(57)【要約】    【課題】  液晶表示素子に表示された画像を、明るく、しかも高いコントラストで所定面上に投射することができる照明光学系及びそれを有する画像投射装置を得ること。    【解決手段】  光源手段からの光束を複数の光束に分離する光束分離手段と、該光束分離手段からの光束の偏向方向を揃えて出射させる偏光手段と、該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、を有し、該位相板を介して光束で、画像表示素子を照明、位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離するｘ方向と、画像表示素子に入射する照明光束の方向における最大入射角度θｘ、ｙ方向における最大入射角度θｙ、該位相板を通過する光束の主波長における位相差が９０度となる入射角度φｙを各々適切に設定したこと。【選択図】図２
2007102101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段からの光束で画像表示素子を照明する照明光学系において、
前記光源手段からの光束の偏光方向を揃えて出射させる偏光手段と、
該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、
偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、
を有し、
該位相板を経た光束で該画像表示素子を照明しており、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離する方向をｘ方向、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、前記ｘ方向と直交する方向をｙ方向とし、
該画像表示素子に入射する照明光束のｘ方向における最大入射角度をθｘ、ｙ方向における最大入射角度をθｙ、
該位相板を通過する光束の主波長における位相差が９０度となる入射角度をφｙとするとき
θｘ＜θｙ
０度＜φｙ＜θｙ
なる条件を満足することを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
光源手段からの光束で画像情報に基づいて入射光束の偏光状態を変化させて出射させる画像表示素子を照明する照明光学系において、
該照明光学系は、光源手段からの光束を複数の光束に分離する光束分離手段と、
該光束分離手段からの光束の偏光方向を揃えて出射させる偏光手段と、
該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、
偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、
を有し、
該位相板を経た光束で該画像表示素子を照明しており、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離する方向をｘ方向、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、前記ｘ方向と直交する方向をｙ方向とし、
該画像表示素子に入射する照明光束のｘ方向における最大入射角度をθｘ、ｙ方向における最大入射角度をθｙ、
該位相板を通過する光束の主波長における位相差が９０度となる入射角度をφｙとするとき
θｘ＜θｙ
０度＜φｙ＜θｙ
なる条件を満足することを特徴とする照明光学系。
【請求項３】
前記最大入射角度θｙと、入射角度φｙは
１０度＜θｙ
θｙ／２＜φｙ＜θｙ
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２の照明光学系。
【請求項４】
請求項１，２又は３の照明光学系と、
該照明光学系からの光束で照明された画像表示素子を、所定面上に投射する投射光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。
【請求項５】
前記画像表示素子は、反射型の液晶表示素子であることを特徴とする請求項４の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明光学系及びそれを有する画像投射装置に関し、例えば液晶パネル（画像表示素子）に基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大投影する液晶プロジェクターに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子（液晶パネル）などの画像表示素子に基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大投影するようにした投射表示装置（液晶プロジェクター）が種々と提案されている。
【０００３】
液晶表示素子として、反射型の液晶表示素子を用いた画像投射装置が広く知られている（特許文献１）。特許文献１では、照明光を反射型の液晶表示素子に導きかつ、反射型の液晶表示素子からの光を検光する手段として偏光ビームスプリッターを用いている。
【０００４】
さらに偏光ビームスプリッターにおける偏光の傾きの差異によるコントラストの低下を防ぐ手段として偏光ビームスプリッターと反射型の液晶表示素子の間に１／４位相板を設けている。
【０００５】
一方、液晶プロジェクターとして、カラー液晶プロジェクターでは、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光の３色光の画像に基づく３つの画像表示素子（液晶表示素子）を光源手段からの光を色分解した色光で各々照明している。そして３つの画像表示素子を透過したそれぞれの色光を色合成手段を介して一つの投射レンズでスクリーン面上等に投射する構成が知られている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開平０２−２５００２６号公報
【特許文献２】特開２０００−３０５１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、画像投射装置においては投射画像の明るさが明るくなる傾向にある。特に最近は、コントラスト重視のため、反射型の液晶表示素子に入射する光の入射角度を小さくする（Ｆｎｏの暗い）照明系からより明るい照明系が求められるようになってきた。
【０００７】
このため反射型の液晶表示素子に入射する光の角度は大きくなる傾向にあり、照明系が明るい状態でのコントラストの向上が必要となっている。
【０００８】
特許文献１において、位相板は進相方向と遅相方向との光の位相差を利用しており、この位相差は位相板の厚みに関係している。暗い照明系の時には位相板を透過する光の角度範囲も狭いので光学性能上問題なかった。
【０００９】
しかしながら明るい照明系では垂直入射する光の位相板を通過する距離（光路長）と、大きな角度で入射する光の位相板を通過する距離が異なり、単一の位相板における位相差が角度によって異なる現象が発生する。
【００１０】
これにより、偏光ビームスプリッターにおける偏光の傾きの補正が十分に行われず、画像のコントラストの低下をまねくという問題があった。
【００１１】
本発明は、液晶表示素子に表示された画像を、均一に照明することができ、この結果、明るく、しかも高いコントラストで所定面上に投射することができる照明光学系及びそれを有する画像投射装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の照明光学系は、  光源手段からの光束で画像表示素子を照明する照明光学系において、
前記光源手段からの光束の偏光方向を揃えて出射させる偏光手段と、
該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、
偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、
を有し、
該位相板を経た光束で該画像表示素子を照明しており、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離する方向をｘ方向、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、前記ｘ方向と直交する方向をｙ方向とし、
該画像表示素子に入射する照明光束のｘ方向における最大入射角度をθｘ、ｙ方向における最大入射角度をθｙ、
該位相板を通過する光束の主波長における位相差が９０度となる入射角度をφｙとするとき
θｘ＜θｙ
０度＜φｙ＜θｙ
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１３】
この他、本発明の照明光学系は、光源手段からの光束で画像情報に基づいて入射光束の偏光状態を変化させて出射させる画像表示素子を照明する照明光学系において、
該照明光学系は、光源手段からの光束を複数の光束に分離する光束分離手段と、
該光束分離手段からの光束の偏光方向を揃えて出射させる偏光手段と、
該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、
偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、
を有し、
該位相板を経た光束で該画像表示素子を照明しており、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離する方向をｘ方向、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、前記ｘ方向と直交する方向をｙ方向とし、
該画像表示素子に入射する照明光束のｘ方向における最大入射角度をθｘ、ｙ方向における最大入射角度をθｙ、
該位相板を通過する光束の主波長における位相差が９０度となる入射角度をφｙとするとき
θｘ＜θｙ
０度＜φｙ＜θｙ
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、液晶表示素子に表示された画像を、均一に照明することができ、この結果、明るく、しかも高いコントラストで所定面上に投射することができる照明光学系及びそれを有する画像投射装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の画像投射装置の実施例１の要部概略図である。
【００１６】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１の画像投射装置の一部の照明光学系の一部分を抽出した光路説明図である。
【００１７】
図２（ａ）は図１の断面図（ｘｚ面）に相当し、図２（ｂ）は図１（ａ）に直交する断面図（ｙｚ面）に相当している。
【００１８】
図１において、１は光源手段である。２はリフレクターである。３は複数のシリンドリカルレンズからなる第１のレンズアレイで、４は複数のシリンドリカルレンズからなる第２のレンズアレイである。
【００１９】
第１，第２レンズアレイ３，４は光束分離手段の一要素を構成している。
【００２０】
６は無偏光光を所定の偏光光にそろえて出射する偏光変換素子（偏光手段）である。７は第１のシリンドリカルレンズである。５はコンデンサーレンズである。８は第２のシリドリカルレンズである。
【００２１】
４１はダイクロミラーで、４２、４３，４４はそれぞれＧ（緑色光）、Ｒ（赤色光），Ｂ（青色光）の画像を表示する反射型液晶表示素子である。４５は第１の偏光ビームスプリッターである。４６は第２の偏光ビームスプリッターである。
【００２２】
４７は第１の偏光板で、４８は第２の偏光板である。４９はＲの偏光状態を９０度変換させ、Ｂの偏光状態を変換しない色選択性位相板である。５０は第３の偏光板で、５１は第４の偏光板である。５２はＧの光を反射し、Ｂの光を透過し、Ｒの不要偏光成分を反射し、Ｒの投射光を透過する特性を有するダイクロ偏光プリズムである。５３は投射レンズで、５４，５５，５６はそれぞれＧ，Ｒ，Ｂ用の水晶より成る位相板である。
【００２３】
尚、第１，第２レンズアレイ３，４は図２（ｂ）（ＹＺ面）においてのみ屈折力を有している。第１，第２シリンドリカルレンズ７，８は図２（ａ）（ＸＺ面）においてのみ屈折力を有している。コンデンサーレンズ５は回転対称面より成っている。
【００２４】
実施例１の照明光学系は、光源手段１からの光束を光束分離手段３，４で複数の光束に分離している。
【００２５】
そして光束分離手段３，４からの光束の偏向方向を偏光手段６で揃えて出射させている。
【００２６】
次いで偏光手段６からの光束を偏光状態に基づいて偏光ビームスプリッター４５，４６で分離している。
【００２７】
そして偏光ビームスプリッター４５，４６からの光束に位相板５４〜５６で位相差を付与し、この位相板を介して光束で、画像表示素子４２〜４４を照明している。
【００２８】
このとき位相板の進相軸または遅相軸と直交し偏光ビームスプリッター４５，４６で光束を分離する方向をｘ方向、位相板の進相軸または遅相軸と直交しｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。
【００２９】
画像表示素子４２〜４４に入射する光束のｘ方向における最大入射角度をθｘ、ｙ方向における最大入射角度をθｙとする。
【００３０】
又位相板を通過する光束の主波長における位相差が９０度となる入射角度をφｙとする。このとき
θｘ＜θｙ        ‥‥‥（１）
０度＜φｙ＜θｙ  ‥‥‥（２）
なる条件を満足するようにしている。
【００３１】
特に最大入射角度θｙと入射角度θｙが
１０度＜θｙ    ‥‥‥（３）
θｙ／２＜φｙ＜θｙ    ‥‥‥（４）
を満足するようにしている。
【００３２】
条件式（１），（２）を満足させることによって所定の広がりを有する入射角度の照明光における漏れ光を最小とし、投射画像のコントラストを高くすることを容易にしている。さらには条件式（３）の如く入射角度θｙが１０度以上とし、偏光ビームスプリッターにおいて光が分離される方向と直交する方向の入射角度をφｙが条件式（４）を満足するようにして明るさを損なわずに、投射画像のコントラストの向上を容易にしている。
【実施例１】
【００３３】
次に実施例１の照明光学系の光学的作用を図２（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて説明する。光源手段１から放射された白色光は、リフレクター２で反射集光され第１のレンズアレイ３に入射する。
【００３４】
入射した光は第１のレンズアレイ３を形成する複数のシンドリカルレンズにより複数の光束に分離され、第２のレンズアレイ４を透過し、偏光変換素子６に入射する。偏光変換素子（偏光手段）６は、偏光分離膜６ａと反射膜６ｂと１／２位相板６ｃからなる。
【００３５】
そして、入射した光Ｌ１を偏光分離膜６ａでＰ偏光とＳ偏光に分離し、Ｓ偏光は反射膜６ｂでＰ偏光と同じ方向に反射され、P偏光の出射側に１／２位相板６ｃを配置してS偏光と同じ偏光状態に変換することで、所定の偏光状態に光がそろえられる。（図２a,bの構成に基づくと偏光変換素子ではS偏光にそろえ、偏光ビームスプリッターにはP偏光として入射させる。）
図２（ｂ）は第１のレンズアレイ３で入射光を複数の光束に分離される断面を示している。図２（ｂ）においては、偏光変換素子６を出射した光はコンデンサーレンズ５で反射型液晶表示素子４２上でそれぞれの光束が重ねあわされる。
【００３６】
また、図２（ａ）の断面においては、この断面の方向にパワーを有する第１のシリンドリカルレンズ７で偏光変換素子６からの光を集光している。そして光の集光位置よりも遠い位置に配置された第２のシリンドリカルレンズ８とコンデンサーレンズ５により再び略平行の光束に変換している。これにより、光束の幅をリフレクター２の幅から反射型液晶表示素子４２の幅に変換し、かつ照明光の反射型液晶表示素子４２に入射する角度θｘの範囲が図２（ｂ）の断面の角度θｙよりも小さい角度（θｘ＜θｙ）となる照明状態を作り出している。
【００３７】
図３は、ここで照明光学系の反射型液晶パネル４２に対する入射角度における強度分布である。図３において白い部分が光強度が強い部分である。入射角度の範囲が狭い方向（ｘ方向）は偏光ビームスプリッターにおいて光を分離する平面に平行な方向（ｘ方向）でＦｎｏは約４で入射角度は７°となり、入射角度の大きい方向はそれに垂直な方向（ｙ方向）でＦｎｏは約２である。
【００３８】
このように２つの断面方向で異なる集光作用で集光された光は、図１においてダイクロミラー４１によりＧとＲ，Ｂの光に分離される。
【００３９】
Ｇの光は第１の偏光板４７で不要な偏光成分をカットされ、第１の偏光ビームスプリッター４５、Ｇの１／４位相板５４を通過して、Ｇの反射型液晶表示素子４２に導かれる。
【００４０】
Ｇの反射型液晶表示素子４２で偏光状態をＧの画像に基づき偏変調された光は、第１の偏光ビームスプリッター４５で検光され、さらに第３の偏光板５０で検光される。そして、ダイクロ偏光プリズム５２で反射して投射レンズ（投射光学系）５３へと至る。
【００４１】
一方、ダイクロミラー４１を透過したＲ，Ｂの光は、第２の偏光板４８で不要な偏光成分をカットされ、色選択性位相板４９によりＲの光は第２の偏光ビームスプリッター４６で反射される偏光状態に変換される。そしてＲの光は第２の偏光ビームスプリッター４６、Ｒの１／４位相板５５を通過して、Ｒの反射型液晶表示素子４３に導かれる。
【００４２】
又、Ｂの光は第２の偏光ビームスプリッター４６、Ｂの１／４位相板５６を通過して、Ｂの反射型液晶表示素子４４に導かれる。Ｒの反射型液晶表示素子４３で偏光状態をＲの画像に基づき変調された光は、第２の偏光ビームスプリッター４６で検光され、さらにダイクロ偏光プリズム５２で検光されて投射レンズ５３へと至る。
【００４３】
又、Ｂの反射型液晶表示素子４４で偏光状態をＢの画像に基づき変調された光は、第２の偏光ビームスプリッター４６で検光され、さらに第４の偏光板５１で検光され、ダイクロ偏光プリズム５２を透過して投射レンズ５３へと至る。
【００４４】
そして投射レンズ５３によって液晶表示素子４２〜４４に基づく画像情報をスクリーンＳに投射している。
【００４５】
ここで１／４位相板５４〜５６は水晶からなり、進相軸を９０度の方向にねじった２枚の位相板を張り合わせた構成より成っている。水晶より成る位相板は図４のように入射角度に対して２次曲線的に位相が変化し、位相差変化量は入射方向により正，負が異なる。
【００４６】
図４では入射角が０度のとき位相差９０度となる場合を示している。このような特性の時には大きな入射角度では位相差が90度から大きくずれることになる。
【００４７】
位相板の主波長における位相差が１／４位相（９０度）となる入射角度φｙをｙ方向で１４°とすると、図４においては位相差変化量は３５．３度となる。この結果、ここで用いる位相板の垂直入射における位相差を５４．７（９０度−３５．３度）度とすることで、φｙにおける位相差を90度にすることができる。
【００４８】
位相板の主波長における位相差を１／４位相（９０度）とする入射角度φｙをｙ方向
主波長を550nmとして、上記の設定をしたときの0度入射の波長特性を図５に示す。
【００４９】
図５より垂直入射（入射角度０度）のとき位相差は５４．７度である。入射角度が狭いｘ方向では位相差が１／４位相からずれるが、こちらの方向は入射角度が狭いので漏れ光を少なくすることができる。
【００５０】
尚、このときの入射角度φｙを
５°＜φｙ＜１５°
程度とするのが良い。
【００５１】
ここで主波長としてはＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの波長帯域において照明光の強度分布に比視感度を掛けてもっとも感度が高い波長を選択している。
【００５２】
例えば図６のような波長分布のＲ，Ｇ，Ｂを用いる場合は、比視感度をかけると図７のような分光分布になる。
【００５３】
ここでＢ，Ｇ，Ｒの主波長は、
Ｂ＝４９０ｎｍ
Ｇ＝５５０ｎｍ
Ｒ＝５９５ｎｍ
となる。
【００５４】
尚、実施例１及び後述する実施例では透過型液晶表示素子を用いても良い。
【実施例２】
【００５５】
図８は本発明の画像投射装置の実施例２の要部概略図である。実施例２は実施例１に比べて色分解合成系の構成が異なっており、その他の構成は同じである。
【００５６】
以下、実施例２を実施例１との違いを中心に説明する。
【００５７】
図８において、６１はダイクロミラーである。６２，６３，６４はそれぞれＧ，Ｒ，Ｂの画像を表示する反射型液晶表示素子である。６５は第１の偏光ビームスプリッターで、６６は第２の偏光ビームスプリッターである。
【００５８】
６７は第１の偏光板である。６８は第２の偏光板である。６９はＢの偏光状態を９０度変換させ、Ｒの偏光状態を変換しない第１の色選択性位相板である。７０は第３の偏光板である。
【００５９】
７２は第４の偏光板である。７１はＲの偏光状態を９０度変換させ、Ｂの偏光状態を変換しない第２の色選択性位相板である。７３はＧの光を透過し、Ｂ、Ｒの光を反射するビームスプリッターである。７４は投射レンズである。７５，７６，７７はそれぞれＧ，Ｒ，Ｂの水晶板より成る位相板である。
【００６０】
ここではダイクロミラー６１により光源手段１からの光束はＧとＲ，Ｂの光に分離される。このうち、Ｇの光は第１の偏光板６７で不要な偏光成分をカットされ、第１の偏光ビームスプリッター６５で反射され、Ｇの１／４位相板７５を通過して、Ｇの反射型液晶表示素子６２に導かれる。
【００６１】
Ｇの反射型液晶表示素子６２で偏光状態をＧの画像に基づき偏変調された光は、第１の偏光ビームスプリッター６５で検光され、さらに第３の偏光板７０で検光され、偏光ビームスプリッター７３を透過して投射レンズ７４へと至る。
【００６２】
ダイクロミラー６１で反射されたＲ，Ｂの光は、第２の偏光板６８で不要な偏光成分をカットされる。そして、第１の色選択性位相板６９によりＲの光は第２の偏光ビームスプリッター６６で反射され、Ｒの光は第２の偏光ビームスプリッター６６、Ｒの１／４位相板７６を通過して、Ｒの反射型液晶表示素子６３に導かれる。
【００６３】
又Ｂの光は第２の偏光ビームスプリッター６６を透過する偏光状態に変換され、Ｂの１／４位相板７７を通過して、Ｂの反射型液晶表示素子６４に導かれる。
【００６４】
Ｒの反射型液晶表示素子６３で偏光状態をＲの画像に基づき変調された光は、第２の色選択性位相板７１で偏光状態を偏光された後、第４の偏光板７２で検光され、さらに偏光ビームスプリッター７３を透過して投射レンズ７４へと至る。
【００６５】
Ｂの反射型液晶表示素子６４で偏光状態をＢの画像に基づき変調された光は、第２の偏光ビームスプリッター６６で検光され、第４の偏光板７２で検光され、さらに偏光ビームスプリッター７３を透過して投射レンズ７４へと至る。
【００６６】
以上が実施例２の光分解合成系の構成である。
【実施例３】
【００６７】
図９は本発明の画像投射装置の実施例３の要部概略図である。
【００６８】
図９は色分解合成系を中心に示している。
【００６９】
照明光学系（ここではＩＬと表示して省略している）からの白色光は第１のダイクロミラー８１でＢとＲＧの光に分離される。第１のダイクロミラー８１を透過したＢの光は、ミラー８２で反射した後、第１の偏光板８３へ至る。
【００７０】
第１の偏光板８３で不要な偏光成分をカットされ、第１の偏光ビームスプリッター８４で反射され、Ｂの１／４位相板８５を通過して、Ｂの反射型液晶表示素子８６に導かれる。
【００７１】
Ｂの反射型液晶表示素子８６で偏光状態をＢの画像に基づき偏変調された光は、第１の偏光ビームスプリッター８４で検光され、さらに第２の偏光板８５で検光され、色合成プリズム８７を反射して投射レンズ８８へと至る。
【００７２】
第１のダイクロミラー８１を反射したＲＧの光は第２のダイクロミラー８９でＧとＲの光に分離される。
【００７３】
第２のダイクロミラー８９を反射したＧの光は、第３の偏光板９０へ至る。
【００７４】
第３の偏光板９０で不要な偏光成分をカットされ、第２の偏光ビームスプリッター９１で反射され、Ｇの１／４位相板９２を通過して、Ｇの反射型液晶表示素子９３に導かれる。
【００７５】
Ｇの反射型液晶表示素子９３で偏光状態をＧの画像に基づき偏変調された光は、第２の偏光ビームスプリッター９１で検光され、さらに第４の偏光板９４で検光され、色合成プリズム８７を透過して投射レンズ８８へと至る。
【００７６】
第２のダイクロミラー８９を透過したＲの光は、第５の偏光板９５へ至る。第５の偏光板９５で不要な偏光成分をカットされ、第３の偏光ビームスプリッター９６で反射され、Ｒの１／４位相板９７を通過して、Ｒの反射型液晶表示素子９８に導かれる。
【００７７】
Ｒの反射型液晶表示素子９８で偏光状態をＲの画像に基づき偏変調された光は、第３の偏光ビームスプリッター９６で検光され、さらに第６の偏光板９９で検光され、色合成プリズム８７で反射して投射レンズ８８へと至る。
【００７８】
以上が実施例３の光分解合成系の構成である。
【００７９】
尚、各実施例において位相板は水晶であったが、水晶の変わりにフィルムを延伸した位相板を用いてもよい。
【００８０】
次に各実施例の装置構成の変形例について説明する。
【００８１】
実施例１，２において図２（ａ），図２（ｂ）に示した、照明光学系の代わりに図１０に示すような構成でもよい。
【００８２】
図１０において、第１のシリンドリカルレンズ７の集光位置又はその近傍に第３、第４のレンズアレイ１５，１６を設ける。第３、第４のレンズアレイ１５，１６は、第１のレンズアレイ３とは異なる断面方向に配置された多数のシリンドリカルレンズからなる。
【００８３】
第３のレンズアレイ１５で分割された複数の光束は、第４のレンズアレイ１６、コンデンサーレンズ５、第２シリンドリカルレンズ８により、反射型液晶表示素子４２上に重ねあわされる構成としてもよい。
【００８４】
このときも第１のシリンドリカルレンズ７で集光される断面方向の液晶表示素子４２への光の入射角度が小さくなる照明光学系とすることができる。
【００８５】
また、以上の説明で示したシリンドリカルレンズ、シリンドリカルレンズアレイは、この形状に限らず大きなパワーを有する断面とそれと比較して小さなパワーを有する断面からなるトーリックレンズでもよい。
【００８６】
また図２（ａ），（ｂ）の変形例として図１１（ａ），図１１（ｂ）に示す構成であっても良い。図１１（ａ），（ｂ）において２１は光源手段で、２２はリフレクターである。２３はＸＺ面でパワーを有する第１のシリンドリカルレンズで、２４はＸＺ面でパワーを有する第２のシリンドリカルレンズである。
【００８７】
２５はＹＺ面でパワーを有する複数のレンズからなる第１のレンズアレイで、２６はＹＺ面でパワーを有する複数のレンズからなる第２のレンズアレイである。２７はコンデンサーレンズである。
【００８８】
２８は無偏光光を所定の偏光光にそろえる偏光変換素子である。４５は偏光ビームスプリッターで、５４は１／４位相板で、４２は反射型液晶表示素子で、４７は第１の偏光板である。
【００８９】
図１１（ａ），（ｂ）の光学的作用を説明する。図１１（ａ）において光源手段２１から放射された白色光は、リフレクター２２で反射集光され第１のシリンドリカルレンズ２３に入射する。第１のシリンドリカルレンズ２３により光は所定の断面方向（Ｘ方向）のみ集光される。
【００９０】
第２のシリンドリカルレンズ２４は第１のシリンドリカルレンズ２３からの光束をほぼ平行な状態に変換する作用を有する。そして所定の方向のみ光束の幅が圧縮された平行光が第１のレンズアレイ２５に入射する。
【００９１】
入射した光は図１１（ａ），図１１（ｂ）の断面において第１のレンズアレイ２５を形成するレンズにより複数の光束に分離され、第２のレンズアレイ２６をと透過し、偏光変換素子２８に入射する。
【００９２】
偏光変換素子２８は、図１２に示すように偏光分離膜２８ａと反射膜２８ｂと１／２位相板２８ｃからなる。
【００９３】
偏光変換素子２８は、入射した光を偏光分離膜２８ａでＰ偏光とＳ偏光に分離する。そして、Ｓ偏光は反射膜２８ｂでＰ偏光と同じ方向に反射され、P偏光の出射側に１／２位相板２８ｃを配置してS偏光と同じ偏光状態に変換することで、所定の偏光状態に光がそろえられる。
【００９４】
第１のレンズアレイ２５で分離された複数の光束は、偏光変換素子２８を出射した後はコンデンサーレンズ２７で反射型液晶表示素子４２上でそれぞれの光束が重ねあわされる。これにより第１のシリンドリカルレンズ２３で集光される断面（図１１ａ）における光が、それと直交する断面の光よりも反射型液晶表示素子４２に入射する角度が小さい照明状態即ちθｘ＜θｙを生成している。
【００９５】
以上のようの各実施例によれば液晶表示素子に表示された画像を、明るく、しかも高いコントラストで所定面上に投射することができる画像投射装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施例１の要部概略図
【図２】本発明の実施例１の照明光学系の説明図
【図３】図１において反射型液晶表示素子に入射する照明光の角度分布の説明図
【図４】位相板の入射角度特性の説明図
【図５】本発明による垂直入射における位相差の説明図
【図６】図１の画像投射装置の分光分布の説明図
【図７】本発明に係る位相差を設定する主波長の説明図
【図８】本発明の実施例２の要部概略図
【図９】本発明の実施例３の要部概略図
【図１０】本発明の照明光学系の変形例の説明図
【図１１】照明光学系の別の変形例の説明図
【図１２】本発明に係る偏光分離素子の説明図
【符号の説明】
【００９７】
１  光源手段
２  リフレクター
３  第１のレンズアレイ
４  第２のレンズアレイ
５  コンデンサーレンズ
６  偏光変換素子
７  第１のシリンドリカルレンズ
８  第２のシリドリカルレンズ
４１  ダイクロミラー
４２，４３，４４  Ｇ，Ｒ，Ｂの反射型液晶表示素子
４５  第１の偏光ビームスプリッター
４６  第２の偏光ビームスプリッター
４７  第１の偏光板
４８  第２の偏光板
４９色選択性位相板
５０  第３の偏光板
５１  第４の偏光板
５２  ダイクロ偏光プリズム
５３  投射レンズ
５４，５５，５６  Ｇ，Ｒ，Ｂの水晶位相板
【図１】
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【図２】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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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９】
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