(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、当該光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、形成された前記光学像を投射する投射光学系とを備えたプロジェクタであって、
前記光源から射出された光束を均一化して、前記光変調装置の画像形成領域を均一に照明する均一照明光学系を備え、
前記均一照明光学系は、
前記光源から射出された光束の光軸に略直交する面内に複数の第１レンズを有し、当該複数の第１レンズにより前記光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、
前記第１レンズアレイの前記複数の第１レンズに応じた複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、
前記第１レンズアレイの光束射出側に配置され、前記第１レンズアレイから射出された光束の偏光方向を略１種類に揃える偏光変換素子とを備え、
前記偏光変換素子は、
前記光源から射出された光束の光軸に略直交する面内における第１方向に長手方向を有し、入射光束における一方の偏光方向を有する偏光光を透過し、他方の偏光方向を有する偏光光を反射する偏光分離層と、
前記光源から射出された光束の光軸および前記第１方向に略直交する第２方向に沿って前記偏光分離層と交互に配置され、前記偏光分離層で反射した偏光光を、前記偏光分離層を透過した偏光光と同じ方向に反射する反射層と、
前記偏光分離層または前記反射層に対応する位置に配置され、入射する偏光光の偏光方向を他の偏光方向に変換する位相差層とを備え、
前記各第１レンズの前記第１方向における焦点位置は、当該第１レンズから射出された光束の光軸方向において、前記偏光変換素子より、対応する前記第２レンズに近い位置に設定され、
前記各第１レンズの前記第２方向における焦点位置は、当該第１レンズから射出された光束が入射される前記偏光分離層の中央に設定されている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、
前記均一照明光学系から射出された光束を、複数の色光に分離する色分離光学系を備え、
前記光変調装置は、前記複数の色光ごとに、当該色光の光路上にそれぞれ配置され、
前記各光変調装置の光路後段には、当該各光変調装置から射出された各色光を合成する色合成光学装置が設けられていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
プロジェクタであって、
光源と、
前記光源から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光源から射出された光束の光軸に略直交する面内に複数の第１レンズを有する第１レンズアレイと、
前記第１レンズアレイの前記複数の第１レンズに応じた複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、
前記第１レンズアレイの光束射出側に配置される偏光変換素子とを備え、
前記偏光変換素子は、
偏光分離層と、
反射層と、
前記偏光分離層および前記反射層のいずれかに対応する位置に配置される位相差層とを備え、
前記第１レンズは、第１方向における第１焦点位置、および、第２方向における第２焦点位置を有し、
前記第１焦点位置は、前記第１レンズから射出された光束の光軸方向において前記偏光変換素子より前記第２レンズアレイに近い位置に設定され、
前記第２焦点位置は、前記第１レンズから射出された光束が入射される前記偏光分離層の中央に設定され、
前記第１方向は、前記光源から射出された光束の光軸に略直交する面内において前記偏光分離層が長い方向であり、
前記第２方向は、前記光源から射出された光束の光軸および前記第１方向にそれぞれ直交する方向であり、
前記偏光分離層および前記反射層は、前記第２方向に交互に配列されることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項３に記載のプロジェクタにおいて、
前記光源から射出された光束を、複数の色光に分離する色分離光学装置と、
前記光変調装置の光路の下流に配置される色合成光学装置とを備え、
前記光変調装置は、前記複数の色光のそれぞれに応じて設けられ、
前記光変調装置は、前記複数の色光の光路上にそれぞれ配置され、
前記色合成光学装置は、前記光変調装置から射出された前記複数の色光を合成することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第１レンズは、トーリックレンズで構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源と、当該光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像を形成する光変調装置と、形成された前記画像を投射する投射光学系とを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像情報に応じた光学像を形成して、当該光学像をスクリーン等に拡大投射するプロジェクタが知られている。このようなプロジェクタとして、光源と、当該光源から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、当該変調された光学像としての光束を投射する投射レンズとを備えたプロジェクタが知られている。
【０００３】
近年、形成画像の画質や色再現性を向上させた、いわゆる三板式プロジェクタが考案されている。このような三板式プロジェクタは、光源としてのランプから射出された光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する色分離光学系と、分離された色光ごとに設けられ、入射する色光を画像情報に応じて変調する光変調装置としての複数の液晶パネルと、各液晶パネルで変調された色光を合成して光学像を形成する色合成光学装置とを備えて構成されている。
【０００４】
ここで、液晶パネル等の光変調装置の画像形成領域は、均一に照明される必要がある。このため、ランプから射出された光束を複数の部分光束に分割した後、当該部分光束を光変調装置の画像形成領域に重畳させて、当該画像形成領域を均一に照明するインテグレータ照明光学系を備えたプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載のプロジェクタでは、インテグレータ照明光学系として、ランプから射出された光束の光軸に直交する面内に、複数の小レンズがマトリクス状に配列された第１レンズアレイと、当該複数の小レンズに対応する複数の小レンズを有する第２レンズアレイと、第２レンズアレイの各小レンズから射出された光束の偏光方向を揃える偏光変換素子と、当該偏光変換素子から入射する光束を液晶パネルの画像形成領域に重畳させる重畳レンズとを備えている。そして、このインテグレータ照明光学系によって、ランプから射出された光束の照明領域における光量の均一化が図られ、液晶パネルの画像形成領域が均一に照明される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３４１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなプロジェクタに用いられる光源ランプでは、光源ランプの電極間の中心から発光部が移動する場合がある。このため、プロジェクタを構成する各光学部品の位置決め固定後に、このような発光部の移動が生じた場合、形成される光学像に色ムラが生じる場合があるという問題がある。
このような問題から、光源ランプの発光部が、光学部品の位置決め固定後に電極間の略中央から移動した場合でも、光変調装置の画像形成領域における照度ムラを抑制できるプロジェクタが要望されてきた。
【０００７】
本発明の目的は、光源ランプの発光部が光学部品の位置決め固定後に移動した場合でも、画像形成領域における照度ムラの発生を抑制することができるプロジェクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、光源と、当該光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、形成された前記光学像を投射する投射光学系とを備えたプロジェクタであって、前記光源から射出された光束を均一化して、前記光変調装置の画像形成領域を均一に照明する均一照明光学系を備え、前記均一照明光学系は、前記光源から射出された光束の光軸に略直交する面内に複数の第１レンズを有し、当該複数の第１レンズにより前記光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイの前記複数の第１レンズに応じた複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、前記第１レンズアレイの光束射出側に配置され、前記第１レンズアレイから射出された光束の偏光方向を略１種類に揃える偏光変換素子とを備え、前記偏光変換素子は、前記光源から射出された光束の光軸に略直交する面内における第１方向に長手方向を有し、入射光束における一方の偏光方向を有する偏光光を透過し、他方の偏光方向を有する偏光光を反射する偏光分離層と、前記光源から射出された光束の光軸および前記第１方向に略直交する第２方向に沿って前記偏光分離層と交互に配置され、前記偏光分離層で反射した偏光光を、前記偏光分離層を透過した偏光光と同じ方向に反射する反射層と、前記偏光分離層または前記反射層に対応する位置に配置され、入射する偏光光の偏光方向を他の偏光方向に変換する位相差層とを備え、前記各第１レンズの前記第１方向における焦点位置は、当該第１レンズから射出された光束の光軸方向において、前記偏光変換素子より、対応する前記第２レンズに近い位置に設定され、前記各第１レンズの前記第２方向における焦点位置は、当該第１レンズから射出された光束が入射される前記偏光分離層の中央に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、光源において発光部が移動した場合でも、光変調装置の画像形成領域における照度ムラの発生を抑制することができる。
すなわち、第１レンズアレイを構成する複数の第１レンズの第２方向における焦点位置が、当該第１レンズから射出される光束が入射される偏光分離層の中央に設定されているため、当該第１レンズから射出された光束は、偏光変換素子に対して狭い照明範囲で入射する。この際に、光源における発光部が、偏光変換素子の偏光分離層および反射層の配列方向である第２方向に移動した場合、発光部における当該発光部の移動方向側の端部位置から射出された光が第１レンズを介することで形成される部分光束は、その略全ての光が偏光変換素子の光束入射面に入射せず、発光部における中心近傍から射出された光が第１レンズを介することで形成される部分光束は、その略全ての光が、偏光変換素子の光束入射面に入射するようになる。すなわち、発光部におけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される各部分光束が、それぞれ割合を変えて光束入射面に入射するのではなく、発光部におけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される部分光束のうち、一部の部分光束を構成する光の略全てが、偏光変換素子の光束入射面に入射することとなる。
【００１０】
これによれば、発光部におけるある位置から射出された光により形成される部分光束の略全ての光が、光変調装置の画像形成領域に重畳されて入射することとなるため、第２方向における一方の端部側の光が減じられた部分光束が光変調装置の画像形成領域に重畳される場合と異なり、当該画像形成領域の第２方向における一方の端部側と、他方の端部側との照明強度（照度）に大きな差が生じることを抑制することができる。従って、光変調装置の画像形成領域における照度ムラの発生を抑制することができる。
【００１１】
また、第１レンズの第１方向における焦点位置が、当該第１レンズから射出される光束の光軸において、偏光変換素子より、対応する第２レンズに近い位置に設定されているため、第１レンズから射出された部分光束は、当該部分光束が入射すべき対応する第２レンズに対して狭い照明範囲で入射する。この際、光源における発光部が、当該光源から射出された光束の光軸に直交する面内における第２方向に直交する第１方向に移動した場合、当該移動方向の発光部の外側から射出された光により形成される部分光束は、対応する第２レンズに入射せず、当該発光部における中心近傍および当該移動方向とは反対側の端部から射出された光により形成される部分光束のみが、それぞれ対応する第２レンズに入射するようになる。
【００１２】
これによれば、前述の場合と同様に、発光部におけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される略全ての部分光束が、それぞれ割合を変えて対応する第２レンズに入射するのではなく、発光部におけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される各部分光束のうち、一部の部分光束を構成する光の略全てが、対応する第２レンズに入射することとなる。そして、対応する第２レンズに入射した部分光束は、前述のように、重畳レンズにより光変調装置の画像形成領域に重畳されることとなるため、第１方向における一方の端部側の光が減じられた部分光束が光変調装置の画像形成領域に重畳された場合とは異なり、画像形成領域の第１方向における一方の端部側と、他方の端部側との照明強度（照度）に大きな差が生じることを抑制することができる。従って、画像形成領域における照度ムラの発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明では、前記均一照明光学系から射出された光束を、複数の色光に分離する色分離光学系を備え、前記光変調装置は、前記複数の色光ごとに、当該色光の光路上にそれぞれ配置され、前記各光変調装置の光路後段には、当該各光変調装置から射出された各色光を合成する色合成光学装置が設けられていることが好ましい。
このような色分離光学系としては、所定波長の色光を透過し、他の波長の色光を反射するダイクロイックミラーや、入射光束を全反射する全反射ミラーを備えた構成を例示することができる。また、色合成光学装置としては、クロスダイクロイックプリズムや、複数のダイクロイックミラーを備えた構成を例示することができる。
本発明によれば、色分離光学系にて分離された色光を、複数の光変調装置がそれぞれ変調し、当該変調された色光を色合成光学装置が合成して光学像を形成するプロジェクタにおいて、色ムラを抑制したカラー画像を形成することができる。
【００１４】
ここで、色分離光学系がダイクロイックミラーや全反射ミラーを備える構成である場合には、色分離光学系に入射した光束は、所定波長の色光が分離される過程で、各ミラーによって反射を繰り返す。このため、前述のように、光源における発光部の位置が電極間の略中央から移動して、当該光源から射出された光束の照明領域における照明強度（照度）が均一でなくなってしまう場合には、各光変調装置の画像形成領域における照明強度（照度）が高い側と低い側とが揃わなくなってしまう場合がある。このような場合、これら各画像形成領域を透過し、色合成光学装置で合成された画像においては、ある色光に由来する画像と、他の色光に由来する画像との照明強度の高い側と低い側とが一致せず、これによって、形成画像に色ムラが生じてしまうことがある。
【００１５】
これに対し、光源における発光部の位置が移動した場合であっても、均一照明光学系により、各光変調装置の画像形成領域が略均一に照明されることとなるので、各画像形成領域で照度ムラの発生を抑制することができ、各画像形成領域において輝度ムラのない画像をそれぞれ形成することができる。これにより、輝度ムラのない各画像を合成することで、色ムラの発生を抑制した光学像（カラー画像）を形成することができる。
従って、入射する色光を変調する光変調装置が複数設けられ、当該各光変調装置により変調された色光を合成して光学像を形成する色合成光学装置が設けられている場合においても、色ムラの発生を抑えた光学像を形成することができる。
【００１６】
また、本発明のプロジェクタは、プロジェクタであって、光源と、前記光源から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光源から射出された光束の光軸に略直交する面内に複数の第１レンズを有する第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイの前記複数の第１レンズに応じた複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、前記第１レンズアレイの光束射出側に配置される偏光変換素子とを備え、前記偏光変換素子は、偏光分離層と、反射層と、前記偏光分離層および前記反射層のいずれかに対応する位置に配置される位相差層とを備え、前記第１レンズは、第１方向における第１焦点位置、および、第２方向における第２焦点位置を有し、前記第１焦点位置は、前記第１レンズから射出された光束の光軸方向において前記偏光変換素子より前記第２レンズアレイに近い位置に設定され、前記第２焦点位置は、前記第１レンズから射出された光束が入射される前記偏光分離層の中央に設定され、前記第１方向は、前記光源から射出された光束の光軸に略直交する面内において前記偏光分離層が長い方向であり、前記第２方向は、前記光源から射出された光束の光軸および前記第１方向にそれぞれ直交する方向であり、前記偏光分離層および前記反射層は、前記第２方向に交互に配列されることを特徴とする。
本発明では、前記光源から射出された光束を、複数の色光に分離する色分離光学装置と、前記光変調装置の光路の下流に配置される色合成光学装置とを備え、前記光変調装置は、前記複数の色光のそれぞれに応じて設けられ、前記光変調装置は、前記複数の色光の光路上にそれぞれ配置され、前記色合成光学装置は、前記光変調装置から射出された前記複数の色光を合成することが好ましい。
また、本発明では、前記第１レンズは、トーリックレンズで構成されていることが好ましい。
本発明によれば、第１レンズがトーリックレンズで構成されていることにより、第１方向および第２方向で異なる焦点位置を有する第１レンズを、簡易に形成することができる。従って、第１レンズアレイの製造を簡易に行うことができほか、構成を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔１．第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）プロジェクタ１の構成
図１は、本実施形態に係るプロジェクタ１の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ１は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン（図示略）上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装筺体２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４等を備える。
なお、図１において、図示は省略するが、外装筺体２内において、投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット、プロジェクタ１内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、およびプロジェクタ１全体を制御する制御装置等が配置されるものとする。
【００１８】
外装筺体２は、合成樹脂等から構成され、図１に示すように、投射レンズ３および光学ユニット４を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。この外装筺体２は、図示は省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および左右両側面をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、および背面をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、前記アッパーケースおよび前記ロアーケースは互いにねじ等で固定されている。
なお、外装筺体２は、合成樹脂等に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。
【００１９】
光学ユニット４は、前記制御装置による制御の下、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に対応した光学像（カラー画像）を形成するユニットである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装筺体２の背面に沿って延出するとともに、外装筺体２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。
投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された光学像（カラー画像）を図示しないスクリーン上に拡大投射する投射光学系である。この投射レンズ３は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。
【００２０】
（２）光学ユニット４の構成
光学ユニット４は、図１に示すように、照明光学装置４１と、色分離光学装置４２と、リレー光学装置４３と、電気光学装置４４と、これら光学部品４１〜４４を内部に収納配置するとともに、投射レンズ３を所定位置で支持固定する光学部品用筐体４５とを備える。
【００２１】
図２は、照明光学装置４１を上方から見た模式図である。また、図３は、照明光学装置４１を水平方向から見た模式図である。
照明光学装置４１は、電気光学装置４４を構成する後述する液晶パネル４４１の画像形成領域をほぼ均一に照明するための均一照明光学系である。この照明光学装置４１は、図１に示すように、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備えて構成されている。
【００２２】
光源装置４１１は、図１から図３に示すように、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、当該光源ランプ４１６から射出された放射光を反射して、所定位置に収束させるリフレクタ４１７と、当該リフレクタ４１７にて収束される光束を照明光軸Ａに対して平行化する平行化凹レンズ４１８とを備えている。
【００２３】
このうち、光源ランプ４１６は石英ガラス管を備えて構成され、当該光源ランプ４１６には、図２および図３（図３においては構成の一部にのみ符号を付す）に示すように、中央部分が略球状に膨出する管球部４１６１と、当該管球部４１６１の両側から互いに離間する方向に延出する一対の封止部４１６２，４１６３とが形成されている。この管球部４１６１内には、放電空間Ｓが形成され、当該放電空間Ｓ内に、一対の電極４１６４，４１６５と、水銀、希ガスおよび少量のハロゲンとが封入されている。
このような光源ランプ４１６としては、高輝度発光する種々の光源ランプを採用することができ、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプおよび超高圧水銀ランプ等を採用することができる。
【００２４】
一対の封止部４１６２，４１６３の内部には、一対の電極４１６４，４１６５の他に、当該一対の電極４１６４，４１６５と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔４１６６，４１６７がそれぞれ挿入され、当該一対の封止部４１６２，４１６３は、ガラス材料等で封止されている。これら各金属箔４１６６，４１６７には、さらに電極引出線としてのリード線４１６８，４１６９がそれぞれ接続され、当該リード線４１６８，４１６９は、光源装置４１１の外部まで延出している。そして、これらリード線４１６８，４１６９に対して電圧を印加すると、金属箔４１６６，４１６７を介して電極４１６４，４１６５間に電位差が生じて放電が発生し、図２および図３に示すように、発光部Ｄが生成されて管球部４１６１内部が発光する。
【００２５】
リフレクタ４１７は、図２に示すように、光源ランプ４１６の一方の封止部４１６３（光束射出方向の基端側に位置する封止部４１６３）に装着され、凹曲面状の反射部４１７１を備えた透光性を有するガラス製の成形品である。この反射部４１７１における光源ランプ４１６に対向する側には、回転楕円面形状のガラス面に、金属薄膜が蒸着された反射面４１７２が形成されている。なお、本実施形態では、リフレクタ４１７は、回転楕円面を有する楕円面リフレクタで構成されているが、回転放物面を有する放物面リフレクタで構成してもよい。この場合には、平行化凹レンズ４１８を省略した構成とする。
【００２６】
このようなリフレクタ４１７の反射部４１７１内部に配置される光源ランプ４１６は、通常状態での発光部Ｄの中心Ｏがリフレクタ４１７の反射面４１７２の回転楕円面形状の第１焦点位置の近傍となるように配置される。そして、光源ランプ４１６を点灯すると、発光部Ｄから放射された光束のうち、リフレクタ４１７に向かった光束は、当該リフレクタ４１７の反射面４１７２で反射されて、回転楕円面の第２焦点位置に収束する収束光となる。
【００２７】
ここで、光源ランプ４１６には、図２に示すように、副反射鏡４１６Ａが設けられている。この副反射鏡４１６Ａは、光源ランプ４１６の他方の封止部４１６２（リフレクタ４１７が装着される側とは反対側の封止部４１６２）に装着され、当該副反射鏡４１６Ａには、略半球面状の反射部４１６Ａ１が形成されている。
この反射部４１６Ａ１は、光源ランプ４１６の管球部４１６１の前方側（光束射出方向の先端側）の略半分を覆うように形成されており、略椀形状に形成されている。そして、反射部４１６Ａ１には、当該反射部４１６Ａ１の内面が光源ランプ４１６の管球部４１６１の球面に倣う、半球面状の反射面４１６Ａ２が形成されている。
【００２８】
このような副反射鏡４１６Ａを光源ランプ４１６に装着することにより、当該光源ランプ４１６の発光部Ｄから放射された光束のうち、前方側に放射される光束が、副反射鏡４１６Ａにより発光部Ｄに向けて反射され、光源ランプ４１６からリフレクタ４１７の反射面４１７２に直接入射する光束と同様に、リフレクタ４１７へと入射し、第２焦点位置に向かって収束する。
そして、当該リフレクタ４１７にて収束された光束は、平行化凹レンズ４１８によって照明光軸Ａに対して略平行な平行光に変換される。これにより、光源装置４１１から射出される照明光束の中心軸は、照明光軸Ａに一致する。
【００２９】
第１レンズアレイ４１２は、図２および図３に示すように、照明光軸Ａに略直交する面内に複数の小レンズである第１レンズ４１２１が、マトリクス状に配列された構成を有している。これら第１レンズ４１２１は、照明光軸Ａ方向から見て略矩形状の輪郭を有している。各第１レンズ４１２１は、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割する。なお、第１レンズアレイ４１２の各第１レンズ４１２１の焦点位置については、後に詳述する。
【００３０】
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、第１レンズ４１２１に対応する小レンズである第２レンズ４１３１（図２から図４参照）がマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各第１レンズ４１２１の像を電気光学装置４４の後述する液晶パネル４４１の画像形成領域に結像させる機能を有している。
【００３１】
図４は、偏光変換素子４１４を部分的に拡大した断面図である。
偏光変換素子４１４は、図１に示すように、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第１レンズアレイ４１２で分割された複数の部分光束の偏光方向を揃えるものである。
この偏光変換素子４１４は、図４に示すように、照明光軸Ａに対して略４５°に傾斜し交互に配列された偏光分離層４１４１および反射層４１４２と、これら偏光分離層４１４１および反射層４１４２が形成されるガラス部材４１４３と、入射光束の偏光方向を変換する位相差層４１４４と、入射光束を遮光する遮光板４１４５とを備えている。
なお、偏光分離層４１４１および反射層４１４２は、図４に示すように、照明光軸Ａに直交する面内における第１方向（垂直方向、図３中矢印Ｃ方向）に長手方向を有し、照明光軸Ａおよび第１方向に直交する第２方向（水平方向、図２および図４中矢印Ｂ方向）に交互に配列されている。
【００３２】
ここで、第１レンズアレイ４１２で分割された各部分光束は、対応する偏光分離層４１４１に応じた光束入射面４１４Ａから当該偏光分離層４１４１にそれぞれ入射する。そして、偏光変換素子４１４は、光束入射面４１４Ａの第１方向に沿ったそれぞれの幅が、偏光分離層４１４１の第１方向に沿ったそれぞれの幅（偏光分離層４１４１の長手方向の幅）に略等しく、光束入射面４１４Ａの第２方向に沿ったそれぞれの幅が、偏光分離層４１４１の第２方向に沿ったそれぞれの幅に略等しくなるように構成されている。
【００３３】
偏光分離層４１４１は、ランダムな偏光光束を２種類の直線偏光に分離する層であり、入射光束のうち一方の偏光光を透過して、他方の偏光光を反射する誘電体多層膜により構成されている。
反射層４１４２は、偏光分離層４１４１で反射された偏光光を、偏光分離層４１４１を透過した偏光光と同じ方向、すなわち、偏光変換素子４１４の光束射出側に向かって反射する層であり、単一金属材料または合金等で形成された反射膜により構成されている。
ガラス部材４１４３は、内部を光束が透過するものであり、本実施形態では、白板ガラス等を加工して形成されている。
【００３４】
位相差層４１４４は、ガラス部材４１４３の光束射出側に設けられ、当該ガラス部材４１４３から射出された光束の偏光方向を９０°回転させて他方の直線偏光の偏光方向と同一にするものである。
具体的に、位相差層４１４４は、ガラス部材４１４３の光束射出端面のうち、偏光分離層４１４１を透過した直線偏光が射出される部分に貼り付けられ、偏光分離層４１４１を透過した当該直線偏光の偏光方向を９０°回転させる。
なお、位相差層４１４４をガラス部材４１４３の光束射出端面のうち、反射層４１４２で反射された直線偏光が射出される部分に貼り付け、反射層４１４２で反射された直線偏光の偏光方向を９０°回転させる構成とすることも可能である。
【００３５】
遮光板４１４５は、ガラス部材４１４３の光束入射側に配置されている。この遮光板４１４５は、ステンレスまたはアルミニウム合金等で形成され、反射層４１４２に対応する位置に設けられている。このため、偏光変換素子４１４は、第１レンズアレイ４１２および第２レンズアレイ４１３から射出された部分光束が、反射層４１４２に対して直接入射しないように構成されている。
すなわち、遮光板４１４５は、第１レンズアレイ４１２および第２レンズアレイ４１３から射出された部分光束を、偏光分離層４１４１のみに入射させるように構成されており、反射層４１４２に入射しようとする不要光は、遮光板４１４５によって遮光される。従って、第２レンズアレイ４１３から射出された部分光束のほとんどは、遮光板４１４５で覆われていないガラス部材４１４３の光束入射側の面である光束入射面４１４Ａに入射し、当該ガラス部材４１４３を介して、偏光分離層４１４１に入射する。
【００３６】
以上説明した偏光変換素子４１４の偏光分離層４１４１が、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する場合について、図４を用いて説明する。
第２レンズアレイ４１３の第２レンズ４１３１から射出された部分光束は、遮光板４１４５間を通過して、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射した後、ガラス部材４１４３を介して偏光分離層４１４１に入射する。この偏光分離層４１４１は、当該部分光束に含まれるＰ偏光を透過し、光路を９０°変換するようにしてＳ偏光を反射層４１４２に向かって反射する。
反射層４１４２に入射したＳ偏光は、当該反射層４１４２で反射されることによって光路が光束射出側に向かって９０°変換され、照明光軸Ａと略同一方向に進む。
一方、偏光分離層４１４１を透過したＰ偏光は、位相差層４１４４に入射し、当該位相差層４１４４によって偏光方向が９０°回転されることにより、Ｓ偏光として射出される。これにより、偏光変換素子４１４からは、略１種類のＳ偏光が射出される。
【００３７】
ここで、直線偏光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の直線偏光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１１から射出される光の略半分を利用できない。このため、本実施形態では、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の直線偏光に変換し、電気光学装置４４での光の利用効率を高めている。
このようにして、偏光変換素子４１４によって略１種類の直線偏光に変換された各部分光束は、重畳レンズ４１５によって、電気光学装置４４の後述する液晶パネル４４１の画像形成領域（光変調面）上にほぼ重畳される。
【００３８】
色分離光学装置４２は、図１に示すように、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２により照明光学装置４１から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する色分離光学系である。
リレー光学装置４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２，４３４を備え、色分離光学装置４２で分離された赤色光を赤色光用の液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。
【００３９】
この際、色分離光学装置４２のダイクロイックミラー４２１では、照明光学装置４１から射出された光束の赤色光成分と緑色光成分とが透過するとともに、青色光成分が反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１９を通って青色光用の液晶パネル４４１Ｂに達する。このフィールドレンズ４１９は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光および赤色光用の液晶パネル４４１Ｇ，４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１９も同様である。
【００４０】
ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうち、緑色光はダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１９を通って緑色光用の液晶パネル４４１Ｇに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学装置４３を通り、さらにフィールドレンズ４１９を通って赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに達する。なお、赤色光にリレー光学装置４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡散等による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４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１９に伝えるためである。なお、リレー光学装置４３には、３つの色光のうち赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。
【００４１】
電気光学装置４４は、色分離光学装置４２から射出される３つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、変調した各色光を合成して光学像（カラー画像）を形成する。
この電気光学装置４４は、図１に示すように、光変調装置としての液晶パネル４４１（赤色光用の液晶パネルを４４１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４４１Ｇ、および青色光用の液晶パネルを４４１Ｂとする）と、これら各液晶パネル４４１の光束入射側にそれぞれ配置される３つの入射側偏光板４４２と、各液晶パネル４４１の光束射出側にそれぞれ配置される３つの視野角補償板４４３と、３つの視野角補償板４４３の光束射出側にそれぞれ配置される３つの射出側偏光板４４４と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４５とを備えて構成されている。
【００４２】
入射側偏光板４４２には、偏光変換素子４１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射し、当該入射側偏光板４４２は、入射した光束のうち、偏光変換素子４１４で揃えられた光束の偏光方向と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板４４２は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板上に偏光層が貼付された構成を有している。
光変調装置としての液晶パネル４４１は、詳しい図示を省略するが、一対の透明なガラス基板間に電気光学物質である液晶素子が密閉封入した構成を有し、前記制御装置からの駆動信号に応じて、液晶素子の配向状態が制御され、入射側偏光板４４２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
【００４３】
視野角補償板４４３は、フィルム状に形成され、液晶パネル４４１に光束が斜方入射した場合（パネル面の法線方向に対して傾斜して入射した場合）の当該液晶パネル４４１で生じる複屈折による常光と異常光との間に生じる位相差を補償する。この視野角補償板４４３は、負の一軸性を有する光学異方体であり、その光学軸がフィルム面内の所定方向に向きかつ、該フィルム面から面外方向に所定角度傾斜するように配向している。
この視野角補償板４４３としては、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の透明支持体上に配向層を介してディスコティック（円盤状）化合物層を形成したもので構成でき、ＷＶフィルム（富士写真フィルム社製）を採用できる。
【００４４】
射出側偏光板４４４は、液晶パネル４４１から射出され視野角補償板４４３を介した光束のうち、入射側偏光板４４２における光束の透過軸と直交する偏光方向を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
クロスダイクロイックプリズム４４５は、射出側偏光板４４４から射出された色光毎に変調された変調光を合成して光学像（カラー画像）を形成する。このクロスダイクロイックプリズム４４５は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層層が形成されている。これら誘電体多層層は、投射レンズ３と対向する側（Ｇ色光側）に配置された射出側偏光板４４４を介した色光を透過し、残り２つの射出側偏光板４４４（Ｒ色光側およびＢ色光側）を介した色光を反射する。このようにして、各入射側偏光板４４２、各液晶パネル４４１、各視野角補償板４４３、および各射出側偏光板４４４にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。
【００４５】
（３）第１レンズ４１２１の焦点位置
第１レンズアレイ４１２を構成する複数の第１レンズ４１２１は、前述のように、光源装置４１１から射出された光束を複数の部分光束に分割して、対応する第２レンズアレイ４１３の第２レンズ４１３１に射出する。これら第１レンズ４１２１は、トーリックレンズで構成されており、第２方向（偏光変換素子４１４の偏光分離層４１４１および反射層４１４２の配列方向である水平方向、図２中矢印Ｂ方向）における焦点位置と、第１方向（偏光変換素子４１４の偏光分離層４１４１および反射層４１４２の長手方向である垂直方向、図３中矢印Ｃ方向）における焦点位置とが、それぞれ異なるように構成されている。
なお、このような第１レンズ４１２１をトーリックレンズで構成することにより、第１方向および第２方向の各焦点位置を自由に設定することができるだけでなく、このような第１レンズ４１２１を容易に構成することができる。
【００４６】
このうち、第１レンズ４１２１の第２方向の焦点位置は、図２に示すように、当該第１レンズ４１２１から射出される光束の光軸方向における偏光変換素子４１４近傍、具体的には、対応する第２レンズ４１３１を介して入射する偏光変換素子４１４の偏光分離層４１４１の略中央に設定されている。
また、第１レンズ４１２１の第１方向の焦点位置は、図３に示すように、当該第１レンズ４１２１から射出される光束の光軸方向における第２レンズアレイ４１３近傍、具体的には、対応する第２レンズ４１３１の略中央に設定されている。
【００４７】
（４）光源ランプ４１６から射出された光の光路
（4-1）本実施形態に対する第１の比較例における光路
ここで、第１レンズアレイ４１２Ａの各第１レンズ４１２Ａ１の焦点位置が、第２レンズアレイ４１３近傍に設定されている第１の比較例について説明する。
図５は、第１の比較例としての第１レンズ４１２Ａ１を備えた光学ユニット４における光源ランプ４１６から射出された光束の光路を示す模式図である。また、図６は、図５の一部を拡大して示す図である。なお、第１レンズアレイ４１２Ａは、当該第１レンズアレイ４１２Ａを構成する各第１レンズ４１２Ａ１の第２方向における焦点位置が、第２レンズアレイ４１３近傍に設定されている点が、本実施形態の第１レンズアレイ４１２と異なるが、複数の第１レンズ４１２Ａ１を有する構成は第１レンズアレイ４１２と同様である。
なお、図５および図６においては、説明を簡略化するために、照明光軸Ａ方向の収差を含んでいない。また、図５および図６では、第１レンズアレイ４１２Ａの複数の第１レンズ４１２Ａ１のうち、１つの第１レンズ４１２Ａに着目し、当該第１レンズ４１２Ａ１に対応する第２レンズ４１３１および偏光変換素子４１４の対応部分を図示している。
【００４８】
図５および図６に示すように、光源ランプ４１６における発光部Ｄの中心Ｏが電極間の略中央に位置する場合、発光部Ｄの中心Ｏから射出された光（実線）、発光部Ｄの中心Ｏから第２方向（図５および図６中矢印Ｂ方向）における外側の位置Ｏ１から射出された光（破線）、および、発光部Ｄの第２方向における最も外側の位置Ｏ２から射出された光（一点鎖線）は、リフレクタ４１７および平行化凹レンズ４１８を介して、第１レンズアレイ４１２Ａの第１レンズ４１２Ａ１に入射する。そして、当該各光が第１レンズ４１２Ａ１を介することで形成される部分光束は、第１レンズ４１２Ａ１から対応する第２レンズアレイ４１３の第２レンズ４１３１に入射するが、光の射出位置が発光部Ｄにおける中心Ｏから遠ざかるにしたがって、その光により形成される部分光束が第２レンズ４１３１に入射する位置は、当該部分光束が由来する光の射出位置が発光部Ｄの中心Ｏから遠ざかった方向とは逆の方向にずれる。
【００４９】
例えば、発光部Ｄにおける中心Ｏから第２方向の最も外側の位置Ｏ２から射出された光（一点鎖線）が第１レンズ４１２Ａ１を介することで形成される部分光束は、対応する第２レンズ４１３１において、当該光が射出された位置から発光部Ｄの中心Ｏに向かう方向の端部寄りに入射する。そして、第２レンズ４１３１に入射した光は、それぞれ偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射するが、第１レンズ４１２１の第２方向の焦点位置が第２レンズアレイ４１３近傍に設定されているため、当該第２レンズ４１３１から射出された光束は、広がりながら大きな照明範囲をもって光束入射面４１４Ａに入射する。
【００５０】
しかしながら、発光部Ｄの中心Ｏが、電極４１６４，４１６５間の略中央に位置する場合には、当該発光部Ｄの第２方向における中央から射出された光により形成される部分光束も、最も外側から射出された光により形成される部分光束も、それぞれ略全ての光が偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射する。これは、全ての第１レンズ４１２Ａ１においても同様であり、これらの部分光束が液晶パネル４４１の画像形成領域で重畳される。これにより、液晶パネル４４１の画像形成領域は均一な明るさで照明される。
【００５１】
次に、第１の比較例において、光源ランプ４１６における発光部Ｄが第２方向（矢印Ｂ方向）に移動した場合を説明する。
光源ランプ４１６における発光部Ｄが、電極４１６４，４１６５間の略中央から第２方向（矢印Ｂ方向）に移動した場合、第１レンズ４１２Ａ１を介して対応する第２レンズ４１３１に入射する部分光束は、前述のように、全体的に、当該発光部Ｄの移動方向とは反対方向側に偏って第２レンズ４１３１に入射し、さらに、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａにおいても当該反対方向側に偏って入射する。
【００５２】
例えば、発光部Ｄが、図５における上方（図５中矢印Ｂ方向の一方側）に移動した場合、第１レンズ４１２Ａ１から射出された光束は、対応する第２レンズ４１３１の図５における下方（図５中矢印Ｂ方向の他方側）の端部寄りに入射し、さらに、光束入射面４１４Ａの下方の端部寄りに入射する。
このため、発光部Ｄの位置がより大きく第２方向に移動した場合には、第１レンズ４１２Ａ１から射出された部分光束は、当該部分光束が由来する光の射出位置が、発光部Ｄの中心Ｏから当該発光部Ｄの移動方向に遠ざかるにしたがって、光束入射面４１４Ａには入射しづらくなる。
【００５３】
具体的に、発光部Ｄの位置が図５における上方に移動した場合、当該移動した発光部Ｄから射出された光により形成される部分光束は、発光部Ｄの中心Ｏが電極間の略中央に位置する場合の部分光束よりも、発光部Ｄの移動方向とは反対方向側に偏って、対応する第２レンズ４１３１に入射し、さらに、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａにおいても、当該反対方向側に偏って入射する。ここで、第１の比較例の第１レンズ４１２Ａ１の焦点位置は、図５および図６に示すように、第２レンズ４１３１の近傍に設定されており、第１レンズ４１２Ａ１から射出された部分光束は、第２レンズ４１３１近傍で最も収束する一方で、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａ近傍では次第に広がりながら入射する。このため、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射する部分光束の照明範囲は大きくなってしまう。
【００５４】
従って、発光部Ｄが第２方向へ所定距離移動すると、発光部Ｄから射出された光のうち、当該発光部Ｄの中心Ｏから射出された光により形成される部分光束の略全ては、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射するが、当該発光部Ｄの移動方向側の端部位置から射出された光により形成される部分光束では、当該発光部Ｄの移動方向とは反対側の端部の一部の光が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れ、遮光板４１４５に入射する。
さらに、発光部Ｄが第２方向へ前記所定距離以上に移動すると、発光部Ｄにおける当該発光部Ｄの移動方向側の端部位置から射出された光により形成される部分光束における一部の光だけでなく、当該移動方向側の端部よりも中心Ｏに近い位置から射出された光により形成される部分光束における一部の光も、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れて、遮光板４１４５に入射してしまう。
【００５５】
すなわち、発光部Ｄが第２方向へある程度移動した場合、発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される各部分光束において、それぞれ一部の光が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れて遮光板４１４５に入射する。また、第２方向に移動したある位置の発光部Ｄ内においては、発光部Ｄの中心Ｏから射出された光により形成される部分光束のうち、遮光板４１４５に入射する光の割合と、発光部Ｄの中心Ｏから当該発光部Ｄの移動方向に離れた位置から射出された光により形成される部分光束のうち、遮光板４１４５に入射する光の割合とを比較すると、後者である発光部Ｄから離れた位置から射出された光によって形成される部分光束に係る割合の方が大きい。
【００５６】
（4-2）第１の比較例における液晶パネル４４１での照度分布
図７は、上記比較例における発光部Ｄの第２方向への移動量と液晶パネル４４１での照度分布との関係を示す図である。詳述すると、図７において、実線は、発光部Ｄの中心Ｏが電極間の略中央に位置する場合での液晶パネル４４１での照度分布を示している。また、破線は、発光部Ｄの中心Ｏが電極間の略中央から第２方向へ移動した場合での液晶パネル４４１での照度分布を示し、一点鎖線は、破線で示した場合の発光部Ｄよりも当該発光部Ｄの中心が電極間の略中央からさらに第２方向に移動した場合での液晶パネル４４１での照度分布を示している。
【００５７】
上述したように、発光部Ｄが電極４１６４，４１６５間の略中央から第２方向へある程度移動した場合、発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される部分光束のそれぞれ一部の光が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れて遮光板４１４５に入射する。すなわち、発光部Ｄの中心Ｏが所定距離だけ第２方向に移動した場合では、当該発光部Ｄにおける光の射出位置に応じて、当該射出位置から射出された光により形成される部分光束における光束入射面４１４Ａに入射する光の割合と、遮光板４１４５に入射する光の割合との関係がそれぞれ異なるものの、発光部Ｄから射出された光によって形成される各部分光束は、それぞれ一部が偏光変換素子４１４の遮光板４１４５に入射することで減じられた状態で液晶パネル４４１の画像形成領域を照明する。
例えば、発光部Ｄの中心Ｏから射出された光によって形成される部分光束が、その一方の端部側の一部の光を遮光板４１４５によって減じられて液晶パネル４４１の画像形成領域を照明するとともに、発光部Ｄの中心Ｏよりも当該発光部Ｄの移動方向側の位置から射出された光により形成される部分光束が、その一方の端部側の光を遮光板４１４５によって減じられて液晶パネル４４１の画像形成領域を照明することとなる。
【００５８】
このように、一方の端部側の一部の光が遮光板４１４５によって減じられた部分光束を、液晶パネル４４１の画像形成領域上に重畳させても、当該画像形成領域を均一な明るさで照明することはできず、図７における破線や一点鎖線のように、画像形成領域の一方の端部側の照度よりも、他方の端部側の照度の方が高い状態で、当該画像形成領域が照明されることとなる。
【００５９】
このようにして重畳された各光を液晶パネル４４１により変調して、各色光に応じた画像を形成すると、第２方向（水平方向）における一方の端部側の輝度が他方の端部側の輝度に比べて高い画像が形成される。ここで、各液晶パネル４４１の画像形成領域に重畳される各光束は、色分離光学装置４２およびリレー光学装置４３を構成する各ミラーによって反射を繰り返しており、また、これら各画像としての色光を合成するクロスダイクロイックプリズム４４５においても赤色光および青色光が反射される。このため、クロスダイクロイックプリズム４４５により各色光が合成されて形成される光学像においては、赤色画像、緑色画像および青色画像の各画像における輝度が高い側と低い側とが一致せず、これにより色ムラが生じてしまう。
【００６０】
（4-3）本実施形態に対する第２の比較例
次に、第２の比較例において、光源ランプ４１６における発光部Ｄの位置が第１方向に移動した場合を説明する。
この第２の比較例においては、第１レンズアレイを構成する第１レンズの第１方向（垂直方向）における焦点位置が、対応する偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａ近傍に設定されている。
【００６１】
この第２の比較例では、発光部の中心Ｏが電極４１６４，４１６５間の略中央に位置する場合には、前述のように、当該発光部Ｄの中心Ｏから射出された光は、第１レンズを介して、対応する第２レンズ４１３１の略中央に入射する。そして、発光部Ｄの第１方向における外側から射出された光は、第１レンズを介して、対応する第２レンズ４１３１における、当該光の射出位置が発光部Ｄの中心Ｏから遠ざかった方向とは反対方向の端部に入射する。この際、第１レンズの第１方向の焦点位置が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａ近傍に設定されていると、第１レンズから射出された光は、焦点に収束する前の大きな照明範囲をもって第２レンズ４１３１に入射する。しかしながら、発光部Ｄの中心Ｏが電極４１６４，４１６５間の略中央に位置する場合には、当該発光部Ｄの第１方向における中央から射出された光により形成される部分光束も、当該第１方向の最も外側から射出された光により形成される部分光束も、それぞれ略全ての光が第２レンズ４１３１に入射する。これは、全ての第１レンズ４１２Ａ１においても同様であり、これらの部分光束が液晶パネル４４１の画像形成領域で重畳される。これにより、液晶パネル４４１の画像形成領域は、均一な明るさで照明される。
【００６２】
しかしながら、詳しい図示を省略したが、この第２の比較例においても、光源ランプ４１６における発光部Ｄの位置が電極４１６４，４１６５間の略中央から第１方向（垂直方向）に移動すると、前述の第１の比較例の場合と同様に、各液晶パネル４４１の画像形成領域において照度ムラが発生し、これにより、形成される光学像において色ムラが発生する。
詳述すると、光源ランプ４１６における発光部Ｄが第１方向に移動した場合、第１レンズを介して第２レンズ４１３１に入射する部分光束は、全体的に、当該発光部Ｄの移動方向とは反対方向側に偏って、対応する第２レンズ４１３１に入射する。このため、発光部Ｄの位置が、より大きく第１方向に移動した場合には、第１レンズから射出される部分光束は、当該光の射出位置が発光部Ｄの中心Ｏから当該発光部Ｄの移動方向に遠ざかるにしたがって、対応する第２レンズ４１３１に入射しづらくなる。
【００６３】
すなわち、当該第２の比較例における第１レンズの第１方向における焦点位置は、対応する偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａ近傍に設定されているので、当該第１レンズから射出される部分光束は、第２レンズ４１３１の近傍では次第に収束しながら入射し、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａ近傍で最も収束する。
このため、部分光束の第２レンズ４１３１に入射する時点での照明範囲は大きくなっており、発光部Ｄが第１方向に所定距離移動すると、当該発光部Ｄの中心Ｏから射出された光により形成される部分光束においては、略全ての光が対応する第２レンズ４１３１に入射する。一方、発光部Ｄにおける当該発光部Ｄの移動方向側の端部位置から射出された光により形成される部分光束では、当該発光部Ｄの移動方向とは反対方向側の端部の一部の光が、対応する第２レンズ４１３１から外れ、第１方向に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射する。
【００６４】
さらに、発光部Ｄが第１方向に前記所定距離以上に移動すると、発光部Ｄにおける当該発光部Ｄの移動方向側の端部位置から射出された光により形成される部分光束の一部の光だけでなく、移動方向側の端部よりも発光部Ｄの中心Ｏ側の位置から射出された光により形成される部分光束の一部の光も、対応する第２レンズ４１３１から外れ、隣接する他の第２レンズ４１３１に入射する。
すなわち、発光部Ｄが第１方向へある程度移動した場合、発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される各部分光束のそれぞれ一部の光が、対応する第２レンズ４１３１から隣接する他の第２レンズ４１３１に入射してしまう。また、第１方向に移動したある位置の発光部Ｄ内においては、発光部Ｄの中心Ｏから射出された光により形成される部分光束における当該他の第２レンズ４１３１に入射する光の割合と、発光部Ｄの中心Ｏから当該発光部Ｄの移動方向に離れた位置から射出された光により形成される部分光束における当該他の第２レンズ４１３１に入射する光の割合とを比較すると、後者である発光部Ｄの中心Ｏから離れた位置から射出される光に係る割合の方が大きい。
【００６５】
このようにして隣接する他の第２レンズ４１３１に入射した部分光束は、液晶パネル４４１の画像形成領域に重畳されない。つまり、上述した第１の比較例と同様に、発光部Ｄにおける一方の端部側の光が、対応する第２レンズ４１３１に入射せずに減じられた部分光束を液晶パネル４４１の画像形成領域上に重畳させても、当該画像形成領域を均一な明るさで照明することはできず、画像形成領域の一方の端部側の照度よりも他方の端部側の照度の方が高い状態で画像形成領域が照明されてしまい、当該画像形成領域において照度ムラが発生する。そして、このような光束が画像形成領域を透過する過程で変調され、当該変調光がクロスダイクロイックプリズム４４５により合成されると、前述の場合と同様に、色ムラが発生した光学像が形成されてしまう。
【００６６】
（4-4）本実施形態における光路
次に、第２方向（水平方向、図８中矢印Ｂ方向）における焦点位置が対応する偏光分離層４１４１近傍に設定され、第１方向（垂直方向、図３中矢印Ｃ方向）における焦点位置が対応する第２レンズ４１３１近傍に設定されている本実施形態の第１レンズ４１２１について説明する。
図８は、第２方向における焦点位置が偏光変換素子４１４近傍に設定されている第１レンズ４１２１を備えた本実施形態の光学ユニット４における光源ランプ４１６から射出された光束の光路を示す図である。また、図９は、図８の一部を拡大して示す図である。なお、図８および図９においては、説明を簡略化するために、照明光軸Ａ方向の収差を含んでいない。また、図８および図９では、第１レンズアレイ４１２の複数の第１レンズ４１２１のうち、ある一つの第１レンズ４１２１に着目し、当該第１レンズ４１２１に対応する第２レンズ４１３１および偏光変換素子４１４の対応部分を図示している。
【００６７】
本実施形態の第１レンズ４１２１においても、発光部Ｄの中心Ｏが電極４１６４，４１６５間の略中央に位置している場合には、当該発光部Ｄの第２方向における中央から射出された光により形成される部分光束も、当該第２方向における最も外側から射出された光により形成される部分光束も、それぞれ略全ての光が第２レンズ４１３１に入射するとともに、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射する。これは第１レンズアレイ４１２を構成する全ての第１レンズ４１２１においても同様であり、これら第１レンズ４１２１から射出された部分光束により、液晶パネル４４１の画像形成領域が均一な明るさで照明される。
【００６８】
ここで、本実施形態において、光源ランプ４１６における発光部Ｄが電極４１６４，４１６５間の略中央から第２方向（水平方向、図８および図９中矢印Ｂ方向）に移動した場合について説明する。
光源ランプ４１６における発光部Ｄが第２方向（水平方向）に移動した場合、第１レンズ４１２１を介して対応する第２レンズ４１３１に入射する部分光束は、全体的に、当該発光部Ｄの移動方向とは反対方向側に偏って第２レンズ４１３１に入射し、さらに、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａにおいても当該反対方向側に偏って入射する。
前述した第１の比較例に対し、本実施形態の第１レンズ４１２１の第２方向における焦点位置は、当該第１レンズ４１２１から射出された部分光束の光軸（部分光束の中心軸）における偏光変換素子４１４近傍に設定されていることにより、図８および図９に示すように、光源ランプ４１６から射出され、第１レンズ４１２１を介した部分光束は、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａ近傍で最も収束するため、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａでの当該部分光束の照明範囲を小さくすることができる。
【００６９】
従って、偏光変換素子４１４においては、入射する部分光束の照明範囲は小さくなっており、発光部Ｄが第２方向に所定距離移動すると、当該発光部Ｄにおける中心Ｏから射出された光により形成される部分光束の略全ての光が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射する。これに対し、発光部Ｄにおける当該発光部Ｄの移動方向側の端部近傍から射出された光により形成される部分光束の略全ての光は、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れて遮光板４１４５に入射する。
【００７０】
発光部Ｄが第２方向へさらに前記所定距離以上移動すると、発光部Ｄにおける当該発光部Ｄの移動方向側の端部位置から射出された光により形成される部分光束の略全ての光だけでなく、当該移動方向側の端部よりも中心Ｏに近い位置から射出された光により形成される部分光束の略全ての光も、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れ、遮光板４１４５に入射するようになる。すなわち、発光部Ｄが第２方向にある程度移動した場合、当該発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される各部分光束のうち、一部の部分光束の略全ての光が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れて、遮光板４１４５に入射する。また、発光部Ｄの第２方向への移動量が大きいほど、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れて遮光板４１４５に入射する部分光束となる光が射出される発光部Ｄにおける範囲が大きくなる。
【００７１】
このため、本実施形態では、第１の比較例のように発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される部分光束のそれぞれ一部の光が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れて遮光板４１４５に入射するのではなく、発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される各部分光束のうち、一部の部分光束の略全ての光が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れて、遮光板４１４５に入射することとなる。
なお、第２方向において、第１レンズ４１２１の焦点位置が、当該第１レンズ４１２１から射出された部分光束の光軸における偏光変換素子４１４近傍に設定されていることにより、第２レンズ４１３１に入射する部分光束は最も収束する前なので、当該部分光束の照明範囲は大きくなる。しかしながら、第２レンズ４１３１の第２方向に沿ったそれぞれの幅は、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａの第２方向に沿ったそれぞれの幅よりも広いため、発光部Ｄが第２方向にある程度移動した場合でも、偏光変換素子４１４の遮光板４１４５によって当該部分光束が遮光される前に、当該部分光束の一部の光が対応する第２レンズ４１３１に入射しなくなることはない。
【００７２】
（4-5）本実施形態おける液晶パネル４４１での照度分布
図１０は、本実施形態における発光部Ｄの第２方向への移動量と液晶パネル４４１での照度分布との関係を示す図である。詳述すると、図１０において、実線は、発光部Ｄが電極４１６４，４１６５間の略中央に位置する場合での液晶パネル４４１での照度分布を示している。また、破線は、発光部Ｄが電極４１６４，４１６５間の略中央から第２方向へ移動した場合での液晶パネル４４１での照度分布を示し、一点鎖線は、破線で示した場合の発光部Ｄの位置よりもさらに第２方向に移動した場合での液晶パネル４４１での照度分布を示している。
【００７３】
上述したように、発光部Ｄが第２方向へ所定距離移動した場合、当該発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される部分光束のうち、一部の部分光束の略全ての光が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａから外れて遮光板４１４５に入射する。
つまり、例えば、発光部Ｄの中心Ｏから射出された光により形成される部分光束では、その略全ての光が液晶パネル４４１の画像形成領域を照明する。これに対し、発光部Ｄの中心Ｏよりも当該発光部Ｄの移動方向側の位置から射出された光により形成される部分光束では、その略全ての光が遮光板４１４５によって遮られ、液晶パネル４４１の画像形成領域を照明しないこととなる。
このように、本実施形態では、発光部Ｄが電極４１６４，４１６５間の略中央から第２方向へ移動した場合に、発光部Ｄにおいて、液晶パネル４４１の画像形成領域上に重畳される部分光束となる光を射出できる範囲が小さくなるものの、発光部Ｄの残りの範囲から射出された光により形成される部分光束の略全ての光は、液晶パネル４４１の画像形成領域上に重畳される。これにより、画像形成領域における照度は全体的に減少するものの、当該照度は、液晶パネル４４１の画像形成領域において均一となる。
【００７４】
以上のように、本実施形態の構成において、発光部Ｄから射出された各光により形成される部分光束が液晶パネル４４１の画像形成領域に重畳された際に、第２方向における一方の端部側と他方の端部側との照明強度に差が生じることが抑えられるので、画像形成領域における照度ムラの発生が抑制される。
また、このように、光源ランプ４１６における発光部Ｄが第２方向に移動した場合でも、各液晶パネル４４１の画像形成領域が略均一に照明されるので、当該各画像形成領域を透過した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光をクロスダイクロイックプリズム４４５により合成して形成される光学像を、色ムラを抑えた光学像とすることができる。
【００７５】
一方、第１レンズアレイ４１２を構成する各第１レンズ４１２１の第１方向（垂直方向）における焦点位置は、当該第１レンズ４１２１から射出された光束の光軸における第２レンズアレイ４１３近傍に設定されている。これにより、光源ランプ４１６における発光部Ｄが第１方向（垂直方向）に移動した場合でも、各液晶パネル４４１の画像形成領域での照度ムラの発生を抑制でき、形成画像における色ムラの発生を抑制することができる。
【００７６】
以下、さらに詳述する。
光源ランプ４１６における発光部Ｄが、電極４１６４，４１６５間の略中央から第１方向に移動した場合、第１レンズ４１２１を介して対応する第２レンズ４１３１に入射する部分光束は、全体的に、当該発光部Ｄの移動方向とは反対側に偏って、対応する第２レンズ４１３１に入射する。
このため、発光部Ｄの位置がより大きく第１方向に移動した場合には、第１レンズ４１２１から射出された部分光束は、当該部分光束に由来する光の射出位置が、発光部Ｄの中心Ｏから当該発光部Ｄの移動方向に遠ざかるにしたがって、対応する第２レンズ４１３１に入射しづらくなる。
【００７７】
ここで、本実施形態では、第１レンズ４１２１の第１方向（垂直方向）における焦点位置が、当該第１レンズ４１２１から射出される部分光束の光軸における第２レンズ４１３１の近傍に設定されているため、当該第１レンズ４１２１から射出された部分光束は、対応する第２レンズ４１３１に小さな照明範囲で入射する。
このため、発光部Ｄが第１方向へ所定距離移動すると、当該発光部Ｄにおける中心Ｏから射出された光により形成される部分光束の略全ての光が、対応する第２レンズ４１３１に入射する。一方、発光部Ｄにおける当該発光部Ｄの移動方向側の端部位置から射出された光により形成される部分光束の略全ての光は、対応する第２レンズ４１３１から外れて、当該第２レンズ４１３１に対して第１方向に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射する。
発光部Ｄが第１方向にさらに前記所定距離以上移動すると、発光部Ｄにおける当該発光部Ｄの移動方向側の端部位置から射出された光により形成される部分光束の略全ての光だけでなく、当該移動方向側の端部よりも中心Ｏに近い位置から射出された光により形成される部分光束の略全ての光も、対応する第２レンズ４１３１に対して第１方向に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射する。
【００７８】
すなわち、発光部Ｄが第１方向へある程度移動した場合、発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される各部分光束のうち、一部の部分光束の略全ての光が、対応する第２レンズ４１３１から外れ、当該第２レンズ４１３１に対して第１方向に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射する。また、発光部Ｄの第１方向への移動量が大きいほど、発光部Ｄにおいて、対応する第２レンズ４１３１から外れて第１方向に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射する部分光束となる光が射出される範囲が大きくなる。
【００７９】
このため、本実施形態では、前述した第２の比較例のように、発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される部分光束のそれぞれの一部の光が、対応する第２レンズ４１３１から外れ、当該第２レンズ４１３１に対して第１方向に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射するのではなく、発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出される光により形成される部分光束のうち、一部の部分光束の略全ての光が、対応する第２レンズ４１３１から外れて、当該第２レンズ４１３１に対して第１方向に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射することとなる。
【００８０】
なお、第１方向において、第１レンズ４１２１の焦点位置が、当該第１レンズ４１２１から射出された部分光束の光軸における対応する第２レンズ４１３１近傍に設定されているので、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射する部分光束は、次第に広がることとなり、当該部分光束の照明範囲は大きくなる。しかしながら、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａの第１方向に沿ったそれぞれの幅は、第２レンズ４１３１の第１方向に沿ったそれぞれの幅よりも広い。このため、発光部Ｄが第１方向にある程度移動した場合でも、第１方向に隣接する他の第２レンズ４１３１に当該部分光束が入射する前に、当該部分光束の一部の光が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射しなくなるということはない。
【００８１】
上述したように、発光部Ｄが電極４１６４，４１６５間の略中央から第１方向へある程度移動した場合、当該発光部Ｄにおけるそれぞれ異なる位置から射出された光により形成される各部分光束のうち、一部の部分光束の略全ての光が、対応する第２レンズ４１３１から外れて、当該第２レンズ４１３１に対して第１方向に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射する。このような隣接した他の第２レンズ４１３１に入射した光は、前述のように画像形成領域に重畳されない。
つまり、例えば、発光部Ｄの中心Ｏから射出された光により形成される部分光束では、当該部分光束の略全ての光が液晶パネル４４１の画像形成領域を照明する。一方、発光部Ｄの中心Ｏよりも当該発光部Ｄの移動方向側の位置から射出された光により形成される部分光束では、当該部分光束の略全ての光が、対応する第２レンズ４１３１に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射し、液晶パネル４４１の画像形成領域を照明しないこととなる。
【００８２】
このように、本実施形態では、発光部Ｄが第１方向に移動した場合に、液晶パネル４４１の画像形成領域上に重畳される部分光束となる光を射出できる発光部Ｄ上の範囲が小さくなるものの、当該発光部Ｄ上の残りの範囲から射出された光により形成される部分光束の略全ての光は、液晶パネル４４１の画像形成領域上に重畳される。このため、当該画像形成領域における照度は、全体的に減少するものの、その照度は当該画像形成領域において均一である。これにより、液晶パネル４４１の画像形成領域における照度ムラの発生が抑制される。
また、発光部Ｄが第１方向に移動した場合でも、各液晶パネル４４１の画像形成領域が均一に照明されるので、当該画像形成領域により形成された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色画像をクロスダイクロイックプリズム４４５で合成することで、色ムラを抑えた光学像を形成することができる。
【００８３】
以上のような本実施形態のプロジェクタによれば、以下の効果を奏することができる。
すなわち、第１レンズアレイ４１２を構成する各第１レンズ４１２１の第２方向（水平方向）の焦点位置は、当該第１レンズ４１２１から射出される光束の光軸における偏光変換素子４１４近傍に設定されている。
これによれば、光源ランプ４１６の発光部Ｄが第２方向に移動した場合に、当該発光部Ｄにおける光の射出位置に応じて、当該光が第１レンズ４１２１を介することで形成される部分光束が偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射するか否かが決定される。すなわち、発光部Ｄにおけるある位置から射出された光により形成される部分光束が光束入射面４１４Ａに入射する場合には、当該部分光束の略全ての光が、遮光板４１４５によって遮光されずに光束入射面４１４Ａに入射する。一方、発光部Ｄにおけるある位置から射出された光により形成される部分光束が光束入射面４１４Ａに入射せず遮光板４１４５によって遮光される場合には、当該部分光束の略全ての光が、遮光板４１４５によって遮光される。このため、光束入射面４１４Ａに入射した部分光束のほとんどは、その一部が減じられた光ではないため、当該部分光束を重畳することにより、液晶パネル４４１の画像形成領域を略均一に照明することができる。
従って、発光部Ｄが電極４１６４，４１６５間の略中央から第２方向に移動した場合でも、画像形成領域における照度ムラの発生を抑制することができる。
【００８４】
また、第１レンズ４１２１の第１方向における焦点位置は、当該第１レンズ４１２１から射出された光束の光軸において対応する第２レンズ４１３１近傍に設定されている。
これによれば、光源ランプ４１６の発光部Ｄが第１方向に移動した場合に、当該発光部Ｄにおける光の射出位置に応じて、当該光が第１レンズ４１２１を介することで形成される部分光束が、当該第１レンズ４１２１に対応する第２レンズ４１３１に入射するか否かが決定される。すなわち、発光部Ｄにおけるある位置から射出された光により形成される部分光束が対応する第２レンズ４１３１に入射する場合には、当該部分光束の略全ての光が、当該対応する第２レンズ４１３１に入射する。一方、発光部Ｄにおけるある位置から射出された光により形成される部分光束が対応する第２レンズ４１３１に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射する場合には、当該部分光束の略全ての光が、当該隣接する第２レンズ４１３１に入射する。このため、対応する第２レンズ４１３１に入射した略全ての部分光束は、その一部が隣接する第２レンズ４１３１に入射することで減じられた光ではないため、当該部分光束を重畳することにより、液晶パネル４４１の画像形成領域を略均一に照明することができる。
従って、発光部Ｄが電極４１６４，４１６５間の略中央から第１方向に移動した場合でも、画像形成領域における照度ムラの発生を抑制することができる。
【００８５】
また、光学ユニット４は、光源装置４１１から射出された光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色の色光に分離する色分離光学装置４２が設けられている。また、光変調装置としての液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）は、色光ごとに設けられ、当該液晶パネル４４１の光路後段には、変調された各色光を合成する色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４５が設けられている。これによれば、色再現性を高め、高輝度な光学像を形成できる。そして、この場合でも、前述の第１レンズ４１２１の焦点位置により、各液晶パネル４４１の画像形成領域が略均一に照明されるので、形成される光学像において色ムラが発生することを抑制することができる。従って、色ムラの発生を抑え、色再現性を向上させ、輝度を高めた光学像を形成することができる。
従って、本実施形態のプロジェクタ１では、光源ランプ４１６の発光部Ｄが光学部品の位置決め固定後に移動した場合でも、液晶パネル４４１の画像形成領域における照度ムラおよび投射画像の色ムラの発生を抑制することができる。
【００８６】
〔２．第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて説明する。
本実施形態のプロジェクタは、第１実施形態で示したプロジェクタ１と同様の構成を備えるが、照明光学装置を構成する第２レンズアレイ４１３と偏光変換素子４１４の配置位置が逆となっている点で、プロジェクタ１と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８７】
図１１は、第１レンズアレイ４１２Ｂを構成する第１レンズ４１２Ｂ１の第２方向（水平方向）における焦点位置を示す模式図である。また、図１２は、第１レンズ４１２Ｂ１の第１方向（垂直方向）における焦点位置を示す模式図である。すなわち、図１１は、照明光学装置４１Ｂを上方から見た模式図であり、図１２は、照明光学装置４１Ｂを側方から見た模式図である。
本実施形態のプロジェクタは、前述のプロジェクタ１と同様の構成を備え、詳しい図示を省略するが、外装筐体２、投射レンズ３および光学ユニット４等を備えて構成されている。
光学ユニット４は、照明光学装置４１Ｂと、色分離光学装置４２と、リレー光学装置４３と、電気光学装置４４と、これら光学部品４１〜４４を内部に収納配置するとともに、投射レンズ３を所定位置で支持固定する光学部品用筐体４５とを備えている。
このうち、照明光学装置４１Ｂは、図１１および図１２に示すように、光源装置４１１、第１レンズアレイ４１２Ｂ、第２レンズアレイ４１３、偏光変換素子４１４および重畳レンズ４１５を備えて構成されているが、前述の照明光学装置４１とは異なり、偏光変換素子４１４と第２レンズアレイ４１３との配置位置が逆になっている。
【００８８】
第１レンズアレイ４１２Ｂは、第１レンズアレイ４１２と同様に、照明光軸Ａ方向から見て略矩形状の輪郭を有する小レンズである第１レンズ４１２Ｂ１がマトリクス状に配列された構成を有しており、各第１レンズ４１２Ｂ１は、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割する。
これら第１レンズ４１２Ｂ１の第２方向（水平方向、図１１における矢印Ｂ方向）における焦点位置は、図１１に示すように、当該第１レンズ４１２Ｂ１から射出される部分光束の光軸（光束の中心軸）における偏光変換素子４１４近傍に設定されている。詳述すると、第１レンズ４１２Ｂ１の第２方向における焦点位置は、対応する偏光変換素子４１４の偏光分離層４１４１の略中央に設定されている。
また、第１レンズ４１２Ｂ１の第１方向（垂直方向、図１２における矢印Ｃ方向）における焦点位置は、図１２に示すように、当該第１レンズ４１２Ｂ１から射出される部分光束の光軸（光束の中心軸）における第２レンズアレイ４１３近傍に設定されている。詳述すると、第１レンズ４１２B１の第１方向の焦点位置は、対応する第２レンズ４１３１の略中央に設定されている。
【００８９】
以上のような本実施形態のプロジェクタによれば、前述のプロジェクタ１と同様の効果を奏することができる。
すなわち、第１レンズ４１２Ｂ１の第２方向（水平方向）の焦点位置が、対応する偏光変換素子４１４の偏光分離層４１４１の略中央に設定されているので、第１レンズ４１２Ｂ１を介して偏光変換素子４１４に入射する光束の照明範囲を小さくすることができる。
これによれば、光源ランプ４１６における発光部Ｄの位置が第２方向に移動し、当該移動方向とは反対方向に第１レンズ４１２Ｂ１から射出された光束の光路が移動した場合に、当該発光部Ｄにおける光の射出位置に応じて、当該光が第１レンズ４１２Ｂ１を介することで形成される部分光束が偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射するか否かが決定される。このため、発光部Ｄにおけるある位置から射出された光により形成される部分光束が偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射する場合には、当該部分光束の略全ての光を光束入射面４１４Ａに入射させることができ、また、発光部Ｄにおけるある位置から射出された光により形成される部分光束が、偏光変換素子４１４の光束入射面４１４Ａに入射せずに遮光板４１４５に入射する場合には、当該部分光束の略全ての光を光束入射面４１４Ａに入射させないようにすることができる。
従って、光束入射面４１４Ａに入射した光束により液晶パネル４４１の画像形成領域を略均一に照明することができるので、当該画像形成領域における照度ムラの発生を抑制することができ、ひいては、形成画像の色ムラの発生を抑制することができる。
【００９０】
また、第１レンズ４１２Ｂ１の第１方向（垂直方向）の焦点位置が、対応する第２レンズ４１３１の略中央に設定されているので、第１レンズ４１２Ｂ１を介して第２レンズ４１３１に入射する光束の照明範囲を小さくすることができる。
これによれば、光源ランプ４１６における発光部Ｄの位置が第１方向に移動し、当該移動方向とは反対方向に第１レンズ４１２Ｂ１から射出された光束の光路が移動した場合に、当該発光部Ｄにおける光の射出位置に応じて、当該光が第１レンズ４１２Ｂ１を介することで形成される部分光束が、対応する第２レンズ４１３１に入射するか否かが決定される。このため、発光部Ｄにおけるある位置から射出された光により形成される部分光束が、対応する第２レンズ４１３１に入射する場合には、当該部分光束の略全ての光を当該対応する第２レンズ４１３１に入射させることができ、また、発光部Ｄにおけるある位置から射出された光により形成される部分光束が、対応する第２レンズ４１３１に対して第１方向に隣接する他の第２レンズ４１３１に入射する場合には、当該部分光束の略全ての光を対応する第２レンズ４１３１に入射させないようにすることができる。
従って、第１レンズ４１２Ｂ１に対応する第２レンズ４１３１に入射した光束により、液晶パネル４４１の画像形成領域を略均一に照明することができるので、当該画像形成領域における照度ムラの発生を抑制でき、ひいては、形成画像の色ムラの発生を抑制することができる。
【００９１】
〔３．実施形態の変形〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、第１レンズ４１２１，４１２１Ｂの第２方向の焦点位置は、対応する偏光変換素子４１４の偏光分離層４１４１の略中央に設定されているとし、第１方向の焦点位置は、対応する第２レンズ４１３１の略中央に設定されているとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、第１レンズの第２方向の焦点位置は、当該第１レンズから射出される光束の光軸（光束の中心軸）における偏光変換素子近傍に設定されていればよく、また、第１方向の焦点位置は、当該第１レンズから射出される光束の光軸における第２レンズアレイ４１３近傍に設定されていればよい。
【００９２】
前記各実施形態では、プロジェクタ１は、３つの液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂを備えるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、２つ以下、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも、本発明を適用可能である。また、各液晶パネル４４１で変調された色光を合成する色合成光学装置は、クロスダイクロイックプリズム４４５により構成されるとしたが、複数のダイクロイックミラーにより構成するようにしてもよい。
【００９３】
前記各実施形態では、照明光軸Ａに直交する面内において、偏光変換素子４１４の偏光分離層４１４１の長手方向を第１方向とし、当該第１方向に直交し、偏光分離層４１４１および反射層４１４２の配列方向を第２方向とし、また、これらのうち、第１方向は垂直方向に対応し、第２方向は水平方向に対応するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、第１方向が水平方向であってもよく、また、第２方向が垂直方向であってもよい。
【００９４】
前記各実施形態では、光学ユニット４は平面視略Ｌ字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略Ｕ字形状を有した構成を採用してもよい。
また、前記各実施形態では、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネル４４１を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
また、前記各実施形態では、プロジェクタ１は、副反射鏡４１６Ａを有する光源装置４１１を備えた構成としたが、本発明はこれに限らず、副反射鏡のない光源装置を有する構成を採用してもよい。
【００９５】
前記各実施形態では、光変調装置として液晶パネル４４１を備えたプロジェクタ１を例示したが、入射光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置であれば、他の構成の光変調装置を採用してもよい。例えば、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶層以外の光変調装置を用いたプロジェクタにも、本発明を適用することも可能である。このような光変調装置を用いた場合、光束入射側および光束射出側の偏光板４４２，４４４は、省略することができる。
【００９６】
前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から画像投射を行なうフロントタイプのプロジェクタ１のみを例示したが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から画像投射を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、プロジェクタに利用でき、特に複数の光変調装置を有するプロジェクタに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す模式図。
【図２】前記実施形態における第１レンズの第２方向の焦点位置を示す模式図。
【図３】前記実施形態における第１レンズの第１方向の焦点位置を示す模式図。
【図４】前記実施形態における偏光変換素子の構成を示す模式図。
【図５】前記実施形態に対する第１の比較例における第２方向の光束の光路を示す図。
【図６】図５の一部を拡大して示す図。
【図７】前記実施形態に対する第１の比較例における発光部の第２方向への移動量と液晶パネルでの照度分布との関係を示す図。
【図８】前記実施形態における第２方向の光束の光路を示す図。
【図９】図８の一部を拡大して示す図。
【図１０】前記実施形態における発光部の第２方向への移動量と液晶パネルでの照度分布との関係を示す図。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る第１レンズの第２方向の焦点位置を示す模式図。
【図１２】前記実施形態における第１レンズの第１方向の焦点位置を示す模式図。
【符号の説明】
【００９９】
１…プロジェクタ、３…投射レンズ（投射光学系）、４１，４１Ｂ…照明光学装置（均一照明光学系）、４２…色分離光学装置（色分離光学系）、４１２，４１２Ｂ…第１レンズアレイ、４１３…第２レンズアレイ、４１４…偏光変換素子、４１６…光源ランプ（光源）、４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）…液晶パネル（光変調装置）、４４５…クロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）、４１２１，４１２Ｂ１…第１レンズ、４１３１…第２レンズ、４１４１…偏光分離層、４１４２…反射層、４１４４…位相差層、Ｂ…第２方向、Ｃ…第１方向。
【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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