(57)【要約】【課題】従来の照明装置よりも一層光利用効率を高くすることが可能な照明装置を提供する。【解決手段】光を射出する光源装置１１０と、複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０と、複数の第２小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０からの光を偏光光として射出する偏光変換素子１４０と、偏光変換素子１４０からの各部分光束を重畳させる重畳レンズ１５０とを備え、複数の第１小レンズ１２２及び複数の第２小レンズ１３２は、それぞれマトリクス状に配列されており、偏光変換素子１４０は、複数の第２小レンズ１３２からの光を列単位で偏光光とする偏光変換単位を複数列並べてなる照明装置であって、偏光変換単位の列数は、第１小レンズ１２２の列数及び第２小レンズ１３２の列数よりも少ないことを特徴とする照明装置１００。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する光源装置と、複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイと、前記複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイからの光を偏光光として射出する偏光変換素子と、前記偏光変換素子からの各部分光束を重畳させる重畳レンズとを備え、
前記複数の第１小レンズ及び前記複数の第２小レンズは、それぞれマトリクス状に配列されており、
前記偏光変換素子は、前記複数の第２小レンズからの光を列単位で前記偏光光とする偏光変換単位を複数列並べてなる照明装置であって、
前記偏光変換単位の列数は、前記第１小レンズの列数及び前記第２小レンズの列数よりも少ないことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記偏光変換単位の配列ピッチは、前記第１小レンズの幅より大きいことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の照明装置において、
前記第１小レンズの列数及び前記第２小レンズの列数は、前記偏光変換単位の列数より１多く、
前記第１小レンズの列数及び前記第２小レンズの列数は、奇数であることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明装置において、
前記第１小レンズの列数及び前記第２小レンズの列数は、５であり、
前記偏光変換単位の列数は、４であることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置において、
前記複数の第１小レンズのうち中央の列（以下、中央列という。）の第１小レンズに入射した光は、「前記第１レンズアレイの中心軸を通り、かつ、前記第１レンズアレイの列に沿う平面（以下、基準平面という。）」に沿う光軸をもって前記第２レンズアレイに入射し、
前記中央列の両隣の列の第１小レンズに入射した光は、前記基準平面に近づく光軸をもって前記第２レンズアレイに入射し、
前記複数の第１小レンズのうち最も外側の列の第１小レンズに入射した光は、前記基準平面から遠ざかる光軸をもって前記第２レンズアレイに入射するように構成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項７】
請求項６に記載のプロジェクターにおいて、
前記光変調装置として液晶光変調装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を射出する光源装置と、複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイと、複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイと、第２レンズアレイからの光を偏光光として射出する偏光変換素子と、偏光変換素子からの各部分光束を重畳させる重畳レンズとを備える照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び重畳レンズは、光の面内光強度分布を均一化する光均一化光学系（いわゆるレンズインテグレーター光学系）を構成する。
【０００３】
従来の照明装置においては、複数の第１小レンズ及び複数の第２小レンズは、それぞれマトリクス状（行列状ともいう。）に配列されている。また、偏光変換素子は、複数の第２小レンズからの光を列単位で偏光光とする偏光変換単位を複数列並べてなる。さらに、第１小レンズの列数及び第２小レンズの列数は、偏光変換単位の列数と同じである。
【０００４】
従来の照明装置によれば、レンズインテグレーター光学系と偏光変換素子とを備えるため、面内光強度分布が均一化された偏光光を射出することが可能となり、「面内光強度分布が均一化された偏光光」を利用する装置（液晶装置等）とともに用いるのに適した照明装置とすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第９７／５００１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、照明装置の技術分野においては、常に、一層光利用効率の高い照明装置が求められており、上記のようなレンズインテグレーター光学系と偏光変換素子とを備える照明装置においても同様である。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、従来の照明装置よりも一層光利用効率を高くすることが可能な照明装置を提供することを目的とする。また、上記のような照明装置を備える光利用効率の高いプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ところで、偏光変換素子を通過する光のロスは、一般的には偏光変換単位が大きいほど小さくなることが知られている。そこで、偏光変換単位の列数を少なくすることで偏光変換単位を大きくすることが考えられる。しかしながら、本発明の発明者による研究の結果、後述する試験例に示すように、従来の照明装置においては偏光変換単位の列数を少なくしても、ほとんど光利用効率が高くならないことが判明した。
【０００９】
上記の結果を踏まえたさらなる研究の結果、本発明の発明者は、偏光変換単位の列数と第１小レンズの列数及び第２小レンズの列数とを異なるようにする、つまり、偏光変換単位の列数を第１小レンズの列数及び第２小レンズの列数よりも少なくすることにより、後述する試験例に示すように、従来の照明装置よりも照明装置の光利用効率を高くすることが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。本発明は、以下の要素により構成される。
【００１０】
［１］本発明の照明装置は、光を射出する光源装置と、複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイと、前記複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイからの光を偏光光として射出する偏光変換素子と、前記偏光変換素子からの各部分光束を重畳させる重畳レンズとを備え、前記複数の第１小レンズ及び前記複数の第２小レンズは、それぞれマトリクス状に配列されており、前記偏光変換素子は、前記複数の第２小レンズからの光を列単位で前記偏光光とする偏光変換単位を複数列並べてなる照明装置であって、前記偏光変換単位の列数は、前記第１小レンズの列数及び前記第２小レンズの列数よりも少ないことを特徴とする。
【００１１】
このため、本発明の照明装置によれば、偏光変換単位の列数が第１小レンズの列数及び第２小レンズの列数よりも少ないため、後述する試験例に示すように、従来の照明装置よりも一層光利用効率を高くすることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の照明装置によれば、従来の照明装置と同様に、レンズインテグレーター光学系と偏光変換素子とを備えるため、面内光強度分布が均一化された偏光光を射出することが可能となり、「面内光強度分布が均一化された偏光光」を利用する装置とともに用いるのに適した照明装置とすることが可能となる。
【００１３】
なお、偏光変換単位としては、第２小レンズからの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他方の直線偏光成分を照明光軸に垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸に平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とをそれぞれ１つずつ有するものを例示することができる。偏光変換単位は、１列の第２小レンズからの光を偏光光とするものでもよいし、２列以上の第２小レンズからの光を偏光光とするものでもよい。
【００１４】
本明細書において、「偏光光」とは、厳密に１種類の偏光光からなる光のことのみをいうのではなく、実際上１種類の偏光光として用いることができる光のことをいう。
【００１５】
［２］本発明の照明装置においては、前記偏光変換単位の配列ピッチは、前記第１小レンズの幅より大きいことが好ましい。
【００１６】
本発明においては、偏光変換単位の配列ピッチ（配列間隔）は第１小レンズの幅と同じであってもよいが、上記のように構成することにより、より一層光利用効率を高くすることが可能となる。
【００１７】
［３］本発明の照明装置においては、前記第１小レンズの列数及び前記第２小レンズの列数は、前記偏光変換単位の列数より１多く、前記第１小レンズの列数及び前記第２小レンズの列数は、奇数であることが好ましい。
【００１８】
このような構成とすることにより、第１小レンズの列数及び第２小レンズの列数と、偏光変換単位の列数との差が大きくなりすぎることがなく、無理のない光路を設定することが可能となる。
【００１９】
［４］本発明の照明装置においては、前記第１小レンズの列数及び前記第２小レンズの列数は、５であり、前記偏光変換単位の列数は、４であることが好ましい。
【００２０】
このような構成とすることにより、現在一般的に用いられているレンズインテグレーター光学系及び偏光変換素子に比較的近い構成とすることが可能となり、より無理のない光路を設定することが可能となる。
【００２１】
［５］本発明の照明装置においては、前記複数の第１小レンズのうち中央の列（以下、中央列という。）の第１小レンズに入射した光は、「前記第１レンズアレイの中心軸を通り、かつ、前記第１レンズアレイの列に沿う平面（以下、基準平面という。）」に沿う光軸をもって前記第２レンズアレイに入射し、前記中央列の両隣の列の第１小レンズに入射した光は、前記基準平面に近づく光軸をもって前記第２レンズアレイに入射し、前記複数の第１小レンズのうち最も外側の列の第１小レンズに入射した光は、前記基準平面から遠ざかる光軸をもって前記第２レンズアレイに入射するように構成されていることが好ましい。
【００２２】
このような構成とすることにより、列数の少ない偏光変換単位で、第２レンズアレイからの光を偏光光として射出することが可能となる。
【００２３】
［６］本発明のプロジェクターは、本発明の照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明のプロジェクターによれば、従来の照明装置よりも一層光利用効率を高くすることが可能な本発明の照明装置を備えるため、光利用効率の高いプロジェクターとすることが可能となる。
【００２５】
［７］本発明のプロジェクターにおいては、前記光変調装置として液晶光変調装置を備えることが好ましい。
【００２６】
本発明は、このように液晶光変調装置を備えるプロジェクターに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係るプロジェクター１０００の光学系を示す平面図。
【図２】実施形態に係る照明装置１００を説明するために示す図。
【図３】試験例に係る照明装置１００ａを説明するために示す図。
【図４】試験例に係る照明装置１００ｂを説明するために示す図。
【図５】試験例に係る照明装置１００ｃにおける光の分割の様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の照明装置及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００２９】
［実施形態］
図１は、実施形態に係るプロジェクター１０００の光学系を示す平面図である。なお、図１においては、光源装置１１０については断面図として表示している。これは、他の平面図においても同様である。
図２は、実施形態に係る照明装置１００を説明するために示す図である。図２（ａ）は第１レンズアレイ１２０を第２レンズアレイ１３０側から見た図であり、図２（ｂ）は照明装置１００の光学系を示す平面図である。なお、図２（ｂ）において破線矢印で示すのは、第１レンズアレイ１２０から第２レンズアレイ１３０へ向かう部分光束の光軸である。
図１及び図２は模式図であり、図中の光学要素の形状は必ずしも厳密に現実に則したものではない。
【００３０】
なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ軸方向（図１における照明光軸１００ａｘ方向）、ｘ軸方向（図１における紙面に平行かつｚ軸に垂直な方向）及びｙ軸方向（図１における紙面に垂直かつｚ軸に垂直な方向）とする。
以下の説明においては、行及び列のうち、ｘ軸方向に沿うものを行とし、ｙ軸方向に沿うものを列とする。
【００３１】
実施形態に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、照明装置１００と、色分離導光光学系２００と、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ変調する３つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００とを備える。
照明装置１００は、光源装置１１０と、凹レンズ９０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを備える。照明装置１００は、照明光として赤色光、緑色光及び青色光を含む光（つまり、白色光として用いることができる光）を、照明光軸１００ａｘに沿うように射出する。
【００３２】
光源装置１１０は、図１及び図２（ｂ）に示すように、発光管１０と、リフレクター２０とを備える。光源装置１１０は、発光部１３（後述）からの光を、照明光軸１００ａｘを中心軸とする集束光として被照明領域側に射出する。符号ｃ１で示すのは、発光部１３の中心である。
【００３３】
発光管１０は、発光部１３を内包する管球部１２、管球部１２の両側に伸びる一対の封止部１４，１６、照明光軸１００ａｘに沿って配置された一対の電極、一対の封止部１４，１６内にそれぞれ封止された一対の金属箔及び一対の金属箔にそれぞれ電気的に接続された一対のリード線を有する。発光管１０としては、高輝度発光する種々の発光管を採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。発光部１３は、後述する反射面２４の第１焦点近傍に位置している。発光部１３は、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を射出する。
【００３４】
発光管１０の構成要素の条件等を例示的に示すと、管球部１２及び封止部１４，１６は、例えば石英ガラスからなり、管球部１２内には、水銀、希ガス及び少量のハロゲンが封入されている。電極は、例えばタングステン電極であり、金属箔は、例えばモリブデン箔である。リード線は、例えばモリブデン又はタングステンから構成されている。
【００３５】
リフレクター２０は、一対の封止部１４，１６のうち一方の封止部である第１封止部１４に配設され、発光部１３から射出される光を被照明領域に向けて反射する。リフレクター２０は、発光管１０の第１封止部１４を挿通・固定するための開口部２２と、光を被照明領域側へ向けて反射する反射面２４とを有する。反射面２４は楕円面であり、第１焦点近傍に位置している発光部１３から射出される光を被照明領域側の第２焦点近傍に集まる集束光として反射する。リフレクター２０は、開口部２２に充填されたセメントなどの無機系接着剤によって第１封止部１４に配設されている。
【００３６】
反射面２４を構成する基材の材料としては、例えば、結晶化ガラスやアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などを好適に用いることができる。反射面２４の内面には、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）との誘電体多層膜からなる可視光反射層が形成されている。
【００３７】
凹レンズ９０は、光源装置１１０からの集束光を略平行光として射出する。凹レンズ９０は、図１及び図２（ｂ）に示すように、リフレクター２０の被照明領域側に配置されている。そして、リフレクター２０からの光を第１レンズアレイ１２０に向けて射出するように構成されている。
【００３８】
第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、光変調装置に入射する光の面内光強度分布を均一化する光均一化光学系（いわゆるレンズインテグレーター光学系）を構成する。
【００３９】
第１レンズアレイ１２０は、図１及び図２（ａ）に示すように、凹レンズ９０からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する。第１レンズアレイ１２０は、光源装置１１０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸１００ａｘと直交する面内に７行５列のマトリクス状に配列された構成を有する。詳しい説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状（横：縦（ｘ軸方向：ｙ軸方向）＝４：３の長方形）は、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。なお、第１小レンズの外形形状は、光変調装置の画像形成領域の外形形状に関して略相似形であればよく、上記形状に限られるものではない。
【００４０】
第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０における複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、各第１小レンズ１２２の像を液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸１００ａｘに直交する面内に７行５列のマトリクス状に配列された構成を有する。
【００４１】
上記したように、照明装置１００においては、第１小レンズ１２２の列数及び第２小レンズ１３２の列数は５であり、つまり、第１小レンズ１２２の列数及び第２小レンズ１３２の列数は奇数であるということになる。
【００４２】
照明装置１００は、複数の第１小レンズ１２２のうち中央の列（以下、中央列という。）の第１小レンズに入射した光は、図２（ｂ）に示すように、「第１レンズアレイ１２０の中心軸（実施形態においては照明光軸１００ａｘと一致）を通り、かつ、第１レンズアレイ１２０の列に沿う平面（以下、基準平面という。図２（ｂ）においては、照明光軸１００ａｘと重なっている。）」に沿う光軸をもって第２レンズアレイ１３０に入射し、中央列の両隣の列の第１小レンズに入射した光は、基準平面に近づく光軸をもって第２レンズアレイ１３０に入射し、複数の第１小レンズ１２２のうち最も外側の列の第１小レンズに入射した光は、基準平面から遠ざかる光軸をもって第２レンズアレイ１３０に入射するように構成されている。
【００４３】
偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割され、第２レンズアレイ１３０を経た各部分光束を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光からなる光（偏光光）として射出する偏光変換素子である。偏光変換素子１４０は、図１及び図２（ｂ）に示すように、複数の第２小レンズ１３２からの光を列単位で偏光光とする偏光変換単位を複数列並べてなり、偏光変換単位の列数は、４である。図２（ｂ）において符号１４０ａ〜１４０ｄで示すのは、偏光変換単位である。このため、照明装置１００においては、偏光変換単位の列数（４）は、第１小レンズ１２２の列数及び第２小レンズ１３２の列数（５）よりも少なく、また、第１小レンズ１２２の列数及び第２小レンズ１３２の列数は、偏光変換単位の列数より１多いということになる。
偏光変換単位の配列ピッチＰは、図２（ｂ）に示すように、第１小レンズ１２２の幅Ｗより大きい。
【００４４】
偏光変換単位１４０ａ〜１４０ｄは、光源装置１１０からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とをそれぞれ１つずつ有している。
偏光変換単位１４０ａ，１４０ｂと偏光変換単位１４０ｃ，１４０ｄとは、照明光軸１００ａｘを挟んで対称となるように配置されている。
【００４５】
なお、照明装置１００においては、中央列の第１小レンズ１２２に入射した光は、中央列の第２小レンズ１３２を経て偏光変換単位１４０ｂと１４０ｃとの両方に入射する。中央列の両隣の列の第１小レンズ１２２に入射した光は、中央列の両隣の列の第２小レンズ１３２を経て偏光変換単位１４０ｂ又は偏光変換単位１４０ｃに入射する。最も外側の列の第１小レンズ１２２に入射した光は、最も外側の第２小レンズ１３２を経て偏光変換単位１４０ａ又は１４０ｄに入射する。つまり、偏光変換単位１４０ａ，１４０ｄはそれぞれ１列の第２小レンズ１３２からの光を偏光光とし、偏光変換単位１４０ｂ，１４０ｃは２つ合わせて３列の第２小レンズ１３２からの光を偏光光とすることになる。
【００４６】
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０は、重畳レンズ１５０の光軸と照明光軸１００ａｘとが略一致するように配置されている。なお、重畳レンズは、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【００４７】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０、反射ミラー２３０，２４０，２５０及びリレーレンズ２６０，２７０を備える。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離するとともに、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ照明対象となる液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する機能を有する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。
【００４８】
ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が形成されている。
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を反射して、緑色光及び青色光成分を通過させる。
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させる。
【００４９】
ダイクロイックミラー２１０で反射された赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２１０を青色光とともに通過した緑色光は、ダイクロイックミラー２２０で反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０、集光レンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光成分を液晶光変調装置４００Ｂまで導く機能を有する。
【００５０】
なお、青色光の光路にこのようなリレーレンズ２６０，２７０が設けられているのは、青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、光の発散等による光利用効率の低下を防止するためである。実施形態１に係るプロジェクター１０００においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成をとったが、赤色光の光路の長さを長くして、リレーレンズ及び反射ミラーを赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
【００５１】
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、照明装置１００からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置であり、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものである。なお、図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、各液晶光変調装置及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状は、横：縦（ｘ軸方向：ｙ軸方向）＝４：３の長方形形状からなる。
【００５２】
クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００５３】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００５４】
次に、実施形態に係る照明装置１００及びプロジェクター１０００の効果を説明する。
【００５５】
実施形態に係る照明装置１００によれば、偏光変換単位の列数が第１小レンズ１２２の列数及び第２小レンズ１３２の列数よりも少ないため、後述する試験例に示すように、従来の照明装置よりも一層光利用効率を高くすることが可能となる。
【００５６】
また、実施形態に係る照明装置１００によれば、従来の照明装置と同様に、レンズインテグレーター光学系と偏光変換素子１４０とを備えるため、面内光強度分布が均一化された偏光光を射出することが可能となり、「面内光強度分布が均一化された偏光光」を利用する装置とともに用いるのに適した照明装置とすることが可能となる。
【００５７】
また、実施形態に係る照明装置１００によれば、偏光変換単位の配列ピッチＰは、第１小レンズ１２２の幅Ｗより大きいため、より一層光利用効率を高くすることが可能となる。
【００５８】
また、実施形態に係る照明装置１００によれば、第１小レンズ１２２の列数及び第２小レンズ１３２の列数は、偏光変換単位の列数より１多く、第１小レンズ１２２の列数及び第２小レンズ１３２の列数は、奇数であるため、第１小レンズの列数及び第２小レンズの列数と、偏光変換単位の列数との差が大きくなりすぎることがなく、無理のない光路を設定することが可能となる。
【００５９】
また、実施形態に係る照明装置１００によれば、第１小レンズ１２２の列数及び第２小レンズ１３２の列数は５であり、偏光変換単位の列数は４であるため、現在一般的に用いられているレンズインテグレーター光学系及び偏光変換素子に比較的近い構成とすることが可能となり、より無理のない光路を設定することが可能となる。
【００６０】
また、実施形態に係る照明装置１００によれば、複数の第１小レンズ１２２のうち中央列の第１小レンズ１２２に入射した光は、基準平面に沿う光軸をもって第２レンズアレイ１３０に入射し、中央列の両隣の列の第１小レンズ１２２に入射した光は、基準平面に近づく光軸をもって第２レンズアレイ１３０に入射し、複数の第１小レンズ１２２のうち最も外側の列の第１小レンズ１２２に入射した光は、基準平面から遠ざかる光軸をもって第２レンズアレイ１３０に入射するように構成されているため、列数の少ない偏光変換単位で、第２レンズアレイからの光を偏光光として射出することが可能となる。
【００６１】
実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、従来の照明装置よりも一層光利用効率を高くすることが可能な実施形態に係る照明装置１００を備えるため、光利用効率の高いプロジェクターとすることが可能となる。
【００６２】
本発明は、光変調装置として液晶光変調装置を備える上記のようなプロジェクター１０００に好適に用いることができる。
【００６３】
［試験例］
図３は、試験例に係る照明装置１００ａを説明するために示す図である。図３（ａ）は第１レンズアレイ１２０ａを第２レンズアレイ１３０ａの側から見た図であり、図３（ｂ）は照明装置１００ａにおける光の分割の様子を示す図である。なお、図３（ｂ）においては、重畳レンズ１５０ａの図示を省略している。
図４は、試験例に係る照明装置１００ｂを説明するために示す図である。図４（ａ）は第１レンズアレイ１２０ｂを第２レンズアレイ１３０ｂの側から見た図であり、図４（ｂ）は照明装置１００ｂにおける光の分割の様子を示す図である。なお、図４（ｂ）においては、重畳レンズ１５０ｂの図示を省略している。
図５は、試験例に係る照明装置１００ｃにおける光の分割の様子を示す図である。なお、図５においては、重畳レンズ１５０ｃの図示を省略している。
【００６４】
試験例として、従来の照明装置と同様の構成を有する照明装置１００ａ，１００ｂと、本発明により定義される照明装置１００ｃとについて、光利用効率を評価するシミュレーションを行った。
照明装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、それぞれ共通の光源と凹レンズを有するが、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子の構成がそれぞれ異なる。なお、図３（ｂ）において符号ｃ２で表示するものは、シミュレーションにおける光源部の中心位置であり、図４（ｂ）において符号ｃ３で表示するもの及び図５において符号ｃ４で表示するものと同様のものである。
【００６５】
まず、照明装置１００ａについてのシミュレーションを行った。照明装置１００ａの第１レンズアレイ１２０ａは、図３（ａ）に示すように、複数の第１小レンズ１２２ａ（符号を図示せず。）が８行６列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第２レンズアレイ１３０ａも、複数の第２小レンズ１３２ａ（符号を図示せず。）が８行６列のマトリクス状に配列された構成を有する。また、偏光変換素子１４０ａにおいては、図３（ｂ）に示すように、偏光変換単位の列数は６である。図３（ｂ）において符号１４０ｅ〜１４０ｊで示すのは、偏光変換単位である。
照明装置１００ａについてのシミュレーションで得られた輝度を基準（１００．０％）として、後のシミュレーションの結果を評価した。つまり、光源の輝度の設定は全ての照明装置において同様であるため、得られた照明装置の輝度を比較することで光利用効率を評価することができる。
【００６６】
次に、照明装置１００ｂについてのシミュレーションを行った。照明装置１００ｂの第１レンズアレイ１２０ｂは、図４（ａ）に示すように、複数の第１小レンズ１２２ｂ（符号を図示せず。）が６行４列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第２レンズアレイ１３０ｂも、複数の第２小レンズ１３２ｂ（符号を図示せず。）が６行４列のマトリクス状に配列された構成を有する。また、偏光変換素子１４４においては、図４（ｂ）に示すように、偏光変換単位の列数は４である。図４（ｂ）において符号１４０ｋ〜１４０ｎで示すのは、偏光変換単位である。
照明装置１００ｂについてのシミュレーションで得られた輝度は１００．８％であり、従来の照明装置においては、偏光変換単位の列数を少なくしてもほとんど光利用効率が高くならないことが確認できた。
【００６７】
最後に、照明装置１００ｃについてのシミュレーションを行った。照明装置１００ｃの第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換素子１４０の構成は、実施形態における照明装置１００の第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換素子１４０と同様であるため、再度の記載を省略する。
照明装置１００ｃについてのシミュレーションで得られた輝度は１０６．７％であり、偏光変換単位の列数を第１小レンズの列数及び第２小レンズの列数よりも少なくすることにより、従来の照明装置よりも照明装置の光利用効率を高くすることが可能となることが確認できた。
【００６８】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００６９】
（１）上記実施形態において記載した各構成要素の寸法、個数、材質及び形状は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
【００７０】
（２）上記実施形態においては、反射面が楕円面からなるリフレクター２０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射面が放物面からなるリフレクターを用いてもよい。この場合、リフレクターから平行光を射出することが可能であるため、実施形態における凹レンズ９０に該当する光学要素は備えなくてもよい。
【００７１】
（３）上記実施形態においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶光変調装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶光変調装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。
【００７２】
（４）上記実施形態においては、３つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１つ、２つ又は４つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。
【００７３】
（５）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。
【００７４】
（６）上記実施形態においては、本発明の照明装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の照明装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等。）に適用することもできる。
【符号の説明】
【００７５】
１０…発光管、１２…管球部、１３…発光部、１４…第１封止部、１６…第２封止部、２０…リフレクター、２２…開口部、２４…反射面、９０…凹レンズ、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…照明装置、１００ａｘ…照明光軸、１１０…光源装置、１２０，１２０ａ，１２０ｂ…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０，１３０ａ，１３０ｂ…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０，１４２，１４４…偏光変換素子、１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ，１４０ｅ，１４０ｆ，１４０ｇ，１４０ｈ，１４０ｉ，１４０ｊ，１４０ｋ，１４０ｌ，１４０ｍ、１４０ｎ…偏光変換単位、１５０…重畳レンズ、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０…反射ミラー、２６０，２７０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、１０００…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン
【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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