(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズアレイユニットであって、
マトリクス状に配列された複数の第１の小レンズを有する第１のレンズアレイと、
前記第１の小レンズのそれぞれに対応し、マトリクス状に配列された複数の第２の小レンズを有する第２のレンズアレイと、
前記第１および第２のレンズアレイを接続し、前記第１のレンズアレイから前記第２のレンズアレイに光を導くための透光部と、
を備え、
前記第１および第２のレンズアレイと前記透光部とは、型を用いて一体成形されており、
前記レンズアレイユニットは、略六面体形状を有しており、
前記第１および第２のレンズアレイは、前記レンズアレイユニットの６つの面のうちの対向する２つの面にそれぞれ形成されており、前記２つの面の面積は、他の４つの面の面積よりも小さいことを特徴とするレンズアレイユニット。
【請求項２】
請求項１記載のレンズアレイユニットであって、
前記透光部の屈折率は、前記第１および第２のレンズアレイの屈折率とほぼ同じである、レンズアレイユニット。
【請求項３】
請求項１または２記載のレンズアレイユニットであって、
前記第１および第２のレンズアレイのうちの少なくとも一方は、偏心された小レンズを含む、レンズアレイユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を投写表示するプロジェクタに関し、特に、プロジェクタに用いられる照明光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタでは、照明光学系から射出された光を、液晶ライトバルブなどを用いて画像情報（画像信号）に応じて変調し、変調された光をスクリーン上に投写することにより画像表示を実現している。
【０００３】
図１０は、従来用いられている照明光学系９００を示す説明図である。この照明光学系９００は、光源装置９２０と、第１および第２のレンズアレイ９４２，９４４と、偏光発生光学系９６０と、重畳レンズ９７０とを備えている。図１０において、照明光学系９００が照明する照明領域ＬＡは、プロジェクタに備えられた液晶ライトバルブに相当する。
【０００４】
光源装置９２０は、ランプ９２２と回転放物面形状の凹面を有するリフレクタ９２４とを備えている。ランプ９２２から射出された光は、リフレクタ９２４によって反射され、光源装置９２０からは略平行な光線束が射出される。
【０００５】
第１のレンズアレイ９４２は、マトリクス状に配列された複数の小レンズ９４２ｓを有している。第１のレンズアレイ９４２は、光源装置９２０から射出された略平行な光線束を複数の部分光線束に分割して射出する。第２のレンズアレイ９４４も、マトリクス状に配列された複数の小レンズ９４４ｓを有している。第２のレンズアレイ９４４は、重畳レンズ９７０とともに、第１のレンズアレイ９４２の各小レンズ９４２ｓの像を照明領域ＬＡ上に結像させる機能を有している。第１のレンズアレイ９４２の各小レンズ９４２ｓから射出された部分光線束は、第２のレンズアレイ９４４を介して、偏光発生光学系９６０内において集光される。
【０００６】
偏光発生光学系９６０は、遮光板９６２と、偏光ビームスプリッタアレイ９６４と、選択位相差板９６６とを備えている。遮光板９６２は、遮光面９６２ｂと開口面９６２ａとがストライプ状に配列されて構成されている。偏光ビームスプリッタアレイ９６４は、略平行四辺形の断面を有する柱状のガラス材９６４ｃが複数貼り合わされて構成されている。各ガラス材９６４ｃの界面には、偏光分離膜９６４ａと反射膜９６４ｂとが交互に形成されている。第１のレンズアレイ９４２から射出された各部分光線束は、遮光板９６２の開口面９６２ａを通過し、偏光分離膜９６４ａに入射する。偏光分離膜９６４ａは、入射した部分光線束をｓ偏光の部分光線束とｐ偏光の部分光線束とに分離する。選択位相差板９６６は、開口層９６６ａとλ／２位相差層９６６ｂとがストライプ状に配列されて構成されている。開口層９６６ａは、入射するｓ偏光の部分光線束をそのまま透過し、λ／２位相差層９６６ｂは、入射するｐ偏光の部分光線束を偏光方向が直交するｓ偏光の部分光線束に変換する。これにより、偏光発生光学系９６０からは、ほぼ１種類（ｓ偏光）の偏光方向を有する部分光線束が射出される。
【０００７】
重畳レンズ９７０は、偏光発生光学系９６０から射出された複数のｓ偏光の部分光線束を、照明領域ＬＡ上で重畳する機能を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、照明光学系を組み立てる際には、各光学部品の位置合わせを精度良く行う必要があるが、このような位置合わせを行うには手間が掛かるという問題があった。
【０００９】
上記の問題は、照明光学系を小型化する際に顕著となる。照明光学系９００を小型化する場合、換言すれば、第１のレンズアレイ９４２から第２のレンズアレイ９４４までの距離Ｌ１を小さくする場合には、第１のレンズアレイ９４２の各小レンズ９４２ｓから射出される部分光線束の拡大率が増加する。図１０から分かるように、拡大率は、第１のレンズアレイ９４２から第２のレンズアレイ９４４までの距離をＬ１とし、第２のレンズアレイ９４４から液晶ライトバルブ（照明領域ＬＡ）までの距離をＬ２とすると、ほぼ（Ｌ２／Ｌ１）で決定される。したがって、第１および第２のレンズアレイ９４２，９４４の位置ずれは、液晶ライトバルブにおいてほぼ（Ｌ２／Ｌ１）倍のずれとなって現れる。このため、照明光学系を小型化する際には、第１および第２のレンズアレイ９４２，９４４の位置合わせをより正確に行う必要があり、位置合わせがより困難となる。
【００１０】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、照明光学系の光学部品の位置合わせを容易に行うことのできる技術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およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明のレンズアレイユニットは、
マトリクス状に配列された複数の第１の小レンズを有する第１のレンズアレイと、
前記第１の小レンズのそれぞれに対応し、マトリクス状に配列された複数の第２の小レンズを有する第２のレンズアレイと、
前記第１および第２のレンズアレイを接続し、前記第１のレンズアレイから前記第２のレンズアレイに光を導くための透光部と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明のレンズアレイユニットでは、第１および第２のレンズアレイが透光部によって接続されているので、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの関係について位置合わせを行う手間を省略することが可能となる。
【００１３】
また、このレンズアレイユニットを用いれば、照明光学系の他の光学部品とレンズアレイユニットとの関係を調整するだけで済むので、照明光学系の各光学部品の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【００１４】
なお、本発明のレンズアレイユニットを用いる効果は、照明光学系を小型化する場合に、顕著となる。
【００１５】
上記のレンズアレイユニットにおいて、
前記透光部の屈折率は、前記第１および第２のレンズアレイの屈折率とほぼ同じであることが好ましい。
【００１６】
こうすれば、第１および第２のレンズアレイのそれぞれと透光部との界面における光の反射を低減させることが可能となる。
【００１７】
あるいは、上記のレンズアレイユニットにおいて、
前記第１および第２のレンズアレイと前記透光部とは、型を用いて一体成形されていることが好ましい。
【００１８】
こうすれば、第１および第２のレンズアレイの屈折率と透光部の屈折率とが等しくなるので、第１および第２のレンズアレイのそれぞれと透光部との界面における光の反射を防止することが可能となる。
【００１９】
また、レンズアレイユニットが型を用いて一体成形されている場合において、
前記レンズアレイユニットは、略六面体形状を有しており、
前記第１および第２のレンズアレイは、前記レンズアレイユニットの６つの面のうち、面積の比較的小さな対向する２つの面にそれぞれ成形されていることが好ましい。
【００２０】
レンズアレイユニットが型を用いて一体成形される場合、すなわち、レンズアレイユニットが溶融ガラス等から製造される場合には、溶融ガラスが凝固する際に、レンズアレイユニット自体が変形することがある。これは、溶融ガラスの内部が凝固する際に、既に凝固したガラス表面が内部に向かう引っ張り力を受けるからである。面積の比較的小さな面は、比較的大きな面と比べて、内部からの引っ張り力に対して変形しにくい。したがって、上記のようにすれば、第１および第２のレンズアレイの各小レンズの変形を低減させることができ、この結果、レンズアレイユニットは所望の光学特性を発揮することができる。
【００２１】
上記のレンズアレイユニットにおいて、
前記第１および第２のレンズアレイのうちの少なくとも一方は、偏心された小レンズを含んでいてもよい。
【００２２】
本発明の第１の照明光学系は、
光源装置と、
前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割する上記のいずれかに記載のレンズアレイユニットと、
前記レンズアレイユニットから射出された各部分光線束を前記所定の照明領域上に重畳するための重畳レンズと、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の第２の照明光学系は、
光源装置と、
前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割し、各部分光線束を所定の照明領域上に重畳するための上記のいずれかに記載のレンズアレイユニットと、
を備えることを特徴とする。
【００２４】
これらの照明光学系では、上記のいずれかのレンズアレイユニットが用いられているので、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの関係について位置合わせを行う手間を省略することが可能となる。また、照明光学系の他の光学部品とレンズアレイユニットとの関係を調整するだけで済むので、照明光学系の各光学部品の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【００２５】
本発明のプロジェクタは、
上記のいずれかの照明光学系と、
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、
前記電気光学装置で得られる変調光線束を投写する投写光学系と、
を備えることを特徴とする。
【００２６】
このプロジェクタでは、上記の照明光学系が用いられているので、照明光学系の各光学部品の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施例：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明を適用したプロジェクタの一例を示す概略構成図である。プロジェクタ１０００は、照明光学系１００と、色光分離光学系２００と、リレー光学系２２０と、３つの液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム３２０と、投写光学系３４０とを備えている。
【００２８】
照明光学系１００から射出された光は、色光分離光学系２００において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離される。分離された各色光は、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて画像情報に応じて変調される。ここで、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂは、本発明における電気光学装置に相当する液晶パネルと、その光入射面側および光射出面側に配置された偏光板とによって構成されている。なお、各液晶ライトバルブには、液晶パネルに画像情報を供給して駆動させるための図示しない駆動部が接続されている。液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて画像情報に応じて変調された変調光線束は、クロスダイクロイックプリズム３２０で合成され、投写光学系３４０によってスクリーンＳＣ上に投写される。これにより、スクリーンＳＣ上に画像が表示されることとなる。なお、図１に示すようなプロジェクタの各部の構成および機能については、例えば、本願出願人によって開示された特開平１０−３２５９５４号公報に詳述されているので、本明細書において詳細な説明は省略する。
【００２９】
図２は、図１の照明光学系１００を拡大して示す説明図である。この照明光学系１００は、光源装置１２０と、紫外線除去フィルタ１３０と、レンズアレイユニット１４０と、偏光発生光学系１６０と、重畳レンズ１７０とを備えている。各光学部品は、システム光軸１００ａｘを基準として配置されている。ここで、システム光軸１００ａｘは、光源装置１２０から射出される光線束の中心軸である。なお、図２において、照明光学系１００が照明する照明領域ＬＡは、図１の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂに対応する。
【００３０】
光源装置１２０は、ランプ１２２と、回転楕円面形状の凹面を有するリフレクタ１２４と、平行化レンズ１２６とを備えている。ランプ１２２は、リフレクタ１２４の回転楕円面の第１焦点近傍に配置されている。ランプ１２２から射出された光は、リフレクタ１２４によって反射され、反射光は、リフレクタ１２４の第２焦点に向かって集光されつつ進む。平行化レンズ１２６は、入射する集光光をシステム光軸１００ａｘにほぼ平行な光に変換する。
【００３１】
なお、光源装置１２０としては、回転放物面形状の凹面を有するリフレクタを用いてもよい。この場合には、リフレクタで反射された光はシステム光軸１００ａｘにほぼ平行となるので、平行化レンズ１２６を省略することができる。また、本実施例では、平行化レンズ１２６として、光源装置１２０側に凹面を有する平凹レンズが用いられているが、光源装置１２０側に平面を有する平凹レンズを用いるようにしてもよい。
【００３２】
紫外線除去フィルタ１３０は、光源装置１２０のランプ１２２から射出された光から、紫外線を除去するためのフィルタである。これにより、有機材料を用いた光学部品（例えば、液晶ライトバルブに備えられた偏光板）の紫外線による劣化を低減させることが可能となる。
【００３３】
図３は、図２のレンズアレイユニット１４０の斜視図である。レンズアレイユニット１４０は、第１のレンズアレイ１４２と、第２のレンズアレイ１４４と、透光部１４６とを備えている。なお、本実施例のレンズアレイユニット１４０は、後述するように、型を用いて一体成形されている。
【００３４】
第１のレンズアレイ１４２は、マトリクス状に配列された複数の小レンズ１４２ｓを有している。各小レンズ１４２ｓは平凸レンズであり、ｘ方向から見たときの外形形状は、照明領域ＬＡ（液晶ライトバルブ）と相似形となるように設定されている。第１のレンズアレイ１４２は、光源装置１２０から射出された略平行な光線束を複数の部分光線束に分割して射出する。
【００３５】
第２のレンズアレイ１４４は、マトリクス状に配列された複数の小レンズ１４４ｓを有しており、第１のレンズアレイ１４２とほぼ同様である。第２のレンズアレイ１４４は、第１のレンズアレイ１４２から射出された部分光線束のそれぞれの中心軸をシステム光軸１００ａｘとほぼ平行に揃える機能を有している。また、第２のレンズアレイ１４４は、重畳レンズ１７０とともに、第１のレンズアレイ１４２の各小レンズ１４２ｓの像を照明領域ＬＡ上に結像させる機能を有している。
【００３６】
透光部１４６は、第１および第２のレンズアレイ１４２，１４４を接続し、第１のレンズアレイ１４２から射出された複数の部分光線束を第２のレンズアレイ１４４に導く導光路としての機能を有している。
【００３７】
ところで、従来の照明光学系９００（図１０）においては、第１および第２のレンズアレイ９４２，９４４が独立して設けられており、各レンズアレイ９４２，９４４の光入射面および光射出面には、レンズアレイと空気との界面における光の反射を低減させるための反射防止膜が形成されている。本実施例のレンズアレイユニット１４０では、第１および第２のレンズアレイ１４２，１４４と透光部１４６とが一体成形されており、第１および第２のレンズアレイ１４２，１４４と透光部１４６との屈折率は等しい。このとき、第１および第２のレンズアレイ１４２，１４４のそれぞれと透光部との界面における光の反射がない。したがって、レンズアレイユニット１４０を用いれば、第１および第２のレンズアレイ１４２，１４４間における光の損失を低減させることができるとともに、第１のレンズアレイ１４２の光入射面および第２のレンズアレイ１４４の光射出面のみに反射防止膜を形成すれば済むという利点がある。
【００３８】
第１のレンズアレイ１４２の各小レンズ１４２ｓから射出された部分光線束は、図２に示すように、第２のレンズアレイ１４４の各小レンズ１４４ｓを介して、その近傍位置、すなわち、偏光発生光学系１６０内において集光される。
【００３９】
偏光発生光学系１６０は、２つの偏光発生素子アレイ１６０Ａ，１６０Ｂと、２つの偏光発生素子アレイ１６０Ａ，１６０Ｂを接続するための接続部材１６０Ｃとを備えている。第１および第２の偏光発生素子アレイ１６０Ａ，１６０Ｂは、システム光軸１００ａｘに対して、対称となるように配置されている。
【００４０】
図４は、図３の偏光発生素子アレイ１６０Ａを拡大して示す説明図である。図４（Ａ）は、第１の偏光発生素子アレイ１６０Ａの斜視図を示しており、図４（Ｂ）は、＋ｚ方向から見たときの平面図を示している。偏光発生素子アレイ１６０Ａは、遮光板１６２と、偏光ビームスプリッタアレイ１６４と、偏光ビームスプリッタアレイ１６４の光射出面に選択的に配置された複数のλ／２位相差板１６６とを備えている。なお、第２の偏光発生素子アレイ１６０Ｂについても同様である。
【００４１】
偏光ビームスプリッタアレイ１６４は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、略平行四辺形の断面形状を有する柱状のガラス材１６４ｃが複数貼り合わされて構成されている。各ガラス材１６４ｃの界面には、偏光分離膜１６４ａと反射膜１６４ｂとが交互に形成されている。なお、偏光分離膜１６４ａとしては誘電体多層膜が用いられ、反射膜１６４ｂとしては誘電体多層膜や金属膜が用いられる。
【００４２】
遮光板１６２は、開口面１６２ａと遮光面１６２ｂとがストライプ状に配列されて構成されている。開口面１６２ａと遮光面１６２ｂは、それぞれ偏光分離膜１６４ａと反射膜１６４ｂとに対応して設けられている。これにより、第１のレンズアレイ１４２（図２）から射出された部分光線束は、開口面１６２ａを介して偏光ビームスプリッタアレイ１６４の偏光分離膜１６４ａのみに入射し、反射膜１６４ｂには入射しない。なお、遮光板１６２としては、平板状の透明体（例えばガラス板）に遮光性の膜（例えばクロム膜や、アルミニウム膜、誘電体多層膜など）を選択的に形成したものを用いることができる。また、アルミニウム板のような遮光性の平板にストライプ状の開口部を設けたものを用いることも可能である。さらに、偏光ビームスプリッタアレイ１６４のガラス材１６４ｃに、遮光性の膜を直接形成するようにしてもよい。
【００４３】
第１のレンズアレイ１４２（図２）から射出された各部分光線束の主光線（中心軸）は、図４（Ｂ）に実線で示すように、システム光軸１００ａｘとほぼ平行に遮光板１６２の開口面１６２ａに入射する。開口面１６２ａを通過した部分光線束は、偏光分離膜１６４ａにおいて、ｓ偏光の部分光線束とｐ偏光の部分光線束とに分離される。ｐ偏光の部分光線束は、偏光分離膜１６４ａを透過して、偏光ビームスプリッタアレイ１６４から射出される。一方、ｓ偏光の部分光線束は偏光分離膜１６４ａで反射され、反射膜１６４ｂにおいてさらに反射された後に、偏光ビームスプリッタアレイ１６４から射出される。なお、偏光ビームスプリッタアレイ１６４の光射出面において、ｐ偏光の部分光線束とｓ偏光の部分光線束とは、互いにほぼ平行となっている。
【００４４】
λ／２位相差板１６６は、偏光ビームスプリッタアレイ１６４の光射出面のうち、偏光分離膜１６４ａを透過したｐ偏光の部分光線束の光射出面だけに形成されている。λ／２位相差板１６６は、入射する直線偏光光を、偏光方向が直交する直線偏光光に変換する機能を有している。したがって、ｐ偏光の部分光線束は、λ／２位相差板１６６によって、ｓ偏光の部分光線束に変換されて射出される。これにより、偏光発生素子アレイ１６０Ａに入射した偏りのない部分光線束（ｓ＋ｐ）は、ｓ偏光の部分光線束に変換されて射出されることとなる。なお、ｓ偏光の部分光線束の光射出面だけにλ／２位相差板１６６を配置することにより、偏光発生素子アレイ１６０Ａに入射する部分光線束をｐ偏光の部分光線束に変換して射出することもできる。
【００４５】
第１のレンズアレイ１４２から射出された複数の部分光線束は、上記のように、偏光発生光学系１６０によって各部分光線束ごとに２つの部分光線束に分離されるとともに、それぞれ偏光方向の揃ったほぼ１種類の直線偏光光に変換される。偏光方向の揃った複数の部分光線束は、図２に示す重畳レンズ１７０によって照明領域ＬＡ上で重畳される。このとき、照明領域ＬＡを照射する光の強度分布は、ほぼ均一となっている。
【００４６】
以上のように、照明光学系１００（図１）は、偏光方向の揃った照明光（ｓ偏光光）を射出し、色光分離光学系２００やリレー光学系２２０を介して、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを照明する。
【００４７】
ところで、本実施例のレンズアレイユニット１４０（図３）は、前述したように、型を用いて一体成形されている。図５は、レンズアレイユニット１４０の製造装置を簡略化して示す説明図である。この製造装置８００は、ステージ８１０と、ステージ８１０に固定された２つの固定部材８２１，８２２と、Ｘ方向に移動可能な２つのＸ方向移動部材８３１，８３２と、Ｚ方向に移動可能なＺ方向移動部材８４０とを備えている。第１および第２の移動部材８３１，８３２には、それぞれ第１および第２のレンズアレイ１４２，１４４のレンズ面を形成するためのレンズ成形型８３１ａ，８３２ａが形成されている。
【００４８】
レンズアレイユニット１４０を製造する際には、まず、１０００℃程度に加熱された溶融ガラスをステージ８１０の中心付近、すなわち、２つの固定部材８２１，８２２と２つのＸ方向移動部材８３１，８３２との間に載置する。次に、２つのＸ方向移動部材８３１，８３２をステージ８１０の中心に向かって移動させるとともに、Ｚ方向移動部材８４０を下降させる。このように３つの移動部材８３１，８３２，８４０を移動させることにより、略直方体形状の成形型が構成される。すなわち、溶融ガラスは、成形型によってプレス成形される。各移動部材８３１，８３２，８４０は、溶融ガラスが概ね凝固するまで停止している。その後、各移動部材８３１，８３２，８４０を逆方向に移動させて、凝固したガラス体（レンズアレイユニット）をステージ８１０から取り外す。以上のように、レンズアレイユニット１４０は、略直方体形状の成形型を用いて一体成形することによって得られる。
【００４９】
ところで、溶融ガラスが凝固する際には、内部歪みにより、レンズアレイユニット１４０が変形してしまう場合がある。内部歪みは、ガラス体の表面が先に凝固し、ガラス体の内部が遅れて凝固するために生じる。すなわち、溶融ガラスは、略立方体形状の成形型に接するガラス体の表面付近から先に凝固する。一方、ガラス体の内部は、温度が比較的高温に保たれるため、遅れて凝固する。ガラスは、凝固する際に体積が小さくなる特性を有しているため、ガラス体の表面は、内部に向かう引っ張り力を受ける。この結果、ガラス体は変形する（ガラス体の表面が内部に向かって凹む）。
【００５０】
仮に、第１および第２のレンズアレイ１４２，１４４を構成する面（レンズ面）が変形すると、レンズアレイユニットは所望の光学特性を発揮することができないので、本実施例では、レンズ面の変形が小さくなるように工夫している。すなわち、本実施例では、略直方体形状のレンズアレイユニット１４０の６つの面のうち、面積の比較的小さな対向する２つの面にレンズ面を形成している。面積の比較的小さな面は、比較的大きな面と比べて、内部からの引っ張り力に対してより強固、換言すれば、変形しにくい。したがって、本実施例のように、面積の比較的小さな対向する２つの面にレンズ面を形成するようにすれば、レンズ面の変形を低減させることができ、この結果、レンズアレイユニットは所望の光学特性を発揮することが可能となる。
【００５１】
以上説明したように、本実施例の照明光学系１００は、第１および第２のレンズアレイ１４２，１４４が透光部１４６によって接続されたレンズアレイユニット１４０を備えている。このようにすれば、照明光学系１００を組み立てる際に、第１および第２のレンズアレイ１４２，１４４との関係について、軸合わせ等の位置合わせを行う手間を省略することができる。また、レンズアレイユニット１４０を用いる場合には、照明光学系１００の他の光学部品と一体化されたレンズアレイユニット１４０との関係を調整するだけで済むので、照明光学系１００の各光学部品の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【００５２】
レンズアレイユニット１４０を用いる効果は、照明光学系１００を小型化する際にさらに顕著となる。すなわち、前述したように、照明光学系１００を小型化する際には、２つのレンズアレイ１４２，１４４の位置合わせをより正確に行う必要があるが、２つのレンズアレイ１４２，レンズアレイ１４４の関係については、位置合わせを行う必要がないので、照明光学系１００の各光学部品の位置合わせをかなり容易に行うことが可能となる。
【００５３】
なお、プロジェクタ１０００（図１）の各光学部品は、通常、各光学部品を搭載するための基枠に搭載され、順次位置合わせされつつ組み立てられるが、照明光学系１００のみを搭載するための基枠を個別に設けるようにしてもよい。こうすれば、照明光学系１００を組み立てる際に、各光学部品の位置合わせをさらに容易に行うことができる。
【００５４】
Ｂ．第２実施例：
図６は、第２実施例で用いられる照明光学系４００を示す説明図である。本実施例の照明光学系４００は、第１実施例の照明光学系１００（図２）とほぼ同様であるが、レンズアレイユニット４４０が変更されている。また、この変更に伴い、偏光発生光学系４６０が変更されている。
【００５５】
図７は、図６のレンズアレイユニット４４０の斜視図である。このレンズアレイユニット４４０では、第１のレンズアレイ４４２のｘ方向から見た外形寸法は、第２のレンズアレイ４４４の外形寸法よりも小さく設定されている。なお、透光部４４６のｘ方向から見た外形寸法は、第２のレンズアレイ４４４の外形寸法とほぼ等しく設定されている。
【００５６】
第１および第２のレンズアレイ４４２，４４４は、図６に示すように、それぞれ複数の偏心された小レンズ４４２ｓ，４４４ｓを含んでいる。図示するように、第１の小レンズ４４２ｓと第２の小レンズ４４４ｓとでは、偏心の仕方が異なる偏心レンズが用いられている。具体的には、第１のレンズアレイ４４２の最外周の小レンズ４４２ｓは、分割された部分光線束の主光線がシステム光軸１００ａｘに対して斜めに進むように偏心されている。また、第２のレンズアレイ４４４の最外周の小レンズ４４４ｓは、システム光軸１００ａｘに対して斜めに入射する部分光線束の主光線がシステム光軸１００ａｘとほぼ平行となるように偏心されている。すなわち、第２のレンズアレイ４４４から射出される各部分光線束は、第１実施例の第２のレンズアレイ１４４から射出される各部分光線束とほぼ同じとなっている。
【００５７】
なお、本実施例の偏光発生光学系４６０は、図３に示す偏光発生光学系１６０と同様に、システム光軸１００ａｘに対して対称に配列された２つの偏光発生素子アレイ４６０Ａ，４６０Ｂを備えているが、図３の接続部材１６０Ｃは省略されている。
【００５８】
図８は、図７のレンズアレイユニット４４０の変形例を示す説明図である。このレンズアレイユニット４４０Ａにおいても、第１のレンズアレイ４４２のｘ方向から見た外形寸法は、第２のレンズアレイ４４４の外形寸法よりも小さく設定されている。ただし、透光部４４６の形状が変更されている。すなわち、図７のレンズアレイユニット４４０では、略直方体形状の透光部４４６が用いられているが、図８のレンズアレイユニット４４０Ａでは、第１および第２のレンズアレイ４４２，４４４の外形形状に応じた略角錐台形状の透光部４４７が用いられている。このようにすれば、光が通過しない部分のガラスを除去することができるので、レンズアレイユニットの軽量化が可能となる。
【００５９】
なお、図８においても、略角錐台形状のレンズアレイユニット４４０Ａの６つの面のうち、面積の比較的小さな対向する２つの面にレンズ面が形成されている。すなわち、一般には、第１および第２のレンズアレイは、六面体形状のレンズアレイユニットの６つの面のうち、面積の比較的小さな対向する２つの面にレンズ面が形成されていることが好ましい。
【００６０】
図７，図８に示すようなレンズアレイユニット４４０，４４０Ａを用いる場合にも、照明光学系４００を組み立てる際に、第１および第２のレンズアレイ４４２，４４４との関係について位置合わせを行う手間を省略することができる。また、照明光学系４００の他の光学部品と一体化されたレンズアレイユニット４４０，４４０Ａとの関係を調整するだけで済むので、照明光学系４００の各光学部品の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【００６１】
なお、図７，図８に示すレンズアレイユニット４４０，４４０Ａは、図５の成形型を構成する部材を変更することによって製造可能である。ただし、図７のレンズアレイユニット４４０については、Ｘ方向移動部材８３１，８３２のレンズ成形型８３１ａ，８３２ａの形状を２つのレンズアレイ４４２，４４４の形状に応じて変更するだけで済むが、図８のレンズアレイユニット４４０Ａについては、成形型を略角錐台形状とする必要がある。
【００６２】
Ｃ．第３実施例：
図９は、第３実施例で用いられる照明光学系５００を示す説明図である。本実施例の照明光学系５００は、第１実施例の照明光学系１００（図２）とほぼ同様であるが、レンズアレイユニット５４０が変更されている。また、この変更に伴い図２の重畳レンズ１７０が省略されている。
【００６３】
本実施例のレンズアレイユニット５４０も、第１および第２のレンズアレイ５４２，５４４と透光部５４６とを備えている。第１のレンズアレイ５４２の小レンズ５４２ｓは偏心されていないが、第２のレンズアレイ５４４は、偏心された小レンズ５４４ｓを含んでいる。図９に示すように、第２の小レンズ５４４ｓを偏心させることにより、第２のレンズアレイ５４４は、第１のレンズアレイ５４２から射出された各部分光線束を照明領域ＬＡ上に重畳させることができる。このため、本実施例では、図２の重畳レンズ１７０が省略されている。なお、図９では、レンズアレイユニット５４０から射出された各部分光線束の主光線は、システム光軸１００ａｘに対して斜めに偏光発生光学系１６０に入射している。このような場合には、偏光ビームスプリッタアレイ１６４の各偏光分離膜１６４ａの膜構造を主光線の入射角度に応じて変更することが好ましい。こうすれば、偏光分離膜１６４ａにおいて光を効率よく分離することが可能となる。
【００６４】
上記のレンズアレイユニット５４０は、図５の成形型を構成する部材を変更することによって製造可能である。具体的には、第２のＸ方向移動部材８３２のレンズ成形型８３２ａの形状を第２のレンズアレイ５４４の形状に応じて変更すればよい。
【００６５】
このようなレンズアレイユニット５４０を用いる場合にも、照明光学系５００を組み立てる際に、第１および第２のレンズアレイ５４２，５４４との関係について位置合わせを行う手間を省略することができる。また、照明光学系５００の他の光学部品と一体化されたレンズアレイユニット５４０との関係を調整するだけで済むので、照明光学系５００の各光学部品の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【００６６】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様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。
【００６７】
（１）上記第１ないし第３実施例では、レンズアレイユニット１４０，４４０，４４０Ａ，５４０は、溶融ガラスを一体成形することによって製造されているが、既成のガラスブロックを弗酸を用いてエッチングすることによって、あるいは、研削することによって製造されていてもよい。
【００６８】
また、レンズアレイユニットは、第１および第２のレンズアレイと透光部とを個々に準備し、貼り合わせることによって一体化されていてもよい。なお、このとき、透光部の屈折率は、第１および第２のレンズアレイの屈折率とほぼ等しいことが好ましい。こうすれば、第１および第２のレンズアレイのそれぞれと透光部との界面における光の反射を低減させることが可能となる。また、第１および第２のレンズアレイのそれぞれと透光部との間は、第１および第２のレンズアレイと透光部との屈折率とほぼ等しい屈折率を有する光学接着剤等を用いて接着されていることが好ましい。
【００６９】
（２）上記第１および第２実施例の照明光学系１００，４００は、光源装置１２０と、光源装置１２０から射出された光線束を複数の部分光線束に分割するためのレンズアレイユニット１４０，４４０と、レンズアレイユニットから射出された各部分光線束を照明領域ＬＡ上に重畳するための重畳レンズ１７０とを備えている。一方、第３実施例の照明光学系５００は、光源装置１２０と、光源装置１２０から射出された光線束を複数の部分光線束に分割し、各部分光線束を照明領域ＬＡ上に重畳するためのレンズアレイユニット５４０とを備えている。すなわち、第３実施例のように、レンズアレイユニット５４０が重畳機能を備えている場合には、第１および第２実施例の重畳レンズ１７０を省略することができる。
【００７０】
このように、本発明の照明光学系としては、光源装置と、光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割する機能を少なくとも有するレンズアレイユニットとを備え、さらに、各部分光線束を照明領域ＬＡ上に重畳する機能を有する部材（レンズアレイユニットの第２のレンズアレイや重畳レンズなど）を備えていればよい。
【００７１】
（３）上記実施例の照明光学系では、紫外線除去フィルタ１３０が独立して設けられているが、レンズアレイユニット１４０，４４０，４４０Ａ，５４０を紫外線吸収ガラスを用いて成形するようにしてもよい。こうすれば、レンズアレイユニットにおいて紫外線が吸収されるので、紫外線除去フィルタ１３０を省略することが可能となる。
【００７２】
（４）上記実施例では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合を例に説明しているが、本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型液晶パネルのように光変調手段としての電気光学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、反射型液晶パネルのように光変調手段としての電気光学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にこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。
【００７３】
（５）上記実施例では、プロジェクタ１０００は、電気光学装置として液晶パネルを備えているが、これに代えて、マイクロミラー型光変調装置を備えるようにしてもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。電気光学装置としては、一般に、入射光を画像情報に応じて変調するものであればよい。
【００７４】
（６）上記実施例においては、カラー画像を表示するプロジェクタ１０００を例に説明しているが、モノクロ画像を表示するプロジェクタにおいても同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したプロジェクタの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の照明光学系１００を拡大して示す説明図である。
【図３】図２のレンズアレイユニット１４０の斜視図である。
【図４】図３の偏光発生素子アレイ１６０Ａを拡大して示す説明図である。
【図５】レンズアレイユニット１４０の製造装置を簡略化して示す説明図である。
【図６】第２実施例で用いられる照明光学系４００を示す説明図である。
【図７】図６のレンズアレイユニット４４０の斜視図である。
【図８】図７のレンズアレイユニット４４０の変形例を示す説明図である。
【図９】第３実施例で用いられる照明光学系５００を示す説明図である。
【図１０】従来用いられている照明光学系９００を示す説明図である。
【符号の説明】
１０００…プロジェクタ
１００ａｘ…システム光軸
１２０…光源装置
１２２…ランプ
１２４…リフレクタ
１２６…平行化レンズ
１３０…紫外線除去フィルタ
１４０…レンズアレイユニット
１４２，１４４…レンズアレイ
１４２ｓ，１４４ｓ…小レンズ
１４６…透光部
１６０…偏光発生光学系
１６０Ａ，１６０Ｂ…偏光発生素子アレイ
１６０Ｃ…接続部材
１６２…遮光板
１６２ａ…開口面
１６２ｂ…遮光面
１６４…偏光ビームスプリッタアレイ
１６４ａ…偏光分離膜
１６４ｂ…反射膜
１６４ｃ…ガラス材
１６６…λ／２位相差板
１７０…重畳レンズ
２００…色光分離光学系
２２０…リレー光学系
３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶ライトバルブ
３２０…クロスダイクロイックプリズム
３４０…投写光学系
４００…照明光学系
４４０，４４０Ａ…レンズアレイユニット
４４２，４４４…レンズアレイ
４４２ｓ，４４４ｓ…小レンズ
４４６…透光部
４４７…透光部
４６０…偏光発生光学系
４６０Ａ，４６０Ｂ…偏光発生素子アレイ
５００…照明光学系
５４０…レンズアレイユニット
５４２，５４４…レンズアレイ
５４２ｓ，５４４ｓ…小レンズ
５４６…透光部
８００…製造装置
８１０…ステージ
８２１，８２２…固定部材
８３１，８３２…Ｘ方向移動部材
８３１ａ，８３２ａ…レンズ成形型
８４０…Ｚ方向移動部材
９００…照明光学系
９２０…光源装置
９２２…ランプ
９２４…リフレクタ
９４２，９４４…レンズアレイ
９４２ｓ，９４４ｓ…小レンズ
９６０…偏光発生光学系
９６２…遮光板
９６２ａ…開口面
９６２ｂ…遮光面
９６４…偏光ビームスプリッタアレイ
９６４ａ…偏光分離膜
９６４ｂ…反射膜
９６４ｃ…ガラス材
９６６…選択位相差板
９６６ａ…開口層
９６６ｂ…λ／２位相差層
９７０…重畳レンズ
ＬＡ…照明領域
ＳＣ…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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【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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