(57)【要約】【課題】投射型液晶表示装置の照明光学系および投射型液晶表示装置の小型化とコストの低減を図ること。【解決手段】この投射型液晶表示装置の照明光学系は、照明光源１と、この照明光源１から照射された照明光を集光させる第１の集光手段２と、この第１の集光手段２による照明光が入射され、この照明光を複数の光源像を有する照明光として出射する導光路型光インテグレータ４と、この導光路型光インテグレータ４から出射した照明光が入射され、この照明光を所定の偏光方向に揃えた偏光光を出射する偏光ビームスプリッタ６とを具備している。さらに、偏光ビームスプリッタ６と導光路型光インテグレータ４との間の光路に、導光路型光インテグレータ４から出射する照明光を平行化して、偏光ビームスプリッタに入射させる平行化光学系５を備えるのが好ましい。【選択図】　図１
2004101895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光源と、
上記照明光源から照射された照明光を集光させる第１の集光手段と、
上記第１の集光手段による照明光が入射され、この照明光を複数の光源像を有する照明光として出射する導光路型光インテグレータと、
上記導光路型光インテグレータから出射した照明光が入射され、この照明光を所定の偏光方向に揃えた偏光光を出射する偏光ビームスプリッタと、
を備えることを特徴とする投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項２】
前記偏光ビームスプリッタと前記導光路型光インテグレータとの間の光路には、前記導光路型光インテグレータから出射する照明光を平行化して前記偏光ビームスプリッタに入射させる平行化光学系が配置されていることを特徴とする請求項１記載の投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項３】
前記導光路型光インテグレータは、導光路が照明光の照射方向に細長い四角柱であり、照明光の入射部と出射部の四角形状の縦方向と横方向の長さ比は、液晶表示パネルの表示面の縦方向と横方向の長さ比と同一であることを特徴とする請求項１記載の投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項４】
前記導光路型光インテグレータは、導光路が照明光の照射方向に細長い四角錐台であり、照明光の入射部の四角形状は正方形または長方形であり、照明光の出射部の四角形状の縦方向と横方向の長さの比は、液晶表示パネルの表示面の縦方向と横方向の長さの比と同一であることを特徴とする請求項１記載の投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項５】
導光路型光インテグレータは、照明光の出射部の縦方向の長さが照明光の入射部の縦方向の長さ以上であり、また、照明光の出射部の横方向の長さも照明光の入射部の横方向の長さ以上であることを特徴とする請求項４記載の投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項６】
前記導光路型光インテグレータは、その内部が光透過媒質で満たされていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項７】
前記導光路型光インテグレータは、その内部が、中空である管体であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項８】
前記導光路型光インテグレータは、入射部と出射部を除いた導光路の側面に反射膜を形成していることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項９】
前記偏光ビームスプリッタは、平行四角形プリズムと直角二等辺三角形プリズムとを有して構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項１０】
前記偏光ビームスプリッタは、前記平行四辺形プリズムに前記直角二等辺三角形プリズムの斜面が張り合わせられ、この張り合わせ面にＳ偏光光とＰ偏光光とを分離する偏光分離面が形成され、この偏光分離面で偏光分離された一方の偏光の照明光について、この一方の照明光が前記偏光ビームスプリッタから出射する位置に、１／２波長板が備えられていることを特徴とする請求項９記載の投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項１１】
前記第１の集光手段と、前記導光路型光インテグレータの照明光の入射部との間には、さらに第２の集光手段が配置されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の投射型液晶表示装置の照明光学系。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の投射型液晶表示装置の照明光学系を備えたことを特徴とする投射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光路型光インテグレータを用いた投射型液晶表示装置の照明光学系、およびこの照明光学系を利用した投射型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶投射型表示装置における照明光学系には、投射画像の画質向上のため、次のような性能が要求される。すなわち、照明光の照度の均一性が高いことと、照明光源から出射されるランダムな偏光方向の照明光（以下、非偏光の照明光）という）を効率よく一つの偏光方向の照明光に変換できることが要求される。
【０００３】
従来より、上記のような要求に応えるため、照度の均一性を高める手段として、レンズ要素を縦横、すなわち格子状に複数配列したいわゆるフライアイレンズを用いている。そして、このフライアイレンズを、照明光源の投射方向に前後させて２枚配置し、照明光側に配置される１枚目のフライアイレンズによって照明光をレンズ要素の数に分割し、この分割された照明光を２枚目のフライアイレンズによって液晶パネル面上で重ね合わせるようにして照度の均一化を図っている。
【０００４】
また、偏光方向を揃える手段としては、フライアイレンズの行方向に沿って配列されるレンズ要素から出射した一連の複数の照明光が一まとまりで入射することができる細長い偏光ビームスプリッタを、フライアイレンズの列方向の並び数分だけ列方向に連ねて接合した偏光ビームスプリッタを用いている。
【０００５】
この偏光ビームスプリッタを構成している細長い個々の偏光ビームスプリッタは、ここに入射した非偏光の照明光をＰ偏光光とＳ偏光光の照明光に分離し、分離されたいずれか一方の偏光光を１／２波長板により偏光方向を他方の偏光光に変換させることにより、偏光方向の揃った照明光を出射するようになっている。そして、細長い偏光ビームスプリッタから構成される偏光ビームスプリッタ全体として偏光方向の揃った照明光が出射するようになっている。
【０００６】
なお、フライアイレンズを用いた従来例としては、特許文献１記載のものがある。この特許文献１では、第１の光学要素２１０、および集光レンズアレイ２４０が、上述のフライアイレンズに対応している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−３９４１１号公報（第８，９頁、図３〜図５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術は、次のような問題点を有している。先ず、フライアイレンズは、複数のレンズ要素が格子状に配列されるものであるため、面積が大きくなり、しかも２枚必要なため、装置の大型化を招いている。また、フライアイレンズは、製造技術も複雑で製造コストも高いという問題点がある。
【０００９】
さらに、フライアイレンズを用いると、上述したように、複数の細長い偏光ビームスプリッタをフライアイレンズのレンズ要素の列数に対応して接合させたものとする必要がある。このため、製造の際に、高い加工精度や工数を必要とすることから、生産効率が悪化すると共に光学系がコストの高いものとなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、従来の技術の問題点を解消し、小型化とコストの低減を図ることができる投射型液晶表示装置の照明光学系と投射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の投射型液晶表示装置の照明光学系は、照明光源と、この照光源から照射された照明光を集光させる第１の集光手段と、この第１の集光手段による照明光が入射され、この照明光を複数の光源像を有する照明光として出射する導光路型光インテグレータと、この導光路型光インテグレータから出射した照明光が入射され、この照明光を所定の偏光方向に揃えた偏光光を出射する偏光ビームスプリッタと、を備えることを特徴としている。投射型液晶表示装置の照明光学系をこのように構成することにより、投射型液晶表示装置の照明光学系の小型化とコストの低減を図ることができる。
【００１２】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、偏光ビームスプリッタと導光路型光インテグレータとの間の光路には、導光路型光インテグレータから出射する照明光を平行化して偏光ビームスプリッタに入射させる平行化光学系が配置されていることとしたものである。投射型液晶表示装置の照明光学系をこのように構成することにより、平行化光学系で平行化が為された照明光が偏光ビームスプリッタに入射される。このため、照明光の平行分離が効率よく行える。
【００１３】
さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、導光路型光インテグレータは、導光路が照明光の照射方向に細長い四角柱であり、照明光の入射部と出射部の四角形状の縦方向と横方向の長さ比は、液晶表示パネルの表示面の縦方向と横方向の長さ比と同一であることを特徴としている。投射型液晶表示装置の照明光学系をこのように構成することにより、導光路型光インテグレータから出射した照明光を効率良く液晶表示パネルに入射させることができる。
【００１４】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、導光路型光インテグレータは、導光路が照明光の照射方向に細長い四角錐台であり、照明光の入射部の四角形状は正方形または長方形であり、照明光の出射部の四角形状の縦方向と横方向の長さの比は、液晶表示パネルの表示面の縦方向と横方向の長さの比と同一であることを特徴としている。投射型液晶表示装置の照明光学系をこのように構成することにより、導光路型光インテグレータから出射した照明光を効率良く液晶表示パネルに入射させることができる。
【００１５】
さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、導光路型光インテグレータは、照明光の出射部の縦方向の長さが照明光の入射部の縦方向の長さ以上であり、また、照明光の出射部の横方向の長さも照明光の入射部の横方向の長さ以上であることを特徴としている。投射型液晶表示装置の照明光学系をこのように構成することにより、導光路型光インテグレータから出射した照明光を、液晶表示パネルに液晶表示パネルの縦方向と横方向のいずれの方向に対しても効率よく入射させることができる。
【００１６】
また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、導光路型光インテグレータは、その内部が光透過媒質で満たされていることを特徴としている。投射型液晶表示装置の照明光学系をこのように構成することにより、導光路内での照明光の反射効率を高くすることができる。
【００１７】
さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、導光路型光インテグレータは、その内部が、中空である管体であることを特徴としている。投射型液晶表示装置の照明光学系をこのように構成することにより、導光路内を光透過媒質で満たした場合に比べて導光路型光インテグレータの長さを短くすることができる。
【００１８】
また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、導光路型光インテグレータは、入射部と出射部を除いた導光路の側面に反射膜を形成していることを特徴としている。投射型液晶表示装置の照明光学系をこのように構成することにより、導光路内での照明光の反射効率を高くすることができる。
【００１９】
さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、偏光ビームスプリッタは、平行四角形プリズムと直角二等辺三角形プリズムとを有して構成されていることを特徴としている。投射型液晶表示装置の照明光学系をこのように構成することより、簡単な構成により照明光を偏光分離することができる。
【００２０】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、偏光ビームスプリッタは、平行四辺形プリズムに直角二等辺三角形プリズムの斜面が張り合わせられ、この張り合わせ面にＳ偏光光とＰ偏光光とを分離する偏光分離面が形成され、この偏光分離面で偏光分離された一方の偏光の照明光について、この一方の照明光が前記偏光ビームスプリッタから出射する位置に、１／２波長板が備えられていることを特徴としている。投射型液晶表示装置の照明光学系をこのように構成することより、簡単な構成により照明光の偏光方向を揃えることができる。
【００２１】
さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、第１の集光手段と導光路型光インテグレータの照明光の入射部との間には、さらに第２の集光手段が配置されることを特徴としている。このように投射型液晶表示装置の照明光学系を構成することにより、導光路型光インテグレータから出射する照明光に含まれる光源像の数や出射角を好適に設定することができる。
【００２２】
また、他の発明は、上述の投射型液晶表示装置の照明光学系の発明が、投射型液晶表示装置に備えられたものである。投射型液晶表示装置をこのように構成することにより、投射型液晶表示装置の小型化とコストの低減を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、図１から図３を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る投射型液晶表示装置の説明を行う。
【００２４】
照明光源１は、第１の集光手段として楕円反射鏡２の第１焦点位置に配置され、この照明光源１から放射された照明光は、図１において、その断面形状が略半楕円形状となっている楕円反射鏡２により第２焦点位置３に集光する。なお、楕円反射鏡２の第１焦点位置と第２焦点位置３は共に、本照明光学系の光軸Ｘ（図１中一点鎖線で示されている）上に楕円反射鏡２の開口部を挟んで位置している。また、楕円反射鏡２の側（楕円反射鏡２の内部）の焦点位置が第１焦点位置となっていると共に、他方の焦点位置（楕円反射鏡２の外部）が第２焦点位置３となっている。
【００２５】
なお、以下の説明においては、照明光の進行方向（図１における下側）を前方とし、その反対側（図１における上側）を後方として説明を行う。
【００２６】
楕円反射鏡２の前方、すなわち照明光の進行方向には、図２（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４が配置されている。この導光路型光インテグレータ４は、ガラス材からなる中実な棒状体であり、その外観形状は四角柱を体している。また、この導光路型インテグレータ４の内部は、照明光が進行する導光路となっている。
【００２７】
導光路型インテグレータ４のうち、照明光の入射部となる端面４ａと照明光の出射部となる端面４ｆは、その外観が矩形となっている。また、両端面４ａ，４ｆは、共に光軸Ｘに対して垂直となるように配置されている。端面４ｆについては、縦方向の長さＴ４ｆと横方向の長さＹ４ｆの比は、液晶表示パネルの縦方向（端面４ｆの縦方向と同一方向）の長さと横方向（端面４ｆの横方向と同一方向）の長さの比に等しくなっている。
【００２８】
また、導光路型光インテグレータ４は、四角柱であるため、端面４ａと端面４ｆとが同一形状かつ同一の大きさとなっている。また、導光路型光インテグレータ４は四角柱であるので、該導光路型光インテグレータ４の光軸Ｘに沿う縦方向と横方向の断面形状は、それぞれ矩形となっていると共に、その断面形状も、端面４ａ，４ｆとが同一形状かつ同一の大きさとなっている。
【００２９】
このように構成されている導光路型光インテグレータ４においては、後方の端面４ａが第２焦点位置３に一致させて配置されていて、この端面４ａから照明光が入射する。端面４ａから入射した照明光は、導光路型光インテグレータ４の側面４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅと空気との境界面で全反射による内部反射を繰り返すことにより、複数の光源像を有する照明光として端面４ｆから出射する。
【００３０】
そして、この複数の光源像を有する照明光は、導光路型光インテグレータ４より前方にある後述する光学系を介して、照度の均一化が図られた照明光として、不図示の液晶表示パネルに入射することとなる。
【００３１】
導光路型光インテグレータ４から出射した照明光は、レンズ群５に入射する。このレンズ群５は、導光路型光インテグレータ４の端面４ｆか発散状態で出射する照明光を平行光束に近づくように収束させる機能（いわゆる平行化光学系としての機能）を有している。すなわち、レンズ群５により平行光束化されることによって、照明光は偏光ビームスプリッタ６内に効率的に入射させることができる。
【００３２】
平行化された照明光が入射される偏光ビームスプリッタ６は、ここに入射した照明光の偏光方向を揃える機能を有するもので、平行四辺形プリズム６ａと直角二等辺三角形プリズム６ｂとが貼り合わされて構成されている。このうち、平行四辺形プリズム６ａは、平行化された照明光の入射に対応した面積の入射面６ｄを有している。この入射面６ｄは、照明光を一定の方向に反射させる平行分離面６ｃと反射面６ｅに接しているため、その外観が矩形に形成されている。
【００３３】
すなわち、入射面６ｄ、およびこれと平行な出射面６ｆは矩形に形成されていると共に、反射面６ｅおよびこの反射面６ｅと平行な面（平行分離面６ｃを構成する面）も矩形に形成されている。また、平行四辺形プリズム６ａは、照明光の進行方向に平行な一対の側面が平行四辺形となっている。
【００３４】
また、直角二等辺三角形プリズム６ｂも、平行分離面６ｃを構成する斜面、出射面６ｇ、および光軸Ｘと平行かつ出射面６ｇと相似な面が矩形に形成されている。また、直角二等辺三角形プリズム６ｂは、照明光の進行方向に平行な一対の側面が直角二等辺三角形となっている。
【００３５】
なお、入射面６ｄは、偏光分離面６ｃと鋭角の角度を有して隣接している。また、面積に対する照明光の入射率を考えると、入射面６ｄは、正方形に形成されているのが好ましい。また、入射面６ｄと出射面６ｇとが相似である場合が、偏光ビームスプリッタ６において、面積に対する照明光の出射率が最も良好となり、好ましいものとなる。すなわち、入射面６ｄ、出射面６ｆ，６ｇが正方形であると共に、平行四辺形プリズム６ａのうち平行四辺形を為す側面の隣り合う辺が、１：√２となっている状態が、最も好ましいものとなる。
【００３６】
また、照明光の進行方向に平行な一対の側面は、曲面であっても良く、この場合には、入射面６ｄおよび出射面６ｆは、矩形でなくても良い。
【００３７】
また、平行四辺形プリズム６ａのうち、反射面６ｅと平行な面（偏光分離面６ｃを構成する面）は、直角二等辺三角形プリズム６ｂの斜面と貼り合わされている。かかる貼り合わされた境界面は、Ｓ偏光光については反射しＰ偏光光については透過する偏光分離面６ｃとして機能する。したがって、入射面６ｄから入射した照明光は、偏光分離面６ｃでＳ偏光の照明光とＰ偏光の照明光に分離される。
【００３８】
また、偏光分離面６ｃと平行な平行四辺形プリズムの面は、偏光分離面６ｃで反射されたＳ偏光光を全反射する機能を有している反射面６ｅとなっている。このため、偏光分離面６ｃで反射したＳ偏光の照明光は、反射面６ｅで反射して、この反射面６ｅに隣接する出射面６ｆから平行四辺形プリズム６ａの外に出射する。
【００３９】
一方、偏光分離面６ｃを透過したＰ偏光の照明光は、出射面６ｆと隣接する直角二等辺三角形プリズム６ｂの直角面である出射面６ｇから出射する。出射面６ｇの照明光の出射位置には、Ｐ偏光をＳ偏光に、およびＳ偏光をＰ偏光に変換する１／２位相差板７が配置されている。
【００４０】
そのため、偏光分離面６ｃを透過したＰ偏光光は、１／２位相差板７を通過することにより、偏光方向がＳ偏光に変換される。したがって、平行四辺形プリズム６ａの入射面６ｄに入射した偏光方向がランダムな照明光は、出射面６ｆと６ｇから同じ偏光方向、つまりＳ偏光の照明光として出射する。
【００４１】
なお、偏光分離面６ｃの偏光分離特性は、この面への入射角が４５度のときに最適に偏光分離が行われるように設定されている。そのため、レンズ群５により、照明光が平行光束化されることにより、偏光分離面６ｃに４５度で入射する照明光の割合が多くなり、照明光の偏光分離が効率よく行える。
【００４２】
上述のように偏光ビームスプリッタ６から出射した照明光は、図示外のダイクロイックミラーなどの色光分離手段により赤、緑、青の３つの色光に色分離される。そして、色分離手段により色分離された各色光は、色光毎に対応して設けられている図示外の液晶表示パネルに各色光毎それぞれ入射し、この液晶表示パネルにより光変調が行われる。
【００４３】
液晶表示パネルを透過した各色光は、図示外のダイクロイックプリズムなどの色光合成手段に入射し、この色光合成手段により、異なる光路を通ってきた各色光が１つの光束に合成される。そして、色光合成手段を透過した照明光は、図示外の投射レンズに入射し、この投射レンズによりスクリーン上に画像として投影される。
【００４４】
なお、偏光ビームスプリッタ６から上記図示外の投射レンズまでの光学系には、スクリーンに最適な画像が投影されるようにリレーレンズを配置したり、液晶表示パネルの後方（照明光の入射側）にフィールドレンズを配置している。
【００４５】
以上のように、照度の均一性を高める手段として導光路型光インテグレータ４を利用したため、フライアイレンズを利用した場合にくらべ投射型液晶表示装置を小型化でき、また、導光路型光インテグレータ４の製造もフライアイレンズに比べ容易にかつ低いコストで製造することができる。
【００４６】
また、偏光ビームスプリッタ６は、上述したように、１つの平行四辺形プリズム６ａと１つの直角二等辺三角形プリズム６ｂの２つのプリズムから構成されるものであるため、従来技術で説明したように、細長い偏光ビームスプリッタを連ねて構成した偏光ビームスプリッタと違い、構成が簡単であるため、製造が容易であり、生産効率の向上とコストの上昇を押えることができる。
【００４７】
以上、本発明の第１の実施の形態について述べたが、本実施の形態の導光路型光インテグレータ４は、上記の第１の実施の形態で説明した構成の他、以下に説明する構成とすることができる。
【００４８】
上述の第１の実施の形態においては、導光路型光インテグレータ４は、ガラス材から構成されている旨を説明したが、プラスチックなどの光を透過する材料、光を透過する液体（水など）を含む部材により構成することもできる。
【００４９】
また、上述の第１の実施の形態においては、導光路型光インテグレータ４の端面４ａが、楕円反射鏡２の第２焦点位置３に一致するように配置されている。しかしながら、第２焦点位置３に対する端面４ａの相対的な位置を前後にずらして配置した場合には、ずらし量とずらす方向に応じて、端面４ｆから出射する照明光の光軸Ｘに対する角度を変化させることができる。また、第２焦点位置３に対する端面４ａの相対的な位置が前後にずれることにより、端面４ｆから出射する照明光に含まれる光源像の数も変化する。また、第２焦点位置３に対する端面４ａの相対的な位置は、前後のみならず、左右方向（平面方向）にずらすように配置しても良い。
【００５０】
さらに、楕円反射鏡２と端面４ａとの間、例えば、第２焦点位置３の近傍に第２集光レンズ（第２の集光手段）としての、球状レンズなどの集光レンズを配置するようにしても良い。このようにしても、端面４ｆから出射する照明光の光軸Ｘに対する角度を変化させ、また、端面４ｆから出射する照明光に含まれる光源像の数も変化させることができる。
【００５１】
また、中実である導光路型光インテグレータ４の形状は、上記のような四角柱の他、図２（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）に示す形状とすることができる。以下、これら中実である導光路型光インテグレータ４の他の態様について説明する。
【００５２】
第１の他の態様について、図２（ｂ）に示す。この図２（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４１は、四角錘台を体している。端面４１ａ、４１ｆは、共に矩形に形成されている。また、導光路型光インテグレータ４１は、端面４１ａ、４１ｆが共に光軸Ｘに対して垂直を為すように配置されている。端面４１ｆについては、縦方向の長さＴ４１ｆと横方向の長さＹ４１ｆの比は、液晶表示パネルの縦方向（端面４１ｆの縦方向と同一方向）の長さと横方向（端面４１ｆの横方向と同一方向）の長さの比に等しくなっている。
【００５３】
また、導光路型光インテグレータ４１の端面４１ｆの縦方向の長さＴ４１ｆは、端面４１ａの縦方向の長さＴ４１ａより長くなっていて、端面４１ｆの横方向の長さＹ４１ｆは、端面４１ａの横方向の長さＹ４１ａと同じになっている。
【００５４】
つまり、導光路型光インテグレータ４１の光軸Ｘに沿う縦方向の断面の形状は、後方から前方に向かうにつれて、脚辺（互いに平行でない辺）の間隔が広がる台形であり、横方向の断面の形状は矩形となっている。したがって、導光路型光インテグレータ４１の縦方向で対向する面４１ｂと４１ｄは、後方から前方に向かうにつれて、互いの間隔が広くなっている。一方、横方向で対向する面４１ｃと４１ｅは、互いに平行な面となっている。
【００５５】
また、第２の他の態様について、図３（ａ）に示す。この図３（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４２は、図２（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４１と同様に四角錘台を体している。しかしながら、この導光路型光インテグレータ４２は、端面４２ｆの縦方向の長さＴ４２ｆが、端面４２ａの縦方向の長さＴ４２ａと同じであり、端面４２ｆの横方向の長さＹ４２ｆは端面４２ａの横方向の長さＹ４２ａより長くなっている。
【００５６】
つまり、導光路型光インテグレータ４２の光軸Ｘに沿う縦方向の断面の形状は矩形であり、横方向の断面の形状は、後方から前方に向かうにつれて、脚辺（互いに平行でない辺）の間隔が広がる台形となっている。したがって、導光路型光インテグレター４２の縦方向で対向する側面４２ｂと４２ｄは、互いに平行な面となっている。一方、横方向で対向する側面４２ｃと４２ｅは、後方から前方に向かうにつれて、互いの間隔が広くなっている。
【００５７】
なお、端面４２ａ、４２ｆは、共に矩形に形成されている。また、導光路型光インテグレータ４２は、端面４２ａ、４２ｆが共に光軸Ｘに対して垂直を為すように配置されている。また、端面４２ｆについては、縦方向の長さＴ４２ｆと横方向の長さＹ４２ｆの比は、液晶表示パネルの縦方向（端面４２ｆの縦方向と同一方向）の長さと横方向（端面４２ｆの横方向と同一方向）の長さの比に等しくなっている。
【００５８】
さらに、第３の他の態様について、図３（ｂ）に示す。この図３（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４３は、図２（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４１あるいは図３（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４２と同様に、四角錘台を体している。しかしながら、この導光路型光インテグレータ４３は、端面４３ｆの縦方向の長さＴ４３ｆは端面４３ａの縦方向の長さＴ４３ａより長く、端面４３ｆの横方向の長さＹ４３ｆも端面４３ａの横方向の長さＹ４３ａより長くなっている。
【００５９】
つまり、導光路型光インテグレータ４３の光軸Ｘに沿う縦方向と横方向の断面の形状が共に、後方から前方に向かうにつれて、脚辺（互いに平行でない辺）の間隔が広がる台形となっている。
【００６０】
したがって、導光路型光インテグレータ４３の縦方向で対向する側面４３ｂと４３ｄ、および横方向で対向する側面４３ｃと４３ｅは、共に、後方から前方に向かうにつれて、互いの間隔が広くなっている。なお、端面４３ａ、４３ｆは、矩形をしていて、共に光軸Ｘに対して垂直に形成されている。また、端面４３ｆについては、縦方向の長さＴ４３ｆと横方向の長さＹ４３ｆの比は、液晶表示パネルの縦方向（端面４３ｆの縦方向と同一方向）の長さと横方向（端面４３ｆの横方向と同一方向）の長さの比に等しくなっている。
【００６１】
なお、端面４３ａ、４３ｆは、共に矩形に形成されている。また、導光路型光インテグレータ４３は、端面４３ａ、４３ｆが共に光軸Ｘに対して垂直を為すように配置されている。また、端面４３ｆについては、縦方向の長さＴ４３ｆと横方向の長さＹ４３ｆの比は、液晶表示パネルの縦方向（端面４３ｆの縦方向と同一方向）の長さと横方向（端面４３ｆの横方向と同一方向）の長さの比に等しくなっている。
【００６２】
上記の図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４１、４２、および４３のように、少なくとも一対の対向する面の間隔を、後方から前方に向かって広がるように構成すると、端面４１ｆ、４２ｆ、４３ｆから出射される照明光の光軸Ｘに対する角度を、端面４１ａ，４２ａ，４３ａに入射する際の照明光の光軸Ｘに対する角度より小さくすることができる。
【００６３】
そのため、導光路型光インテグレータ（４１、４２、４３）の前方にあるレンズ群５に効率よく照明光を入射させることができる。
【００６４】
なお、導光路型光インテグレータ（４、４１、４２、４３）の側面にメッキ膜などの反射膜を形成すれば、側面で反射する照明光の反射効率を高めることができる。特に、楕円反射鏡２の扁平率によっては、導光路型光インテグレータ４の側面４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅと空気との境界面において、全反射しない場合も考えられる。このような場合に、側面４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅに、メッキ膜などの反射膜を形成すれば、照明光の全反射を維持可能となる。
【００６５】
また、メッキ膜などの反射膜を形成した場合には、光軸Ｘを曲線状としても、照明光の全反射を維持可能となる。このため、導光路型光インテグレータ（４、４１、４２、４３）は、光軸Ｘが曲線となるような、曲がった棒状部材であっても良い。
【００６６】
また、上述の第１の実施の形態では、端面４ａ，４ｆ，４２ａ，４２ｆ，４３ａ，４３ｆは、上述の実施の形態では、矩形に形成されたものとなっている。しかしながら、これらの端面４ａ，４ｆ，４２ａ，４２ｆ，４３ａ，４３ｆは、その形状が矩形のものには限られず、種々の多角形、一部または全体に曲線を有する形状に形成されているものとしても良い。
【００６７】
さらに、上述の第１の実施の形態では、１／２位相差板７にＰ偏光を通過させて、該Ｐ偏光をＳ偏光に変換している。それにより、偏光ビームスプリッタ６および１／２位相差板７から出射される照明光は、Ｓ偏光となっている。しかしながら、１／２位相差板７にＳ偏光を通過させて、該Ｓ偏光をＰ偏光に変換し、それによって、偏光ビームスプリッタ６および１／２位相差板７から出射される照明光を、Ｐ偏光としても良い。
【００６８】
（第２の実施の形態）
続いて、本発明の第２の実施の形態について、図１および図４、図５に基づいて説明する。ここで、本実施の形態は、上述の第１の実施の形態に係る導光路型光インテグレータ（４０、４１、４２、４３）を変更したものである。以下、この第２の実施の形態について述べる。なお、本実施の形態では、導光路型光インテグレータ以外の構成は、図１に示してあるものと同様であるので、上述の第１の実施の形態と同一符号を付して説明ずる。
【００６９】
上述した第１の実施の形態に係る、図２および図３に示した導光路型光インテグレータ（４０、４１、４２、４３）は、内部までガラス材などの光を透過する材料が充実している棒状体（中実部材）に関するものである。しかしながら、本実施の形態における導光路型光インテグレータは、図４および図５に示すように、導光路型光インテグレータ（４４、４５、４６、４７）のように、内部を中空の管体とし、中空部が導光路となるように構成したものである。以下、この中空部を有する導光路型光インテグレータについて、図４、図５に基づいて説明する。
【００７０】
図４（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４４は、側面４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｆから形成される四角柱の形状をした中空部４４ｔを有している。すなわち、図４（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４４は、図２（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４に、断面矩形の通孔となる中空部４４ｔを形成したものである。
【００７１】
照明光が入射される開口端４４ａと、照明光が出射される開口端４４ｆは、共に矩形に形成されている。また、導光路型光インテグレータ４４は、開口端４４ａと開口端４４ｆが共に光軸Ｘに対して垂直を為すように配置されている。また、開口端４４ａと開口端４４ｆは同一形状かつ同一の大きさとなっている。
【００７２】
開口端４４ｆについては、縦方向の長さＴ４４ｆと横方向の長さＹ４４ｆの比は、液晶表示パネルの縦方向（端面４４ｆの縦方向と同一方向）の長さと、横方向（端面４４ｆの横方向と同一方向）の長さの比に等しくなっている。また、導光路型光インテグレータ４４の中空部４４ｔの光軸Ｘに沿う縦方向と横方向の断面の形状は、矩形となっている。
【００７３】
このように構成された導光路型光インテグレータ４４は、開口端４４ａから入射した照明光は中空部４４ｔの内側面で内部反射を繰り返すことにより、複数の光源像を有する照明光として開口端４４ｆから出射される。
【００７４】
また、中空である導光路型光インテグレータ４４の形状は、上記のような四角柱の他、図４（ｂ）、図５（ａ），（ｂ）に示す形状とすることができる。以下、これら中実である導光路型光インテグレータ４４の他の態様について説明する。
【００７５】
第１の他の態様について、図４（ｂ）に示す。この図４（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４５は、側面４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｆから形成される四角錘台の形状をした中空部４５ｔを有している。すなわち、図４（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４５は、図２（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４１に、断面矩形の通孔となる中空部４５ｔを形成したものとなっている。
【００７６】
照明光が入射する開口端４５ａと照明光が出射する開口端４５ｆは、共に矩形に形成されている。また、導光路型光インテグレータ４５は、開口端４５ａと開口端４５ｆが共に光軸Ｘに対して垂直を為すように配置されている。開口端４５ｆの縦方向の長さＴ４５ｆは開口端４５ａの縦方向の長さＴ４５ａより長く、開口端４５ｆの横方向の長さＹ４５ｆは開口端４５ａの横方向の長さＹ４５ａと同じになっている。
【００７７】
つまり、中空部４５ｔの光軸Ｘに沿う縦方向の断面の形状は、後方から前方に向かうにつれて、脚辺（互いに平行でない辺）の間隔が広がる台形となっていて、また、横方向の断面の形状は、矩形となっている。したがって、中空部４５ｔの縦方向で対向する面４５ｂ、４５ｄは、後方から前方に向かうにつれて、互いの間隔が広くなっている。一方、横方向で対向する面４５ｃ、４５ｅは、互いに平行な面となっている。
【００７８】
なお、開口端４５ｆについては、縦方向の長さＴ４５ｆと横方向の長さＹ４５ｆの比は、液晶表示パネルの縦方向（端面４５ｆの縦方向と同一方向）の長さと、横方向（端面４５ｆの横方向と同一方向）の長さの比に等しくなっている。また、開口端４５ｆから入射した照明光が中空部４５ｔの内側面で内部反射を繰り返すことにより、複数の光源像を有する照明光として出射されることについては、上記の導光路型光インテグレータ４４と同様である。
【００７９】
また、第２の他の態様について、図５（ａ）に示す。この図５（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４６も、図４（ｂ）に示す導光路型光インテグレー４５と同様に、側面４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅから形成される中空部４６ｔが四角錘台の形状となっている。すなわち、図５（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４６は、図３（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４２に、断面矩形の通孔となる中空部４６ｔを形成したものとなっている。
【００８０】
また、開口端４６ｆの縦方向の長さＴ４６ｆは、開口端４６ａの縦方向の長さＴ４６ａと同じであり、開口端４６ｆの横方向の長さＹ４６ｆは開口端４６ａの横方向の長さＹ４６ａより長くなっている。
【００８１】
つまり、中空部４６ｔの光軸Ｘに沿う縦方向の断面の形状は矩形であり、横方向の断面の形状は、後方から前方に向かうにつれて、脚辺（互いに平行でない辺）の間隔が広がる台形となっている。
【００８２】
したがって、中空部４６ｔの縦方向で対向する面４６ｂ、４６ｄは、互いに平行な面となっている。一方、横方向で対向する面４６ｃ、４６ｅは、後方から前方に向かうにつれて、互いの間隔が広くなっている。また、照明光が入射する開口端４６ａと照明光が出射する開口端４６ｆは、共に矩形に形成されている。また、導光路型光インテグレータ４６は、開口端４６ａと開口端４６ｆが共に光軸Ｘに対して垂直を為すように配置されている。
【００８３】
なお、開口端４６ｆについては、縦方向の長さＴ４６ｆと横方向の長さＹ４６ｆの比は、液晶表示パネルの縦方向（端面４６ｆの縦方向と同一方向）の長さと、横方向（端面４６ｆの横方向と同一方向）の長さの比に等しくなっている。
【００８４】
また、開口端４６ｆから入射した照明光が中空部４６ｔの内側面で内部反射を繰り返すことにより複数の光源像を有する照明光として出射されることについては、上記の導光路型光インテグレータ４４、および４５と同様である。
【００８５】
さらに、第３の他の態様について、図５（ｂ）に示す。この図５（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４７は、図４（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４５あるいは図５（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４６と同様に、中空部４７ｔが四角錘台を体している。すなわち、図５（ｄ）に示す導光路型光インテグレータ４７は、図３（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４３に、断面矩形の通孔となる中空部４７ｔを形成したものとなっている。
【００８６】
また、この導光路型光インテグレータ４７は、開口端４７ｆの縦方向の長さＴ４７ｆは開口端４７ａの縦方向の長さＴ４７ａより長く、開口端４７ｆの横方向の長さＹ４７ｆも開口端４７ａの横方向の長さＹ４７ａより長くなっている。つまり、中空部４７ｔの光軸Ｘに沿う縦方向と横方向の断面の形状が共に、後方から前方に向かうにつれて、脚辺（互いに平行でない辺）の間隔が広がる台形となっている。
【００８７】
したがって、中空部４７ｔの縦方向で対向する側面４７ｂと４７ｄ、および横方向で対向する側面４７ｂと４７ｄは、共に、後方から前方に向かうにつれて、互いの間隔が広くなっている。また、照明光が入射する開口端４７ａと照明光が出射する開口端４７ｆは、共に矩形に形成されている。また、導光路型光インテグレータ４７は、開口端４７ａと開口端４７ｆが共に光軸Ｘに対して垂直を為すように配置されている。
【００８８】
なお、開口端４７ｆについては、縦方向の長さＴ４７ｆと横方向の長さＹ４７ｆの比は、液晶表示パネルの縦方向（開口端４７ｆの縦方向と同一方向）の長さと横方向（開口端４７ｆの横方向と同一方向）の長さと同一方向）の長さの比と等しくなっている。
【００８９】
また、開口端４７ｆから入射した照明光が中空部４７ｔの内側面で内部反射を繰り返すことにより複数の光源像を有する照明光として出射されることについては、上記の導光路型光インテグレータ４４、４５および４６と同様である。
【００９０】
上記の図４（ｂ）、図５（ａ）、図５（ｂ）に示す導光路型光インテグレータ４５，４６，４７のように、中空部（４５ｔ、４６ｔ、４７ｔ）の対向する側面の間隔が後方から前方に向かうにつれて、広がるように構成すると、出射側の開口端（４５ｆ、４６ｆ、４７ｆ）から出射する照明光の光軸Ｘに対する角度を、入射側の開口端（４５ａ、４６ａ、４７ａ）に入射する際の照明光の光軸Ｘに対する角度より小さくすることができる。
【００９１】
そのため、導光路型光インテグレータ（４５、４６、４７）の前方にあるレンズ群５に効率よく照明光を入射させることができる。
【００９２】
なお、中空部（４４ｔ，４５ｔ、４６ｔ、４７ｔ）の側面にメッキ膜などの反射膜を形成すれば、この側面で反射される照明光の反射効率を高めることができる。特に、楕円反射鏡２の扁平率によっては、中空部（４４ｔ，４５ｔ、４６ｔ、４７ｔ）の側面で全反射しない場合も考えられる。このような場合に、上述の側面に、メッキ膜などの反射膜を形成すれば、照明光の全反射を維持可能となる。
【００９３】
また、上述のように、メッキ膜などの反射膜を形成した場合には、光軸Ｘを曲線状としても、照明光の全反射を維持可能となる。このため、導光路型光インテグレータ（４３、４５、４６、４７）は、光軸Ｘが曲線となるような、曲がった棒状部材であっても良い。
【００９４】
また、この第２の実施の形態においても、１／２位相差板７にＳ偏光を通過させて、該Ｓ偏光をＰ偏光に変換し、それによって、偏光ビームスプリッタ６および１／２位相差板７から出射される照明光を、Ｐ偏光としても良い。
【００９５】
以上、本発明の第１の実施の形態、および第２の実施の形態について述べた。続いて、図１に示した投射型液晶表示装置のさらに具体的な構成（実施例）について説明する。なお、この実施例で説明する導光路型光インテグレータは、図３（ａ）に示す導光路型光インテグレータ４２を使用していて、入射側の端面４２ａと出射側の端面４２ｆで、縦方向の長さは同じであり、横方向の長さは、出射側の端面４２ｆの方が長くなっている。
【００９６】
照明光源１は、消費電力１５０Ｗの高圧水銀ランプである。この照明光源１からの照明光は、楕円反射鏡２の第２焦点位置３に集合する。なお、照明光源１を楕円反射鏡２の第１焦点位置に配置すると、照明光は第２焦点位置３に集光することとなるが、照明光源１の位置を調節、例えば光軸Ｘに沿って前後させることで、照明光の集光位置（照明光の集光の面積が一番小さくなる位置）を変位させることができる。このような前後移動により、スクリーンに最適な画像が投影されるように集光位置を調整する。
【００９７】
導光路型光インテグレータ４２の照明光の入射側の端面４２ａは、照明光の集光位置と重なり合うようにする。
【００９８】
端面４２ａは、５×５ｍｍの正方形であり、出射側の端面４２ｆは５（縦方向の長さ）×６．６７（横方向の長さ）ｍｍの長方形となっている。導光路型光インテグレータ４２の光軸方向の長さは６０ｍｍである。導光路型光インテグレータ４２の出射側の端面４２ｆは、縦方向の長さＴ４２ｆと横方向の長さＹ４２ｆの比率は３：４であり、液晶表示パネルの縦方向の長さと横方向の長さの比に等しくなっている。
【００９９】
導光路型光インテグレータ４２の端面４２ｆの前方に配置されるレンズ群５は、焦点距離が５０ｍｍであり、このレンズ群５により端面４２ｆから出射した照明光は、平行光束に収束する。この平行光束の発散度は±４．８°範囲内となっていて、偏光ビームプリズム６によって、効率良く、偏光方向がＳ偏光に揃えられる。偏光ビームスプリッタ６のプリズムの入射面６ｄは、縦方向の長さが２０ｍｍであり、横方向の長さが４０ｍｍである。また、出射面６ｆと６ｇはそれぞれ縦方向の長さが２０ｍｍであり、横方向の長さが４０ｍｍある。出射面６ｇの側には２分１波長板７が貼り付けられている。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば、投射型液晶表示装置の照明光学系および投射型液晶表示装置を以上のように構成することにより、投射型液晶表示装置の照明光学系および投射型液晶表示装置の小型化とコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態に係る投射型液晶表示装置の照明光学系を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる導光路内が光透過媒質により満たされている導光路型光インテグレータの構成を表わす斜視図であり、（ａ）は外観形状は四角柱である導光路型光インテグレータを示し、（ｂ）は出射面側の縦方向の長さが広がった四角錘台の導光路型光インテグレータを示すものである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる導光路内が光透過媒質により満たされている導光路型光インテグレータの構成を表わす斜視図であり、（ａ）は出射側の横方向の長さが広がった四角錘台の導光路型光インテグレータを示し、（ｂ）は出射側の縦方向および横方向の長さが共に広がった四角錘台の導光路型光インテグレータを示すものである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる導光路内が中空の導光路型光インテグレータの構成を表わす斜視図であり、（ａ）は外観形状は四角柱である導光路型光インテグレータを示し、（ｂ）は出射面側の縦方向の長さが広がった四角錘台の導光路型光インテグレータを示すものである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係わる導光路内が中空の導光路型光インテグレータの構成を表わす斜視図であり、（ａ）は出射側の横方向の長さが広がった四角錘台の導光路型光インテグレータを示し、（ｂ）は出射側の縦方向および横方向の長さが共に広がった四角錘台の導光路型光インテグレータを示すものである。
【符号の説明】
１　　照明光源
２　　楕円反射鏡（第１の集光手段）
３　　第２焦点位置
４，４１〜４７　　導光路型光インテグレータ
５　　平行化光学系
６　　偏光ビームスプリッタ
６ａ　平行四辺形プリズム
６ｂ　直角二等辺三角形プリズム
６ｃ　偏光分離面
７　　１／２位相差板
【図１】
2004101895.tif 000003
【図２】
2004101895.tif 000004
【図３】
2004101895.tif 000005
【図４】
2004101895.tif 000006
【図５】
2004101895.tif 000007