JP4464118B2 - 照明光学系及びそれを有する画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明光学系及びそれを有する画像表示装置に関し、例えば光源系から射出された光束を液晶パネルなどを用いたライトバルブ（画像表示素子）に入射させ、それによって変調し、変調後の光束を投射光学系（投射レンズ）を介して投射面（スクリーン面）上に拡大投射するプロジェクターに好適なものである。

従来より液晶ライトバルブなどを用いて画像情報に対応して変調された光束を投射レンズによってスクリーンなどに拡大投射する構成のプロジェクターが種々と提案されている（例えば特許文献１〜３）。このようなプロジェクターとしてはスクリーンに投射された画像が全体に渡って均一に近い明るさを有していることが重要である。

図８は、従来よりプロジェクターに用いられている照明光学系の説明図である。図８において、光源１０１から全方向に発する光束をリフレクタ１０２などで集光して前方に射出する光源系１００と、光源系１００からの光束に基づいて複数の光源像を形成する２次元的に微小レンズが配置された第１インデグレータ２０１と第２インデグレータ２０２を含む光学インテグレータ２００と、光学インテグレータ２００からの複数の光束をそれぞれ集光して被照明面であるライトバルブ４００を重畳的に照明する光学系６００を備えている。

なお、図８では、説明を容易にするため、照明光学系の機能を説明するための主要な構成要素のみを示している。

図８に示す照明光学系では、光源系１００は光源１０１とリフレクタ１０２とを備えており、光学インテグレータ２００は、２次元的に微小レンズが配置された第１インテグレータ２０１と第２インテグレータ２０２とから構成されている。光学系６００はコンデンサレンズ６０１から構成されている。

光源１０１から射出された放射状の光束は、リフレクタ１０２によって反射され略平行な光線束として射出される。第１インテグレータ２０１は光源系１００からの光束に基づいて第２インテグレータ２０２の近傍に複数の光源像（２次光源像）をつくる。一方、第１インテグレータ２０１の各レンズセル（微小光学素子）は、第２インテグレータ２０２とコンデンサレンズ６０１について被照明面であるライトバルブ４００と共役であり、各レンズセルはコンデンサレンズ６０１によって重畳的に被照明面４００に結像される。

近年のプロジェクターは、赤、緑、青用の３つのライトバルブを有する構成が主流であり、それに伴って１つの光源からの光をダイクロイックミラー等の色分解光学系を用いて色分解した上でそれぞれの色のライトバルブを照明する必要が生じてきた。その場合、２次元的に配置された微小レンズ（縦方向にも横方向にも屈折力を有するレンズ、すなわち通常のレンズ）を有するインテグレータを用いる図８のような構成では、スクリーンに投影される画像に色むらが生じてしまう。そこで、特許文献４では、図１８のように、すなわち、第１レンズアレイ５０１と第２レンズアレイ５０２とを、シリンドリカルレンズ群５０１−ａ、シリンドリカルレンズ群５０２−ａとで構成し、第２レンズアレイから出射する光束をフィールドレンズ５０３により液晶パネル５０７上で重ねあわせることによって液晶パネルを照明することにより、色むらの発生を低減する構成が開示されている。
特開２００１−１５４１５２号公報 特開２００１−２０１７９４号公報 特開２００１−２２１９８８号公報 特開平６−７５２００号公報

しかしながら、特許文献４に記載の構成では、シリンドリカルレンズ群５０１−ａ、シリンドリカルレンズ群５０２−ａが屈折力を持たない方向に関しては光量の均一化が図られないため、液晶パネル５０７上で照度ムラが生じてしまう。

本発明は、照度分布の不均一さを低減し、被照射面上の明るさの均一化を図ることができる照明光学系及びそれを有する画像表示装置の提供を目的とする。

請求項１の発明の照明光学系は、
光源側から被照明面に向かって順に、
光源からの光を複数の光束に分割するレンズアレイと、
前記レンズアレイから出射した光を直線偏光に変換する偏光変換素子とを有し、
前記偏光変換素子により変換された光が偏光分離面を介して被照明面を照明する照明光学系において、
前記レンズアレイは、第１の配列方向のみに１次元的に配列された複数の第１微小光学素子を有するレンズアレイであって、
前記複数の第１微小光学素子の一部は前記第１の配列方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ、残りはトーリックレンズであり、
前記第１の配列方向は、前記偏光分離面に入射する入射光束の主光線と出射光束の主光線とを含む平面に対して垂直な方向であることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、
前記第１の配列方向をＹ方向、前記照明光学系の光軸の方向をＺ方向、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向、そして前記複数の第１微小光学素子の前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向を含むＸＺ平面内における近軸焦点距離をｆｘ１とするとき、
前記第１微小光学素子のうち少なくともひとつは１／ｆｘ１≠０であることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、
前記第１の配列方向をＹ方向、前記照明光学系の光軸の方向をＺ方向、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向、そして前記複数の第１微小光学素子の前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向を含むＸＺ平面内における近軸焦点距離をｆｘ１とするとき、
前記第１微小光学素子のうち少なくともひとつは１／ｆｘ１＝０であることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、
前記第１の配列方向をＹ方向、前記照明光学系の光軸の方向をＺ方向、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向、そして前記複数の第１微小光学素子の前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ平面内における近軸焦点距離をｆｙ１とするとき、
前記複数の第１微小光学素子の近軸焦点距離ｆｙ１は実質的に互いに等しいことを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、
前記第１の配列方向に１次元的に配列され、前記複数の第１微小光学素子に対応する複数の第２微小光学素子を有する第２光束分割手段を有し、
前記複数の第１微小光学素子の前記第１の配列方向に関する屈折力が、実質的にお互いに等しく、前記複数の第２微小光学素子の前記第１の配列方向に関する屈折力が、実質的にお互いに等しいことを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、
前記第１の配列方向をＹ方向、前記照明光学系の光軸の方向をＺ方向、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向とし、
前記Ｘ方向と前記Ｚ方向とを含むＸＺ平面内における各光学部材の近軸焦点距離をｆｘとし、
前記レンズアレイによって分割された複数の光束が前記レンズアレイから前記被照明面に到達する個々の光路において、存在するすべての光学部材の近軸焦点距離のｆｘの逆数の総和を
ｆｘｓｕｍ＝Σ（１／ｆｘ）
とするとき、少なくともひとつの光路のｆｘｓｕｍの値が、異なる光路のｆｘｓｕｍの値と異なることを特徴としている。

請求項７の発明の画像表示装置は、
少なくとも１つの画像表示素子と、光源からの光束を用いて前記少なくとも１つの画像表示素子を照明する、請求項１乃至６のいずれかに記載の照明光学系と、前記少なくとも１つの画像表示素子からの光を被投影面に投影する投影光学系とを有することを特徴としている。

本発明によれば、非対称な照明光学系を用いたときに生じていたライトバルブ上の明るさ分布のムラを低減し、より均一な分布が得られる照明光学系及びそれを有する画像表示装置を達成することができる。

図１は、本発明の照明光学系を有する画像表示装置の実施例１の要部断面図、図２は照明光学系の光軸Ｌａを含む紙面と垂直方向の要部断面図である。図３は図１の一部分の斜視図である。図１、図２において座標軸を光軸方向にＺ軸、Ｚ軸に直交する紙面内方向をＹ軸（シリンドリカルレンズの配列方向）、Ｚ軸に直交し、紙面垂直方向をＸ軸とする。従って図１はＹＺ平面、図２はＸＺ平面となる。

図１〜図３において、光源１０１とリフレクタ１０２とを有する光源系１００からの光が順に、第１インテグレータ（第１光束分割手段）２０１、図３に示す形状より成る第２インテグレータ（第２光束分割手段）２０２を含む光学インテグレータ２００、第１の光束圧縮レンズ３０２、コンデンサレンズ３０１、第２の光束圧縮レンズ３０３を含む光学系３００を介して反射型又は透過型のライトバルブ（被照明面を有するライトバルブ）４００に導かれている。そしてライトバルブ４００に基づく画像情報を投射レンズＰＬによってスクリーン面Ｓ上に投射している。尚、第１、第２インテグレータを以下「インテグレータ」ともいう。光源１０１はハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等が適用できる。

第１インテグレータ（第１光束分割手段）２０１は、図１１に示すインテグレータのように複数の第１微小光学素子としてのシリンドリカルレンズＡ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´、Ｅ´をＹ方向のみ配列した構成より成っている。

第１微小光学素子は長手方向と短手方向とを有しており、第１の配列方向（Ｙ方向）即ち第１の配列方向と垂直な方向とは、第１の配列方向及び長手方向の両者に対して実質的に垂直な方向（Ｘ方向）である。

第２インテグレータ（第２光束分割手段）２０２は、図３に示すように、Ｘ方向とＹ方向で屈折力の異なる複数の第２微小光学素子としての光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥをＹ方向に配列したレンズアレイより成っている。ここで光学部材Ａ、ＥはＹ方向のみに屈折力を有するシリンドリカルレンズより成り、光学部材Ｂ、Ｃ、ＤはＸ方向とＹ方向の屈折力が異なるトーリックレンズより構成している。

このように本実施例の第２インテグレータ２０２は、所定の配列方向（Ｙ方向）に１次元的に配列させた複数の第２微小光学素子（Ａ〜Ｅ）を有し、複数の第２微小光学素子のうちの２つが、所定の配列方向（Ｙ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に関して互いに屈折力が異なっている。

本実施例では、複数の第１微小光学素子のうち、２つの第１微小光学素子の配列方向（Ｙ方向）に関する屈折力が実質的に同じである。尚、複数の第１微小光学素子のすべての配列方向（Ｙ方向）に関する屈折力が実質的に同じであっても良い。即ち略同じ大きさの屈折力である。

又、複数の第１微小光学素子のうちの少なくとも１つは、所定の配列方向と垂直な方向（Ｘ方向）に関する屈折力が実質的に０である。

ここでＸ方向は、所定の配列方向と垂直な方向であり、所定の配列方向及びレンズアレイ２０２を通る光束の主光線の両者に対して実質的に垂直な方向である。

尚、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを全てトーリックレンズより構成しても良いし、逆に光学部材Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅをシリンドリカルレンズとし、光学部材Ｃのみをトーリックレンズとしても構わない。又、本実施例では、第２インテグレータ２０２が５つの光学部材より成る場合を示したが、光学部材の数はいくつあっても良い。

さらに、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥのＹ軸方向（Ｙ軸とＺ軸とを含むＹＺ平面内）の屈折力は、互いに等しいことが好ましい。勿論若干の違いはあっても構わないが、２つのレンズの焦点距離の差が、その２つのレンズの一方の焦点距離の１０％以内、より好ましくは３％以内に収まっていることが望ましい。

本実施例では、第１光束分割手段により分割された複数の光束の光路のうち少なくとも１つに、被照明面４００上での照度ムラを低減する照度ムラ低減手段を設けている。

本実施例において第２インテグレータ２０２は、被照射面４００の照度ムラを低減する照度ムラ低減手段を構成している。

Ｙ方向と前記Ｚ方向とを含むＹＺ平面内において、第１光束分割手段によって分割された複数の光束が被照明面に重畳的に照射しており、照度ムラ低減手段が、Ｘ方向とＺ方向とを含むＸＺ平面又はそれと平行な平面内における被照明面４００の照度ムラを低減している。

第１の光束圧縮レンズ３０２と第２光束圧縮レンズ３０３は、図２のＸＺ面内においてのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズより成っており、光源系１００からの光束の断面形状（ＸＹ面内形状）をライトバルブ４００の被照射面の形状に合わせている。本実施例では、光束をＸ方向にのみ縮小させている。

コンデンサーレンズ３０１は、図１のＹＺ面内においてのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズより成っている。本実施例は、ＸＺ平面内において、光束を圧縮するアフォーカル系を形成する光学系３０２、３０３を備えている。尚、光学インテグレータ２００と光学系３００との間に偏光変換素子を配置し、所定の偏光方位を有する光束で被照射面４００に設ける液晶パネルを照明するようにしても良い。

本実施例における偏光変換素子は、図１６に示すように、所定の配列方向に沿って配列された複数の遮光領域と複数の偏光分離面を有し、第２光束分割手段２０２を用いないときは第１光束分割手段２０１から出射した光を所定の直線偏光光に変換している。第２光束分割手段２０２を用いるときは、第２光束分割手段から出射する光を所定の直線偏光に変換している。

図１で示す第１、第２インテグレータ２０１、２０２の各レンズの配列方向を含むＹＺ断面内においては、光源系１００からの光束（平行光束）が第１インテグレータ２０１に入射し、第１インテグレータ２０１で集光されて第２インテグレータ２０２に入射する。

そして第２インテグレータ２０２の出射面又はその近傍に複数の２次光源像を形成する。この複数の２次光源像はからの各光束は、光学系３００によって被照射面（ライトバルブ）４００上を重畳的に照射する。この為、ＹＺ断面内では被照射面４００上の照度分布は略均一となる。

これに対して図２で示す第１、第２インテグレータ２０１、２０２の各レンズの配列方向と直交する方向を含むＸＺ断面内においては、例えば従来のように第１、第２インテグレータ２０１、２０２がいずれも複数のシリンドリカルレンズを配列した構成より成っていると、光源系１００からの光束は、第１、第２インテグレータ２０１、２０２を通過しても、第１、第２インテグレータ２０１、２０２には屈折力がない為、複数の２次光源像が形成されない。

従って、複数の２次光源像からの光束が光源系３００によって被照射面４００上を重畳することがない。この為、被照射面４００上の照度分布を均一にすることが困難となる。そこで本発明では第２インテグレータ２０２の光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうち１以上の光学部材をＸ方向で曲率を有するトーリックレンズとし、ＸＺ断面における被照射面４００上の照度分布を均一にしている。

又、本実施例では、第１インテグレータ２０１によって分割され（５つに分割）被照射面４００に到達する個々の光路（５つの光路）において、第１インテグレータ２０１の光学部材の配列方向と直交する方向（Ｘ方向）に光を集光或いは発散させる照度ムラ低減手段（球面レンズ、非球面レンズ、プリズム等）を少なくともひとつの光路で備えることによって非対称の照明光学系で生じていたライトバルブ４００上の明るさ分布のムラを低減し、より均一な分布を得ている。

次に本実施例の第２インテグレータ２０２の形状及び光学的特徴について記述する。

従来の光学インテグレータは複数のシリンダーレンズのみで構成されていた。これに対し、本実施例の光学インテグレータは、その一部の光学部材を配列方向（Ｙ方向）と直交した方向（Ｘ方向）に曲率半経を持つトーリック形状（トーリックレンズ）としている。具体的には、前述したように第２インテグレータ２０２が５つの光学部材を備えており、それぞれの光学部材を上からＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅとするとき、３つの光学部材Ｂ、Ｃ、Ｄを第２インテグレータ２０２を構成する複数の光学部材の配列方向（Ｙ方向）及び第２インテグレータ２０２を含む照明光学系の光軸Ｌａとの両者に対して直交する断面方向（Ｘ方向）について互いに異なる屈折力（０ではない）を有するような形状としている。この構成によりライトバルブ（被照射面）４００上の明るさの均一化を図っている。

特に、本実施例では、第２インテグレータの構成を前述の如く特定することにより、従来の非対称の照明光学系で生じていたライトバルブ４００上の明るさ分布のムラを低減し、より均一な分布を得ている。

次にこの理由について説明する。まず、第１インテグレータ及び第２インテグレータに図１１に記載したようなシリンドリカルレンズＡ´〜Ｅ´を有するインテグレータを採用し、図９、図１０に記載したような照明光学系を構成した場合と本実施例との比較を行う。図９、図１０はこの比較例の照明光学系を構成する互いに直交する二つの断面を示してある。

図９は光学インテグレータ２００の各レンズの配列方向（Ｙ方向）に平行な断面（ＹＺ面）であり、光学系３００がＹ方向に関してのみ集光力を有するコンデンサーレンズ３０１と、第１の光束圧縮レンズ３０２および第２の光束圧縮レンズ３０３を備えている。第１の光束圧縮レンズ３０２および第２の光束圧縮レンズ３０３は図９の断面では屈折力を持っておらず、ただのガラスブロックとして扱うことができる。また第１インテグレータ２０１と第２インテグレータ２０２およびコンデンサレンズ３０１は、いずれも図９の断面にしか屈折力を持たないシリンダーレンズで構成されている。

図１０は図９と直交する方向の断面（ＸＺ面）である。図１０においては光学インテグレータ系２００およびコンデンサレンズ３０１は屈折力を持っていない。一方、第１の光束圧縮レンズ３０２および第２の光束圧縮レンズ３０３は平行光を一定の瞳倍率で圧縮して射出する略アフォーカル系を構成するよう配置されている。従って光源系１００から射出された略平行な光束は第１の光束圧縮レンズ３０２および第２の光束圧縮レンズ３０３によって圧縮された後、ライトバルブ４００に再び略平行光束として到達、照明する。

このように、第１インテグレータ、第２インテグレータとして、図１１に記載したようなインテグレータを採用して、図９、１０のような構成の照明光学系を用いた場合、液晶パネル５０７上での照度分布は図１２に記載したような照度分布となる。これは光源系１００から射出される光束の強度分布が均一でないことと、光束圧縮レンズ３０２、３０３の収差の影響によるもので、一般には図１２に示すような３つのなだらかな山で構成される分布を持つ。

この比較例のような非対称な照明光学系（すなわち、第１インテグレータも第２インテグレータもシリンドリカルレンズのみから構成されているような光学系）で用いられていた光学インテグレータは、図１１のごとき複数のシリンドリカルレンズＡ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´、Ｅ´を配列したシリンダーレンズアレイＣＬであり、被照明面においては図１２に示すような明るさの分布となる。図１１の５つの構成レンズを上からＡ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´、Ｅ´としたとき、それぞれのレンズを通る光束の被照明面４００におけるＸ方向の光量分布は図１３のようになる。全てのレンズを通る光束の光量分布が両端の近くに明るさのピークを持っており、このピークが重なり合って図１２の両端のピークを形成していることがわかる。このとき光学インテグレータが有する複数のレンズの配列方向（Ｙ方向）と直交するＸＺ断面、すなわち図１０の断面における各レンズＡ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´、Ｅ´の焦点距離は無限大である。

換言すると、すべてのレンズＡ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´、Ｅ´において、図１０の断面、すなわち複数のレンズの配列方向（Ｙ方向）と（照明光学系の光軸Ｌａの両者と）直交するＸＺ断面における各レンズの焦点距離ｆｘの逆数の１／ｆｘは０である。また、すべてのレンズＡ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´、Ｅ´において、１／ｆｘが互いに略等しければ、図１３と同様の偏った光量分布になる可能性が高い。

各レンズＡ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´、Ｅ´を通る光束の被照明面４００上での光量分布において、両端の略対称な位置に存在する二つの明るさのピークは、主に図１０に示す断面のレンズ系の収差が原因であるが、このピークの位置はレンズＡ´〜Ｅ´に対応する個々の光路上に位置する各光学部材のΣ（１／ｆｘ）を互いに異なる値にすることで調整可能である。そこで本実施例では、個々の光路におけるΣ（１／ｆｘ）の値を最適に調整することによって、各光学部材Ａ〜Ｅから被照明面４００に至る光束の光量分布における両端のピークの位置を互いにずらすことにより、被照明面４００における全体の光量分布を平坦化している。

具体的には所定の配列方向と垂直な方向に関して、複数の第１微小光学素子のうち２つの第１微小光学素子の屈折力が互いに異なる及び／又は該複数の第２微小光学素子のうち２つの第２微小光学素子の屈折力が互いに異なるようにしている。

又、複数の第１微小光学素子の所定の配列方向に関する屈折力が、実質的にお互いに等しく、複数の第２微小光学素子の所定の配列方向に関する屈折力が、実質的にお互いに等しい。

図６、図７は光学部材Ｂ、Ｃ、Ｄの光路についてｆｘを有限な値とし、Σ（１／ｆｘ）を最適に調整したものであり、両端のピークの位置が図７に示すごとく光路によってずらされていることがわかる。図７は各縮小光学素子Ａ〜Ｅの照度分布に関して、分けて示したものである。これを結合した結果、図６のようなムラの少ない分布を得ている。

そして複数の第１微小光学素子の前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向を含むＸＺ平面内における近軸焦点距離をｆｘ１とするとき、第１微小光学素子のうち少なくともひとつは１／ｆｘ１≠０である。又第１微小光学素子のうち少なくともひとつは１／ｆｘ１＝０である。

そして前記複数の第１微小光学素子の前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ平面内における近軸焦点距離をｆｙ１とするとき、複数の第１微小光学素子のｆｙ１は実質的に互いに等しい。

そして前記複数の第２微小光学素子の前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向を含むＸＺ平面内における近軸焦点距離をｆｘ２とするとき、前記第２微小光学素子のうち少なくともひとつは１／ｆｘ２≠０である。又、第２微小光学素子のうち少なくともひとつは１／ｆｘ２＝０である。

そして複数の第２微小光学素子のＹ方向及びＺ方向を含むＹＺ平面内における近軸焦点距離をｆｙ２とするとき、前記第２微小光学素子のｆｙ２は実質的に互いに等しい。

又、複数の光束のうち１つの光束の光路内に配置されている光学部材の、ＸＺ平面内における屈折力が、別の１つの光束の光路内に配置された光学部材の、ＸＺ平面内における屈折力とは異なっている。

以上のように本実施例では、インテグレータの各光学部材の配列方向と直交する断面（ＸＺ断面）における各光学部材の近軸焦点距離をｆｘとしたとき、第１光束分割手段である第１インテグレータ２０１によって分割され被照射面４００に到達する個々の光路において、存在するすべての光学部材の近軸焦点距離ｆｘの逆数の総和
ｆｘＳｕｍ＝Σ（１／ｆｘ）
を少なくともひとつの光路で変えることによって、即ち、少なくともひとつの光路のｆｘｓｕｍの値が、異なる光路のｆｘｓｕｍの値と異なる非対称の照明光学系で生じていたライトバルブ４００上の明るさ分布のムラを低減し、より均一な分布を得ている。

図１においては、第２インテグレータ２０２の５つの光学部材のうち、図２に示した光学部材Ｂ、Ｃ、Ｄを、光学部材の配列方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に関して互いに異なる屈折力を有するトーリック形状の光学部材（レンズ）とする構成としたが、この限りではない。たとえば、第２インテグレータ２０２の５つの光学部材のすべてが配列方向と直交する方向に関して互いに異なる屈折力（０を含む）を有するように構成しても良い。また、第２インテグレータ２０２の５つの光学部材のうち配列方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に関して０ではない互いに異なる屈折力を有する光学部材はどの光学部材であっても良く、例えば図３において、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃであっても良いし、光学部材Ａ、Ｂ、Ｄでも光学部材Ａ、Ｂ、Ｅでも、光学部材Ａ、Ｃ、Ｄでも、光学部材Ａ、Ｃ、Ｅでも、光学部材Ａ、Ｄ、Ｅでも、光学部材Ｂ、Ｃ、Ｄでも、光学部材Ｂ、Ｃ、Ｅでも、光学部材Ｂ、Ｄ、Ｅでも、光学部材Ｃ、Ｄ、Ｅでも、光学部材Ａ、Ｂでも、光学部材Ａ、Ｃでも、光学部材Ａ、Ｄでも、光学部材Ａ、Ｅでも、光学部材Ｂ、Ｃでも、光学部材Ｂ、Ｄでも、光学部材Ｂ、Ｅでも、光学部材Ｃ、Ｄでも、光学部材Ｃ、Ｅでも、光学部材Ｄ、Ｅでも、光学部材Ａだけでも、光学部材Ｂだけでも、光学部材Ｃだけでも、光学部材Ｄだけでも、光学部材Ｅだけでも、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄでも、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅでも、光学部材Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅでも、光学部材Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅでも、光学部材Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅでも構わない。ここで、好ましくは複数有る光学部材のうち、少なくとも１つは光学部材の配列方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）の屈折力が略０であることが望ましい。また、光学部材は５つとは限らず、３つ以上であればいくつであっても構わない。

また、配列方向と直交する方向（Ｘ方向）に屈折力を有する光学部材を含むように構成するインテグレータは、第２インテグレータであるとは限らず、第１インテグレータであっても構わないし、また第１インテグレータ及び第２インテグレータ共に配列方向と直交する方向に屈折力を有する光学部材を含むような構成であっても構わない。

また、実施例１の光学部材Ｂ、Ｃ、Ｄの配列方向と直交する方向（Ｘ方向）の屈折力が、必ずしも互いに異なる値である必要は無く、同じ値であっても構わない。少なくとも、すべての光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうち、光学部材の配列方向と直交する方向（Ｘ方向）の屈折力が互いに異なる光学部材の組が１組あれば実施例１の効果を奏する。

好ましくは、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうち３つの光学部材の、光学部材の配列方向と直交する方向（ＸＺ方向）の屈折力が互いに異なるように構成すると好ましい。

また、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの光路のうち一部の光路に関しては第１インテグレータにＸＺ平面内の屈折力を持たせて、別の光路に関しては第２インテグレータにＸＺ平面内の屈折力を持たせるように構成しても構わない。

ただし、実際にはトーリック形状レンズは隣接するレンズとの境界で段差を生じる。このため製作時に成型上のダレが生じる可能性があることから、被照射面（ライトバルブ）４００と共役関係にない第２インテグレータに適用するのが実際上は好ましい。

図４は本発明の照明光学系を有する画像表示装置の実施例２の要部断面図、図５は図１の照明光学系の光軸Ｌａを含み紙面と垂直方向の要部断面図である。

本実施例は図１の実施例１に比べて、第２インテグレータ２０２を第１インテグレータ２０１と同様に複数のシリンドリカルレンズより構成した点と、光源系１００と光学インテグレータ２００との間に被照射面４００上の照度ムラを低減する照度ムラ低減手段として分布補正レンズ２０３を設けた点が異なっており、その他の構成は同じである。

分布補正レンズ２０３は、図４のＹＺ面内では屈折力を有せず、図５のＸＺ面内でのみ屈折力を有する複数（３つ）のシリンドリカルレンズをＸ方向に配列した構成より成っている。

本実施例では、実施例１と同様に第２光学インテグレータが５つの光学部材を備えている。そして、分布補正レンズ２０３の３つのシリンドリカルレンズは、第２インテグレータ２０２のそれぞれの光学部材を上から順に、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅとしたとき、光学部材Ｂ、Ｃ、Ｄの３つの光学部材を通る光路上に配列方向（Ｙ方向）と直交する断面方向（Ｙ方向）に屈折力を持ったように配列している。分布補正レンズ２０３を構成する各々のシリンダーレンズは異なる屈折力が与えられており、ライトバルブ４００上の明るさ分布がなだらかになるよう最適な屈折力が与えられている。

尚、本実施例の分布補正レンズ２０３は、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうち、光学部材Ｂ、Ｃ、Ｄの光路内に配置されているが、この分布補正レンズを光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅそれぞれの光路のうち１つの光路にのみ配置された、ＸＺ平面内において屈折力を有する補正レンズとしても良い。勿論、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの光路のうち２つの光路にのみ配置されていても良いし、３つの光路でも４つの光路でも５つの光路でも構わない。但し、２つ以上の光路にまたがって分布補正レンズを配置する場合は、少なくともＸＺ平面内における屈折力が互いに異なる分布補正レンズを配置することが望ましい。また、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅすべての光路にまたがる分布補正レンズを配置する場合は、その中の１つの光路に配置されたレンズのＸＺ平面内における屈折力が、その他の光路に配置されたレンズのＸＺ平面内における屈折力と異なることが必要である。また、ここで説明した分布補正レンズは、実質的にＸＺ平面内においてのみ屈折力を有するような構成であるのが好ましい。また、分布補正レンズ２０３の配置位置は、光源系と第１インテグレータの間とは限らず、第１インテグレータと第２インテグレータの間であっても良いし、第２インテグレータと被照明面との間（好ましくは第２インテグレータの直後、すなわち第２インテグレータより被照明面側で、第２インテグレータと分布補正レンズとの間に他の光学素子が配置されていない状態）に配置しても構わない。

また、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの光路のうち一部の光路に配置された第１分布補正レンズと、別の光路に配置された第２分布補正レンズとが、光学的に異なる場所に配置されるように構成しても構わない。例えば、第１分布補正レンズと第２分布補正レンズとを、(i)光源系と第１インテグレータとの間、(ii)第２分布補正レンズを第１インテグレータと第２インテグレータとの間、(iii)第２インテグレータと被照明面との間（好ましくは第２インテグレータの直後、すなわち第２インテグレータより被照明面側で、第２インテグレータと分布補正レンズとの間に他の光学素子が配置されていない状態）のうち互いに異なる２箇所に配置しても良い。その場合、第１分布補正レンズと第２分布補正レンズとは屈折力が同じであっても構わないが、互いに異ならしめる方が好ましい。さらに、第１〜３分布補正レンズを上記の(i)(ii)(iii)にそれぞれ配置するようにしても構わない。その場合も第１〜３分布補正レンズの屈折力は同じであっても構わないが、互いに異ならしめる方が好ましい。

また、本実施例において第２インテグレータ２０２を実施例１と同様に構成しても良く、これによればＸＺ面内において被照射面４００の照度分布を更に均一にすることが容易となる。また、逆に、本実施例において、第１インテグレータ及び第２インテグレータを図１１に記載したような、通常のシリンドリカルレンズアレイ、すなわち実質的にシリンドリカルレンズの配列方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数配列したシリンドリカルレンズアレイとしても構わない。

図１４は、本発明の画像表示装置としての反射型の液晶プロジェクターの実施例３の要部概略図である。本実施例では、照明光学系に実施例１、２で示した照明光学系を用いている。又、画像表示素子としては、反射型の液晶パネルを用いている。

図１４において、照明手段１１からの出射光束は、ビームスプリッタ１２によって反射され反射型の液晶表示パネル１３に入射して反射される、この後液晶表示パネル１３で光変調された光束はビームスプリッタ１２を通し、投射レンズ１４に入射し、ズームレンズ１４によって液晶表示パネル１３に基づく画像情報をスクリーン１５に投射している。

図１５は、本発明の照明光学系を用いたカラー液晶プロジェクターの実施例４の要部概略図である。図１５において、１は連続スペクトルで白色光を発光する光源（光源手段）である。２は光源１からの光を所定の方向に集光するリフレクターである。３は光学インテグレータであって、第１インテグレータ（第１光束分割手段）３ａと第２インテグレータ（第２光束分割手段）３ｂを備えており、光源系からの光を複数の光束に分割している。

第１インテグレータ３ａを構成する光学部材の屈折力を有する方向（複数の光学部材が配列される方向）は、後段の色分離平面（色分離部材において色分離する際の１つの入射光束の主光線と複数の出射光束の主光線とにより形成される平面）に対して、光学的な意味（光路を展開した場合）において実質的に垂直であることが好ましい。逆に言えば、光学部材が有する個々の光学部材の長手方向が、光学的な意味において実質的に色分離平面に含まれているもしくは実質的に平行であることが望ましい。勿論、光路がミラー等により折り曲げられている場合は、光学的な方向も変化しうる。色分離平面が紙面と実質的に平行（同じ）であるので、第１インテグレータ３ａが屈折力を有する方向は紙面方向である。また、別の言い方をすると、第１インテグレータ３ａを構成する光学部材の屈折力を有する方向（複数の光学部材が配列される方向）が、後段の色分離面（偏光分離面やダイクロイック面）と光学的な意味において実質的に平行であると言うことも可能である。 ４は入射した無偏光光を所定の偏光光に揃えて出射させている偏光変換素子である。５は光学系でありコンデンサーレンズ５ａ、フィールドレンズ５ｂ、第１、第２の光束圧縮レンズ２０２、２０３を有している。５ｃは反射ミラーである。

６ａはＢ光（青色光）の偏光方向を９０度変換し、Ｒ光（赤色光）の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板、６ｂはＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない第２の色選択性位相差板、７はＧ光（緑色光）の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光、Ｒ光の偏光方向は変換しない第３の色選択性位相差板である。８は１／２波長板である。９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光分離面を有する第１の偏光ビームスプリッター、第２の偏光ビームスプリッター、第３の偏光ビームスプリッター、第４の偏光ビームスプリッターである。ここで、９ｄはダイクロイックプリズムやダイクロイックミラーであっても構わない。勿論９ｃも同様にダイクロイックプリズムやダイクロイックミラーであっても良い。

１０はＧ光とＲ光の中間の波長領域の光をカットするカラーフィルターである。１１ｒ、１１ｇ、１１ｂは画像表示素子であり、光を反射し、画像変調して画像を表示する順に、赤用の反射型の液晶表示素子、緑用の反射型の液晶表示素子、青用の反射型の液晶表示素子である。１２ｒ、１２ｇ、１２ｂは赤色用の１／４波長板、緑色用の１／４波長板、青色用の１／４波長板である。１３は投射レンズであり、単一の焦点距離のレンズ系又はズームレンズより成っている。

次に光学的な作用を説明する。光源１から発した光はリフレクター２により所定の方向に反射集光される。ここでリフレクター２の反射面は放物面形状をなしており、放物面の焦点位置に設けた光源１の発光点１ａからの光は放物面形状の反射面で反射した後、対称軸に平行な光束となる。ただし、光源１の発光点１ａは理想的な点光源ではなく有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらリフレクター２からの集光光束は第１のインテグレータ３ａに入射する。

第１インテグレータ３ａで入射した光束は、複数の光束に分割され、かつ集光され、第２インテグレータ３ｂを経て、複数の光源像（第１の発光点像）を偏光変換素子４の近傍に形成する。偏光変換素子４は図１６に示すように偏光分離面４ａと反射面４ｂと１／２波長板４ｃからなる複数の偏光変換部４ｄをライン状に配列した構成より成っている。図１６では偏光変換部４ｄを１つだけ示している。ライン状に集光する複数の光束はその列に対応した偏光分離面４ａに入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。反射されたＳ偏光成分の光は反射面４ｂで反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射し、１／２波長板４ｃを透過しＰ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向（｜）が揃った光として射出する。尚、４ｅは遮光部である。

偏光変換された複数の光束は偏光変換素子４の近傍で集光した後、発散光束として集光光学系５に至る。偏光変換素子４からの複数の光束は光学系５により、矩形の均一な照度分布を持つ照明エリア３つを形成する。

この３つの照明エリアに各々反射型液晶表示素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを配置している。

照明光路中に設けられた第３の色選択性位相差板７は、Ｂ光とＲ光はＰ偏光（｜）のままで、波長約５００〜５７５ｎｍの範囲内のＧ光はＳ偏光（・）に変換される。ここでいう偏光方向（・）（｜）は偏光変換素子及び偏光ビームスプリッターの偏光分離面に対する偏光の方向として表している。

第３の色選択性位相差板７において偏光方向を調整されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光は第４の偏光ビームスプリッター９ｄに入射する。Ｓ偏光であるＧ光は偏光分離面９ｄ１を反射し、Ｐ偏光であるＲ光、Ｂ光は偏光分離面９ｄ１を透過することで色分離が行われる。

偏光分離面の９ｄ１で色分離されたＧ光は第１の偏光ビームスプリッター９ａに対してＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面９ａ１を反射し、λ／４波長板１２ｇを介し、Ｇ用（緑色用）の反射型の液晶表示素子１１ｇへと至る。Ｇ用の反射型の液晶表示素子１１ｇにおいてＧ光が画像変調されて反射される。画像変調され反射されたＧ光のうち、Ｓ偏光成分（・）は再び偏光分離面９ａ１を反射し、戻り光となり光源１側に戻され投射光から除去される。

画像変調され反射光のＰ偏光成分（｜）は偏光分離面９ａ１を透過し投射光となる。

液晶表示素子１１ｇで画像変調され、第１の偏光ビームスプリッター９ａを透過した光（｜）は、偏光方向と４５度の方向に遅相軸が向くように配置した第１の１／２波長板８を透過し、第３の偏光ビームスプリッター９ｃに対してＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面９ｃ１を反射し、投射レンズ１３へと至る。

第４の偏光ビームスプリッター９ｄを透過したＲ光とＢ光（｜）は、カラーフィルター１０に入射する。カラーフィルター１０は、Ｇ光とＲ光中間の波長領域（波長約５００〜５７５ｎｍの範囲）にあたる黄色の色光を反射するダイクロイックフィルターであり、第３の色選択性位相差板７の特性の遷移領域で発生する不要な黄色の光成分を除去する。

また、カラーフィルター１０は黄色の光を吸収する特性でもよい。

カラーフィルター１０で色調整された透過光は、第１の色選択性位相差板６ａに入射する。第１の色選択性位相差板６ａは、Ｒ光（波長５５０ｎｍ以上の光）をＰ偏光（｜）のままで、Ｂ光をＳ偏光（・）に変換される。ここで偏光状態が変化する遷移領域は色光として含まれないＧ光の領域（波長５００〜５７５ｎｍ）に設定している。

これによりＲ光はＰ偏光（｜）として、Ｂ光はＳ偏光（・）として第２の偏光ビームスプリッター９ｂに入射する。よって第２の偏光ビームスプリッター９ｂにおいてＲ光は偏光分離面９ｄ１を透過してＲ用の反射型の液晶表示素子１１ｒに至り、Ｂ光は偏光分離面９ｂ１を反射してＢ用の反射型の液晶表示素子１１ｂに至る。

Ｒ用の反射型液晶表示素子１１ｒにおいてＲ光が画像変調されて反射される。液晶表示素子１１ｒで画像変調され反射されたＲ光のＰ偏光成分（｜）は再び偏光分離面９ｂ１を透過し、戻り光となり、光源１側に戻され投射光から除去される。

液晶表示素子１１ｂで画像変調されたＲ光のＳ偏光成分（・）は偏光分離面９ｂ１で反射し投射光となる。

同様にＢ用の反射型液晶表示素子１１ｂにおいてＢ光が画像変調されて反射される。液晶表示素子１１ｂで画像変調されたＢ光のＳ偏光成分（・）は再び偏光分離面９ｂ１を反射し、戻り光となり、光源１側に戻され投射光から除去される。

画像表示素子１１ｂで画像変調されたＢ光のＰ偏光成分（｜）は偏光分離面９ｂ１を透過し投射光となる。

これによりＢ光とＲ光の投射光は一つの光束に合成される。

合成されたＲ光とＢ光の投射光は第２の色選択性位相差板６ｂに入射する。第２の色選択性位相差板６ｂは、Ｒ光（波長約５３０ｎｍ以上の光）の偏光方向のみを９０度回転させている。これによってＲ光、Ｂ光ともにＰ偏光（｜）として第３の偏光ビームスプリッター９ｃに入射し、偏光分離面９ｃ１を透過することでＧ光の投射光と合成される。

合成された各画像情報に基づくＲ、Ｇ、Ｂ光の投射光は投射レンズ１３によりスクリーンＳなどに投影され、そこに画像情報を形成する。

この実施例５は、基本的な光学系は図１、２等の他の実施例と同じであり、図１５と同様の画像表示装置に適用可能である。ここで、実施例１乃至４に記載した第１インテグレータ、第２インテグレータを図１１に記載したような通常のシリンドリカルレンズアレイとし、このシリンドリカルレンズアレイに近接して光偏向素子、すなわちプリズム、もしくはプリズムの集合体（以下、これを補正プリズムと称する）を構成要素として追加することにより、被照明面（画像形成素子）での照度ムラを低減することを目的としている。ここで言う補正プリズムを図１７に示す。この図１７に記載の（１）〜（６）のいずれかのＹＺ断面図に対して、ア〜カのいずれかのＸＺ断面図を適用した補正プリズムを採用した照明光学系、画像表示装置が本実施例である。

図１７には、第１インテグレータ２０１の直後（第１インテグレータ２０１と第２インテグレータ２０２の間）に補正プリズムを配置した場合を示している。図１７には、シリンドリカルレンズアレイが５つのシリンドリカルレンズを有しており、その直後に補正プリズムが配置されている様子が記載されている。ここで、ＹＺ平面での断面図に記載したように、この補正プリズムは１つ以上のシリンドリカルレンズの直後を除いたシリンドリカルレンズの直後に配置されている。つまり、シリンドリカルレンズアレイが有するすべてのシリンドリカルレンズの直後に補正プリズムを配置してしまうと、照度ムラの補正効果が無くなる、もしくは薄れてしまうため、補正プリズムは一部のシリンドリカルレンズの直後にしか配置しない。ここで、補正プリズムは第２インテグレータの後に配置しても構わない。

次に、図１７のＸＺ平面での断面図には、プリズムのＸＺ平面での断面図の一例を示した。このように、光源側が平面で被照明面側に凸の形状をしたプリズムであっても、光源側が平面で被照明面側に２つの凸部を有する形状のプリズムであっても、光源側に凸で被照明面側が凹の形状をしたプリズムであっても良いし、勿論複数のプリズムにより構成されていても構わない。ただ、補正プリズムであるので、屈折力を有さない（焦点距離を有さない）ように構成することが望ましい。この補正プリズムは上記の構成に限られるものではなく、被照明面での照度ムラを低減するように光束を偏向するすべてのプリズム、もしくはプリズム体を包含する。

また、本実施例の図１７においては、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうち複数の光路に（ア〜カのうち）同じプリズムを配置するように記載しているが、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうち複数の互いに異なる光路に、複数の互いに異なるプリズムを配置することが望ましい。例えば、光学部材Ｂの光路にはプリズム（ア）を配置し、光学部材Ｃの光路にはプリズム（イ）を配置するようにしても構わないし、さらに、光学部材Ｄの光路にはプリズム（ウ）を配置するようにしても構わない。また、同じ形状のプリズムを、光学的な配置位置が互いに異なるように配置しても良い。

また、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅすべての光路にプリズムを配置することも可能であるが、その場合は、光学部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうち一部の光路に配置されたプリズムと、別の光路に配置されたプリズムとが異なる形状（厚みが異なる、或いは角度が異なる）を有していたり、光学的な配置位置が互いに異なるように構成することが必要である。

本発明の実施例１の要部断面図 図１の紙面と垂直方向の要部断面図 本発明の実施例１である照明光学系に用いられる光学インテグレータの斜視図 本発明の実施例２の要部断面図 図４の紙面と垂直方向の要部断面図 本発明による被照明面の明るさ分布の模式図 本発明による被照明面の明るさ分布の模式図 従来の照明光学系の構成図 比較例の非対称の照明光学系の構成図 比較例の非対称の照明光学系の構成図 比較例の非対称の照明光学系に用いられる光学インテグレータの斜視図 比較例の非対称の照明光学系による被照明面の明るさ分布の模式図 比較例の非対称の照明光学系による被照明面の明るさ分布の模式図 本発明の画像表示装置の実施例３の要部概略図 本発明の画像表示装置の実施例４の要部概略図 本発明で用いる偏光変換素子の説明図 本発明の画像表示装置の実施例５のインテグレータの構成図 従来例の説明図

符号の説明

１００ 光源系
１０１ 光源
１０２ リフレクタ
２００ 光学インテグレータ
２０１ 第１インテグレータ
２０２ 第２インテグレータ
２０３ 分布補正レンズ
３００ 光学系
３０１ コンデンサーレンズ
３０２ 第１の光束圧縮レンズ
３０３ 第２の光束圧縮レンズ
４００ 被照射面（ライトバルブ）
ＰＬ 投射レンズ
Ｓ スクリーン
１１ 照明手段
１２ ビームスプリッタ
１３ 反射型液晶表示パネル
１４ 投射レンズ
１５ スクリーン

Claims (7)

1. 光源側から被照明面に向かって順に、
   光源からの光を複数の光束に分割するレンズアレイと、
   前記レンズアレイから出射した光を直線偏光に変換する偏光変換素子とを有し、
   前記偏光変換素子により変換された光が偏光分離面を介して被照明面を照明する照明光学系において、
   前記レンズアレイは、第１の配列方向のみに１次元的に配列された複数の第１微小光学素子を有するレンズアレイであって、
   前記複数の第１微小光学素子の一部は前記第１の配列方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ、残りはトーリックレンズであり、
   前記第１の配列方向は、前記偏光分離面に入射する入射光束の主光線と出射光束の主光線とを含む平面に対して垂直な方向であることを特徴とする照明光学系。
2. 前記第１の配列方向をＹ方向、前記照明光学系の光軸の方向をＺ方向、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向、そして前記複数の第１微小光学素子の前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向を含むＸＺ平面内における近軸焦点距離をｆｘ１とするとき、
   前記第１微小光学素子のうち少なくともひとつは１／ｆｘ１≠０であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
3. 前記第１の配列方向をＹ方向、前記照明光学系の光軸の方向をＺ方向、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向、そして前記複数の第１微小光学素子の前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向を含むＸＺ平面内における近軸焦点距離をｆｘ１とするとき、
   前記第１微小光学素子のうち少なくともひとつは１／ｆｘ１＝０であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明光学系。
4. 前記第１の配列方向をＹ方向、前記照明光学系の光軸の方向をＺ方向、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向、そして前記複数の第１微小光学素子の前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向を含むＹＺ平面内における近軸焦点距離をｆｙ１とするとき、
   前記複数の第１微小光学素子の近軸焦点距離ｆｙ１は実質的に互いに等しいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学系。
5. 前記第１の配列方向に１次元的に配列され、前記複数の第１微小光学素子に対応する複数の第２微小光学素子を有する第２光束分割手段を有し、
   前記複数の第１微小光学素子の前記第１の配列方向に関する屈折力が、実質的にお互いに等しく、前記複数の第２微小光学素子の前記第１の配列方向に関する屈折力が、実質的にお互いに等しいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明光学系。
6. 前記第１の配列方向をＹ方向、前記照明光学系の光軸の方向をＺ方向、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向とし、
   前記Ｘ方向と前記Ｚ方向とを含むＸＺ平面内における各光学部材の近軸焦点距離をｆｘとし、
   前記レンズアレイによって分割された複数の光束が前記レンズアレイから前記被照明面に到達する個々の光路において、存在するすべての光学部材の近軸焦点距離のｆｘの逆数の総和を
   ｆｘｓｕｍ＝Σ（１／ｆｘ）
   とするとき、少なくともひとつの光路のｆｘｓｕｍの値が、異なる光路のｆｘｓｕｍの値と異なることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学系。
7. 少なくとも１つの画像表示素子と、光源からの光束を用いて前記少なくとも１つの画像表示素子を照明する、請求項１乃至６のいずれかに記載の照明光学系と、前記少なくとも１つの画像表示素子からの光を被投影面に投影する投影光学系とを有することを特徴とする画像表示装置。

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