JP2001215448A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型液晶装置とインテグレータ光学系を組
み合わせながら、明るくコントラスト比の高い投写画像
を実現できるプロジェクタを提供する。 【解決手段】 導光体２０の反射面２４ｂと反射面２４
ｄとの間隔を、入射端面２２から射出端面２６に向かう
に従って狭くすることにより、ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸ
とする。ＳＸは光源像ＳのＸ軸方向の配置間隔、ＳＹは
光源像ＳのＹ軸方向の配置間隔、ＭＸは導光体の入射端
面のＸ軸方向の長さ、ＭＹは導光体の入射端面のＹ軸方
向の長さである。これにより、反射型液晶装置の手前に
配置されている偏光ビームスプリッタにおける偏光分離
性能を比較的高い状態で維持することができ、明るくコ
ントラスト比の高い投写画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクタに関
する。

【０００２】

【背景技術】近年、反射型の液晶装置を用いたプロジェ
クタ（液晶プロジェクタ）が注目されている。このよう
な反射型液晶装置においては、液晶を駆動するためのト
ランジスタ等の構造体を反射ミラーの下に造り込むこと
により、画素密度を高くすることができる。したがっ
て、反射型液晶装置は、透過型の液晶装置を使用した場
合よりも解像度が高く鮮明な投写画像を実現できるとい
う利点を有する。

【０００３】また、液晶装置等の電気光学装置を使用し
たプロジェクタにおいて、明るく表示ムラのない投写画
像を実現しつつ装置全体の小型化を図るため、インテグ
レータ光学系や偏光変換照明系の使用が提案されている
（特開平８−３４１２７、特開平１０−２３２４３０
等）。インテグレータ光学系では、光源からの光束を光
束分割光学素子により複数の光束に分割して複数の光源
像を形成し、それらを疑似光源と見立てて、複数の光源
像からの光束を液晶パネル上で重畳させることにより、
強度分布が揃った照明光束を得ることができる。また、
偏光変換照明系では、複数の光束に分離して偏光変換を
行った後、それらの光束を液晶装置上で重畳させること
により、偏光方向が揃った照明光束を得ている。

【０００４】このため、反射型液晶装置を使用したプロ
ジェクタにインテグレータ光学系や偏光変換照明系を組
み合わせて使用すれば、解像度が高くより明るく表示ム
ラのない投写画像を実現することができると考えられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表示モ
ードとして偏光モードを利用する反射型液晶装置をプロ
ジェクタに使用する場合には、一般的に、偏光状態の異
なる光束を空間的に分離する偏光ビームスプリッタが使
用される。この偏光ビームスプリッタは、その偏光分離
特性に大きな入射角依存性を有する。具体的には、入射
光の略中心軸と偏光ビームスプリッタの偏光分離面の法
線を含んで規定される入射面と直交する平面内において
光の入射角が大きくなると、偏光分離性能が著しく低下
する入射角依存性を有する。また、インテグレータ光学
系や偏光変換照明系では、その光学的プロセス上、照明
光束の入射角の拡がりが避けられない。

【０００６】このため、反射型液晶装置を使用したプロ
ジェクタにインテグレータ光学系や偏光変換照明系を組
合せて使用する場合には、偏光ビームスプリッタへの光
の入射角が拡がるため、偏光ビームスプリッタの偏光分
離性能が低下し、かえって光の利用効率が低下するとい
う問題があった。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、反射型液晶装置とインテグレータ
光学系や偏光変換照明系とを組み合わせながら、光利用
効率が高く明るい投写画像を実現できるプロジェクタを
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１のプロジェクタは、光源からの光束を
光束分割素子によって複数の部分光束に分割し、前記複
数の部分光束によって複数の光源像を形成する照明装置
と、前記照明装置から射出された照明光束を変調する電
気光学装置と、前記電気光学装置によって変調された光
を投写する投写レンズと、前記照明光束に含まれる所定
の偏光成分の光を選択して前記電気光学装置に向けて射
出するとともに、前記電気光学装置によって変調された
光のうち所定の偏光成分の光を選択して前記投写レンズ
に向けて射出する偏光分離面と、を備えたプロジェクタ
において、前記光束分割光学素子は、入射端面と、射出
端面と、少なくとも４つの反射面とを備えた棒状の導光
体であり、前記照明光束の中心軸と前記偏光分離面の法
線とによって規定される面を入射面とし、前記入射面と
平行で前記照明光軸と直交する方向をＸ方向、前記入射
面と直交する方向をＹ方向とし、前記入射端面のＸ方向
の長さをＭＸ、Ｙ方向の長さをＭＹとし、前記複数の光
源像のＸ方向の配置間隔をＳＸ、Ｙ方向の配置間隔をＳ
Ｙとしたとき、ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸを満たすことを
特徴とする。

【０００９】実用的な偏光分離面は、その偏光分離性能
が入射光束に対して大きな入射角依存性を有する。特
に、入射面に対して直交するＹ方向に光束の入射角が大
きくなると、偏光分離性能が著しく低下する。しかし、
本発明によれば、ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸを満たすた
め、偏光分離面に入射する光束のＹ方向における入射角
の広がりを小さくすることができ、偏光分離面における
偏光分離性能を向上させて、明るくコントラスト比の高
い投写画像を実現することが可能となる。

【００１０】また、上記の構成に、照明装置から射出さ
れた照明光束を複数の色光に分離する色分離光学系を追
加し、前記色分離光学系によって分離された色光をそれ
ぞれ変調する複数の電気光学装置を設けるようにすれ
ば、解像度の高いカラー表示を実現することが可能とな
る。

【００１１】上記の第１のプロジェクタにおいて、前記
導光体の、Ｙ方向において対向する一対の前記反射面の
間隔は、前記入射端面から前記射出端面に向かうにした
がって広くすることが好ましい。このような構成とする
ことにより、容易に複数の光源像のＹ方向の配置間隔を
狭くすることができる。このため、偏光分離面に入射す
る光束のＹ方向における入射角の広がりを小さくするこ
とができ、偏光分離面における偏光分離性能が向上す
る。さらに、複数の光源像が形成される空間を縮小化す
ることができることから、偏光分離面を小型化でき、照
明装置全体の小型化・軽量化を達成できる。

【００１２】さらに、Ｘ方向において対向する一対の反
射面の間隔を、入射端面から射出端面に向かって狭めら
れるように形成しても良い。その場合には、光源像の形
成状態をより自在に制御できるため、光学系全体の光利
用効率をさらに向上させられる可能性がある。

【００１３】さらに、上記第１のプロジェクタにおい
て、棒状の導光体は、電気光学装置の表示領域の形状と
略相似形をなす射出端面を有することが好ましい。これ
により、照明効率の向上を図ることが可能となる。

【００１４】なお、上記第１のプロジェクタにおいて、
棒状の導光体は、少なくとも第１及び第２の方向に対向
する２組の反射面を備えていれば良く、したがって、そ
の断面形状は４角形以上の多角形であればよい。例え
ば、断面形状が８角形や１２角形をなしていても良い。
しかし、プロジェクタにおける光利用効率を考慮する
と、光束分割光学素子は、正方形状の入射端面を有する
ことが好ましい。また、棒状の導光体は、入射光束を反
射面で反射させ、反射面における反射位置と反射回数の
違いに応じて、射出端面からの射出角度が異なる複数の
光束に分割可能である限り、導光性の材料の塊として形
成されてもよいし、筒状に形成されてもよい。光束分割
光学素子が導光性材料の棒状の塊からなる中実ロッドで
ある場合には、照明光軸に沿って配置された導光性部材
の表面が全反射面となるので、入射光は中実ロッドの表
面で反射されつつ、導光性材料の内部を入射端面から射
出端面へと伝達される。一方、光束分割光学素子が光反
射面を有する部材を筒状に形成した中空ロッドである場
合には、入射光は中空ロッドの照明光軸に沿って配置さ
れた光反射面（表面反射面であることが望ましい）で反
射されつつ、中空ロッドの内側に形成された空気層を入
射端面から射出端面へと伝達される。前者のような導光
性の材料の塊として形成された光束分割光学素子によれ
ば、光損失がほとんど無い全反射により光束を伝達でき
るので伝達効率が高いという特徴がある。一方、後者の
ような反射面を有する筒状の光束分割光学素子によれ
ば、入射端面から射出端面までの寸法を比較的短く設定
しても均一な照明光束を実現することができ、さらに、
前者の光束分割光学素子よりも製造が容易であることか
ら、前者の場合よりも照明装置の低コスト化を図ること
が可能となる。

【００１５】本発明第２のプロジェクタは、光源からの
光束を光束分割素子によって複数の部分光束に分割し、
前記複数の部分光束によって複数の光源像を形成する照
明装置と、前記照明装置から射出された照明光束を変調
する電気光学装置と、前記電気光学装置によって変調さ
れた光を投写する投写レンズと、前記照明光束に含まれ
る所定の偏光成分の光を選択して前記電気光学装置に向
けて射出するとともに、前記電気光学装置によって変調
された光のうち所定の偏光成分の光を選択して前記投写
レンズに向けて射出する偏光分離面と、備えたプロジェ
クタにおいて、前記光束分割光学素子は、複数の小レン
ズを備えたレンズアレイであり、前記照明光束の中心軸
と前記偏光分離面の法線とによって規定される面を入射
面とし、前記入射面と平行で前記照明光軸と直交する方
向をＸ方向、前記入射面と直交する方向をＹ方向とし、
前記小レンズの輪郭のＸ方向の長さをＭＸ、Ｙ方向の長
さをＭＹとし、前記複数の光源像のＸ方向の配置間隔を
ＳＸ、Ｙ方向の配置間隔をＳＹとしたとき、ＳＹ／ＳＸ
＜ＭＹ／ＭＸを満たすことを特徴とする。

【００１６】このように、光束分割光学素子としてレン
ズアレイを採用する場合でも、第１のプロジェクタの場
合と同様、偏光分離面に入射する光束のＹ方向における
入射角の広がりを小さくすることができる。よって、偏
光分離面における偏光分離性能を向上させつつ、プロジ
ェクタ全体における光利用効率の向上を図ることが可能
となる。なお、レンズアレイを構成する小レンズは、表
面を曲面状に成形してなる一般的なレンズに加えて、ホ
ログラフィー効果や回折により光を集光するホログラム
レンズや回折レンズであっても良い。

【００１７】また、上記の構成に、照明装置から射出さ
れた照明光束を複数の色光に分離する色分離光学系を追
加し、前記色分離光学系によって分離された色光をそれ
ぞれ変調する複数の電気光学装置と、前記複数の電気光
学装置によって変調された光を投写する投写レンズと、
を設けるようにすれば、解像度の高いカラー表示を実現
することが可能となる。

【００１８】上記第２のプロジェクタにおいて、複数の
小レンズの輪郭は、電気光学装置の表示領域の形状と略
相似形をなすことが好ましい。小レンズ上に形成された
イメージは１ヶ所の被照明領域である電気光学装置上で
重畳されるため、レンズの形状と電気光学装置の形状と
を略相似形とすることにより、照明効率を向上させるこ
とができる。

【００１９】さらに、上記第２のプロジェクタにおい
て、複数の小レンズのうち少なくとも一部は、偏心レン
ズであることが好ましい。このような構成によれば，各
小レンズの物理的中心以外の位置に光源像を形成できる
ため、光源像の形成間隔を自在に制御することが可能と
なる。

【００２０】また、上記第２のプロジェクタにおいて、
前記照明装置は、前記照明光束の径を縮小する縮小光学
系を備えることが好ましい。このような構成によれば、
縮小光学系によって、照明光束のＹ方向の径をより小さ
くすることができる。このため、偏光分離面における偏
光分離性能をより一層向上させることができると共に、
照明装置におけるさらなる光利用効率の向上と小型化と
を実現することが可能となる。また、複数の小レンズの
集光特性を複雑に設定することも不要となる。さらにま
た、被照明領域を照明する光束全体の径を小さくできる
ため、電気光学装置（例えば液晶装置）によって変調さ
れた後、投写光学系に到達する光束全体の径も小さくす
ることができる。よって、投写光学系における光利用効
率も向上できる効果がある。

【００２１】もちろん、縮小光学系によって、照明光束
のＸ方向の径も同時に縮める構成としても良い。このよ
うな構成は、点光源に近い光源を用いる場合に採用し易
く、その場合には、照明装置や電気光学装置及び投写光
学系における光利用効率をさらに向上できる効果があ
る。

【００２２】なお、このような縮小光学系は、アフォー
カル光学系によって容易に実現可能である。そして、こ
の縮小光学系において、Ｙ方向の寸法のみを小さくする
場合、アフォーカル光学系を構成するレンズには、シリ
ンドリカルレンズをもちいることができる。

【００２３】本発明第３のプロジェクタは、光源からの
光束を光束分割素子によって複数の部分光束に分割し、
前記複数の部分光束によって複数の光源像を形成する照
明装置と、前記照明装置から射出された照明光束を変調
する電気光学装置と、前記電気光学装置によって変調さ
れた光を投写する投写レンズと、前記照明光束に含まれ
る所定の偏光成分の光を選択して前記電気光学装置に向
けて射出するとともに、前記電気光学装置によって変調
された光のうち所定の偏光成分の光を選択して前記投写
レンズに向けて射出する偏光分離面と、備えたプロジェ
クタにおいて、前記照明装置は、前記照明光束の径を縮
小する縮小光学系を備え、前記照明光束の中心軸と前記
偏光分離面の法線とによって規定される面を入射面と
し、前記入射面と平行で前記照明光軸と直交する方向を
Ｘ方向、前記入射面と直交する方向をＹ方向としたと
き、前記縮小光学系による前記Ｙ方向の光束の径の縮小
率が、前記Ｘ方向の光束の径の縮小率よりも大きいこと
を特徴とする。

【００２４】このように、照明装置と偏光分離面との間
に、照明光束の径を縮小する縮小光学系を配置して、Ｙ
方向の光束の径の縮小率をＸ方向の光束の径の縮小率よ
りも大きくする構成によっても、第１のプロジェクタの
場合と同様、偏光分離面に入射する光束のＹ方向におけ
る入射角の広がりを小さくすることができる。よって、
偏光分離面における偏光分離性能を向上させつつ、プロ
ジェクタ全体における光利用効率の向上を図ることが可
能となる。そして、この場合には、第１、第２のプロジ
ェクタのように、照明装置でＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸと
なるような設計を行なうことなく、偏光分離面に入射す
る光束のＹ方向における入射角の広がりを小さくするこ
とができるため、照明装置を簡易な構成とすることが可
能となる。なお、光束分割素子としては、第１のプロジ
ェクタのように棒状の導光体を用いても良いし、第２の
プロジェクタのようなレンズアレイを用いても良い。

【００２５】また、上記の構成に、照明装置から射出さ
れた照明光束を複数の色光に分離する色分離光学系を追
加し、前記色分離光学系によって分離された色光をそれ
ぞれ変調する複数の電気光学装置と、前記複数の電気光
学装置によって変調された光を投写する投写レンズと、
を設けるようにすれば、解像度の高いカラー表示を実現
することが可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下の全ての実施の形態におい
て、Ｚ軸方向は光の進行方向を、Ｙ軸方向は光の進行方
向に向って１２時の方向を、Ｘ軸方向は光の進行方向に
向って３時の方向を示すものとする。

【００２７】１．第１の実施の形態 図１は、本発明に係るプロジェクタの第１の実施の形態
を示す概略平面図である。本実施の形態のプロジェクタ
は、照明装置１と、偏光ビームスプリッタ６０、偏光板
７０，７２、電気光学装置としての反射型の液晶装置８
０と、画像をスクリーンなどの投写面９５上に投写する
投写レンズ９０とによって大略構成されている。

【００２８】１−１．照明装置 照明装置１は、光源１０と、光源１０からの光束を複数
の光源像を形成する複数の部分光束に分割する光束分割
素子としての柱状の導光体２０と、導光体２０の射出端
面２６上の像を液晶装置８０に伝達するリレー光学系３
０と、そのリレー光学系３０の中に配置されて偏光分離
及び偏光変換を行う偏光変換素子４０と、を備えてい
る。これらは、Ｚ軸に平行な仮想の照明光軸Ｌに沿って
配置されいる。照明装置１は、光源１０から射出された
光を導光体２０によって複数の部分光束２に分割し、各
部分光束２を偏光変換素子４０によって１種類の偏光光
に変換した後、液晶装置８０の被照明領域上に重畳させ
る。

【００２９】１−１−１．光源 光源１０は、光を放射する発光管１１と、発光管１１か
ら放射された光を集める楕円リフレクタ１２とを備えて
いる。楕円リフレクタ１２の２つの焦点の内一方は発光
管１１内に形成される放電アークの中心付近に位置する
ように設定されている。また、他方は導光体２０の入射
端面２２付近に位置するように設定されている。発光管
１１から放射された光束は楕円リフレクタ１２によって
導光体２０の入射端面２２付近に集光され、導光体２０
に入射する。楕円リフレクタ１２に代えてパラボラリフ
レクタや球面リフレクタを使用することもできる。但
し、その場合には、集光レンズなどにより、リフレクタ
から射出される略平行な光束を導光体２０の入射端面２
２に向けて集光する必要がある。

【００３０】１−１−２．導光体 導光体２０は、図１および図２（ａ）に示すように、光
学ガラス等の透明な導光性材料によって形成された柱状
の中実ロッドであり、光束が入射する入射端面２２と、
光束を反射させて伝達する少なくとも４つの反射面２４
ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、伝達された光束が射出
される射出端面２６とを有する。入射端面２２と射出端
面２６のＸ―Ｙ平面における断面形状はいずれも矩形状
である。射出端面２６の形状は、液晶装置８０の被照明
領域の形状と略相似形としている。

【００３１】導光体２０に入射した光束は、反射面２４
ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄにおける反射位置と反射回
数の違いに応じて、射出端面２６からの射出角度が異な
る複数の部分光束に分割される。導光体２０から異なる
角度で射出された複数の部分光束２は、集光光学系３１
によって集光され、導光体２０から所定の距離を隔てた
位置で、照明光軸Ｌと略直交するＸ−Ｙ平面（以下、
「仮想面Ｐ」という）内に、複数の光源像Ｓを形成す
る。

【００３２】本実施の形態では、図２（ａ）に示すよう
に、導光体２０の少なくとも４つの反射面２４ａ，２４
ｂ，２４ｃ，２４ｄのうち、Ｙ軸方向において対向する
一対の反射面２４ｂ，２４ｄの間隔は、入射端面２２か
ら射出端面２６に向かうに従って広くなっている。Ｘ軸
方向において対向する一対の反射面２４ａ，２４ｃは、
互いに平行である。

【００３３】次に、図２（ａ）、（ｂ）に基づいて、導
光体２０の形状と光源像Ｓの配置間隔との関係を説明す
る。図２（ｂ）は、図２（ａ）の導光体２０を、反射面
２０４ａと反射面２０４ｃが平行であり、かつ、反射面
２０４ｂと反射面２０４ｄとが平行である導光体２００
に置き換えた比較例を示している。図２（ａ），（ｂ）
において、導光体２０、２００の入射端面２２、２０２
のＸ軸方向の長さをＭＸ、Ｙ軸方向の長さをＭＹ、光源
像ＳのＸ軸方向の配置間隔をＳＸ、Ｙ軸方向の配置間隔
をＳＹとすると、図２（ｂ）に示した比較例の場合に
は、ＳＹ／ＳＸ＝ＭＹ／ＭＸとなる。

【００３４】ここで、仮想面Ｐ内に形成される光源像Ｓ
の配置間隔は、導光体の反射面の間隔を調節することに
よって、任意に制御することができる。入射端面から射
出端面に向かって反射面の間隔を狭めていけば、光源像
Ｓの配置間隔を広げることができる。逆に、入射端面か
ら射出端面に向かって反射面の間隔を広げていけば、光
源像Ｓの配置間隔を狭めることができる。図２（ａ）に
示した本実施形態の場合には、反射面２４ｂと反射面２
４ｄとの間隔が、入射端面２２から射出端面２６に向か
うに従って狭くなっているので、図２（ｂ）の場合と比
較して、Ｙ軸方向における光源像Ｓの配置間隔ＳＹが狭
くなる。したがって、本実施形態の場合には、ＳＹ／Ｓ
Ｘ＜ＭＹ／ＭＸとなる。

【００３５】導光体２０をこのような形状とした理由に
ついては後述する。

【００３６】なお、導光体２０としては、本実施形態の
ように光学ガラス等の透明な導光性材料によって形成さ
れた柱状の中実ロッドと、光反射面が筒状に形成された
中空ロッドがある。本実施形態の中実ロッドは、中空ロ
ッドに置き換えることが可能である。反射面には、金属
材料による反射ミラーや、反射ミラーの表面に誘電体多
層膜により増反射膜を形成したものなどを使用すること
ができる。中空ロッドは中実ロッドよりも製造が容易で
あることから、中実ロッドを使用する場合よりも照明装
置１の低コスト化を図ることが可能となる。さらに、中
空ロッドの内部は屈折率がほぼ１に等しい空気であるた
め、屈折率が１よりも大きい中実ロッドを使用する場合
よりも導光体２０のＺ軸方向の寸法を短くでき、照明装
置１の小型化を図ることができる。

【００３７】１−１−３．偏光変換素子 偏光変換素子４０は、偏光方向がランダムな光束（以
下、「非偏光光束」という）を１種類の直線偏光光束に
変換する機能を有している。偏光変換素子４０は、複数
の光源像Ｓが形成される位置付近に配置されているが、
図２（ａ）、（ｂ）では、便宜的に、光源像Ｓの形成さ
れる位置と偏光変換素子４０の配置される位置とをずら
してある。

【００３８】図３（ａ）は偏光変換素子４０の構成を説
明するための平面図、図３（ｂ）は偏光変換素子４０の
外観斜視図である。偏光変換素子４０は、断面形状が平
行四辺形である複数の柱状の透光性部材４１と、断面形
状が三角形である２つの柱状の透光性部材４１と、透光
性部材４１、４３の界面に交互に設けられた複数の偏光
分離膜４２及び反射膜４４と、透光性部材４１あるいは
透光性部材４３の射出側に一定間隔で設けられた位相差
板４８とから大略構成されている。偏光分離膜４２と反
射膜４４は、略平行に配置されている。なお、便宜上、
偏光変換素子４０の入射側の面において、偏光分離膜４
２に直接対応する面を「入射面４５ａ」、反射膜４４に
直接対応する面を「入射面４５ｂ」とし、同様に、光束
が射出される側の面において、偏光分離膜４２に直接対
応する面を「射出面４６ａ」、反射膜４４に直接対応す
る面を「射出面４６ｂ」とする。

【００３９】偏光分離膜４２は、非偏光光束を二種類の
直線偏光光に分離する。本実施形態において、偏光分離
膜４２に入射した非偏光光束は、偏光分離膜４２を透過
するＰ偏光光束と、偏光分離膜４２で反射されその進行
方向を略９０度曲げられるＳ偏光光束とに分離される。
本実施の形態では、偏光分離膜４２は、反射光をＸ軸方
向と略平行に反射するような特性及び角度に形成されて
いる。この偏光分離膜４２は、誘電体多層膜によって形
成することができる。なお、偏光分離膜４２は、Ｓ偏光
光束を透過し、Ｐ偏光光束を反射する特性としても良
い。

【００４０】反射膜４４は、偏光分離膜４２によって反
射されたＳ偏光光束を反射して、その進行方向をＰ偏光
光束の進行方向と略同一方向に向ける。この反射膜４４
は、誘電体多層膜やアルミニウム膜等で形成することが
できる。

【００４１】位相差板４８は、図３（ａ）、（ｂ）に示
すように、偏光分離膜４２を透過したＰ偏光光束が射出
される射出面４６ａのみに、選択的に設置されている。
本実施の形態では、位相差板４８として１／２波長板が
使用されており、偏光分離膜４２を透過したＰ偏光光束
は、位相差板４８を通過することにより、偏光方向が略
９０度回転してＳ偏光光に変換される。一方、反射膜４
４で反射された第２の偏光光は、位相差板４８の作用を
受けることなく、射出面４６ｂからそのまま射出され
る。その結果、偏光変換素子４０から射出される光束の
ほとんどが、Ｓ偏光光束となる。なお、偏光分離膜４２
にて分離された２つの偏光光束の偏光方向を１種類の偏
光光束に統一することが可能である限り、位相差板の種
類およびその位置は限定されない。例えば、１／２波長
板４８に代えて、入射光束の偏光方向を４５度回転させ
る１／４波長板を２つ重ねて使用してもよい。また、射
出面４６ａ及び射出面４６ｂのそれぞれに位相差の異な
る二種類の位相差板を各々配置して、各位相差板を通過
する偏光光束の偏光方向を揃えるような構成とすること
もできる。また、１／２波長板４８を射出面４６ａのみ
に設置して、偏光変換素子４０から射出される光束をＰ
偏光光束としてもよい。

【００４２】１−１−４．リレー光学系 リレー光学系３０は、図１に示したように、柱状の導光
体２０の射出端面２６に形成された像を液晶装置８０に
伝達するための光学系である。本実施の形態において、
リレー光学系３０は、集光光学系３１、第１の伝達レン
ズ３５、第２の伝達レンズ３７、及び、平行化レンズ３
９を含んで構成されている。

【００４３】集光光学系３１は、導光体２０の射出端面
２６の近傍に配置され、導光体２０からの部分光束を第
１の伝達レンズ３５に導き入れる機能を有する。本実施
の形態の集光光学系３１は、２つの集光レンズ３１ａ，
３１ｂを組合せた組レンズで形成されているが、これに
限定されず、１つのレンズを用いても良い。但し、部分
光束２を第１の伝達レンズ３５に導く際に発生し易い光
学収差を低減するためには、組レンズや非球面レンズの
使用が適している。

【００４４】第１の伝達レンズ３５は、複数の矩形状の
小レンズ３５ａを略マトリックス状に組合せたレンズア
レイであり、複数の部分光束のそれぞれを偏光変換素子
４０の入射面４５ａに効率的に導き入れる機能を有して
いる。小レンズ３５ａの数とその配置は、部分光束によ
り形成される光源像の数とその形成位置に対応するよう
に決定されている。第１の伝達レンズ３５を形成する小
レンズ３５ａの形状は限定されないが、本実施の形態の
ように、複数の矩形状の小レンズを平面的に配列して板
状に形成したものが利用し易い。また、複数の小レンズ
３５ａを用いて構成すれば、各々の小レンズ３５ａの集
光特性を最適化できるため、光束を伝達する際に発生し
易い光学収差を効果的に低減することができる。但し、
導光体２０から射出される光束の特性（例えば放射角が
小さい場合）によっては、複数の小レンズを用いずに１
つのレンズによって第１の伝達レンズ３５を構成しても
良く、さらには、省略することも可能である。

【００４５】第２の伝達レンズ３７は、偏光変換素子４
０の射出側に配置され、偏光変換素子４０から射出され
る複数の部分光束を液晶装置８０上に伝達し、それらの
部分光束を一カ所の被照明領域上で重畳させる機能を有
する。本実施の形態の第２の伝達レンズ３７は１つのレ
ンズによって構成された集光レンズであるが、先の第１
の伝達レンズ３５と同様に複数の小レンズによって構成
されたレンズアレイとしてもよい。

【００４６】なお、本実施形態では、第１の伝達レンズ
３５を偏光変換素子４０の入射側に、第２の伝達レンズ
３７を偏光変換素子４０の射出側に配置しているが、こ
れらの伝達レンズ３５、３７は、偏光変換素子４０の入
射側あるいは射出側に２つまとめて配置しても良く、こ
の場合、２つの伝達レンズ３５、３７の機能をまとめて
１つのレンズとしても良い。この場合には、照明装置の
低コスト化を図ることができる。また、本実施形態で
は、第１の伝達レンズ３５を偏光変換素子４０の入射側
に配置するため、これに複数の部分光束のそれぞれを偏
光変換素子４０の入射面４５ａに効率的に導き入れると
いう機能を持たせており、また、第２の伝達レンズ３７
を偏光変換素子４０の射出側に配置しているため、これ
に複数の部分光束を液晶装置８０上に重畳させるという
機能を持たせている。しかしながら、各伝達レンズ３
５、３７に持たせる機能は、各伝達レンズ３５、３７が
配置される位置によって適宜変更しても良い。

【００４７】平行化レンズ３９は、液晶装置８０の入射
側に配置され、第２の伝達レンズ３７から液晶装置８０
に入射する各部分光束を各々の中心軸に平行な光束にし
て、効率的に液晶装置８０に導き入れる機能を有する。

【００４８】このようなリレー光学系３０を配置してい
ることから、導光体２０の射出端面２６上に形成された
像は、拡大または縮小されて反射型の液晶装置８０上に
伝達される。

【００４９】１−２．偏光ビームスプリッタ、液晶装
置、投写レンズ 偏光ビームスプリッタ６０は、２つの直角プリズムの間
に偏光分離面６２を挟んで接合したものであり、非偏光
光束を偏光方向が略直交する二種類の直線偏光光束に分
離する機能を有する光学素子である。偏光分離面６２は
偏光変換素子４０を形成する偏光分離膜４２と同様に誘
電体多層膜で形成される。

【００５０】照明装置１から射出されたＳ偏光光束は、
偏光ビームスプリッタ６０に入射し、偏光分離面６２で
反射され、反射型の液晶装置８０に向けて射出される。
液晶装置８０は、図示しない外部からの画像信号に応じ
て光を変調して偏光状態を変化させる。なお、反射型の
液晶装置８０は周知であるため、その構造や動作に関す
る詳細な説明は省略する。

【００５１】液晶装置８０によって変調された光は、偏
光ビームスプリッタ６０に入射する。ここで、液晶装置
８０によって変調された光は画像信号に応じて部分的に
Ｐ偏光状態に変換されており、このＰ偏光状態に変換さ
れた光束が、偏光分離面６２を透過して、投写レンズ９
０に向けて射出される。投写レンズ９０に向けて射出さ
れた光は、投写レンズ９０を介してスクリーンなどの投
写面９５上に投写される。

【００５２】偏光ビームスプリッタ６０の入射側及び射
出側に配置された２つの偏光板７０、７２は、それらの
偏光板を通過する偏光光束の偏光度をさらに高める機能
を有している。照明装置１から射出される偏光光束の偏
光度が十分に高い場合には偏光板７０を省略することが
でき、同様に、偏光ビームスプリッタ６０から投写レン
ズ９０に向けて射出される偏光光束の偏光度が十分に高
い場合には偏光板７２を省略することができる。

【００５３】本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ
６０を挟んで投写レンズ９０と対向する位置に液晶装置
８０を配置しているが、偏光ビームスプリッタ６０を挟
んで照明装置１と対向する位置に液晶装置８０を配置す
ることもできる。その場合には、照明装置１から射出さ
れる照明光束の偏光状態を予めＰ偏光状態に揃えてお
き、液晶装置８０から射出されＳ偏光光束が投写光学系
に入射するように構成すればよい。あるいは、偏光ビー
ムスプリッタ６０の偏光分離面６２を、Ｐ偏光光束を反
射し、Ｓ偏光光束を透過するような特性にしておけば良
い。

【００５４】１−３．Ｙ軸方向における光源像Ｓの配置
間隔ＳＹを狭めたことによる作用効果 最後に、本実施形態において、Ｙ軸方向における光源像
Ｓの配置間隔ＳＹを狭めたことによる作用効果、すなわ
ち、導光体２０をＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸを満たす形状
とした理由について説明する。

【００５５】図４は、偏光分離面６２と、そこに入射す
る光束との幾何学的な位置関係を示したものである。図
４において、入射面４は、偏光分離面６２に入射する照
明光束の中心軸６と偏光分離面６２の法線Ｈとによって
規定される仮想的な面であり、Ｘ−Ｚ平面と平行であ
る。

【００５６】偏光分離面６２の偏光分離性能は、大きな
入射角依存性を有する。すなわち、入射面４と平行なＸ
軸方向やＹ軸方向において光の入射角が大きくなると、
偏光分離性能が低下する。先に説明したように、偏光分
離面６２は、照明光束に含まれるＳ偏光光束を反射して
液晶装置８０に向けて射出するとともに、液晶装置８０
によって変調された光のうちＰ偏光光束を選択して投写
レンズ９０に向けて射出している。したがって、偏光分
離面６２の偏光分離性能が低下すると、液晶装置８０に
導かれるＳ偏光光光束の量が減ることになるため、光の
利用効率が低下し、投写画像が暗くなる。しかも、液晶
装置８０によって変調された光のうち特定の偏光光を選
択するフィルタとしての機能も低下してしまうため、投
写画像のコントラスト比も低下してしまう。

【００５７】ここで、入射面４と平行なＸ軸方向におけ
る入射角依存性は、偏光分離面６２の構造（例えば、誘
電体膜の種類やその構成の仕方）を工夫することによっ
て、十分低減することが可能である。一方、入射面４と
直交するＹ軸方向における入射角依存性は、偏光分離面
６２とそこに入射する光との幾何学的な位置関係によっ
て支配されるため、偏光分離面６２の構造を工夫するこ
とでは解消できない。従って、偏光分離面６２に角度を
伴って光を入射させる場合に偏光分離面６２の偏光分離
性能を維持するためには、特に、入射面４と直交するＹ
軸方向における入射角度を小さくすることが重要とな
る。

【００５８】本実施の形態では、上述したように、導光
体２０のＹ軸方向において対向する一対の反射面２４
ｂ、２４ｄの間隔が、入射端面２２から射出端面２６に
向かうにしたがって広くなる形状、すなわち、ＳＹ／Ｓ
Ｘ＜ＭＹ／ＭＸを満たす形状とした。そのため、図２
（ａ）に示すように、Ｙ軸方向に並ぶ光源像Ｓの配置間
隔が狭められている。その結果、入射面４と直交するＹ
軸方向における入射角度を小さくすることができ、偏光
分離面６２の偏光分離性能を比較的高い状態で維持する
ことが可能となる。よって、明るくコントラスト比の高
い投写画像を実現することが可能となる。

【００５９】２．第２の実施形態 次に、図５、図６を用いて、本発明の第２の実施形態を
説明する。本実施形態では、照明装置１Ａにおいて、偏
光変換素子４０Ａの偏光分離膜と反射膜との間隔が、第
１の実施形態の偏光変換素子４０よりも大きくなってい
る。そして、偏光変換素子４０Ａの偏光分離膜と反射膜
との間隔に合わせて光源像Ｓを形成するために、第１の
実施形態とは形状が異なる導光体２１０を用いている点
に特徴がある。それ以外の点については第１の実施形態
と同様であり、また、第１の実施形態で説明した各構成
要素の変形の形態を本実施形態に適用することも可能で
ある。図５、図６において、第１実施形態と同様の構成
要素には、図１〜４で用いたものと同一の符号を付し
て、その説明を省略する。なお、図６において、導光体
２１０の入射端面２１２のＸ軸方向の長さをＭＸ、Ｙ軸
方向の長さをＭＹとし、光源像ＳのＸ軸方向の配置間隔
をＳＸ、Ｙ軸方向の配置間隔をＳＹとする。

【００６０】本実施の形態の導光体２１０は、図５、図
６に示すように、光学ガラス等の透明な導光性材料によ
って形成された柱状の中実ロッドであり、光束が入射す
る入射端面２１２と、光束を反射させて伝達する少なく
とも４つの反射面２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１
４ｄと、伝達された光束が射出される射出端面２１６と
を有する。入射端面２１２と射出端面２１６のＸ−Ｙ平
面における断面形状は、いずれも矩形である。射出端面
２１６の形状は、液晶装置８０の被照明領域の形状と略
相似形としている。Ｙ軸方向において対向する一対の反
射面２１４ｂ，２１４ｄの間隔は、第１の実施の形態の
導光体２０と同様に、入射端面２１２から射出端面２１
６に向かうにしたがって広くなっている。一方、Ｘ軸方
向で対向する一対の反射面２１４ａ，２１４ｃの間隔
は、第１の実施形態の導光体２０と異なり、入射端面２
１２から射出端面２１６に向うにしたがって狭くなって
いる。このような構成により、導光体２１０から射出さ
れた複数の部分光束２によって形成される複数の光源像
ＳのＹ軸方向における間隔ＳＹは、図２（ｂ）に示した
比較例の場合に比べて狭くなり、Ｘ軸方向における間隔
ＳＸは、比較例の場合に比べて広くなる。したがって、
本実施形態の場合にも、第１の実施形態の場合と同様、
ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸとなるが、第１の実施形態の場
合よりもＸ軸方向における光源像Ｓの間隔ＳＸが広くな
るため、ＳＹ／ＳＸの値は小さくなる。

【００６１】なお、本実施形態の導光体２１０も、第１
の実施形態の導光体２０の場合と同様、光反射面が筒状
に形成された中空ロッドに置き換えることが可能であ
る。中空ロッドを使用すれば、中実ロッドを使用する場
合よりも照明装置１Ａの低コスト化を図ることが可能と
なる。さらに、中空ロッドの内部は屈折率がほぼ１に等
しい空気であるため、屈折率が１より大きい中実ロッド
を使用する場合よりも導光体２１０のＺ軸方向の寸法を
短くでき、照明装置１Ａの小型化を図ることができる。

【００６２】偏光変換素子４０Ａは、偏光分離膜と反射
膜との間隔が第１の実施形態の偏光変換素子４０よりも
大きいだけで、その他の点では図３（ａ）、図３（ｂ）
に図示した第１の偏光変換素子と異なるところがない。

【００６３】ここで、偏光変換素子４０Ａの偏光変換効
率と光の入射位置との関係について、図３（ａ）、図３
（ｂ）を参照して説明する。第１の実施形態で説明した
ように、偏光変換素子４０（４０Ａ）は、入射面４５ａ
に照射され、偏光分離膜４２に入射した光をＰ偏光光と
Ｓ偏光光とに分離し、Ｓ偏光光を反射膜４４でＰ偏光光
と同じ方向に反射するとともに、Ｐ偏光光を位相差板４
８によってＳ偏光光光に変換し、最終的にＳ偏光光束を
射出するものである。しかしながら、偏光変換素子４０
（４０Ａ）の入射面４５ｂに光が照射されると、この光
は反射膜４４を経て偏光分離膜４２に入射することにな
る。したがって、偏光分離膜４２において、第１の偏光
光束がＸ軸方向に透過し、第２の偏光光束がＺ軸方向に
反射されてしまう。その結果、入射面４５ａを介して偏
光分離膜４２に直接入射した場合とは異なる偏光光が射
出面４６ａ、４６ｂから射出されてしまうことになる。
すなわち、偏光変換素子４０によって、非偏光光束を第
２の偏光光束に変換しようとしているのに、第１の偏光
光束が射出されてしまい、偏光変換効率が低下すること
になってしまう。このことから、偏光変換素子４０にお
いて高い偏光変換効率を得るためには、入射面４５ａの
みに選択的に光束を入射させることが極めて重要である
ことがわかる。すなわち、光源像Ｓの大きさよりも入射
面４５ａの大きさが大きくなるように、偏光分離膜４２
と反射膜４４との間隔を設定することが好ましいのであ
る。

【００６４】本実施形態では、光源像Ｓの大きさよりも
入射面４５ａの大きさが十分に大きくなるように、偏光
変換素子４０Ａの偏光分離膜と反射膜との間隔を設定し
てある。そして、偏光変換素子４０Ａの偏光分離膜と反
射膜との間隔に対応して、導光体２０の形状を、第１の
実施形態の場合よりもＸ軸方向における光源像Ｓの間隔
ＳＸが広くなるように設定している。したがって、導光
体２１０からの光束を、偏光変換素子４０Ａの入射面４
５ａの部分のみに充分な余裕を持って入射させることが
でき、偏光分離膜４２への光の入射効率を確実に向上さ
せることができる。その結果、偏光変換素子４０Ａにお
ける偏光変換効率をさらに確実に向上させつつ、プロジ
ェクタにおける光利用効率を向上させることが可能とな
る。

【００６５】なお、光源１０が点光源に近い場合は、光
源像Ｓの大きさを比較的小さくすることができるため、
その場合は、本実施の形態のように偏光変換素子４０Ａ
の偏光分離面４２と反射面４４との間隔を広げる必要が
ない。すなわち、本実施形態は、光源１０が点光源にあ
まり近くなく、光源像Ｓの大きさが大きくなってしまう
ような場合に、極めて有効である。

【００６６】本実施の形態においても、第１の実施形態
と同様に、導光体２１０のＹ軸方向において対向する一
対の反射面２１４ｂ、２１４ｄの間隔が、入射端面２１
２から射出端面２１６に向かうにしたがって広くなる形
状、すなわち、ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸを満たす形状と
している。したがって、入射面４（図４）と直交するＹ
軸方向における入射角度を小さくすることができ、偏光
分離面６２の偏光分離性能を比較的高い状態で維持する
ことが可能となる。よって、明るくコントラスト比の高
い投写画像を実現することが可能となる。

【００６７】３．第３の実施の形態 次に、図７、図８、図９（ａ）、（ｂ）を用いて、本発
明の第３の実施の形態を説明する。

【００６８】図７は、本発明のプロジェクタの第３の実
施の形態の概略構成を示す平面図である。本実施の形態
では、照明装置１Ｂにおいて、柱状の導光体に代えて、
複数の小レンズ２２０ａからなるレンズアレイ２２０を
光束分割光学素子として使用している点に特徴を有す
る。本実施の形態において、第１の実施形態と同様の構
成要素には、図１〜４で用いたものと同一の符号を付し
て、その説明を省略する。

【００６９】照明装置１Ｂは、光源１５と、レンズアレ
イ２２０と、第１の伝達レンズ２２２と、偏光変換素子
４０Ｂと、第２の伝達レンズ２２４と、平行化レンズ３
９と、を備えている。照明装置１Ｂは、光源１５から射
出された光をレンズアレイ２２０によって複数の部分光
束２に分割し、各部分光束２を偏光変換素子４０Ｂによ
って一種類の偏光光に変換した後、液晶装置８０の被照
明領域上に重畳させる。

【００７０】光源１５は、光を放射する発光管１１と、
発光管１１から放射された光を集めるパラボラリフレク
タ１４とを備えている。リフレクタはパラボラに限定さ
れるものではなく、光源１５よりも光路下流側に配置さ
れるレンズアレイ２２０、伝達レンズ２２２、２２４、
偏光変換素子４０Ｂなどの構成によっては、楕円リフレ
クタ、球面リフレクタを使用することも可能である。

【００７１】レンズアレイ２２０は、マトリクス状に配
置された複数の小レンズ２２０ａによって構成される。
各小レンズ２２０ａの輪郭Ｔは、液晶装置８０の被照明
領域の形状と略相似形をなす。光源１５から射出された
光束は、レンズアレイ２２０を構成する各小レンズ２２
０ａの集光作用により複数の部分光束２に分割され、照
明光軸Ｌと略直交するＸ−Ｙ平面（仮想面Ｐ）内に、小
レンズ２２０ａの数と同数の光源像Ｓを形成する。レン
ズアレイ２２０を構成する各小レンズ２２０ａは、図８
に示すように、その光軸Ｑがレンズの幾何学的中心Ｃに
対してＹ軸方向にずれた偏心レンズである。

【００７２】次に、図９（ａ）、（ｂ）に基づいて、レ
ンズアレイ２２０を構成する小レンズ２２０ａの集光特
性と光源像Ｓの配置間隔との関係を説明する。図９
（ａ）は、本実施形態のレンズアレイ２２０を構成する
小レンズ２２０ａの集光特性と光源像Ｓの配置間隔との
関係を示す図、図８（ｂ）は、図９（ａ）のレンズアレ
イ２２０を、偏心レンズを用いずに構成したレンズアレ
イ２３０に置き換えた比較例を示している。図９
（ａ）、（ｂ）において、レンズアレイ２２０、２３０
を構成する小レンズ２２０ａ、２３０ａの輪郭ＴのＸ軸
方向の長さをＭＸ、Ｙ軸方向の長さをＭＹ、光源像Ｓの
Ｘ軸方向の配置間隔をＳＸ、Ｙ軸方向の配置間隔をＳＹ
とする。図９（ｂ）に示した比較例の場合には、ＳＹ／
ＳＸ＝ＭＹ／ＭＸとなる。

【００７３】ここで、仮想面Ｐ内に形成される光源像Ｓ
の配置間隔は、レンズアレイを構成する各小レンズの集
光特性を調節することによって、任意に制御することが
できる。本実施形態では、レンズアレイ２２０を構成す
る小レンズ２２０ａの光軸Ｑの位置を幾何学的中心Ｃに
対してずらすことにより、その集光特性を、図９（ｂ）
の場合と比較して、Ｙ軸方向における光源像Ｓの配置間
隔ＳＹが狭くなるように設定している。したがって、本
実施形態の場合には、ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸとなる。
レンズアレイ２２０の各小レンズ２２０ａをこのような
集光特性とした理由については、第１の実施形態と同
様、偏光分離面６２の偏光分離性能を維持するためであ
る。

【００７４】偏光変換素子４０Ｂの入射側に配置された
第１の伝達レンズ２２２は、第１の実施形態における第
１の伝達レンズ３５（図１）とほぼ同様の機能を有す
る。伝達レンズ２２２は、レンズアレイ２２０を形成す
る小レンズ２２０ａと同数の小レンズ２２２ａによって
構成されている。各小レンズ２２２ａの位置は、複数の
光源像Ｓが形成される位置に対応するように構成されて
いる。小レンズ２２２ａの輪郭の形状に制約はないが、
矩形形状や６角形状などに設定すれば、配列し易いため
都合がよい。また、小レンズ２２２ａは、小レンズ２２
０ａと同じような偏心レンズであり、各小レンズ２２２
ａの集光特性は、レンズアレイ２２０を構成する各小レ
ンズ２２０ａによって集光された各部分光束２を偏光変
換素子４０Ｂの入射面４５ａに対して略垂直に入射させ
るように設定されている。したがって、偏光変換素子４
０Ｂの偏光分離膜に対して入射角度０度に近い状態で光
を入れることができ、偏光変換効率が良い。なお、第１
の伝達レンズ２２２は必ずしも必要なものではない。

【００７５】偏光変換素子４０Ｂは、第１の実施形態に
おける偏光変換素子４０に比べて偏光分離膜、反射膜、
及びこれらの間に配置される透光性部材の数が多いだけ
で、その他の点では第１の実施形態の偏光変換素子４０
と異なるところがない。したがって、その詳細な説明は
省略する。

【００７６】偏光変換素子４０Ｂの射出側に配置された
第２の伝達レンズ２２４は、第１の実施形態における第
２の伝達レンズ３７と同様の機能、すなわち、レンズア
レイ２２０によって分割された部分光束２を液晶装置８
０の被照明領域上で重畳する機能を有する。本実施形態
において、第２の伝達レンズ２２４は軸対称の球面レン
ズで形成されているが、これに限定されるものではな
い。例えば、レンズアレイや、フレネルレンズや、複数
のレンズからなる組レンズなどを使用することもでき
る。このようなレンズを用いた場合には、各種の光学収
差を低減することが可能である。また、フレネルレンズ
を用いた場合には、レンズの中心厚を薄くすることがで
きるため、照明装置１Ｂを軽量化したい場合に都合がよ
い。

【００７７】以上説明したように、本実施形態では、レ
ンズアレイ２２０を構成する小レンズ２２０ａの集光特
性を、ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸとなるように設定するこ
とにより、Ｙ軸方向における光源像Ｓの配置間隔ＳＹが
狭くなるようにしている。したがって、本実施形態の場
合にも、第１の実施の形態と同様、入射面４（図４）と
直交するＹ軸方向における入射角度を小さくすることが
でき、偏光分離面６２の偏光分離性能を比較的高い状態
で維持することが可能となる。よって、明るくコントラ
スト比の高い投写画像を実現することが可能となる。

【００７８】なお、本実施の形態では、レンズアレイ２
２０を構成するすべての小レンズ２２０ａを偏心レンズ
としているが、一部に偏心レンズでないレンズを用いて
も良い。また、本実施の形態では、小レンズ２２０ａの
集光特性を、Ｙ軸方向における光源像Ｓの配置間隔ＳＹ
が狭くなるように設定しているだけであるが、第２の実
施形態のように、Ｙ軸方向における光源像Ｓの配置間隔
ＳＹが狭くなるように、かつ、Ｘ軸方向における光源像
Ｓの配置間隔ＳＸが広くなるように設定しても良い。こ
のように集光特性を設定した場合、第２の実施形態と同
様、光源１５が点光源にあまり近くない場合であって
も、偏光変換素子４０Ｂにおける偏光変換効率を向上さ
せることができ、その結果、プロジェクタにおける光利
用効率を向上させることが可能となる。

【００７９】４．第４の実施の形態 次に、図１０を用いて、本発明の第４の実施の形態を説
明する。

【００８０】図１０は、本発明のプロジェクタの第４の
実施の形態の概略的構成を示す平面図である。本実施形
態は、先に説明した第３の実施の形態の変形例であっ
て、照明装置１Ｃにおいて、第１の伝達レンズ２２６が
偏光変換素子４０Ｂと第２の伝達レンズ２２４の間に配
置されている点が第３の実施の形態と異なっている。そ
の他の点については第３の実施形態と同様である。そし
て、第３の実施形態で説明した各構成要素の変形の形態
を本実施形態に適用することも可能である。なお、本実
施の形態において、第１の実施形態と同様の構成要素に
は、図１〜４で用いたものと同一の符号を付して、その
説明を省略する。また、第３の実施形態と同様の構成要
素には、図７〜９で用いたものと同一の符号を付して、
その説明を省略する。

【００８１】第１の伝達レンズ２２６は、第３の実施形
態における第１の伝達レンズ２２２と同様、複数の小レ
ンズ２２６ａによって構成されたレンズアレイである。
第３の実施形態における第１の伝達レンズ２２２は、レ
ンズアレイ２２０を構成する各小レンズ２２０ａによっ
て集光された各部分光束２を偏光変換素子４０Ｂの入射
面４５ａに対して略垂直に入射させるという機能を有し
ていたが、本実施形態の第１の伝達レンズ２２６は偏光
変換素子４０Ｂの射出側に配置されるため、このような
機能は有していない。本実施形態の構成は、実質的に、
偏光変換素子４０Ｂの入射側に配置されたレンズを省略
することになる。したがって、光源１５から射出される
光束の特性、例えば平行性が優れている場合に適してい
る。

【００８２】本実施の形態の基本的な作用効果は、第３
の実施の形態の作用効果と同様であるが、本実施の形態
によれば、さらに、第１の伝達レンズ２２６と第２の伝
達レンズ２２４とを光学的に一体化することで界面の数
を減らすことができるため、光損失を低減できる効果が
ある。また、第１の伝達レンズ２２６に第２の伝達レン
ズ２２４の機能を併せ持たせられるため、第２の伝達レ
ンズ２２４を省略し、照明装置１Ｃの低コスト化を図る
ことも可能である。

【００８３】なお、本実施形態では、偏光変換素子４０
Ｂの１組の射出面４６ａ、４６ｂに対して１つの小レン
ズ２２６が対応する形態となっているが、偏光変換素子
４０Ｂの射出面４６ａ、射出面４６ｂの各々に１対１で
対応するように小レンズを配置するようにすることも可
能である。すなわち、図１０の小レンズ２２６ａの２倍
の数の小レンズを用いて第１の伝達レンズ２２６を構成
することも可能である。このようにすれば、光利用効率
を一層向上させることができる。

【００８４】５．第５の実施の形態 次に、図１１〜１４を用いて、本発明の第５の実施の形
態を説明する。

【００８５】図１１、図１２は、本発明のプロジェクタ
の第５の実施の形態の概略的構成を示し、図１１はＸ−
Ｚ平面における概略垂直断面図、図１２はＸ軸方向から
見た概略平面図である。

【００８６】この第５の実施の形態は、レンズアレイ２
４０によってマトリクス状に形成される複数の光源像Ｓ
のＸ軸方向における配置間隔ＳＸを狭くなるようにし、
さらに縮小光学系としてのアフォーカル光学系５０によ
ってＹ軸方向における配置間隔ＳＹを狭くなるようにし
ている点に特徴を有する。本実施形態において、第１の
実施形態と同様の構成要素には、図１〜４で用いたもの
と同一の符号を付して、その説明を省略する。

【００８７】照明装置１Ｄは、光源１５と、レンズアレ
イ２４０と、アフォーカル光学系５０と、第１の伝達レ
ンズ２４２と、偏光変換素子４０Ｄと、第２の伝達レン
ズ２４４と、平行化レンズ３９と、を備えている。照明
装置１Ｄは、光源１５から射出された光をレンズアレイ
２４０によって複数の部分光束に分割し、各部分光束を
偏光変換素子４０Ｄによって一種類の偏光光に変換した
後、液晶装置８０の被照明領域状に重畳させる。

【００８８】光源１５は、第３の実施形態の照明装置１
Ｂ（図７）における光源１５と同一である。

【００８９】レンズアレイ２４０は、マトリクス状に配
置された複数の小レンズ２４０ａによって構成される。
各小レンズ２４０ａの輪郭Ｔは、液晶装置８０の被照明
領域の形状と略相似形をなす。光源１５から射出された
光束は、レンズアレイ２４０を構成する各小レンズ２４
０ａの集光作用により、複数の部分光束に分割され、照
明光軸Ｌと略直交するＸ−Ｙ平面（仮想面Ｐ）内に、小
レンズ２４０ａの数と同数の光源像Ｓを形成する。レン
ズアレイ２４０を構成する各小レンズ２４０ａは、図１
３に示すように、その光軸Ｑがレンズの幾何学的中心Ｃ
に対してＸ軸方向にずれた偏心レンズである。本実施形
態では、このようなレンズアレイ２４０を用いているの
で、図１４に示すように、光源像ＳのＸ軸方向における
配置間隔ＳＸが、図９（ｂ）に示す比較例の場合と比較
して、小さくなる。

【００９０】アフォーカル光学系５０は、図１２に示す
ように、通過する光束の平行性をほぼ維持しつつ、全体
の光束径を縮小化する機能を有する。本実施の形態にお
けるアフォーカル光学系５０は、Ｙ軸方向のみに曲率を
有するシリンドリカル凸レンズ５２及びシリンドリカル
凹レンズ５４によって構成されている。なお、それぞれ
のシリンドリカルレンズ５２、５４と同等の機能を、２
枚以上のレンズからなる組レンズによって実現すること
もでき、その場合には、光学収差を低減できるという効
果がある。シリンドリカル凸レンズ５２は、レンズアレ
イ２４０の射出側に設置され、シリンドリカル凸レンズ
５２を通過する光束３をＹ軸方向にのみ屈折させて照明
光軸Ｌの方向に内向させる。シリンドリカル凹レンズ５
４は、第１の伝達レンズ２４２の入射側に設置され、シ
リンドリカル凸レンズ５２からの内向した光束を照明光
軸Ｌに対して略平行化する。本実施形態では、このよう
なアフォーカル光学系５０を用いているので、図１４に
示すように、光源像ＳのＹ軸方向における配置間隔ＳＹ
が、図９（ｂ）に示す比較例の場合と比較して、小さく
なる。

【００９１】偏光変換素子４０Ｄの入射側に配置された
第１の伝達レンズ２４２は、第１の実施形態における第
１の伝達レンズ３５（図１）とほぼ同様の機能を有す
る。第１の伝達レンズ２４２は、レンズアレイ２４０を
構成する小レンズ２４０ａと同数の小レンズ２４２ａに
よって構成されている。各小レンズ２４２ａの位置は、
複数の光源像Ｓが形成される位置に対応するように構成
されている。小レンズ２４２ａの輪郭の形状に制約はな
いが、矩形形状や六角形状などに設定すれば、配列しや
すいため都合が良い。また、小レンズ２４２ａは、小レ
ンズ２４０ａと同じような偏心レンズであり、各小レン
ズ２４２ａの集光特性は、レンズアレイ２４０を構成す
る各小レンズ２４０ａによって集光された各部分光束を
偏光変換素子４０Ｄの入射面４５ａに対して略垂直に入
射させるように設定されている。したがって、偏光変換
素子４０Ｄの偏光分離膜に対して入射角度０度に近い状
態で光を入れることができ、偏光変換効率が良い。な
お、第１の伝達レンズ２４２は必ずしも必要なものでは
ない。

【００９２】偏光変換素子４０Ｄは、第３の実施形態に
おける偏光変換素子４０Ｂと比較してサイズが一回り小
さいだけで、その他の点では第３の実施形態の偏光変換
素子４０Ｂと異なるところがない。したがって、その詳
細な説明は省略する。

【００９３】偏光変換素子４０Ｄの射出側に配置された
第２の伝達レンズ２４４は、第１の実施形態における第
２の伝達レンズ３７と同様の機能、すなわち、レンズア
レイ２４０によって分割された部分光束を液晶装置８０
の被照明領域上で重畳させる機能を有する。本実施形態
において、第２の伝達レンズ２４４は軸対象の球面レン
ズで形成されているが、これに限定されるものではな
い。例えば、レンズアレイや、フレネルレンズや、複数
のレンズからなる組レンズなどを使用することもでき
る。このようなレンズを用いた場合には、各種の光学収
差を低減することが可能である。また、フレネルレンズ
を用いた場合には、レンズの中心厚を薄くすることがで
きるため、照明装置１Ｄを軽量化したい場合に都合が良
い。

【００９４】本実施形態では、レンズアレイ２４０とア
フォーカル光学系５０とを用いることにより、Ｘ軸方向
における光源像Ｓの配置間隔ＳＸと、Ｙ軸方向における
光源像Ｓの配置間隔ＳＹとを、ともに、図９（ｂ）に示
した比較例の場合に比べて狭くしている。しかしなが
ら、レンズアレイ２４０を構成する各小レンズ２４０ａ
の集光特性と、アフォーカル光学系５０を構成するレン
ズ５２、５４の特性とは、第１〜第４の実施形態の場合
と同様、ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸを満たすように設定さ
れている。したがって、本実施形態の場合にも、第１の
実施形態と同様、入射面４（図４）と直交するＹ軸方向
における入射角度を小さくすることができ、偏光分離面
６２の偏光分離性能を比較的高い状態で維持することが
可能となる。よって、明るくコントラスト比の高い投写
画像を実現することができる。

【００９５】さらに、本実施形態では、Ｙ軸方向におけ
る光源像Ｓの配置間隔ＳＹのみならず、レンズアレイ２
４０によってＸ軸方向における光源像Ｓの配置間隔ＳＸ
をも狭くするようにしているので、レンズアレイ２４０
より光路下流側に配置される光学素子のサイズを小さく
することが可能となる。よって、プロジェクタの小型
化、軽量化を図ることが可能となる。

【００９６】なお、本実施の形態では、レンズアレイ２
４０を構成するすべての小レンズ２４０ａを偏心レンズ
としているが、一部に偏心レンズでないレンズを用いて
も良い。また、本実施の形態では、レンズアレイ２４０
によってＸ軸方向における光源像Ｓの配置間隔ＳＸを狭
くするようにしているが、必ずしもＸ軸方向における光
源像Ｓの配置間隔ＳＸを狭くする必要はない。この場合
は、レンズアレイ２４０を構成するすべての小レンズ２
４０ａを偏心レンズでない通常のレンズによって構成す
れば良い。また、第２の実施形態のように、Ｘ軸方向に
おける光源像Ｓの配置間隔ＳＸが広くなるように設定し
ても良い。この場合は、第２の実施形態の場合と同様、
光源１５が点光源にあまり近くない場合であっても、偏
光変換素子４０Ｄにおける偏光変換効率を向上させるこ
とができ、その結果、プロジェクタにおける光利用効率
を向上させることが可能となる。

【００９７】さらにまた、光源像Ｓの寸法が小さい場合
には、シリンドリカル凸レンズ５２とシリンドリカル凹
レンズ５４の両方を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の二方向に曲
率を有する一般的な凸レンズと凹レンズ、あるいはトー
リックレンズに置き換えることができる。

【００９８】６．第６の実施の形態 次に、図１５、図１６を用いて、本発明のプロジェクタ
の第６の実施の形態を説明する。

【００９９】図１５、図１６は、本発明のプロジェクタ
の第６の実施の形態の概略的構成を示し、図１５はＸ−
Ｚ平面における概略垂直断面図、図１６はＸ軸方向から
見た平面図である。本実施形態は、先に説明した第５の
実施の形態の変形例であり、照明装置１Ｅにおいて、ア
フォーカル光学系５０を構成するシリンドリカル凸レン
ズ５２がレンズアレイ２４０の入射側に配置され、ま
た、シリンドリカル凹レンズ５４が第１の伝達レンズ２
４２の射出側に配置されている点が、第５の実施の形態
と異なっている。その他の点については第５の実施の形
態と同様である。そして、第５の実施の形態で説明した
各構成要素の変形の形態を本実施形態に適用することも
可能である。なお、本実施の形態において、第１の実施
形態と同様の構成要素には、図１〜４で用いたものと同
一の符号を付している。また、第５の実施形態と同様の
構成要素には、図１１〜１４で用いたものと同一の符号
を付している。

【０１００】本実施のように、アフォーカル光学系５０
のシリンドリカル凸レンズ５２、シリンドリカル凹レン
ズ５４の位置を変えても、第５の実施の形態と同様の作
用効果を達成することが可能である。

【０１０１】なお、アフォーカル光学系５０を挿入する
位置は、第４の実施の形態、並びに、本実施形態の位置
に限定されず、光源１５と偏光ビームスプリッタ６０の
間で任意に選択することが可能である。そして、アフォ
ーカル光学系５０を光源１５と偏光ビームスプリッタ６
０の間のいかなる位置に挿入したとしても、レンズアレ
イ２４０を構成する各小レンズ２４０ａの集光特性と、
アフォーカル光学系５０を構成するレンズ５２、５４の
特性とがＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸを満たすように設定さ
れている限り、第５の実施の形態と同様の作用効果を達
成することが可能である。

【０１０２】さらに、第５の実施の形態及び本実施形態
においては、レンズアレイ２４０を構成する各小レンズ
２４０ａの集光特性と、アフォーカル光学系５０を構成
するレンズ５２、５４の特性を調整することによって、
Ｘ軸方向における光源像Ｓの配置間隔ＳＸとＹ軸方向に
おける光源像Ｓの配置間隔ＳＹとを狭めるようにしてい
るが、このように光源像Ｓの配置間隔ＳＸ、ＳＹを狭め
る機能をアフォーカル光学系５０のみによって実現する
ことも可能である。このようにすれば、レンズアレイ２
４０を偏心レンズを用いることなく構成することが可能
となるため、照明装置の簡略化、並びにプロジェクタの
小型化、軽量化、及び低コスト化を実現することができ
る。

【０１０３】７．第７の実施の形態 次に、図１７〜２１を用いて、本発明の第７の実施の形
態を説明する。

【０１０４】図１７、図１８は、本発明のプロジェクタ
の第７の実施の形態の概略的構成を示す図であり、図１
７はＸ−Ｚ平面における概略垂直断面図、図１８はＸ軸
方向から見た平面図である。

【０１０５】本実施形態は、先に説明した第５、第６の
実施形態の変形例であり、照明装置１Ｆにおけるレンズ
アレイ２５０と第１の伝達レンズ２５２とに、第５、第
６の実施形態におけるアフォーカル光学系５０の機能を
持たせたものである。シリンドリカル凸レンズ５２、シ
リンドリカル凹レンズ５４が存在しないこと、並びに、
レンズアレイ２５２と第１の伝達レンズ２５２以外の構
成、以外については、第５、第６の実施形態と同様であ
る。そして、第５、第６の実施の形態で説明した各構成
要素の変形の形態を本実施形態に適用することも可能で
ある。なお、本実施の形態において、第１の実施形態と
同様の構成要素には、図１〜４で用いたものと同一の符
号を付し、第５、第６の実施形態と同様の構成要素に
は、図１１〜１６で用いたものと同一の符号を付して、
その説明を省略する。

【０１０６】レンズアレイ２５０は、マトリクス状に配
置された複数の小レンズ２５０ａによって構成される。
レンズアレイ２５０を構成する各小レンズ２５０ａは、
図１９に示すように、その光軸Ｑがレンズの幾何学的中
心Ｃに対してＸ軸方向およびＹ軸方向、あるいはＸ軸方
向のみにずれた偏心レンズである。各小レンズ２５０ａ
の輪郭Ｔは、液晶装置８０の被照明領域の形状と略相似
形をなす。光源１５から射出された光束は、レンズアレ
イ２５０を構成する各小レンズ２５０ａの集光作用によ
り、複数の部分光束に分割され、照明光軸Ｌと略直交す
るＸ−Ｙ平面内（仮想面Ｐ）内に、小レンズ２５０ａの
数と同数の光源像Ｓを形成する。また、レンズアレイ２
５０は、第５、第６の実施形態におけるシリンドリカル
凸レンズ５２（図１１、１２、１４〜１６）と同様に、
光束３をＹ軸方向に屈折させて、照明光束Ｌの方向に内
向させる機能も有している。

【０１０７】第１の伝達レンズ２５２は、マトリクス状
に配置された複数の小レンズ２５２ａによって構成され
る。第１の伝達レンズ２５２を構成する各小レンズ２５
２ａは、図２０に示すように、その光軸Ｑがレンズの幾
何学的中心Ｃに対してＸ軸方向およびＹ軸方向、あるい
はＸ軸方向のみにずれた偏心レンズである。各小レンズ
２５２ａの位置は、複数の光源像Ｓが形成される位置に
対応するように構成されている。小レンズ２５２ａの輪
郭Ｔの形状に制約はないが、矩形形状や六角形状などに
設定すれば、配列しやすいため都合が良い。小レンズ２
５２ａの集光特性は、レンズアレイ２５０を構成する各
小レンズ２５０ａによって集光された各部分光束を偏光
変換素子４０Ｄの入射面４５ａに対して略垂直に入射さ
せるように設定されている。また、レンズアレイ２５２
は、第５、第６の実施形態におけるシリンドリカル凹レ
ンズ５４（図１１、１２、１４〜１６）と同様、光束３
を照明光軸Ｌに対して略平行化する機能も有している。

【０１０８】本実施形態においては、図２１に示すよう
に、レンズアレイ２５０を構成する小レンズ２５０ａ、
第１の伝達レンズ２５２を構成する小レンズ２５２ａの
集光特性が、第１乃至第６の実施の形態の場合と同様、
ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸを満たすように設定されてい
る。

【０１０９】本実施形態の場合にも、第５の実施の形態
の場合と同様の作用効果を達成することが可能である。
さらに、本実施形態では、レンズアレイ２５０及び第１
の伝達レンズ２５２のみによって、第５、第６の実施形
態におけるアフォーカル光学系５０（図１１、１２、１
４〜１６）と同様の機能を実現できることから、部品点
数の低減によるプロジェクタの小型化、軽量化、及び低
コスト化を実現することが可能となる。

【０１１０】８．第８の実施の形態 次に、図２２、図２３を用いて、本発明のプロジェクタ
の第８の実施の形態を説明する。

【０１１１】図２２、図２３は、本発明のプロジェクタ
の第８の実施の形態の概略的構成を示す図であり、図２
２は図垂直断面図である。図２２、２３において、先に
説明した第１の実施形態と同様の構成部分については、
図１〜４で用いたのと同一の符号を付して、その説明を
省略する。

【０１１２】照明装置１Ｇは、光源１５と、レンズアレ
イ２６０と、第１の伝達レンズ２６２と、偏光変換素子
４０Ｇと、第２の伝達レンズ２６４と、平行化レンズ３
９と、を備えている。照明装置１Ｇは、光源１５から射
出された光をレンズアレイ２６０によって複数の部分光
束に分割し、各部分光束を偏光変換素子４０Ｇによって
一種類の偏光光に変換した後、液晶装置８０の被照明領
域上に重畳させる。

【０１１３】光源１５は、第３の実施形態の照明装置１
Ｂ（図１７）における光源１５と同一である。

【０１１４】レンズアレイ２６０は、マトリクス状に配
置された複数の小レンズ２６０ａによって構成される。
各小レンズ２６０ａの輪郭は、矩形形状である。光源１
５から射出された光束は、レンズアレイ２６０ａを構成
する各小レンズ２６０ａの集光作用により、複数の部分
光束に分割され、照明光軸Ｌと略直交するＸ−Ｙ平面
（仮想面）内に、小レンズ２６０ａの数と同数の光源像
を形成する。レンズアレイ２６０を構成する各小レンズ
２６０ａは、光軸とレンズの幾何学的中心Ｃとが一致し
た通常のレンズである。

【０１１５】偏光変換素子４０Ｇの入射側に配置された
第１の伝達レンズ２６２は、第１の実施形態における第
１の伝達レンズ３５（図１）とほぼ同様の機能を有す
る。第１の伝達レンズ２６２は、マトリクス状に配置さ
れた複数の小レンズ２６２ａによって構成されている。
第１の伝達レンズ２６２を構成する各小レンズ２６２ａ
は、光軸とレンズの幾何学的中心Ｃとが一致した通常の
レンズである。各小レンズ２６２ａの位置は、複数の光
源像が形成される位置に対応している。小レンズ２６２
ａの輪郭の形状に制約はないが、矩形形状や六角形状な
どにすれば、配列しやすいため都合が良い。

【０１１６】偏光変換素子４０Ｇは、第１の実施形態に
おける偏光変換素子４０に比べて偏光分離膜、反射膜、
及びこれらの間に配置される透光性部材の数が多いだけ
で、その他の点では第１の実施形態の偏光変換素子４０
と異なるところがない。したがって、その詳細な説明は
省略する。

【０１１７】偏光変換素子４０Ｇの射出側に配置された
第２の伝達レンズ２６４は、第１の実施形態における第
２の伝達レンズ３７と同様の機能、すなわち、レンズア
レイ２６０によって分割された部分光束を、液晶装置８
０の被照明領域上で重畳させる機能を有する。本実施形
態において、第２の伝達レンズ２６４は軸対称の球面レ
ンズで形成されているが、これに限定されるものではな
い。例えば、レンズアレイや、フレネルレンズや、複数
のレンズからなる組レンズなどを使用することもでき
る。このようなレンズを用いた場合には、レンズの中心
圧を薄くすることができるため、照明装置１Ｇを軽量化
したい場合に都合が良い。

【０１１８】第２の伝達レンズ２６４と平行化レンズ３
９との間に配置された縮小光学系５５は、第２の伝達レ
ンズ２６４から射出される光束３の径をＸ軸方向及びＹ
軸方向に縮小する作用を有する。本実施形態の縮小光学
系５５は、２つの凹レンズ５５ａ、５５ｂを組み合わせ
た組レンズによって構成されているが、これに限定され
ず、１つのレンズを用いても良い。ただし、部分光束を
平行化レンズ３９に導く際に発生しやすい光学収差を低
減するためには、組レンズや非球面レンズの使用が適し
ている。

【０１１９】ここで、縮小光学系５５は、Ｘ軸方向の縮
小率よりもＹ軸方向の縮小率が高くなるように構成され
ている。これは、第１の実施形態と同様、偏光分離面６
２の偏光分離特性を維持するためである。

【０１２０】このように、本実施形態では、第２の伝達
レンズ２６４と平行化レンズ３９との間に、第２の伝達
レンズ２６４から射出される光束３の径をＸ軸方向及び
Ｙ軸方向に縮小する作用を有する縮小光学系５５を配置
し、この縮小光学系５５を、Ｘ軸方向の縮小率よりもＹ
軸方向の縮小率が高くなるようにすることで、先に述べ
た第１〜第７の実施形態のように照明装置をＳＹ／ＳＸ
＜ＭＹ／ＭＸを満たすような設計としなくても、入射面
４（図４）と直交するＹ軸方向における入射角度を小さ
くすることができ、偏光分離面６２の偏光分離性能を比
較的高い状態で維持することができる。よって、明るく
コントラスト比の高い投写画像を実現することができ
る。

【０１２１】なお、本実施形態では、縮小光学系５５に
よって、第２の伝達レンズ２６４から射出される光束３
の径をＸ軸方向及びＹ軸方向に縮小するようにしている
が、Ｘ軸方向への縮小は必ずしも必要ではない。すなわ
ち、Ｙ軸方向にのみ縮小するようにしても良い。この場
合には、縮小光学系５５を構成する凹レンズ５５ａ、５
５ｂを、Ｙ軸方向にのみ曲率を有するレンズ（例えばシ
リンドリカルレンズ）とすれば良い。

【０１２２】また、本実施形態では、光源からの光束を
光束分割素子によって複数の部分光束に分割する光束分
割素子としてレンズアレイ２６０を用いているが、棒状
の導光体からなる光束分割素子を用いても良い。その場
合には、図２（ｂ）の比較例に示したような導光体２０
０を用い、２次光源像が形成される位置と偏光分離面６
２との間に縮小光学系５５を配置すれば良い。例えば、
図１の導光体２０を図２（ｂ）に示したような導光体２
００にし、第２の伝達レンズ３７と平行化レンズ３９と
の間に縮小光学系５５を設けることが考えられる。

【０１２３】９．第９の実施の形態 図２４は、本発明に係るプロジェクタの第９の実施の形
態の要部を示す概略平面図である。本実施の形態は第１
〜第８の実施の形態の変形例であり、偏光ビームスプリ
ッタ６０から射出された照明光束８を、色分離・合成光
学系１００を用いて赤色光Ｒ、青色光Ｂ、緑色光Ｇに分
離し、各色光毎に対応して設けられた３つの反射型の液
晶装置８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂに各色光を入射させてカ
ラー画像を形成する点に特徴を有する。図２４に示す構
成部分は、第１〜第８の実施形態の平行化レンズ３９以
降の構成と置き換える部分である。照明装置１〜１Ｇ、
投写面９５については図示、説明ともに省略する。ま
た、図２４において、第１〜第８の実施の形態と共通の
部材については、同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【０１２４】図２４において、色分離・合成光学系１０
０は、３つのプリズム１１０，１２０，１３０を組合せ
て形成されている。プリズム１１０は、三角形の断面形
状を有する柱状のプリズムである。プリズム１１０の後
述するプリズム１２０と近接する面１１２上には、赤色
光Ｒを反射し他の色光を透過する赤色反射ダイクロイッ
ク膜１００Ｒが形成されている。プリズム１２０は、三
角形の断面形状を有する柱状のプリズムである。プリズ
ム１２０の後述するプリズム１３０と接する面１２２上
には、青色光Ｂを反射し他の色光を透過する青色反射ダ
イクロイック膜１００Ｂが形成されている。プリズム１
３０は、一辺が斜辺として形成された略台形状の断面形
状を有する柱状のプリズムである。プリズム１３０は、
その斜辺に相当する面１３２が、プリズム１２０の青色
反射ダイクロイック膜１００Ｂに当接するように配置さ
れている。プリズム１１０は、偏光ビームスプリッタ６
０との間、及び、プリズム１２０との間に、各々極僅か
な隙間を設けるようにして配置されている。

【０１２５】液晶装置８０Ｒは、赤色光Ｒを変調する反
射型電気光学装置であり、プリズム１１０の赤色反射ダ
イクロイック膜１００Ｒが形成されず、偏光ビームスプ
リッタ６０とも近接していない面１１６に対向させて設
置されている。また、液晶装置８０Ｂは、青色光Ｂを変
調する反射型電気光学装置であり、プリズム１２０の青
色反射ダイクロイック膜１２０が形成されず、プリズム
１１０とも近接していない面１２６に対向させて設置さ
れている。さらに、液晶装置８０Ｇは、緑色光Ｇを変調
する反射型電気光学装置であり、プリズム１３０の青色
反射ダイクロイック膜１００Ｂと当接する面１３２と向
かい合う面１３６に対向させて設置されている。

【０１２６】本実施の形態において、照明装置１〜１Ｇ
から射出され偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面６
２にて反射されたＳ偏光光束は、まず、プリズム１１０
に入射し、赤色反射ダイクロイック膜１００Ｒにて赤色
光Ｒとその他の色光とに分離される。ここで、プリズム
１１０と偏光ビームスプリッタ６０の間には隙間が形成
されていることから、プリズム１１０の偏光ビームスプ
リッタ６０と対向する面１１４は、赤色反射ダイクロイ
ック膜１００Ｒにて反射された赤色光Ｒに対して全反射
面となる。したがって、赤色反射ダイクロイック膜１０
０Ｒによって分離された赤色光Ｒは、面１１４で全反射
して液晶装置８０Ｒに入射し、図示されない外部からの
画像情報に基づいて変調される。次に、赤色反射ダイク
ロイック膜１００Ｒを透過したＳ偏光光は、プリズム１
２０に入射する。そして、青色反射ダイクロイック膜１
００Ｂにて、青色光Ｂと緑色光Ｇとに分離される。プリ
ズム１２０とプリズム１１０との間にも隙間が形成され
ていることから、プリズム１２０のプリズム１００と対
向する面１２４は、青色反射ダイクロイック膜１００Ｂ
で反射された青色光Ｂに対して全反射面となる。したが
って、青色反射ダイクロイック膜１００Ｂによって反射
された青色光Ｂは、面１２４で全反射して液晶装置８０
Ｂに入射し、図示されない外部からの画像情報に基づい
て変調される。最後に、青色反射ダイクロイック膜１０
０Ｂを透過した緑色光Ｇは、プリズム１３０内を直進し
て液晶装置８０Ｇに入射し、図示されない外部からの画
像情報に基づいて変調される。

【０１２７】液晶装置８０Ｒ、８０Ｂ、８０Ｇで変調さ
れた各色光は、色分離・合成光学系１００に戻り、先に
説明した光路を逆にたどって合成される。合成された光
は、偏光ビームスプリッタ６０に再度入射する。ここ
で、外部からの画像情報に基づいて変調された光束は、
部分的にＰ偏光光束となっているため、このＰ偏光光束
は偏光分離面６２を透過し、投写レンズ９０（図１等参
照）によってスクリーンなどの投写面９５（図１等参
照）上に拡大投写される。

【０１２８】なお、本実施の形態とは異なり、偏光ビー
ムスプリッタ６０を挟んで照明装置１〜１Ｇと対向する
位置に色分離・合成光学系１００を配置した構成を採用
することもできる。その場合には、照明装置１から射出
される照明光束の偏光状態をＰ偏光状態に揃えておけば
よい。あるいは、偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離
面を、Ｐ偏光光束を反射し、Ｓ偏光光束を透過するよう
な特性にしておけば良い。また、本実施の形態では、図
２４に示すように、各液晶装置８０Ｒ、８０Ｂ、８０Ｇ
の寸法に比べて、偏光ビームスプリッタ６０等の寸法が
相対的に大きくなっている。このため、偏光ビームスプ
リッタ６０の光源側に光束径を小さくするための集光レ
ンズを配置することが好ましい。

【０１２９】本実施の形態のプロジェクタにおいても、
第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【０１３０】１０．その他の実施の形態 本発明の実施の形態は、上述の例に限定されるものでは
なく、発明の範囲内において種々変更することができ
る。例えば、上記各実施の形態においては、部分光束の
それぞれを１種類の偏光光に変換するための偏光変換光
学系を用いているが、これを省略することもできる。た
だし、光利用効率の向上という観点からは、上述のよう
に偏光変換光学系を使用した形態の方が、偏光変換光学
系を省略した形態よりも優れていると言える。また、プ
ロジェクタは、スクリーンを背面から投写するリア型で
も、前面から投写するフロント型でもかまわない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のプロジェクタの第１の実施の
形態を示す概略平面図である。

【図２】図２（ａ）は、第１の実施の形態における導光
体の形状と光源像の配置間隔との関係を説明するための
図である。図２（ｂ）は、比較例における導光体の形状
と光源像の配置間隔との関係を説明するための図であ
る。

【図３】図３（ａ）は、偏光変換光学系の構成を示す概
略平面図、図３（ｂ）は外観斜視図である。

【図４】図４は、偏光分離面とそこに入射する光束との
幾何学的な位置関係を示す図である。

【図５】図５は、本発明のプロジェクタの第２の実施の
形態を示す概略平面図である。

【図６】図６は、第２の実施の形態における導光体の形
状と光源像の配置間隔との関係を説明するための図であ
る。

【図７】図７は、本発明のプロジェクタの第３の実施の
形態を示す概略平面図である。

【図８】図８は、第３の実施形態におけるレンズアレイ
の構成を説明するための平面図である。

【図９】図９（ａ）は、第３の実施の形態におけるレン
ズアレイを構成する小レンズの集光特性と光源像の配置
間隔との関係を説明するための図である。図９（ｂ）
は、比較例におけるレンズアレイを構成する小レンズの
集光特性とと光源像の配置間隔との関係を説明するため
の図である。

【図１０】図１０は、本発明のプロジェクタの第４の実
施の形態を示す概略平面図である。

【図１１】図１１は、本発明のプロジェクタの第５の実
施の形態を示す概略垂直断面図である。

【図１２】図１２は、本発明のプロジェクタの第５の実
施の形態を示す概略平面図である。

【図１３】図８は、第５の実施形態におけるレンズアレ
イの構成を説明するための平面図である。

【図１４】図１４は、第５の実施の形態におけるレンズ
アレイを構成する小レンズの集光特性と光源像の配置間
隔との関係を説明するための図である。

【図１５】図１５は、本発明のプロジェクタの第６の実
施の形態を示す概略垂直断面図である。

【図１６】図１６は、本発明のプロジェクタの第６の実
施の形態を示す概略平面図である。

【図１７】図１７は、本発明のプロジェクタの第７の実
施の形態を示す概略垂直断面図である。

【図１８】図１８は、本発明のプロジェクタの第７の実
施の形態を示す概略平面図である。

【図１９】図１９は、第７の実施形態におけるレンズア
レイの構成を説明するための平面図である。

【図２０】図２０は、第７の実施形態における第１の伝
達レンズの構成を説明するための平面図である。

【図２１】図２１は、第７の実施の形態におけるレンズ
アレイを構成する小レンズの集光特性と光源像の配置間
隔との関係を説明するための図である。

【図２２】図２２は、本発明のプロジェクタの第８の実
施の形態を示す概略垂直断面図である。

【図２３】図２２は、本発明のプロジェクタの第８の実
施の形態を示す概略平面図である。

【図２４】図２４は、本発明のプロジェクタの第９の実
施の形態の要部を示す概略平面図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ 照
明装置 ２ 部分光束 ４ 入射面 ６ 照明光束の中心軸 ８ 照明光束 １０、１５ 光源 １１ 発光管 １２ 楕円リフレクタ １４ パラボラリフレクタ ２０、２００、２１０ 導光体 ２２、２０２、２１２ 入射端面 ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 反射面 ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ 反射面 ２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄ 反射面 ２５ｂ，２５ｄ 反射面 ２６、２０６、２１６ 射出端面 ２２０、２３０、２４０、２５０、２６０ レンズア
レイ ２２０ａ、２３０ａ、２４０ａ、２５０ａ、２６０ａ
小レンズ ２２２、２２６、２４２、２５２、２６２ 第１の伝
達レンズ ２２２ａ、２２６ａ、２４２ａ、２５２ａ、２６２ａ
小レンズ ２２４、２４４、２６４ 第２の伝達レンズ ３０ リレー光学系 ３１ 集光光学系 ３１ａ，３１ｂ 集光レンズ ３５ 第１の伝達レンズ ３５ａ 小レンズ ３７ 第２の伝達レンズ ３９ 平行化レンズ ４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｄ、４０Ｇ 偏光変換素
子 ４１、４３ 透光性部材 ４２ 偏光分離膜 ４４ 反射膜 ４５ａ、４５ｂ 入射面 ４６ａ、４６ｂ 射出面 ４８ 位相差板 ５０ アフォーカル光学系 ５２ シリンドリカル凸レンズ ５４ シリンドリカル凹レンズ ５５ 光束圧縮光学系 ５５ａ、５５ｂ 凹レンズ ６０ 偏光ビームスプリッタ ６２ 偏光分離面 ７０、７２ 偏光板 ８０、８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂ 液晶装置 ９０ 投写レンズ ９５ 投写面 １００ 色分離・合成光学系 １００Ｒ 赤色反射ダイクロイック膜 １００Ｂ 赤色反射ダイクロイック膜 １１０、１２０、１３０ プリズム １１２、１１４、１１６、１２２、１２４、１２６、１
３６ プリズムの面 ＭＸ 導光体の入射端面のＸ軸方向の長さ、または、
小レンズの輪郭ＴのＸ軸方向の長さ ＭＹ 導光体の入射端面のＹ軸方向の長さ、または、
小レンズの輪郭ＴのＹ軸方向の長さ ＳＸ 光源像ＳのＸ軸方向の配置間隔 ＳＹ 光源像ＳのＹ軸方向の配置間隔 Ｌ 照明光軸 Ｈ 偏光分離面６２の法線 Ｐ 仮想面 Ｓ 光源像 Ｔ 小レンズの輪郭 Ｑ 小レンズの光軸 Ｃ 小レンズの幾何学的中心

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ Ｆターム(参考） 2H088 EA13 HA20 HA24 HA25 HA28 HA30 MA03 MA04 2H091 FA08Z FA10X FA10Z FA11Z FA23Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z LA18 MA07 2H099 AA12 BA09 CA02 CA08 CA11 DA05 5C058 AA09 AB06 BA05 BA08 EA11 EA12 EA26 EA51 5C060 BA03 BC01 DA04 HC12 HC25 HD02 JA11 JB06

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光束を光束分割素子によって
   複数の部分光束に分割し、前記複数の部分光束によって
   複数の光源像を形成する照明装置と、 前記照明装置から射出された照明光束を変調する電気光
   学装置と、 前記電気光学装置によって変調された光を投写する投写
   レンズと、 前記照明光束に含まれる所定の偏光成分の光を選択して
   前記電気光学装置に向けて射出するとともに、前記電気
   光学装置によって変調された光のうち所定の偏光成分の
   光を選択して前記投写レンズに向けて射出する偏光分離
   面と、を備えたプロジェクタにおいて、 前記光束分割光学素子は、入射端面と、射出端面と、少
   なくとも４つの反射面とを備えた棒状の導光体であり、 前記照明光束の中心軸と前記偏光分離面の法線とによっ
   て規定される面を入射面とし、前記入射面と平行で前記
   照明光軸と直交する方向をＸ方向、前記入射面と直交す
   る方向をＹ方向とし、前記入射端面のＸ方向の長さをＭ
   Ｘ、Ｙ方向の長さをＭＹとし、前記複数の光源像のＸ方
   向の配置間隔をＳＸ、Ｙ方向の配置間隔をＳＹとしたと
   き、ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸを満たすことを特徴とする
   プロジェクタ。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記照明装置から射出された照明光束を複数の色光に分
   離する色分離光学系と、前記色分離光学系によって分離
   された色光をそれぞれ変調する複数の前記電気光学装置
   と、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記導光体の、Ｙ方向において対向する一対の前記反射
   面の間隔は、前記入射端面から前記射出端面に向かうに
   したがって広くなることを特徴とするプロジェクタ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、 前記導光体の、Ｘ方向において対向する一対の前記反射
   面の間隔は、前記入射端面から前記射出端面に向かうに
   したがって狭くなることを特徴とするプロジェクタ。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかにおい
   て、 前記導光体の前記射出端面の形状は、前記電気光学装置
   の表示領域の形状と略相似形をなすことを特徴とするプ
   ロジェクタ。
6. 【請求項６】 光源からの光束を光束分割素子によって
   複数の部分光束に分割し、前記複数の部分光束によって
   複数の光源像を形成する照明装置と、 前記照明装置から射出された照明光束を変調する電気光
   学装置と、 前記電気光学装置によって変調された光を投写する投写
   レンズと、 前記照明光束に含まれる所定の偏光成分の光を選択して
   前記電気光学装置に向けて射出するとともに、前記電気
   光学装置によって変調された光のうち所定の偏光成分の
   光を選択して前記投写レンズに向けて射出する偏光分離
   面と、を備えたプロジェクタにおいて、 前記光束分割光学素子は、複数の小レンズを備えたレン
   ズアレイであり、 前記照明光束の中心軸と前記偏光分離面の法線とによっ
   て規定される面を入射面とし、前記入射面と平行で前記
   照明光軸と直交する方向をＸ方向、前記入射面と直交す
   る方向をＹ方向とし、前記小レンズの輪郭のＸ方向の長
   さをＭＸ、Ｙ方向の長さをＭＹとし、前記複数の光源像
   のＸ方向の配置間隔をＳＸ、Ｙ方向の配置間隔をＳＹと
   したとき、ＳＹ／ＳＸ＜ＭＹ／ＭＸを満たすことを特徴
   とするプロジェクタ。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記照明装置から射出された照明光束を複数の色光に分
   離する色分離光学系と、前記色分離光学系によって分離
   された色光をそれぞれ変調する複数の前記電気光学装置
   と、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
8. 【請求項８】 請求項６または７において、 前記複数の小レンズの輪郭は、前記電気光学装置の表示
   領域の形状と略相似形をなすことを特徴とするプロジェ
   クタ。
9. 【請求項９】 請求項６乃至８のいずれかにおいて、 前記複数の小レンズのうち少なくとも一部が、偏心レン
   ズであることを特徴とするプロジェクタ。
10. 【請求項１０】 請求項６乃至９のいずれかにおいて、 前記照明装置は、前記照明光束の径を縮小する縮小光学
    系を備えることを特徴とするプロジェクタ。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、 前記縮小光学系は、前記光源像の前記Ｙ方向の配置間隔
    を小さくすることを特徴とするプロジェクタ。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、 前記縮小光学系は、さらに、前記光源像の前記Ｘ方向の
    配置間隔を小さくすることを特徴とするプロジェクタ。
13. 【請求項１３】 光源からの光束を光束分割素子によっ
    て複数の部分光束に分割し、前記複数の部分光束によっ
    て複数の光源像を形成する照明装置と、 前記照明装置から射出された照明光束を変調する電気光
    学装置と、 前記電気光学装置によって変調された光を投写する投写
    レンズと、 前記照明光束に含まれる所定の偏光成分の光を選択して
    前記電気光学装置に向けて射出するとともに、前記電気
    光学装置によって変調された光のうち所定の偏光成分の
    光を選択して前記投写レンズに向けて射出する偏光分離
    面と、を備えたプロジェクタにおいて、 前記照明装置は、前記照明光束の径を縮小する縮小光学
    系を備え、 前記照明光束の中心軸と前記偏光分離面の法線とによっ
    て規定される面を入射面とし、前記入射面と平行で前記
    照明光軸と直交する方向をＸ方向、前記入射面と直交す
    る方向をＹ方向としたとき、前記縮小光学系による前記
    Ｙ方向の光束の径の縮小率が、前記Ｘ方向の光束の径の
    縮小率よりも大きいことを特徴とするプロジェクタ。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、 前記照明装置から射出された照明光束を複数の色光に分
    離する色分離光学系と、前記色分離光学系によって分離
    された色光をそれぞれ変調する複数の前記電気光学装置
    と、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。