(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の第一レンズセルを有し、入射した光束を分割集光して複数個の像を形成する第一のマルチレンズと、
複数個の第二レンズセルを有し、前記複数個の像を収束させる第二のマルチレンズと、
偏光方向がランダムな光を特定の直線偏光に変換する偏光変換ユニットを複数個配列して構成された偏光変換素子とを有し、
前記第一のマルチレンズで分割され、前記第二のマルチレンズ及び前記偏光変換素子を通過した光束を被照射領域に照射する照明光学装置において、
前記偏光変換ユニットの配列方向において、前記第一レンズセルの数を前記偏光変換ユニットの数より多くし、
前記偏光変換ユニットの配列方向において、特定の偏光変換ユニットの各々に複数個の第一レンズセルを対応させ、
特定の偏光変換ユニットの各々に複数個の第一レンズセルが対応する部分において、前記第一レンズセルをその頂点が前記第一のレンズセルの中心位置より、対応する偏光変換ユニットの開口部の中心を通る入射軸に近づいている偏心形状にした
ことを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記特定の偏光変換ユニットが、前記偏光変換素子を構成する偏光変換ユニットの内の全ての偏光変換ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記特定の偏光変換ユニットが、前記偏光変換素子を構成する偏光変換ユニットの内の一部の偏光変換ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記特定の偏光変換ユニットの各々に対応する複数個の第一レンズセルが形成する複数個の像を前記第二レンズセル近傍において重畳させる機能を有する重畳手段を有することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の三角柱状光学ユニットを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列することによって構成されていることを特徴とする請求項４に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の凹型柱状レンズを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列することによって構成されていることを特徴とする請求項４に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の凸型柱状レンズを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列し、且つ、隣接する凸型柱状レンズの接合面が前記偏光変換ユニットの入射軸上になるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の照明光学装置。
【請求項８】
光源と、
複数個の第一レンズセルを有し、前記光源からの光束を分割集光して複数個の二次光源像を形成する第一のマルチレンズと、
複数個の第二レンズセルを有し、前記複数個の二次光源像を収束させる第二のマルチレンズと、
偏光方向がランダムな光を特定の直線偏光に変換する偏光変換ユニットを複数個配列して構成された偏光変換素子と、
前記光源から出射され、前記第一のマルチレンズで分割され、前記第二のマルチレンズ及び前記偏光変換素子を通過した複数の光束が照射される光変調手段とを有する投写型表示装置において、
前記偏光変換ユニットの配列方向において、前記第一レンズセルの数を前記偏光変換ユニットの数より多くし、
前記偏光変換ユニットの配列方向において、特定の偏光変換ユニットの各々に複数個の第一レンズセルを対応させ、
特定の偏光変換ユニットの各々に複数個の第一レンズセルが対応する部分において、前記第一レンズセルをその頂点が前記第一のレンズセルの中心位置より、対応する偏光変換ユニットの開口部の中心を通る入射軸に近づいている偏心形状にした
ことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項９】
前記特定の偏光変換ユニットが、前記偏光変換素子を構成する偏光変換ユニットの内の全ての偏光変換ユニットであることを特徴とする請求項８に記載の投写型表示装置。
【請求項１０】
前記特定の偏光変換ユニットが、前記偏光変換素子を構成する偏光変換ユニットの内の一部の偏光変換ユニットであることを特徴とする請求項８に記載の投写型表示装置。
【請求項１１】
前記特定の偏光変換ユニットの各々に対応する複数個の第一レンズセルが形成する複数個の二次光源像を前記第二レンズセル近傍において重畳させる機能を有する重畳手段を有することを特徴とする請求項８から１０までのいずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項１２】
前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の三角柱状光学ユニットを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列することによって構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の投写型表示装置。
【請求項１３】
前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の凹型柱状レンズを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列することによって構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の投写型表示装置。
【請求項１４】
前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の凸型柱状レンズを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列し、且つ、隣接する凸型柱状レンズの接合面が前記偏光変換ユニットの入射軸上になるように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光方向がランダムな光を分割集光し、特定の直線偏光に変換して液晶パネル等に照射する照明光学装置及び投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、従来の投写型表示装置の照明光学系の基本構成を示す水平断面図であり、図１６は、図１５の一部を拡大して示す水平断面図である。図１５及び図１６に示されるように、従来の投写型表示装置は、光源１と、複数個の第一レンズセル９ａを配列して構成された第一のマルチレンズ９と、複数個の第二レンズセル３ａを配列して構成された第二のマルチレンズ３と、複数個の偏光変換ユニット４ａを配列して構成された偏光変換素子４と、コンデンサレンズ５と、光変調手段としての液晶パネル６と、投写レンズ７とを備えている。この投写型表示装置においては、システム光軸８に直交する水平方向１０において、第一レンズセル９ａと偏光変換ユニット４ａとが一対一で対応している。第一のマルチレンズ９により形成された複数個の二次光源像は、第二のマルチレンズ３付近に収束される。第二のマルチレンズ３を通過した偏光方向がランダムな光は偏光変換素子４で直線偏光に変換され、コンデンサレンズ５を通過して液晶パネル６に照射される。液晶パネル６を透過した光は、液晶パネル６に入力された映像信号に応じて変調され、投写レンズ７によりスクリーン（図示せず）に拡大投写される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の投写型表示装置においては、照明光学系の小型化（投写型表示装置の小型化）と表示画像の高輝度化の両立が困難であった。
【０００４】
小型化が困難な理由の一つには、図１５における距離Ｌ６（第二のマルチレンズ３から液晶パネル６までの距離）の短縮は折り曲げミラー等の光学部品を配置しなければならないという制約によって許されないことが多いという点がある。
【０００５】
また、小型化と高輝度化の両立が困難な理由としては、図１５における距離Ｌ９（第一のマルチレンズ９から第二のマルチレンズ３までの距離）を短縮すると、変調変換ユニット４ａの開口部４ｂ（幅Ｈ４／２）に対する入射光の入射角が大きくなり、その結果、透過光（及び反射光）の強度が低下するという点がある。因みに、偏光変換ユニット４ａの入射角と透過光（及び反射光）の透過率（及び反射率）との関係（即ち、入射角特性）を図１７に示す。ここで、入射角とは、図１８の水平断面図及びその拡大図である図１９に示されるように、偏光変換ユニット４ａの偏光分離面４ｅに４５°の角度をなす基準線１３に対する入射光（直線１１，１２）の角度θ０，θ１である。図１７に示されるように、入射角が０°からずれるほど入射光（及び反射光）の強度は低下する。
【０００６】
また、小型化と高輝度化の両立が困難な他の理由としては、図１５における距離Ｌ９を短縮する際に、第一レンズセル９ａと液晶パネル６との共役関係（Ｈ６／Ｈ９＝Ｌ６／Ｌ９の関係）を維持しながら第一レンズセル９ａの幅Ｈ９を短縮すると、偏光変換ユニット４ａの開口部４ｂの幅Ｈ４／２も短縮しなければならず、このため一層厳しい組立て精度が要求され、組立て誤差に起因する入射光量（開口部４ｂを通過できる光の量）の低下が増大する点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、被照射領域を高輝度に照射できる小型の照明光学装置及び表示画像が高輝度である小型の投写型表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る照明光学装置は、複数個の第一レンズセルを有し、入射した光束を分割集光して複数個の像を形成する第一のマルチレンズと、複数個の第二レンズセルを有し、前記複数個の像を収束させる第二のマルチレンズと、偏光方向がランダムな光を特定の直線偏光に変換する偏光変換ユニットを複数個配列して構成された偏光変換素子とを有し、前記第一のマルチレンズで分割され、前記第二のマルチレンズ及び前記偏光変換素子を通過した光束を被照射領域に照射する装置であって、前記偏光変換ユニットの配列方向において、前記第一レンズセルの数を前記偏光変換ユニットの数より多くし、前記偏光変換ユニットの配列方向において、特定の偏光変換ユニットの各々に複数個の第一レンズセルを対応させ、特定の偏光変換ユニットの各々に複数個の第一レンズセルが対応する部分において、前記第一レンズセルをその頂点が前記第一のレンズセルの中心位置より、対応する偏光変換ユニットの開口部の中心を通る入射軸に近づいている偏心形状にしたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に係る照明光学装置は、前記特定の偏光変換ユニットが、前記偏光変換素子を構成する偏光変換ユニットの内の全ての偏光変換ユニットであることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３に係る照明光学装置は、前記特定の偏光変換ユニットが、前記偏光変換素子を構成する偏光変換ユニットの内の一部の偏光変換ユニットであることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４に係る照明光学装置は、前記特定の偏光変換ユニットの各々に対応する複数個の第一レンズセルが形成する複数個の像を前記第二レンズセル近傍において重畳させる機能を有する重畳手段を有することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５に係る照明光学装置は、前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の三角柱状光学ユニットを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列することによって構成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６に係る照明光学装置は、前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の凹型柱状レンズを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列することによって構成されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項７に係る照明光学装置は、前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の凸型柱状レンズを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列し、且つ、隣接する凸型柱状レンズの接合面が前記偏光変換ユニットの入射軸上になるように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項８に係る投写型表示装置は、光源と、複数個の第一レンズセルを有し、前記光源からの光束を分割集光して複数個の二次光源像を形成する第一のマルチレンズと、複数個の第二レンズセルを有し、前記複数個の二次光源像を収束させる第二のマルチレンズと、偏光方向がランダムな光を特定の直線偏光に変換する偏光変換ユニットを複数個配列して構成された偏光変換素子と、前記光源から出射され、前記第一のマルチレンズで分割され、前記第二のマルチレンズ及び前記偏光変換素子を通過した複数の光束が照射される光変調手段とを有する装置であって、前記偏光変換ユニットの配列方向において、前記第一レンズセルの数を前記偏光変換ユニットの数より多くし、前記偏光変換ユニットの配列方向において、特定の偏光変換ユニットの各々に複数個の第一レンズセルを対応させ、特定の偏光変換ユニットの各々に複数個の第一レンズセルが対応する部分において、前記第一レンズセルをその頂点が前記第一のレンズセルの中心位置より、対応する偏光変換ユニットの開口部の中心を通る入射軸に近づいている偏心形状にしたことを特徴としている。
【００１６】
また、請求項９に係る投写型表示装置は、前記特定の偏光変換ユニットが、前記偏光変換素子を構成する偏光変換ユニットの内の全ての偏光変換ユニットであることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１０に係る投写型表示装置は、前記特定の偏光変換ユニットが、前記偏光変換素子を構成する偏光変換ユニットの内の一部の偏光変換ユニットであることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１１に係る投写型表示装置は、前記特定の偏光変換ユニットの各々に対応する複数個の第一レンズセルが形成する複数個の二次光源像を前記第二レンズセル近傍において重畳させる機能を有する重畳手段を有することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１２に係る投写型表示装置は、前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の三角柱状光学ユニットを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列することによって構成されていることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１３に係る投写型表示装置は、前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の凹型柱状レンズを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列することによって構成されていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項１４に係る投写型表示装置は、前記重畳手段が、前記偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の凸型柱状レンズを前記偏光変換ユニットの配列方向に配列し、且つ、隣接する凸型柱状レンズの接合面が前記偏光変換ユニットの入射軸上になるように構成されていることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る投写型表示装置の照明光学系の基本構成（投写型表示装置の一部を構成する照明光学装置の構成にも対応する。）を概略的に示す水平断面図である。図１に示されるように、実施の形態１に係る投写型表示装置は、光源１と、第一のマルチレンズ２と、第二のマルチレンズ３と、偏光変換素子４と、コンデンサレンズ５と、液晶パネル６と、投写レンズ７とを備えている。光源１は、ランプ１ａと、反射鏡１ｂとを主要な構成としている。ランプ１ａとしては、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等が用いられる。反射鏡１ｂとしては、例えば、回転放物面、回転楕円面、回転球面等のような凹面鏡が用いられる。尚、図１において、８は投写型表示装置の光軸であるシステム光軸を示す。
【００２３】
図２は、図１の一部を拡大して示す水平断面図である。また、図３は、第一のマルチレンズ２を概略的に示す正面図であり、図４は、第一のマルチレンズ２の一部を概略的に示す斜視図である。図２から図４までに示されるように、第一のマルチレンズ２は、複数個の小さな集光レンズ（以下「第一レンズセル」という。）２ａ，２ｂをシステム光軸８に直交する面上に配列した構造を持つ。各第一レンズセル２ａ，２ｂはそれぞれ、第二のマルチレンズ３の近傍に二次光源像を形成する。図３において、二点鎖線で示す円は、光源１からの光束を示す。尚、図２から図４までは、第一のマルチレンズ２を構成する第一レンズセル２ａ，２ｂを概略的に示すものであり、第一レンズセル２ａ，２ｂの数及び配列は図示のものに限定されない。また、図においては、第一レンズセル２ａ，２ｂが一方の面を凸面とし、他方の面を平面として描いているが、本発明は図示の形状には限定されず、第二のマルチレンズ３近傍に二次光源像を形成できる形状であれば、両面を凸面とする等のように、他の形状であってもよい。
【００２４】
図５は、第二のマルチレンズ３を概略的に示す正面図であり、図６は、第二のマルチレンズ３の一部を概略的に示す斜視図である。図２、図５及び図６に示されるように、第二のマルチレンズ３は、複数個の小さな集光レンズ（以下「第二レンズセル」という。）３ａをシステム光軸８に垂直な面上に配列した構造を持つ。図５において、二点鎖線で示す円は、光源１から第一のマルチレンズ２を透過した光束を示す。尚、図２、図５、及び図６は、第二のマルチレンズ３を構成する第二レンズセル３ａを概略的に示すものであり、第二レンズセル３ａの数、配列、及び形状は図示のものに限定されない。
【００２５】
図７は、偏光変換素子４の一部を概略的に示す斜視図であり、図８は、偏光変換素子４の原理を示す説明図である。図２及び図７に示されるように、偏光変換素子４は、複数個の長尺な偏光変換ユニット４ａをシステム光軸８に直交する面上に水平方向１０に配列することによって構成されている。１個の偏光変換ユニット４ａは、偏光ビームスプリッタ４ｃと２／λ波長板４ｄとから構成される。図８に示されるように、偏光面がランダムな光が開口部４ｂから入射すると、Ｐ波は偏光ビームスプリッタ４ｃの偏光分離面４ｅを通過し、２／λ波長板４ｄを通過することによってＳ波となって出力される。入射したＳ波は偏光ビームスプリッタ４ｃの偏光分離面４ｅで反射され、反射面４ｆで反射され、出力される。図８においては、入射光をＳ波に変換した場合を説明したが、Ｐ波を出力するように構成することもできる。偏光角を回転させるタイプの液晶パネルで利用できる光は、Ｐ波かＳ波のいずれか一方だけであるので、捨てられる方の光の偏光角を９０°回転させ、他方の偏光角の光と混合して液晶パネル６で利用できる直線偏光に変換することによって、光利用率を向上させることができる。
【００２６】
本実施の形態においては、システム光軸８に直交する水平方向（即ち、偏光変換ユニット４ａの配列方向）１０において、第二のマルチレンズ３を構成する第二レンズセル３ａは、偏光変換素子４の偏光変換ユニット４ａと一対一で対応している。また、偏光変換ユニット４ａの配列方向１０において、第一のマルチレンズ２を構成する第一レンズセル２ａ，２ｂは、偏光変換素子４の偏光変換ユニット４ａの数より多く配置されている。具体的に言えば、１個の偏光変換ユニット４ａに対して２個の第一レンズセル２ａ，２ｂが対応している。図１においては、偏光変換素子４を構成する偏光変換ユニット４ａの内の全ての偏光変換ユニットの各々が、２個の第一レンズセル２ａ，２ｂに対応している。しかし、偏光変換素子４を構成する偏光変換ユニット４ａの内の一部（例えば、外側の何列かだけ又は中央の何列かだけ等）の偏光変換ユニットの各々が、２個の第一レンズセル２ａ，２ｂに対応し、それ以外の偏光変換ユニット４ａの各々が、第一のマルチレンズ２を構成する１個のレンズセル（図示せず）に対応するように構成してもよい。また、第一のマルチレンズ２の一部（中央付近だけ又は外周付近だけ等）だけを図２に示されるような第一レンズセル２ａ，２ｂで構成し、他の部分を、図１６に示す従来のレンズセルと同様に構成してもよい。さらに、１個の偏光変換ユニット４ａに複数個の第一レンズセルが対応する場合に、対応する第一レンズセルの個数は２個には限られず、３個以上であってもよく、対応する第一レンズセルの個数は第一のマルチレンズ２と偏光変換素子４との距離、偏光変換素子４の特性等の諸要件に基づいて決定することができる。
【００２７】
また、図２に示されるように、本実施の形態においては、１個の偏光変換ユニット４ａに対して２個の第一レンズセル２ａ，２ｂが対応している部分において、第一レンズセル２ａ，２ｂを、その頂点２ｃ，２ｄが第一レンズセル２ａ，２ｂの中心位置より、対応する偏光変換ユニット４ａの開口部４ｂの中心を通る入射軸４ｇに近づいている偏心形状にしている。即ち、頂点２ｃ，２ｄから入射軸４ｇまでの距離Ａ１を頂点２ｃ，２ｄから第一レンズセル２ａ，２ｂの端部までの距離Ａ２より小さくしている。
【００２８】
以上に説明したように、本実施の形態においては、第一レンズセル２ａ，２ｂの幅Ｈ２を、図９に示される従来の第一レンズセル９ａの幅Ｈ９の１／２にしているので、二次光源像の大きさΦ１も従来の二次光源像の大きさΦ２の１／２になっている。図２と図９とを比較してわかるように、本実施の形態においては、二次光源像の大きさが小さくなるので、偏光変換素子４の偏光変換ユニット４ａの開口部４ｂに入射する光の割合を増加させ、光の利用率を高めることができる。
【００２９】
また、第一レンズセル２ａ，２ｂを、その頂点２ｃ，２ｄが第一レンズセル２ａ，２ｂの中心位置より、対応する偏光変換ユニット４ａの開口部４ｂの中心を通る入射軸４ｇに近づいている偏心形状にしているので、偏光変換ユニット４ａに入射する光束の入射角を０°に近づけることができる。このため、入射光の透過率（及び反射率）を向上させることができ、偏光変換ユニット４ａを通過する光量が増加し、表示画像の輝度の向上を図ることができる。
【００３０】
さらに、本実施の形態においては、第一レンズセル２ａ，２ｂと液晶パネル６とは共役関係にあり、Ｌ２／Ｈ２＝Ｌ６／Ｈ６が成り立つ。ここで、Ｈ６は、液晶パネル６の幅であり、Ｈ２は、第一レンズセル２ａ又は２ｂの幅であり、Ｌ６は、第二のマルチレンズ３から液晶パネル６までの距離であり、Ｌ２は、第二のマルチレンズ３から第一のマルチレンズ２までの距離である。このように、本実施の形態においては、第一レンズセル２ａ又は２ｂの幅Ｈ２を半分にすることによって、第二のマルチレンズ３から第一のマルチレンズ２までの距離Ｌ２を半分にしているので、投写型表示装置（及びこれを構成する照明光学系）を小型化することができる。
【００３１】
実施の形態２
図１０は、本発明の実施の形態２に係る投写型表示装置の照明光学系の一部を拡大して示す水平断面図である。実施の形態２に係る投写型表示装置においては、第一のマルチレンズ２と第二のマルチレンズ３との間に重畳手段１５を備えている。重畳手段１５は、偏光変換ユニット４ａの各々に対応する複数個の第一レンズセル２ａ，２ｂが形成する複数個の二次光源像を第二レンズセル３ａ近傍において重畳させる機能を有する。
【００３２】
図１１に示されるように、第一のマルチレンズ２の２つの第二レンズセル２ａ，２ｂによって結像された二次光源像を、同じ位置に重畳した場合には、偏光変換素子４を出射した光が発散し、液晶パネル６の変調領域に適切に重畳させることが困難になるので光の利用効率が低下するが、重畳手段１５を設けることによって、光の利用効率を向上させることができる。
【００３３】
また、図１２に示されるように、偏光変換素子４を出射した光が発散しないように、第一レンズセル２ａ，２ｂの光軸を通る光が第二のマルチレンズ３を出射するときに、システム光軸８と平行に出射する場合には、個々の二次光源像が同じ位置には重畳されず、重畳された二次光源像の大きさΦ３が大きくなってしまうが、重畳手段１５を設けることによって、二次光源像を大きくすることなく、第二のマルチレンズ３を出射する光をシステム光軸８と平行に出射させることができる。
【００３４】
実施の形態２においては、重畳手段１５として、偏光変換ユニット４ａの長手方向（垂直方向）に延びる複数個の三角柱状光学ユニット１５ａを偏光変換ユニット４ａの配列方向１０に配列することによって構成されている。三角柱状光学ユニット１５ａは、水平断面の三角形が、入射側に平面、出射側に頂点となるように設置されている。また、その数は偏光変換素子４の偏光変換ユニット４ａの水平方向の数と同数である。
【００３５】
図１０に示されるように、第一のマルチレンズ２の第一レンズセル２ａを出射した光と第一レンズセル２ｂを出射した光は、重畳手段１５によりその光軸を略一致させることができ、かつシステム光軸８と平行にすることができる。そのため、重畳された二次光源像の大きさΦ１は大きくならず、偏光変換素子４を効率よく透過できるので、表示画像の輝度を向上させることができる。実施の形態２において、上記以外の点は、上記実施の形態１と同一である。
【００３６】
実施の形態３
図１３は、本発明の実施の形態３に係る投写型表示装置の照明光学系の一部を拡大して示す水平断面図である。実施の形態３に係る投写型表示装置においては、第一のマルチレンズ２と第二のマルチレンズ３との間に重畳手段１６を備えている。重畳手段１６は、第一レンズセル２ａ，２ｂが形成する複数個の二次光源像を第二レンズセル３ａ近傍において重畳させる機能を有する。重畳手段１６は、偏光変換ユニット４ａの各々に対応する複数個の水平断面が凹レンズ状の凹型柱状レンズ１６ａを偏光変換ユニットの配列方向１０に配列することによって構成されている。また、凹型柱状レンズ１６ａの数は偏光変換素子４の偏光変換ユニット４ａの水平方向の数と同数である。
【００３７】
図１３に示されるように、第一のマルチレンズ２の第一レンズセル２ａを出射した光と第一レンズセル２ｂを出射した光は、重畳手段１６によりその光軸を略一致させることができ、かつシステム光軸８と平行にすることができる。そのため、重畳された二次光源像の大きさΦ１は大きくならず、偏光変換素子４を効率よく透過できるので、表示画像の輝度を向上させることができる。実施の形態３において、上記以外の点は、上記実施の形態１又は２と同一である。
【００３８】
実施の形態４
図１４は、本発明の実施の形態４に係る投写型表示装置の照明光学系の一部を拡大して示す水平断面図である。実施の形態４に係る投写型表示装置においては、第一のマルチレンズ２と第二のマルチレンズ３との間に重畳手段１７を備えている。重畳手段１７は、第一レンズセル２ａ，２ｂが形成する複数個の二次光源像を第二レンズセル３ａ近傍において重畳させる機能を有する。重畳手段１７は、偏光変換ユニットの長手方向に延びる複数個の水平断面が凸レンズ状の凸型柱状レンズ１７ａを偏光変換ユニットの配列方向１０に配列し、且つ、隣接する凸型柱状レンズ１７ａの接合面１７ｂが偏光変換ユニット４ａの入射軸４ｇ上になるように構成されている。また、凸型柱状レンズ１７ａの数は偏光変換素子４の偏光変換ユニット４ａの水平方向の数と同数である。尚、図１４においては、凸型柱状レンズ１７ａとして、第一レンズセル２ａ，２ｂと同じ形状のものが用いられている。
【００３９】
図１４に示されるように、第一のマルチレンズ２の第一レンズセル２ａを出射した光と第一レンズセル２ｂを出射した光は、重畳手段１７によりその光軸を略一致させることができ、かつシステム光軸８と平行にすることができる。そのため、重畳された二次光源像の大きさΦ１は大きくならず、偏光変換素子４を効率よく透過できるので、表示画像の輝度を向上させることができる。実施の形態４において、上記以外の点は、上記実施の形態１又は２と同一である。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１から７までの照明光学装置においては、第一レンズセルの幅を従来のものより小さくしているので、像の大きさも従来のものより小さくなっている。このため、偏光変換素子の偏光変換ユニットの開口部に入射する光の割合を増加させ、光の利用率を高めることができる。また、第一レンズセルを、その頂点が第一レンズセルの中心位置より、対応する偏光変換ユニットの開口部の中心を通る入射軸に近づいている偏心形状にしているので、偏光変換ユニットに入射する光束の入射角を０°に近づけることができ、偏光変換ユニットを通過する光量が増加している。このため、請求項１から７までの照明光学装置によれば、被照射面の輝度を向上させることができるという効果がある。
【００４１】
また、請求項１から請求項７までの照明光学装置によれば、第一レンズセルの幅を偏光変換ユニットの幅より小さくしているので、第一のマルチレンズから第二のマルチレンズまでの距離を短縮でき、照明光学装置を小型化することができるという効果がある。
【００４２】
また、請求項８から１４までの投写型表示装置においては、第一レンズセルの幅を従来のものより小さくしているので、像の大きさも従来のものより小さくなっている。このため、偏光変換素子の偏光変換ユニットの開口部に入射する光の割合を増加させ、光の利用率を高めることができる。また、第一レンズセルを、その頂点が第一レンズセルの中心位置より、対応する偏光変換ユニットの開口部の中心を通る入射軸に近づいている偏心形状にしているので、偏光変換ユニットに入射する光束の入射角を０°に近づけることができ、偏光変換ユニットを通過する光量が増加している。このため、請求項８から１４までの投写型表示装置によれば、表示画像の輝度を向上させることができるという効果がある。
【００４３】
また、請求項８から請求項１４までの投写型表示装置によれば、第一レンズセルの幅を偏光変換ユニットの幅より小さくしているので、第一のマルチレンズから第二のマルチレンズまでの距離を短縮でき、投写型表示装置を小型化することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係る投写型表示装置の照明光学系の基本構成を概略的に示す水平断面図である。
【図２】  図１の一部を拡大して示す水平断面図である。
【図３】  図２の第一のマルチレンズを概略的に示す正面図である。
【図４】  図２の第一のマルチレンズの一部を概略的に示す斜視図である。
【図５】  図２の第二のマルチレンズを概略的に示す正面図である。
【図６】  図２の第二のマルチレンズの一部を概略的に示す斜視図である。
【図７】  図２の偏光変換素子の一部を概略的に示す斜視図である。
【図８】  図２の偏光変換素子の原理を示す説明図である。
【図９】  従来の投写型表示装置の照明光学系を概略的に示す水平断面図である。
【図１０】  本発明の実施の形態２に係る投写型表示装置の照明光学系の一部を拡大して示す水平断面図である。
【図１１】  実施の形態２に係る投写型表示装置に対する比較例を示す水平断面図である。
【図１２】  実施の形態２に係る投写型表示装置に対する他の比較例を示す水平断面図である。
【図１３】  本発明の実施の形態３に係る投写型表示装置の照明光学系の一部を拡大して示す水平断面図である。
【図１４】  本発明の実施の形態４に係る投写型表示装置の照明光学系の一部を拡大して示す水平断面図である。
【図１５】  従来の投写型表示装置の照明光学系の基本構成を示す水平断面図である。
【図１６】  図１５の一部を拡大して示す水平断面図である。
【図１７】  偏光変換ユニットの入射角と透過光（反射光）の透過率（反射率）との関係（入射角特性）を示すグラフである。
【図１８】  偏光変換ユニットへ入射する光の入射角を示す水平断面図である。
【図１９】  図１８の一部拡大図である。
【符号の説明】
１  光源、  ２  第一のマルチレンズ、  ２ａ，２ｂ  第一レンズセル、２ｃ，２ｄ  頂点、  ３  第二のマルチレンズ、  ３ａ  第二レンズセル、  ４  偏光変換素子、  ４ａ  偏光変換ユニット、  ４ｂ  開口部、  ４ｃ  偏光ビームスプリッタ、  ４ｄ  ２／λ波長板、  ４ｅ  偏光分離面、  ４ｆ  反射面、  ４ｇ  入射軸、  ５  コンデンサレンズ、  ６  液晶パネル、  ７  投写レンズ、  ８  システム光軸、  １０  偏光変換ユニットの配列方向、  １５，１６，１７  重畳手段、  １５ａ  三角柱状光学ユニット、  １６ａ  凹型柱状レンズ、  １７ａ  凸型柱状レンズ。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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