第２のレンズアレイ１２Ｂを透過した白色光源１０からの中間光をＰ偏光光とＳ偏光光とに空間的に分離した後、一方の偏光光の偏光方向と他方の偏光光の偏光方向とを揃え、偏光方向が略揃ったそれぞれの光を照明対象（液晶パネル６）側に導くように構成されている。これにより、液晶パネル６における光利用効率を高めて明るい表示状態が達成される。
【００２６】
偏光分離ユニットアレイ２０は、複数の偏光分離ユニット２０Ａが横方向（Ｘ方向）に配列して形成されている。偏光分離ユニット２０Ａは、内部に偏光分離面２０ａ1及び反射面２０ａ2を有する四角柱状の構造体からなり、白色光源１０からの中間光をＰ偏光光とＳ偏光光とに空間的に分離するように構成されている。
【００２７】
偏光分離面２０ａ1と反射面２０ａ2は、光軸（Ｚ軸）に対して約４５°傾斜し、かつ互いに平行な状態で配置されている。そして、偏光分離ユニット２０Ａは、各光源像が偏光分離面２０ａ1又はその近傍に形成されるよう構成されている。
【００２８】
λ／２位相差板２２は、複数の位相差板からなり、偏光分離ユニット２０ＡのＰ射出面に対向する部位に配置されている。これにより、偏光分離ユニット２０ＡのＰ射出面から射出されたＰ偏光光がλ／２位相差板２２を通過する際に偏光方向の回転作用を受けてＳ偏光光へと変換される。一方、偏光分離ユニット２０ＡのＳ射出面から射出されたＳ偏光光はλ／２位相差板２２を通過しないため、その偏光方向は変化せず、そのままスクリーン側に進行する。
【００２９】
重畳レンス２４は、単一のレンズ体からなり、λ／２位相差板２２の射出側に配置されている。これにより、λ／２位相差板２２においてＳ偏光光に揃えられた光束が重畳レンス２４を透過して液晶パネル６側へと導かれ、液晶パネル６上で重畳結合される。
【００３０】
色分離光学系１６は、図２に示されるように、三種のダイクロイックミラー１６Ｒ，１６Ｇ及び１６Ｂからなり、偏光変換光学系１４とレンチキュラーレンズアレイ１８との間に配置されている。そして、Ｒ，Ｇ及びＢの各波長域の色光を選択的に反射し又は透過させるように構成されている。すなわち、ダイクロイックミラー１６Ｒは、Ｒの波長域の色光を反射し、Ｇ及びＢの波長域の色光を透過させる。ダイクロイックミラー１６Ｇは、ダイクロイックミラー１６Ｒを透過したＧ及びＢの波長域の色光のうちＧの波長域の色光を反射し、Ｂの波長域の色光を透過させる。また、ダイクロイックミラー１６Ｂは、ダイクロイックミラー１６Ｇを透過したＢの波長域の色光を反射する。
【００３１】
各ダイクロイックミラー１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂは、偏光変換光学系１４からの光をＸＹ平面内で互いに異なる角度で入射させて液晶パネル６の各画素を照射するように、それぞれが互いに平行な状態から紙面に垂直な方向に一致する線分を仮想回転軸として傾動させ配置されている。これら各ダイクロイックミラー１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂの傾動角は、液晶パネル６における画素の配列ピッチ及びレンチキュラーレンズアレイ１８を構成する色分離用レンチキュラーレンズアレイの焦点距離から求められる。
【００３２】
なお、ダイクロイックミラー１６Ｂは、Ｂの波長域の色光を反射すればよく、他の波長域の色光については反射してもしなくてもよい。このため、ダイクロイックミラー１６Ｂに代えて通常の全反射ミラーを用いてもよい。
また、各ダイクロイックミラー１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂは、赤外線を透過するように設計すると、赤外線が液晶パネル６に到達せず、これにより液晶パネル６の温度上昇を抑制することができる。
【００３３】
レンチキュラーレンズアレイ１８は、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、色分離光学系１６からの各色光を液晶パネル６の各色光に対応する画素に導くための色分離用レンチキュラーレンズ１８ａが配列された第１のレンチキュラーレンズアレイ１８Ａと、色分離光学系１６からの各色光を液晶パネル６の画素開口部に集光するための集光用レンチキュラーレンズ１８ｂが色分離用レンチキュラーレンズ１８ａの配列方向とは直交する方向に配列された第２のレンチキュラーレンズアレイ１８Ｂとを備えている。
【００３４】
このため、本実施形態のプロジェクタによれば、第１のレンチキュラーレンズアレイ１８Ａを構成する各色分離用レンチキュラーレンズ１８ａによって、色光を色分離方向（図３（ｂ）の横方向）に屈折させて対応する各サブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢに導くとともに、第２のレンチキュラーレンズアレイ１８Ｂを構成する各集光用レンチキュラーレンズ１８ｂによって色光を色分離方向に直交する方向（図３（ｃ）の横方向）に屈折させて画素開口部に集光することができる。このため、単一の電気光学変調装置を用いる小型のプロジェクタにおいても、色光がブラックマトリクスＢＭ等の非画素部で遮断されてしまうことがないようにできるため、高い光利用効率を保ちながら装置の小型化を図ることができるという効果が得られる。
【００３５】
本実施形態のプロジェクタにおいては、色分離用の各レンチキュラーレンズ１８ａは光入射面側及び光射出面側の両側に突出する両凸レンズである。また、集光用の各レンチキュラーレンズ１８ｂも光入射面側及び光射出面側の両側に突出する両凸レンズである。このため、色分離用及び集光用の各レンチキュラーレンズ１８ａ，１８ｂの集光力が高いものとなり、各色光を高効率で画素開口部に集光することができるため、十分な色分離効果及び集光効果が得られる。なお、本実施形態においては、各レンチキュラーレンズアレイ１８Ａ，１８Ｂの両凸レンズ１８ａ，１８ｂは、片側に突出する２つの凸レンズを貼り合わせて形成されている。
【００３６】
色分離用レンチキュラーレンズ１８ａの幅（色分離方向（図３（ｂ）の横方向）における幅）は、液晶パネル６におけるサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢの横幅の３倍の値に設定されている。また、色分離用レンチキュラーレンズ１８ａの焦点距離は、各色分離用レンチキュラーレンズ１８ａの焦点距離をｆ1（空気換算長）とし、各色分離用レンチキュラーレンズ１８ａに対する各色光の入射角をαとし、かつ各サブ画素ピッチをｄとすると、ｆ1，α及びｄは、３ｄ／２ｆ1＝ｔａｎαを満足する値に設定されている。これにより、各サブ画素の開口中心部にＲ，Ｇ，Ｂの各色光がそれぞれ導かれる。
【００３７】
第２のレンチキュラーレンズアレイ１８Ｂは、第１のレンチキュラーレンズアレイ１８Ａと直交して配列されている。
集光用レンチキュラーレンズ１８ｂの幅（色分離方向（図３（ｃ）の横方向）における幅）は、液晶パネル６におけるサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢの縦幅（図３（ａ）の縦方向の幅）と同一の値に設定されている。また、集光用レンチキュラーレンズ１８ｂの焦点距離は、各集光用レンチキュラーレンズ１８ｂの焦点距離をｆ2（空気換算長）とし、各色分離用レンチキュラーレンズ１８ｂに対する各色光の入射角をβとし、かつ各サブ画素ピッチをｄとすると、ｆ2，β及びｄは、ｄ／２ｆ2＝ｔａｎβを満足する値に設定されている。これにより、各サブ画素の開口中心部に各色光が集光される。すなわち、従来の場合にブラックマトリクス等によって遮光されていた光を有効に利用できるようになり、光利用効率を高めることができる。
【００３８】
本実施形態のプロジェクタにおいては、色分離用の各レンチキュラーレンズ及び集光用の各レンチキュラーレンズを非球面レンズ（レンチキュラーレンズの断面におけるレンズ曲面が円弧でないレンズ）としている。このため、各レンチキュラーレンズが球面レンズ（レンチキュラーレンズの断面におけるレンズ曲面が円弧であるレンズ）である場合と比較して高い色分離効果又は光利用効率が得られている。
【００３９】
液晶パネル６は、対向ガラス基板６Ａと，ＴＦＴ基板６Ｂとの間に液晶層６Ｃが配置された透過型の液晶パネルからなり、投写光学系８とレンチキュラーレンズアレイ１８との間に配置されている。そして、ダイクロイックミラー１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂで反射された各色光を入射させて、画像信号（画像情報）に応じて変調し、これら変調した光を透過光として投写光学系側に射出するように構成されている。
【００４０】
この液晶パネル６は、図３（ａ）に示されたように、外形が正方形のサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢがマトリクス状に配列されている。そして、横方向に並んだ３つのサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢで１つの画素を構成している。液晶パネル６の各サブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢは、周辺部にブラックマトリクスＢＭ等の遮光手段が形成されている。
【００４１】
投写光学系８は、液晶パネル６の射出側に配置されている。そして、液晶パネル６から射出された変調光を投写画像としてスクリーン（図示せず）上に拡大表示するように構成されている。
【００４２】
以上の構成により、照明装置４から射出された光が液晶パネル６に入射して変調され、この変調光が投写光学系８によってスクリーン（図示せず）上に拡大表示される。この際、照明装置４の色分離光学系１６にインテグレータ光学系１２及び偏光変換光学系１４等を経て入射した白色光源１０からの射出光のうちＲの波長域の色光がダイクロイックミラー１６Ｒで反射され、Ｇ及びＢの波長域の色光が透過する。また、ダイクロイックミラー１６Ｒを透過したＧ及びＢの波長域の色光のうちＧの波長域の色光がダイクロイックミラー１６Ｇで反射され、Ｂの波長域の色光が透過する。さらに、ダイクロイックミラー１６Ｇを透過したＢの波長域の色光がダイクロイックミラー１６Ｂで反射される。
【００４３】
そして、色分離光学系１６から各色分離用レンチキュラーレンズ１８ａに入射するＲ，Ｇ，Ｂの各色光が色分離用レンチキュラーレンズ１８ａのレンズ横方向断面内で屈折して各色分離用レンチキュラーレンズ１８ａ，１８ｂを透過し、各サブ画素の横方向開口中心部に入射する（図３（ｂ）参照。）。また、各色分離用レンチキュラーレンズ１８ａから各集光用レンチキュラーレンズ１８ｂに入射するＲ，Ｇ，Ｂの各色光が集光用レンチキュラーレンズ１８ｂのレンズ縦方向断面内で屈折して各集光用レンチキュラーレンズ１８ｂを透過し、各サブ画素の縦方向開口中心部に入射する（図３（ｃ）参照。）。
【００４４】
したがって、本実施形態においては、第１のレンチキュラーレンズアレイ１８Ａによって色分離方向に赤，緑及び青の各色光が屈折して各サブ画素に導かれ、第２のレンチキュラーレンズアレイ１８Ｂによって、上記色分離方向と直交する方向に各色光が屈折して各サブ画素の開口部に集光される。このため、単一の電気光学変調装置を用いる小型のプロジェクタにおいても、色光がブラックマトリク等の非画素部で遮断されてしまうことがないようにできるため、高い光利用効率を保ちながら装置の小型化を図ることができるという効果が得られる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、両レンチキュラーレンズ１８ａ，１８ｂとして、非球面レンズ（レンチキュラーレンズの断面方向の曲面が円弧でないレンズ）を用いたため、球面レンズ（レンチキュラーレンズの断面方向の曲面が円弧であるレンズ）を用いた場合と比較して高い色分離効果又は光利用効率が得られる。
【００４６】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係るプロジェクタの要部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＰ−Ｐ断面図、（ｃ）はそのＱ−Ｑ断面図である。
実施形態２に係るプロジェクタは、図４に示されるように、実施形態１に係るプロジェクタとほぼ同じ構成を有しているが、第１のレンチキュラーレンズアレイ１８Ａを構成する色分離用レンチキュラーレンズ１８ａの構成が異なっている。すなわち、実施形態１に係るプロジェクタにおいては、色分離用レンチキュラーレンズ１８ａの光源側に突出する凸面が第１のレンチキュラーレンズアレイ１８Ａの基板内に埋め込まれているのに対して、実施形態２に係るプロジェクタにおいては、色分離用レンチキュラーレンズ１８ａの光源側に突出する凸面は第１のレンチキュラーレンズアレイ１８Ａの表面を構成している。
【００４７】
このため、実施形態２に係るプロジェクタよれば、色分離用レンチキュラーレンズ１８ａの屈折力が高くなっているので、色分離性能及び色分離方向における集光性能も高まり、色再現性及び光利用効率の高いプロジェクタを構成することができる。
【００４８】
（実施形態３）
図５は、本発明の実施形態３に係るプロジェクタの要部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＰ−Ｐ断面図、（ｃ）はそのＱ−Ｑ断面図である。
実施形態３に係るプロジェクタは、図５に示されるように、実施形態１に係るプロジェクタとほぼ同じ構成を有しているが、第２のレンチキュラーレンズアレイ１８Ｂを構成する集光用レンチキュラーレンズ１８ｂの構成が異なっている。すなわち、実施形態１に係るプロジェクタにおいては、集光用レンチキュラーレンズ１８ｂの投写レンズ側に突出する凸面が第２のレンチキュラーレンズアレイ１８Ｂの基板内に埋め込まれた構成を有しているのに対して、実施形態３に係るプロジェクタにおいては、集光用レンチキュラーレンズ１８ｂの投写レンズ側に突出する凸面は液晶パネル６の対向基板に埋め込まれた構成を有している。
【００４９】
このため、実施形態３に係るプロジェクタよれば、レンチキュラーレンズアレイ１８の機能の一部を液晶パネル６に負担させているため、部品点数が少なくなり、プロジェクタとしての信頼性を高めることができるとともに、製造コストを低減することもできる。また、レンチキュラーレンズ１８ｂと各画素との位置精度も高まり、さらに画質を高めることができる。
【００５０】
（実施形態４）
図６は、本発明の実施形態４に係るプロジェクタの要部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＰ−Ｐ断面図、（ｃ）はそのＱ−Ｑ断面図である。
実施形態４に係るプロジェクタは、図６（ａ）に示されるように、実施形態１に係るプロジェクタとは、液晶パネルの画素構成が異なっている。すなわち、実施形態１に係るプロジェクタにおいては、各サブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢが正方形の形状を有しているのに対して、実施形態４に係るプロジェクタにおいては、、各サブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢは縦長の長方形の形状を有している（そして、３つのサブ画素の集合から構成される各画素（ＰＲ＋ＰＧ＋ＰＢ）が正方形の形状を有している。）。
【００５１】
本実施形態においては、このような画素配列を有する液晶パネル６を備えたプロジェクタにおいて、色分離光学系１６と液晶パネル６との間に、レンチキュラーレンズアレイ１８を配置したものである。
この場合、色分離用レンチキュラーレンズの構成は、実施形態１のものと基本的には同じ構成となるが、集光用レンチキュラーレンズの構成は、実施形態１のものとは異なる。すなわち、実施形態４に係るプロジェクタにおいては、色分離方向に直交する方向における各サブ画素のピッチは、実施形態１に係るプロジェクタの３倍になるため、色分離方向に直交する方向における開口部の長さも長くなる。このため、実施形態４に係るプロジェクタにおいては、集光用レンチキュラーレンズ１８ｂとして、曲率半径の大きい屈折力の弱いレンズを用いている（図６（ｃ）参照。）。
【００５２】
このため、このような画素配列を有するプロジェクタにおいても、色光がブラックマトリク等の非画素部で遮断されてしまうことがないようにできるため、高い光利用効率を保ちながら装置の小型化を図ることができるという効果が得られる。
【００５３】
（実施形態５）
図７は、本発明の実施形態５に係るプロジェクタの平面図である。図８は、本発明の実施形態５に係るプロジェクタに用いる偏光変換光学系の平面図である。
図７に示されるように、符号７０で示されるプロジェクタは、インテグレータ光学系７２が、白色光源１０から入射した光を界面７２ａ1で全反射させて照明対象側に射出する導光ロッド７２Ａと、この導光ロッド７２Ａからの射出光を照明対象側に導く伝達レンズ７２Ｂとを有しており、小型の光学系を構成できるという特徴がある。
【００５４】
本実施形態に係るプロジェクタにおける照明装置７４は、白色光源１０，インテグレータ光学系７２，偏光変換光学系７６，色分離光学系１６，レンチキュラーレンズアレイ１８を備えている。そして、インテグレータ光学系７２は、導光ロッド７２Ａ及び伝達レンズ７２Ｂを有し、反射ミラー７８と偏光変換光学系７６との間に配置されている。なお、偏光変換光学系をインテグレータ光学系の光源側に配置することも可能である。
【００５５】
導光ロッド７２Ａは、入射側端面と射出側端面との寸法が同一の例えばガラス材料からなる角柱状の中実ロッドによって形成されている。この導光ロッド７２Ａには、白色光源１０からの射出光を全反射させる界面７２ａ1が形成されている。そして、白色光源１０から入射した不均一の強度分布をもつ光を、界面７２ａ1において全反射を繰り返すことにより均一な強度分布をもつ光に変換し、射出側端面から射出するように構成されている。
伝達レンズ７２Ｂは、導光ロッド７２Ａの射出側に配されている。そして、導光ロッド７２Ａ（白色光源１０）からの光を照明対象側に導くように構成されている。
【００５６】
偏光変換光学系５０は、図８に示されるように、入射側レンズ５４，偏光分離ユニットアレイ５６，λ／２位相差板５８及び重畳レンス６０を有し、伝達レンズ７２Ｂと色分離光学系１６との間に配置されている。そして、伝達レンズ７２Ｂを透過した白色光源１０からの射出光をＰ偏光光とＳ偏光光とに空間的に分離した後、一方の偏光光の偏光方向と他方の偏光光の偏光方向とを揃え、偏光方向が略揃ったそれぞれの光を照明領域（液晶パネル６）側に導くように構成されている。これにより、液晶パネル６における光利用効率を高めて明るい表示状態が達成される。
【００５７】
以上の構成により、照明装置７４から射出された光が液晶パネル６に入射して変調され、この変調光が投写光学系８によってスクリーン（図示せず）上に拡大表示される。この際、照明装置７２の色分離光学系１６にインテグレータ光学系７２及び偏光変換光学系５０等を経て入射した白色光源１０からの射出光のうちＲの波長域の色光がダイクロイックミラー１６Ｒで反射され、Ｇ及びＢの波長域の色光が透過する。また、ダイクロイックミラー１６Ｒを透過したＧ及びＢの波長域の色光のうちＧの波長域の色光がダイクロイックミラー１６Ｇで反射され、Ｂの波長域の色光が透過する。さらに、ダイクロイックミラー１６Ｇを透過したＢの波長域の色光がダイクロイックミラー１６Ｂで反射される。
【００５８】
そして、実施形態１の場合と同様に、色分離光学系１６から各色分離用レンチキュラーレンズ１８ａに入射するＲ，Ｇ，Ｂの各色光が色分離用レンチキュラーレンズ１８ａのレンズ横方向断面内で屈折して各色分離用レンチキュラーレンズ１８ａ，１８ｂを透過し、各サブ画素の横方向開口中心部に入射する（図３（ｂ）参照。）。また、各色分離用レンチキュラーレンズ１８ａから各集光用レンチキュラーレンズ１８ｂに入射するＲ，Ｇ，Ｂの各色光が集光用レンチキュラーレンズ１８ｂのレンズ縦方向断面内で屈折して各集光用レンチキュラーレンズ１８ｂを透過し、各サブ画素の縦方向開口中心部に入射する（図３（ｃ）参照。）。
【００５９】
したがって、本実施形態においては、実施形態１（及び実施形態２〜実施形態４）と同様に、第１のレンチキュラーレンズアレイ１８Ａによって色分離方向に赤，緑及び青の各色光が屈折して各サブ画素に導かれ、第２のレンチキュラーレンズアレイ１８Ｂによって、上記色分離方向と直交する方向に各色光が屈折して各サブ画素の開口部に集光される。このため、単一の電気光学変調装置を用いる小型のプロジェクタにおいても、色光がブラックマトリク等の非画素部で遮断されてしまうことがないようにできるため、高い光利用効率を保ちながら装置の小型化を図ることができるという効果が得られる。
【００６０】
なお、本実施形態においては、導光ロッド７２Ａを中実ロッドによって形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、内側面を鏡面とする筒体からなる中空ロッドによって形成しても実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態においては、導光ロッド７２Ａが入射側端面と射出側端面との寸法を同一とする角柱状ロッドによって形成される場合について説明したが、入射側端面と射出側端面との寸法を相似的に異なる所謂テーパロッドによって導光ロッドを形成してもよい。これにより、光源光による集光像の形成位置が制御される。
【００６１】
なお、上記した各実施形態においては、両レンチキュラーレンズ１８ａ，１８ｂとして、非球面レンズ（レンチキュラーレンズの断面方向の曲面が円弧でないレンズ）を用いたため、球面レンズ（レンチキュラーレンズの断面方向の曲面が円弧であるレンズ）を用いた場合と比較して高い色分離効果又は光利用効果が得られる。
【００６２】
また、上記した各実施形態においては、第１のレンチキュラーレンズアレイが白色光源側に、また第２のレンチキュラーレンズアレイが投写レンズ側にそれぞれ配置される場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、第１のレンチキュラーレンズアレイを投写レンズ側に、また第２のレンチキュラーレンズアレイを白色光源側にそれぞれ配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係るプロジェクタの平面図。
【図２】実施形態１に係るプロジェクタの色分離光学系の平面図。
【図３】実施形態１に係るプロジェクタの要部を示す図。
【図４】実施形態２に係るプロジェクタの要部を示す図。
【図５】実施形態３に係るプロジェクタの要部を示す図。
【図６】実施形態４に係るプロジェクタの要部を示す図。
【図７】実施形態５に係るプロジェクタの平面図。
【図８】実施形態５に係るプロジェクタの偏光変換光学系の断面図。
【図９】従来のプロジェクタ（１）の平面図。
【図１０】プロジェクタ（１）における電気光学変調装置への光入射を説明する図。
【図１１】従来のプロジェクタ（２）の平面図。
【図１２】プロジェクタ（２）における電気光学変調装置への光入射を説明する図。
【符号の説明】
２  プロジェクタ、４  照明装置、６  液晶パネル、６Ａ  対向基板、６Ｂ  ＴＦＴ基板、６Ｃ  液晶層、８  投写光学系、１０  白色光源、１０Ａ  光源ランプ、１０Ｂ  リフレクタ、１２  インテグレータ光学系、１２Ａ  第１のレンズアレイ、１２ａ  第１の小レンズ、１２Ｂ  第２のレンズアレイ、１２ｂ  第２の小レンズ、１４  偏光変換光学系、１６  色分離光学系、１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ  ダイクロイックミラー、１８  レンチキュラーレンズアレイ、１８Ａ  第１のレンチキュラーレンズアレイ、１８Ｂ  第２のレンチキュラーレンズアレイ、１８ａ  色分離用レンチキュラーレンズ、１８ｂ  集光用レンチキュラーレンズ、２０  偏光分離ユニットアレイ、２０Ａ  偏光分離ユニット、２０ａ1  偏光分離面、２０ａ2  反射面、２２  λ／２位相差板、２４  重畳レンス
【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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