JP2003241136A - 照明装置および投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投写型表示装置の照明光源に適した、明るく
均一な照明を行うことが可能な照明装置を提供する。 【解決手段】 光源部は、一対のランプユニットと、各
ランプユニットからの各出射光のうちのランプ光軸を含
む一定の範囲に含まれる出射光部分をそれぞれ取り出し
て合成し、ランプユニットの開口縁の直径と略同一幅の
照明光を形成する合成ミラー手段とを有する。第１およ
び第２のレンズ板は、光源から出射された光束を複数の
部分光束に分割するとともに、該複数の部分光束をそれ
ぞれ集光させる。偏光発生手段は、第２のレンズ板から
出射された複数の部分光束をそれぞれ偏光方向の揃った
１種類の偏光光束に変換して出射する。重畳手段は、前
記偏光発生手段から出射された複数の偏光光束を重畳し
て照明領域を照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２個以上のランプ
ユニットから構成される小型、コンパクトで光利用効率
の高い照明装置に関するものである。また、本発明は、
この形式の照明装置を用いて均一で明るい投写画像を形
成可能な投写型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】投写型表示装置等に組み込まれる照明装
置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の光源
ランプと、この光源ランプから出射された放射光を反射
することにより平行光や集束光として所定の方向に出射
するリフレクタとを含む構成のランプユニットを備えて
いる。リフレクタとしては、その反射面の形状が放物面
形、楕円面形等のものが使用されている。

【０００３】また、投写型表示装置に使用される照明装
置では、均一で明るい投写画像を形成できるように、照
明装置は出射光量の多いものが望ましい。また、可搬型
の投写型表示装置にあっては、その小型コンパクト化の
要望から、そこに組み込まれる照明装置も小型でコンパ
クトであることが望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】照明装置の出射光量を
多くするためには、複数のランプユニット、例えば２個
のランプユニットを用いて照明装置を構成することが考
えられる。しかし、単に２個のランプユニットを並列に
配置した構成にすると、幅が２倍になってしまうので、
照明装置が大型化してしまう。また、照明装置の出射光
束の幅も２倍となるので、照明装置の光路幅も広くする
必要があり、さらには、当該照明装置が組み込まれた投
写型表示装置の側に形成すべき光路幅も２倍に広げる必
要があり、この点においても、装置の小型化およびコン
パクト化には不適当である。

【０００５】ここで、投写型表示装置に組み込まれてい
る照明装置の典型的な例としては、出射光の平行性を確
保するために、アーク長の短い光源ランプと焦点距離の
短い放物面形状のリフレクタを備えたランプユニットが
知られている。この構成のランプユニットでは、そこか
らの出射光の光量分布は、ランプ光軸およびその近傍で
急峻なピークを示し、ランプ光軸から離れるに伴って急
減に減少する特性曲線となる。従って、ランプ光軸を含
む中心部分の出射光束のみを照明光として利用しても、
それ程光量の低下を招くことがない。なお、投写型表示
装置に採用される一般的なランプユニットにおいては、
ランプ光軸は、リフレクタの開口面の中心とリフレクタ
の曲率中心とを結んだ線で定義することができる。

【０００６】本発明の課題は、上記の点に鑑みて、複数
のランプユニットを用いた照明装置、およびこのような
照明装置が組み込まれた投写型表示装置において、明る
く、かつ、明るさが均一で色むらのない投写画像を得る
ことの可能な技術を提案することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
（第１の照明装置、及び、これを用いた投写型表示装
置）上述の課題を解決するため、本発明第１の照明装置
は、光源ランプと当該光源ランプから出射される光を全
体として平行な出射光となるように反射するリフレクタ
とを備えたランプユニットを有している照明装置におい
て、第１および第２の前記ランプユニットと、各ランプ
ユニットからの各出射光のうちのランプ光軸を含む一定
の範囲に含まれる出射光部分を取り出してランプユニッ
トの開口縁の直径と略同一幅の照明用の合成光束を形成
する合成ミラー手段とを有することを特徴としている。

【０００８】このように構成した本発明第１の照明装置
においては、ランプユニットを２つ配置するためのスペ
ースが必要であるものの、合成ミラー手段によって得ら
れる合成光束の幅は単一のランプユニットの出射光束の
幅とほぼ同一である。しかも、合成ミラー手段によっ
て、各ランプユニットの出射光量の多いランプ光軸を含
む出射光の中心部分が利用される。従って、本発明第１
の照明装置が組み込まれた投写型表示装置等において
は、照明光の光路として、単一のランプユニットを備え
た照明装置の場合とほぼ同一幅の光路を配置する空間を
確保しておけば良いので、照明装置を除く装置寸法が増
大することはない。また、各ランプユニットの出射光の
うちの光量の多い部分を利用して合成光束を形成してい
るので、出射光量の多い照明光を得ることができ、本発
明第１の照明装置を投写型表示装置に組み込めば、明る
い投写画像を形成できる。

【０００９】この構成の照明装置の照明光の光量を更に
多くするためには、各ランプユニットの出射光の利用効
率を更に高めれば良い。このためには、各ランプユニッ
トのリフレクタの出射側の開口縁に、出射光が一部反射
される一対の反射ミラーをランプ光軸を中心として互い
に略対称な状態となるように取付けた構成を採用すれば
良い。この構成によれば、ランプ光軸から遠い部分の出
射光は反射ミラーによって反射されて再度リフレクタに
戻り、ここで再度反射されてランプ光軸に近い部分を通
過して出射される。従って、各ランプユニットの出射光
の殆どが合成ミラー手段の側に出射されて、照明用の合
成光束を形成するために利用される。

【００１０】ここで、前記第１及び第２のランプユニッ
トの前記リフレクタは、前記ランプ光軸を含む一定の範
囲以外の部分が、前記ランプユニットの開口面に直交
し、かつそれぞれの前記ランプ光軸を中心として互いに
対称な平面で切断された形状を有するものとすることが
できる。このような構成により、リフレクタが切断され
た分だけ各ランプユニットを合成ミラー手段側にあるい
は被照明領域側に配置することができ、照明装置を小型
化することが可能となり、また、この照明装置が組み込
まれる投写型表示装置等を小型化することが可能とな
る。

【００１１】また、前記第１のランプユニットは、その
ランプ光軸が前記第２のランプユニットのランプ光軸と
交わるように配置することができ、この場合には、前記
第１のランプユニットからの出射光のうち、そのランプ
光軸を含む一定の範囲に含まれる出射光を、前記第２の
ランプユニットのランプ光軸方向へ反射するように、前
記合成ミラー手段を構成すれば良い。また、この場合に
前記第１のランプユニットを、前記合成ミラー手段と一
体で着脱可能に構成すれば、用途に応じて第１のランプ
ユニットと合成ミラー手段とを取り外すことにより、照
明装置の小型化と軽量化を実現でき、可搬性を重視する
ような場合に便利である。

【００１２】一方、前記合成ミラー手段を、前記第１の
ランプユニットからの出射光のうちのランプ光軸を含む
一定の範囲に含まれる出射光部分を取り出すための第１
の合成ミラー手段と、前記第２のランプユニットからの
出射光のうちのランプ光軸を含む一定の範囲に含まれる
出射光部分を取り出すための第２の合成ミラー手段とを
備えた構成とすることもできる。この場合には、前記第
１および第２のランプユニットのうちの少なくとも何れ
か一方のランプユニットを着脱可能としたり、あるい
は、前記第１のランプユニットおよび前記第１の合成ミ
ラー手段と、前記第２のランプユニットおよび前記第２
の合成ミラー手段とのうちの少なくとも一方の側を、一
体的に着脱可能にすることにより、照明装置の小型化と
軽量化を実現でき、用途に応じた使用が可能となる。

【００１３】なお、前記複数のランプユニットの光源ラ
ンプのうち、いずれかを選択点灯可能とすれば、必要に
応じて照明光の明るさを多段階に調整できるため、要求
される明るさや消費電力量の点で多様な使い方が可能と
なる。

【００１４】また、前記複数のランプユニットの光源ラ
ンプから出射される光の波長分布特性がそれぞれ異なる
ようにすれば、照明光の色合いを所定の色合いに設定す
ることができ、カラー投写型表示装置に適用した場合に
は、その色再現性を向上させることが可能である。

【００１５】次に、本発明第１の照明装置による照明光
の照度ムラを無くすためには、インテグレータ光学系を
備えた構成とすることが望ましい。すなわち、複数のレ
ンズを有する第１のレンズ板および複数のレンズを有す
る第２のレンズ板を含むインテグレータ光学系を有し、
前記合成光束を前記第１のレンズ板の各レンズを介して
空間的に分離された複数の中間光束として前記第２のレ
ンズ板の各レンズの入射面上にそれぞれ二次光源像とし
て収束させ、当該第２のレンズ板の各レンズを介して出
射された前記複数の各中間光束を重畳して照明領域を照
明することが望ましい。このような構成により、ランプ
ユニットからの出射光束が光束の断面内でその光強度分
布に大きな偏りを有していた場合でも、明るさが均一で
明るさや色むらの無い照明光を得ることが可能となる。

【００１６】また、さらに、第２のレンズ板から出射さ
れた偏光方向がランダムな合成光束を互いに異なる２種
類の偏光光束に分離する偏光分離手段と、この偏光分離
手段によって得られた一方の偏光光束の偏光方向を他方
の偏光光束の偏光方向と同じとなるように偏光変換する
偏光変換手段とを備え、前記２種類の偏光光束を偏光方
向の揃った１種類の偏光光束に変換して出射する偏光発
生手段を用い、この偏光発生手段によって得られた偏光
方向の揃った１種類の偏光光束によって照明領域を照明
するようにしても良い。

【００１７】上記の構成によれば、偏光方向が揃ったほ
ぼ１種類の偏光光束のみを照明光として使用することが
できるため、後述するように、この照明装置を投写型表
示装置等に組み込む場合に光の利用効率を向上させるこ
とが可能である。なお、上記の、偏光方向がランダムな
光束から偏光方向が揃ったほぼ１種類の偏光光束を得る
過程においては、殆ど光吸収を伴わないため、非常に高
い効率で特定の偏光光束を得ることが可能である。

【００１８】以上に述べた合成ミラー手段を備えた照明
装置は、投写型表示装置の照明装置として利用すること
ができる。投写型表示装置としては、本発明第１の照明
装置と、前記照明装置からの出射光を画像情報に応じて
変調する変調手段と、前記変調手段で得られる変調光束
を投写面上に投写する投写光学系とを用いて構成すれば
良い。前に述べたように、本発明第１の照明装置におい
ては、ランプユニットを２つ配置するためのスペースが
必要であるものの、合成ミラー手段によって得られる合
成光束の幅は単一のランプユニットの出射光束の幅とほ
ぼ同一である。しかも、合成ミラー手段によって、各ラ
ンプユニットの出射光量の多いランプ光軸を含む出射光
の中心部分が利用される。従って、本発明第１の照明装
置が組み込まれた投写型表示装置等では、照明光の光路
として単一のランプユニットを備えた照明装置の場合と
ほぼ同一幅の光路を配置する空間を確保しておけば良い
ので、照明装置を除く装置の寸法が増大することはな
い。よって、単一のランプユニットを用いた場合とほぼ
同程度の装置サイズのままで、投写画像の明るさを向上
させることが可能となる。

【００１９】ここで、前記照明装置にインテグレータ光
学系を設けた場合には、ランプユニットからの出射光束
が光束の断面内でその光強度分布に大きな偏りを有して
いた場合でも、明るさが均一で明るさや色むらの無い照
明光を得ることが可能となるため、投写面全体に渡って
明るさが均一で明るさや色むらの無い投写画像を得るこ
とができる。

【００２０】また、さらに、前記照明装置に、前述した
ような偏光分離手段と偏光変換手段とを有する偏光発生
手段を設け、偏光方向の揃った１種類の偏光光束によっ
て変調手段を照明するようにしても良い。

【００２１】液晶装置のように１種類の偏光光束を用い
る変調手段を備えた投写型表示装置において、偏光方向
がランダムな光束を照明光として用いる場合には、表示
に不要な偏光方向の異なる偏光光束を偏光板等の偏光選
択手段によって選択しなければならないため、光の利用
効率が極めて低下する。また、偏光選択手段として偏光
板を用いる場合には光の吸収によって偏光板の温度が著
しく上昇するため、偏光板を冷却するための大がかりな
冷却装置が必要である。しかしながら、上記の構成によ
れば、偏光方向がランダムな照明装置からの光束を、全
体としてほぼ１種類の偏光方向を有する偏光光束に変換
することができ、偏光方向が揃ったほぼ１種類の偏光光
束のみを変調手段で利用可能な照明光として使用するこ
とができる。従って、光源ランプからの出射光束の大部
分を利用することが可能となり、極めて明るい投写画像
を得ることが可能となる。また、表示に不要な偏光方向
の異なる偏光光束が照明光にはほとんど含まれていない
ため、偏光板における光吸収は少なく、従って、偏光板
を冷却する冷却装置の大幅な簡略化、小型化が可能とな
る。

【００２２】なお、カラー画像を投写表示するために
は、上記の構成に加えて、照明装置からの出射光を少な
くとも２色の色光束に分離する色分離手段と、前記色分
離手段により分離された各色光束をそれぞれ変調する複
数の前記変調手段と、それぞれの前記変調手段で変調さ
れた後の各色の変調光束を合成する色合成手段とを有
し、前記色合成手段によって得られた合成光束が前記投
写光学系を介して投写面上に投写される構成とすれば良
い。

【００２３】また、互いに直交する３つの方向軸をＸ、
Ｙ、Ｚとし、前記照明装置からの出射光の光軸と平行な
方向をＺとしたとき、前記色分離手段は、ＸＺ平面に対
しては略垂直に、ＹＺ平面、ＸＹ平面に対してはそれぞ
れ所定角度を成すように色分離面を有し、前記複数のラ
ンプユニットおよび前記合成ミラー手段は、前記複数の
ランプユニットからの出射光が略Ｙ方向に沿って合成さ
れるように、配置されていることが好ましい。

【００２４】このように投写型表示装置を構成した場合
には、各ランプユニットからの出射光が色分離手段のダ
イクロイック面の光分離方向と直交する方向に合成され
るので、そのダイクロイック面に対して、各ランプユニ
ットからの各出射光が全て等しい入射角で入射する。従
って、ダイクロイック面から変調手段に向かって出射さ
れる各色光の色ずれを低減できる。このため、明るさが
均一で明るさや色むらのない照明光で照明領域を照明す
ることができる。

【００２５】また、互いに直交する３つの方向軸をＸ、
Ｙ、Ｚとし、前記ランプユニットからの出射光の光軸と
平行な方向をＺとしたとき、前記色合成手段は、ダイク
ロイック面を備え、前記ダイクロイック面は、ＸＺ平面
に対しては略垂直に、ＹＺ平面、ＸＹ平面に対しては所
定の角度を成すように配置され、前記複数のランプユニ
ットおよび前記合成ミラー手段は、前記複数のランプユ
ニットからの出射光が略Ｙ方向に沿って合成されるよう
に、配置されていることも好ましい。

【００２６】このように投写型表示装置を構成した場合
においても、各ランプユニットからの出射光が色合成手
段のダイクロイック面の光分離方向と直交する方向に合
成されるので、そのダイクロイック面に対して、各ラン
プユニットからの各出射光が全て等しい入射角で入射す
る。従って、ダイクロイック面から投写光学系に向かっ
て出射される合成光束の色ずれを低減できる。このた
め、明るさが均一でむらのない投写画像を得ることがで
きる。

【００２７】（第２の照明装置、及び、これを用いた投
写型表示装置）本発明の第２の照明装置は、互いに略直
交する第１の方向と第２の方向のいずれかに平行な複数
の辺を有する略矩形形状の照明領域を照明する照明装置
であって、第１および第２のランプユニットと、各ラン
プユニットからの各出射光のうちのランプ光軸を含む一
定の範囲に含まれる出射光部分をそれぞれ取り出して合
成し、ランプユニットの開口縁の直径と略同一幅の照明
光を形成する合成ミラー手段と、を有する光源と、前記
光源から出射された光束を複数の部分光束に分割すると
ともに、該複数の部分光束をそれぞれ集光させる複数の
小レンズを有する第１のレンズ板と、前記複数の部分光
束が入射する複数の小レンズを有する第２のレンズ板
と、前記第２のレンズ板から出射された複数の部分光束
をそれぞれ互いに偏光方向の異なる２種類の偏光光束に
分離する偏光分離手段と、該偏光分離手段によって得ら
れた一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光
方向と同じとなるように偏光変換する偏光変換手段とを
有し、前記複数の部分光束を偏光方向の揃った１種類の
複数の偏光光束に変換して出射する偏光発生手段と、前
記偏光発生手段から出射された複数の偏光光束を重畳し
て前記照明領域を照明する重畳手段と、を備えている。
そして、前記偏光分離手段は、前記２種類の偏光光束が
前記照明領域の前記第１の方向に沿って空間的に分離さ
れるように配置され、前記第１のレンズ板の各小レンズ
は、前記各小レンズの中心光軸に垂直な平面に投影され
る形状が略矩形であり、かつ、前記略矩形形状のアスペ
クト比の値が前記照明領域のアスペクト比の値にほぼ等
しく、前記各小レンズから出射される複数の部分光束が
前記第２のレンズ板の対応する各小レンズに入射するよ
うに形成され、前記第２のレンズ板の各小レンズは、前
記各小レンズの中心光軸に垂直な平面に投影される形状
が略矩形であり、かつ、前記略矩形形状のアスペクト比
の値は、前記照明領域のアスペクト比の値よりも小さい
値を有ししていることを特徴としている。但し、前記ア
スペクト比の値は、前記第１の方向に平行な辺の長さに
対する前記第２の方向に平行な辺の長さの割合で定義さ
れる。

【００２８】本発明の第２の照明装置では、第１の照明
装置と同様に、ランプユニットを２つ配置するためのス
ペースが必要であるものの、合成ミラー手段によって得
られる合成光束の幅は単一のランプユニットの出射光束
の幅とほぼ同一である。しかも、合成ミラー手段によっ
て、各ランプユニットにおいて出射光量が多いランプ光
軸を含む中心部分の光束が照明光束として利用される。
従って、本発明の第２の照明装置が組み込まれた投写型
表示装置等においては、照明光の光路として単一のラン
プユニットを備えた照明装置の場合とほぼ同一幅の光路
を配置する空間を確保しておけば良いので、照明装置を
除く装置の寸法が増大することはない。また、各ランプ
ユニットの出射光のうちの光量の多い部分を利用して合
成光束を形成しているので、出射光量の多い照明光を得
ることができ、本発明の第２の照明装置を投写型表示装
置に組み込めば、均一で明るい投写画像を形成できる。

【００２９】ここで、第２のレンズ板の各小レンズを通
過するそれぞれの光束を一まとまりの照明光束として捉
え、その照明光束の断面形状のアスペクト比の値に着目
する。本発明の第２の照明装置では、第２のレンズ板
は、（照明領域のアスペクト比の値にほぼ等しい）第１
のレンズ板の小レンズのアスペクト比の値よりも小さい
値を有する小レンズで構成されているため、上記一まと
まりの照明光束のアスペクト比の値も、第２のレンズ板
を第１のレンズ板の小レンズと同じアスペクト比の値を
有する複数の小レンズで構成した場合に得られる一まと
まりの照明光束のアスペクト比の値よりも小さくなる。
すなわち、第２のレンズ板の小レンズのアスペクト比に
合わせて、照明光束の断面形状は、第１の方向の長さに
対して第２の方向の長さがより短い長方形状となってい
る（上記のように、第２のレンズ板を通過する一まとま
りの照明光束において、照明光束の断面形状のアスペク
ト比が、第２のレンズ板を構成する小レンズのアスペク
ト比に合わせて変換された照明光束を「圧縮された照明
光束」と呼び、第１のレンズ板を構成する小レンズのア
スペクト比に合わせて変換された照明光束を「圧縮され
ていない照明光束」と呼ぶものとする）。

【００３０】この照明装置を投写型表示装置に適用した
場合には、このように圧縮された照明光束は投写レンズ
を介して投写面を照明する。圧縮された照明光束の場合
には、圧縮されていない照明光束の場合に比べて、投写
レンズに照明光束が入射する際の入射角度を小さくで
き、かつ投写レンズのレンズ瞳の中心近くにより多くの
照明光束を入射させることができる。一般に、レンズに
おける光の利用効率は、レンズ瞳の中心に近いほど良
く、周辺に近いほど悪くなる傾向にある。したがって、
本発明の第２の照明装置を投写型表示装置に適用した場
合には、光源からの出射光を効率良く利用することがで
き、均一で明るい投写画像を表示することができる。

【００３１】特に、複数のランプユニットからの出射光
は、それらの中心が第２のレンズ板の中心光軸に対して
第２の辺の方向にほぼ対称にずれて通過する。上述した
ように、レンズにおける光の利用効率は、レンズ瞳の中
心に近いほど良く、周辺に近いほど悪くなる傾向にあ
る。また、従来例で説明したように、一つのランプユニ
ットにおいては、光源ランプの光軸を含む中心部分の出
射光量が極めて多く、この光源ランプの光軸から離れる
に伴って急激に減少するという特徴がある。従って、上
記構成の照明装置においては、それぞれのランプユニッ
トからの出射光の第２の方向に沿った幅は、第２のレン
ズ板の中心光軸を中心に圧縮されるため、上述した理由
から、複数のランプユニットのそれぞれからの出射光を
効率良く投写レンズに導き入れ、明るい投写画像を実現
することができる。

【００３２】また、第１のレンズ板の小レンズと同じア
スペクト比を有する複数の小レンズで第２のレンズ板を
構成した場合に得られる第２のレンズ板の中心光軸に垂
直な平面に投影される形状の寸法とほぼ同じ大きさとな
るように、第１のレンズ板の小レンズのアスペクト比の
値よりも小さい値を有する小レンズを複数並べて第２の
レンズ板を構成し、さらに、この第２のレンズ板を構成
する小レンズと同数の小レンズを用いて第１のレンズ板
を構成すると共に、この第１のレンズ板の中心光軸に垂
直な平面に投影される形状の寸法に対応するようにラン
プユニットのリフレクタを大きくすれば、第１のレンズ
板の小レンズのアスペクト比を有する小レンズからなる
第２のレンズ板を用いて構成した従来の照明装置と比べ
て、リフレクタを除く光学系の断面寸法を大きくするこ
となく、光源ランプから出射される光束の利用量をさら
に多くすることができる。

【００３３】逆に、圧縮された照明光束を用いて、圧縮
されていない照明光束による投写面への出射光量と同等
の光量を得るには、第２のレンズ板からの出射光が通過
する各光学系において、第２の方向に沿った方向の寸法
を小さくすることができるため、照明装置やこの照明装
置が組み込まれた投写型表示装置等を小型化することが
可能である。

【００３４】また、本発明の第２の照明装置は、第１の
レンズ板と、第２のレンズ板と、重畳手段とによって構
成されたインテグレータ光学系を有しているので、照明
光の照度ムラを低減することができる。また、偏光発生
手段を有し、偏光方向が揃ったほぼ１種類の偏光光束の
みを照明光として使用することができるため、光源ラン
プからの出射光束の大部分を利用することが可能とな
り、光の利用効率を向上させることが可能である。

【００３５】また、第１のレンズ板から出射した複数の
部分光束は、それぞれ第２のレンズ板および偏光分離手
段の近傍で収束して二次光源像を形成する。偏光分離手
段は入射した光束を第１の方向に沿って２種類の偏光光
束に分離し、偏光分離手段上には２つの二次光源像が第
１の方向に沿って並んで形成される。従って、偏光分離
手段の大きさは、第１の方向に沿って並んだ２つの二次
光源像の大きさ、および第２の方向の二次光源像の大き
さに対して少なくともほぼ等しいか、または大きいこと
が望ましい。ここで、第２のレンズ板の各小レンズにお
ける第１の方向の大きさが偏光分離手段の第１の方向の
大きさにほぼ等しいければ、第２のレンズ板の各小レン
ズおよび偏光分離手段を隙間を作ることなく最も効率良
く配置することができる。従って、二次光源像の大きさ
をほぼ円形な像と近似し、第２のレンズ板の各小レンズ
と偏光分離手段の配置効率を考慮して、第２のレンズ板
の各小レンズのアスペクト比の値を約１／２とすれば、
光損失を伴うことなく第２のレンズ板を小型化できる。
従って、光源からの出射光を効率良く利用することがで
き、出射光量の多い照明光を得ることができる

【００３６】また、通常、光源ランプから放射される光
をリフレクタによって反射して平行光として出射するよ
うなランプユニットを用いるが、ランプユニットからの
出射光はランプ光軸に近いほど出射光の平行性が悪く、
ランプ光軸から離れるほど出射光の平行性が良い傾向に
ある。従って、第２のレンズ板および偏光分離手段の近
傍で複数の部分光束によって形成される二次光源像は、
第２のレンズ板の中心から離れた位置に形成される二次
光源像ほど像の大きさが小さくなる。そこで、前記第２
のレンズ板を構成する複数の小レンズの前記第２の方向
に沿った複数の列は、前記光源から出射された光束の中
心位置に対して離れるに従って、前記各列を構成する各
小レンズの前記第２の方向に沿った大きさが小さくなる
ように調整されていることが好ましい。このような構成
とすれば、第２のレンズ板を通過する一まとまりの照明
光束の第２の方向の幅をさらに効率良く圧縮することが
できるので、第２のレンズ板及び偏光発生手段を小型化
できると共に、光源からの出射光をさらに効率良く利用
することができる。

【００３７】なお、前記複数のランプユニットの光源ラ
ンプのうち、いずれかを選択点灯可能とすれば、必要に
応じて照明光の明るさを多段階に調整できるため、要求
される明るさや消費電力量の点で多様な使い方が可能と
なる。

【００３８】また、前記複数のランプユニットの光源ラ
ンプから出射される光の波長分布特性がそれぞれ異なる
ようにすれば、照明光の色合いを所定の色合いに設定す
ることができ、カラー投写型表示装置に適用した場合に
は、その色再現性を向上させることが可能である。

【００３９】以上に述べた照明装置は、投写型表示装置
の照明光源として用いることができる。すなわち、投写
型表示装置を、上に述べた本発明の第２の照明装置と、
前記照明装置からの出射光を画像情報に応じて変調する
変調手段と、前記変調手段で得られる変調光束を投写面
上に投写する投写光学系とを有する構成とすることがで
きる。上述したように、本発明の第２の照明装置は、光
源からの出射光を効率良く利用することができ、出射光
量が多い照明光を得ることができる。よって、このよう
に構成した照明装置を投写型表示装置の照明光源として
用いることにより、単一のランプユニットを用いた場合
とほぼ同程度の装置サイズのままで、投写画像の明るさ
を向上させることが可能となる。

【００４０】なお、本発明の第２の照明装置はインテグ
レータ光学系を備えているので、ランプユニットからの
出射光束が光束の断面内でその光強度分布に大きな偏り
を有していた場合でも、明るさが均一で明るさや色むら
の無い照明光で変調手段を照明することができるため、
投写面全体に渡って明るさが均一で明るさや色むらの無
い投写画像を得ることができる。

【００４１】また、本発明の第２の照明装置は偏光分離
手段と偏光変換手段とを有する偏光発生手段を備え、偏
光方向の揃ったほぼ１種類の偏光光束によって変調手段
を照明することができるため、液晶表示装置のように１
種類の偏光光束を用いる変調手段を備えた投写型表示装
置において、光源ランプからの出射光束の大部分を利用
することが可能となり、極めて明るい投写画像を得るこ
とができる。また、表示に不要な偏光方向の異なる偏光
光束が照明光にはほとんど含まれないため、偏光板にお
ける光吸収は少なく、従って、偏光板を冷却する冷却装
置の大幅な簡略化、小型化が可能となる。

【００４２】なお、カラー画像を投写表示するために
は、上記の構成に加えて、照明装置からの出射光を少な
くとも２色の色光束に分離する色分離手段と、前記色分
離手段により分離された各色光束をそれぞれ変調する複
数の前記変調手段と、それぞれの前記変調手段で変調さ
れた後の各色の変調光束を合成する色合成手段とを有
し、この色合成手段によって得られた合成光束が前記投
写光学系を介して投写面上に投写する構成とすれば良
い。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
各実施例を説明する。尚、以下の各実施例においては、
特に断りのない限り、互いに直交する３つの方向を便宜
的にＸ軸方向（横方向）、Ｙ軸方向（縦方向）、Ｚ軸方
向（光軸と平行な方向）とする。

【００４４】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の照明装置の要部を平面的に見た概略構成図である。
本例の照明装置１０は、光源部５およびインテグレータ
光学系３から基本的に構成されている。光源部５から出
射された出射光はインテグレータ光学系３を介して照度
ムラの無い均一な照明光として矩形の照明領域４を照明
するようになっている。インテグレータ光学系３は、第
１のレンズ板３１と第２のレンズ板３２とフィールドレ
ンズ（結合レンズ）３３とを備えている。

【００４５】光源部５は、一般的に使用されるランプユ
ニットを２個用いた構成となっている。すなわち、光源
部５は、ランプ光軸が直交するように配置した第１のラ
ンプユニット５１Ａと第２のランプユニット５１Ｂを備
えている。各ランプユニット５１Ａ、５１Ｂは、同一構
成で同一寸法のものであり、光源ランプ５１１Ａ、５１
１Ｂと、リフレクタ５１２Ａ、５１２Ｂを備えている。
リフレクタ５１２Ａ、５１２Ｂとしては放物面形、楕円
面形等のものを使用できる。また、光源部５は、これら
一対のランプユニット５１Ａ、５１Ｂからの出射光のう
ちのランプ光軸５２、５３を含む出射光部分を取り出し
て合成して照明系のシステム光軸１０Ｌの方向（Ｚ軸方
向）に向かう合成光束を形成する合成ミラー光学系５５
を備えている。

【００４６】本例の合成ミラー光学系５５は、第１のラ
ンプユニット５１Ａからの出射光を直角に反射してシス
テム光軸１０Ｌの方向に向ける一対の反射ミラー５５
１、５５２を備えている。これらの反射ミラー５５１、
５５２は、第１のランプユニット５１Ａのランプ光軸５
２の両側でリフレクタ５１２Ａの開口幅Ｗの約１／４の
範囲に配置されている。同時に、これらの反射ミラー５
５１、５５２は、第２のランプユニット５１Ｂのランプ
光軸５３から離れた両側（リフレクタ５１２Ｂの開口縁
側）におけるリフレクタ５１２Ｂの開口幅Ｗの約１／４
の範囲に配置されている。

【００４７】従って、第１のランプユニット５１Ａの出
射光のうちのランプ光軸５２を含む幅が約１／２Ｗの中
心部分の光は一対の反射ミラー５５１、５５２によって
反射されて、インテグレータ光学系３の側に向かう。こ
れ以外の出射光の部分は照明光としは利用されない。こ
れに対して、第２のランプユニット５１Ｂの出射光のう
ちのランプ光軸５３を含む幅が約１／２Ｗの中心部分の
光は、そのままインテグレータ光学系３の側に入射す
る。両側の部分の出射光は一対の反射ミラー５５１，５
５２によって遮られるので、照明光としては利用されな
い。

【００４８】図２は、放物面形リフレクタを備えたラン
プユニット５１におけるランプ光軸５１Ｌに直交する方
向の光量分布曲線Ｃを示す説明図である。この図に示す
ように、ランプ光軸５１Ｌを含む中心部分における出射
光の光量が極めて多く、ランプ光軸５１Ｌから離れるに
つれて光量は急速に減少する。従って、本例のランプユ
ニット５１Ａ、５１Ｂのように、ランプ光軸５２、５３
を含む幅が約１／２Ｗの中心部分の光のみを利用する場
合であっても、出射光量の殆どを利用できる。従って、
本例の照明装置１０は、単一のランプユニットを使用す
る場合に比べて照明領域の明るさを約１．５倍以上に増
加させることができる。

【００４９】次に、再び図１を参照して説明すると、こ
の結果、インテグレータ光学系３の第１のレンズ板３１
には、双方のランプユニット５１Ａ、５１Ｂの出射光の
中心部分を含む幅約１／２Ｗの出射光部分が合成されて
得られる合成光束が入射する。

【００５０】図３は、第１のレンズ板３１を示す概略斜
視図である。この図に示すように、第１のレンズ板３１
は、複数の微小な矩形レンズ（ＸＹ平面における外形形
状が矩形状であるレンズ）３１１をマトリクス状に配列
した構造となっている。矩形レンズ３１１のＸＹ平面上
における外形形状は照明領域４の形状と相似形をなすよ
うに設定されている。図１に示す第２のレンズ板３２
は、第１のレンズ板３１を構成する矩形レンズと同数の
微小レンズ３２１で構成されている。

【００５１】入射した光は各矩形レンズ３１１によって
空間的に分離されて、第２のレンズ板３２の各矩形レン
ズ３２１の内側に二次光源像を形成する。すなわち、矩
形レンズ３１１の焦点位置は、対応する矩形レンズ３２
１の内側近傍にある。

【００５２】第２のレンズ板３２に形成された複数の二
次光源像は、その出射側に貼り付けられているフィール
ドレンズ３３を介して、照明領域４に重畳結像され、こ
の照明領域４をほぼ均一に照明する。従って、原理的に
は光源部５からの出射光束は全て照明領域４に入射する
ことになる。尚、第２のレンズ板３２を構成する微小レ
ンズ３２１を偏心レンズとして照明光の重畳機能を持た
せるようにすれば、フィールドレンズ３３を省略するこ
とが可能である。

【００５３】このように本例の照明装置１０において
は、一対のランプユニット５１Ａ、５１Ｂにおける出射
光量の殆どが利用されて幅Ｗの出射光束としてインテグ
レータ光学系３に入射し、インテグレータ光学系３を介
して照明領域４をほぼ均一に照度ムラなく照明する。

【００５４】ここで、本例の光源部５においては、第１
のランプユニット５１Ａと、一対の反射ミラー５５１、
５５２とが図１において破線で示すように共通のフレー
ム上に搭載された一体的に着脱可能なユニット５６とさ
れている。これに対して、他方の第２のランプユニット
５１Ｂは照明装置１０の本体側のフレームに組み付け固
定されている。

【００５５】従って、本例の照明装置１０においては、
第１のランプユニット５１Ａおよび一対の反射ミラー５
５１、５５２のユニット５６を取り外せば、一般的に使
用されている単一の光源ランプを備えた光源部を備えた
構成となる。この場合、第２のランプユニット５１Ｂの
出射光の両側部分を遮っていた一対の反射ミラー５５
１、５５２が取り除かれるので、当該ランプユニット５
１Ｂの出射光がそのままインテグレータ光学系３に入射
されることになる。

【００５６】以上のように構成した本例の照明装置１０
は、その光源部５として、一対のランプユニット５１
Ａ、５１Ｂを備えた構成のものを採用し、各ランプユニ
ットの出射光のうちの出射光量の大きい部分を利用して
照明を行うようになっている。従って、照明領域を高い
照度で照明できる。

【００５７】また、本例の照明装置１０では、光源部５
を構成している一方のランプユニット５１Ａと一対の反
射ミラー５５１、５５２をユニット化してあり、このユ
ニット５６を照明装置本体に対して着脱可能としてあ
る。従って、必要に応じて、２個のランプユニットを使
用した照度の高い照明と、通常の１個のランプユニット
を用いた通常の照明とを選択的に行うことができるので
便利である。

【００５８】ここで、第１および第２のランプユニット
５１Ａ、５１Ｂから出射して照明領域４に到る出射光の
光路の長さは、第１および第２のランプユニットの間で
異なっている。また、第１のランプユニット５１Ａから
出射された光のうち、反射ミラー５５１により反射され
て照明領域４に到る出射光と反射ミラー５５２により反
射されて照明領域４に到る出射光とでは、その光路の長
さが異なっている。しかし、本例ではインテグレータ光
学系３を用いているので、このように光路の長さに差が
生じても、照明領域４を均一にムラなく照明することが
できる。

【００５９】なお、本例においては、各ランプユニット
の出射光のうちのランプ光軸を含む約１／２Ｗの幅の光
を利用している。しかし、利用する出射光の範囲は、約
１／２Ｗに限定されるものではなく、例えば、反射ミラ
ー５５１，５５２の大きさを変えて７／１０Ｗないし３
／１０Ｗにすることもできる。横幅をどの程度にするの
か、換言すると、どちらのランプユニットからの出射光
をより多くインテグレータ光学系に入射させるかは、使
用するランプユニットの出射光量の分布等に応じて適宜
設定すべき性質のものである。ただし、一般に、反射ミ
ラー５５１，５５２における光の反射損失を考慮すれ
ば、反射ミラーを経ずして直接インテグレータ光学系に
光を入射できるランプユニット（本例の場合はランプユ
ニット５１Ｂ）からの出射光をより多く利用できるよう
に、反射ミラーの大きさを決定することが望ましい。

【００６０】また、本例では、同一構成で同一の大きさ
のランプユニットを使用しているが、異なる大きさのラ
ンプユニットを使用しても良い。また、異なる種類のラ
ンプユニットを用いても良い。

【００６１】さらに、本例では同一種類の光源ランプを
備えたランプユニットを使用しているが、例えば、スペ
クトルの異なる光源ランプを備えたランプユニットを使
用すれば、カラー投写型表示装置に適用した場合に、そ
の色再現性を向上できる等の利点もある。図４は、照明
装置１０における照明光の分光分布特性について示す説
明図である。照明装置の分光分布特性（スペクトル特
性）は、一般に使用する光源ランプの種類によって種々
の特性を示す。例えば、可視光の全域に渡って光出力は
得られるが、赤光領域の出力が不足している、という光
源ランプが存在する。照明装置１０の分光分布特性とし
て、図４（Ｃ）に示すように各色光を示す波長領域にお
いて相対出力がほぼ等しい特性が望ましいとする。この
とき、ランプユニット５１Ａ（光源ランプ５１１Ａ）の
分光分布特性が図４（Ａ）に示すように、赤光領域の相
対出力が低い特性を示すものであるとする。このような
場合に、図４（Ｂ）に示すように、ランプユニット５１
Ｂの分光分布特性として赤光領域の相対出力が高くなる
ように、光源ランプ５１１Ｂに使用するランプを選択し
てやればよい。このようにすれば、照明装置１０全体と
しての照明光は、ランプユニット５１Ａおよび５１Ｂの
和にほぼ等しく、（Ｃ）に示すような所望の分光分布特
性を示す照明光を得ることが可能である。また、ランプ
ユニットの組み合わせ方によって、赤の色合いの強い照
明光や、青の色合いの強い照明光を得ることも可能であ
る。このように、２つのランプユニットの光の特性を組
み合わせることによって、種々の特性を示す照明光を得
ることができる。なお、図４に示す分光分布特性は、本
実施例の効果を説明するための一例に過ぎず、他の種々
の分光分布特性を有する光源ランプを使用することが可
能である。

【００６２】また、２個のランプを使用していれば、使
用時に一方のランプが切れた場合でも、照度は低下する
ものの、そのまま継続して使用できるという利点もあ
る。

【００６３】さらに、制御回路５０（図１）が、両方の
光源ランプを選択的に点灯できる構成とすることも可能
である。こうすれば、必要に応じて照明光の明るさを多
段階に調整できるため、要求される明るさや消費電力量
の点で多様な使い方ができる。図５は、照明装置１０の
照明光発生モードを示す説明図である。照明装置１０
は、上述したようにランプユニット５１Ａおよび５１Ｂ
の２つの照明光源を備えているので、図５に示すように
モード０からモード３の４種類の照明光発生モードを設
定することが可能である。すなわち、モード０はランプ
ユニット５１Ａおよび５１Ｂの両方とも消灯させ、モー
ド１はランプユニット５１Ａを点灯させてランプユニッ
ト５１Ｂを消灯させ、モード２はランプユニット５１Ａ
を消灯させてランプユニット５１Ｂを点灯させ、モード
３はランプユニット５１Ａおよび５１Ｂの両方とも点灯
させるモードである。これらの照明モードは、図示しな
い切換回路によって切り換えられる。この４つのモード
を選択して使用することにより、以下で説明するような
効果を得ることができる。

【００６４】モード３を選択することにより、ランプユ
ニット５１Ａおよび５１Ｂの両方の照明光により照明領
域４を照明するので、光強度の大きな照明光を得ること
ができる。したがって、ランプユニット５１Ａおよび５
１Ｂのそれぞれの光源ランプ５１１Ａおよび５１１Ｂに
あまり高出力な光源ランプを使用しなくても、照明光の
強度を増大させることが可能であり、なおかつ光の利用
効率を高めることができる。

【００６５】通常使用時には、モード１あるいはモード
２のどちらか一方を選択し、ランプユニット５１Ａある
いは５１Ｂのどちらか一方のみの照明光により照明領域
４を照明するようにしてもよい。例えば、通常はモード
１を選択し、ランプユニット５１Ａのみを点灯させて、
その照明光により照明領域４を照明するようにする。こ
のようにすれば、ランプユニット５１Ａが故障したりそ
の光源ランプ５１１Ａの寿命などにより照明できなくな
った場合にでも、モード２を選択することによりランプ
ユニット５１Ｂの光源ランプ５１１Ｂを点灯させて引き
続き使用することができる。したがって、照明光学系の
寿命を改善することが可能である。

【００６６】また、光源ランプ５１１Ａの輝度と光源ラ
ンプ５１１Ｂの輝度とを変えた設定にしてもよい。例え
ば、ランプユニット５１Ａの光源ランプ５１１Ａを通常
使用時の輝度とし、ランプユニット５１Ｂの光源ランプ
５１１Ｂをそれよりも低い輝度に設定しておけば、３段
階の光強度の照明光を得ることができる。すなわち、モ
ード１を選択することにより通常の光強度の照明光を、
モード３を選択すればより大きな光強度の照明光を、モ
ード２を選択すれば光強度がやや小さな照明光を得るこ
とができる。

【００６７】（光源部の変形例）ここで、図６には、光
源部５の変形例、すなわち、ランプユニット５１Ａ、５
１Ｂの配置関係と、合成ミラー光学系の構成との各種の
組み合わせ例を示してある。なお、図中矢印の方向は光
の出射方向を表わしている。

【００６８】この図に示すように、一対のランプユニッ
ト５１Ａ、５１Ｂの配置関係は、グループＡ−ａ、グル
ープ１−ａ〜ｇ、グループ２−ａ〜ｊ、グループ３−ａ
〜ｊ、グループ４−ｄ，ｅ，ｇ，ｈに示すような対向配
置、グループＢ−ａ，ｂに示すような直交配置、グルー
プ４−ａ，ｂ，ｃ，ｆに示すような同一側の並列配置の
うちいずれかを採用することができる。また、対向配置
としては、グループＡ−ａに示すように双方のランプユ
ニットのランプ光軸が一致する配置と、グループ１−ａ
〜ｇ、グループ２−ａ〜ｊ、グループ３−ａ〜ｊ、グル
ープ４−ｄ，ｅ，ｇ，ｈに示すように双方のランプ光軸
が互いにずれている配置のいずれかを採用することがで
きる。なお、その双方の光軸のずれに関しては、グルー
プ１、２、３、４をそれぞれ比較すれば分かるように、
そのずれ量を変更可能である。

【００６９】ここで、グループＢのように、２つのラン
プユニット５１Ａ、５１Ｂが、それぞれのランプ光軸が
互いに交わるように配置された光源部５では、そのラン
プ光軸が、光源部５からの光の出射方向と交わる位置に
配置されているランプユニット５１Ａと合成ミラー光学
系５５とをユニット化し、このユニットを着脱可能とす
れば、２個のランプユニットを使用した光強度の大きい
照明と、通常の１個のランプユニットを用いた通常の照
明とを選択的に用いることができ、便利である。

【００７０】また、その他のグループに示すように、双
方のランプユニット５１Ａ、５１Ｂが光の出射方向と正
対しない位置に配置された光源部５では、一方のランプ
ユニットのみを着脱可能とするか、あるいは一方のラン
プユニットとこのランプユニットからの出射光を反射す
る反射ミラーとをユニット化して同時に着脱可能とする
ことにより同様の効果を得ることができる。後者のよう
に、一方のランプユニットとこのランプユニットからの
出射光を反射する反射ミラーからなるユニットを着脱可
能とすれば、このユニットを取り外した場合に光源部が
組み込まれた装置がより軽量化されるという効果があ
る。

【００７１】なお、グループＢ以外の構成で一方のラン
プユニットを取り外した場合には、リフレクタの開口縁
に近い部分の光が用いられないため、グループＢの構成
で一方のランプユニットと２枚の反射ミラーとからなる
ユニットを取り外した場合よりも光量が少なくなること
が考えられるが、先に述べたように、リフレクタの開口
縁に近い部分の光はわずかであるためそれほど問題とは
ならない。

【００７２】合成ミラー光学系５５の構成としては、グ
ループＢに示すような一方のランプユニットからの出射
光を反射する反射ミラーのみを備えた構成と、その他の
グループに示すような双方のランプユニットからの出射
光を反射する反射ミラーを備えた構成とがある。また、
反射ミラー５５１、５５２の構成としては、グループＢ
−ａ，ｂに示すように一方のランプユニットの出射光を
反射する反射ミラーが２枚で他方のランプユニットの出
射光を反射する反射ミラーが不要な場合、グループＡ−
ａに示すように各ランプユニットの出射光を反射する反
射ミラーがそれぞれ１枚づつである場合、グループ１−
ｂ，ｃ，ｄ、グループ２−ａ〜ｄ等に示すように一方の
ランプユニットの出射光を反射する反射ミラーが１枚
で、他方のランプユニットの出射光を反射する反射ミラ
ーが２枚である場合、グループ１−ｅ，ｆ、グループ２
−ｄ〜ｆ等に示すように、各ランプユニットの出射光を
反射する反射ミラーがそれぞれ２枚づつである場合のい
ずれかを採用することができる。

【００７３】また、ランプユニット５１Ａ、５１Ｂのか
わりに、利用されない出射光束に対応するリフレクタの
部分にサイドカットを施したランプユニット５１Ａ’、
５１Ｂ’を採用することも可能である。図７は、サイド
カットが施されたランプユニット５１Ａ’、５１Ｂ’を
用いて図１に示したような照明装置を構成した場合の一
例を示す説明図である。図からわかるように、光源部
５’において、リフレクタにサイドカットを施した分だ
け２つのランプユニット５１Ａ’，５１Ｂ’及び２枚の
反射ミラー５５１，５５２の位置をＺ方向に移動させる
ことが可能となり、ランプユニット５１Ａ’と第１のレ
ンズ板３１との間の距離が短縮化されている。したがっ
て、光源部５’自体を小型化できるとともに、この光源
が組み込まれた装置の小型化も可能となる。また、リフ
レクタにサイドカットを施すことにより、ランプユニッ
ト５１Ａ’、５１Ｂ’の冷却効率を向上させることが可
能となり、ランプユニットの温度上昇を抑えることがで
きる。なお、図６にあげた他の組合わせ例においても図
７に示した例と同様にサイドカットが施されたランプユ
ニットを採用することが可能であり、図７に示した例と
同様の効果を得ることができる。

【００７４】なお、図６に示した組み合わせ例において
は、すべて、２つのランプユニットを水平方向（ＸＺ平
面に平行な方向）に配置した場合を例に示しているが、
垂直方向（ＹＺ平面に平行な方向）に配置するようにし
てもよい。

【００７５】（第２の実施の形態）図８は、本発明を適
用した偏光照明装置の要部を平面的に見た概略構成図で
ある。本例の偏光照明装置６０は前述の照明装置１０と
同一構成の光源部５を備えている。また、２枚のレンズ
板、すなわち、第１の光学要素７１と集光レンズアレイ
７２０とからなるインテグレータ光学系も備えている。
なお、第１の光学要素７１、集光レンズアレイ７２０，
結合レンズ７６０は、図１の第１のレンズ板３１、第２
のレンズ板３２，フィールドレンズ３３とほぼ同じ機能
を有する。異なるのは、集光レンズアレイ７２０と結合
レンズ７６０との間に、光源部５からの偏光方向がラン
ダムな出射光を偏光変換して、偏光方向がほぼ揃った一
種類の偏光光に変換するための偏光光学系を備えている
点である。

【００７６】本例の偏光照明装置６０は、基本的に、シ
ステム光軸６０Ｌに沿って配置した光源部５と、インテ
グレータ光学系の機能を備えた偏光発生装置７から構成
されている。光源部５から出射された偏光方向がランダ
ムな光束（以下、ランダムな偏光光束と呼ぶ）は、偏光
発生装置７により偏光方向がほぼ揃った一種類の偏光光
束に変換され、照明領域４に至るようになっている。こ
こで、光源部５の出射光の光軸Ｒがシステム光軸６０Ｌ
に対して一定の距離ＤだけＸ軸方向に平行移動した状態
となるように、光源部５は配置されている。

【００７７】偏光発生装置７は、第１の光学要素７１
と、第２の光学要素７２から構成されている。光源部５
の光軸Ｒは、第１の光学要素７１の中心に一致するよう
に、光源部５と第１の光学要素７１との位置関係が設定
されている。第１の光学要素７１に入射した光は、光束
分割レンズ７１１により複数の中間光束７１２に分割さ
れ、同時に光束分割レンズの集光作用により、システム
光軸６０Ｌと垂直な平面内（図８ではＸＹ平面）の中間
光束が収束する位置に光束分割レンズの数と同数の二次
光源像７１３を形成する。尚、光束分割レンズ７１１の
ＸＹ平面上における外形形状は、照明領域４の形状と相
似形をなすように設定される。本例では、ＸＹ平面上で
Ｘ方向に長い横長の照明領域を想定しているため、光束
分割レンズ７１１のＸＹ平面上における外形形状も横長
である。

【００７８】第２の光学要素７２は、集光レンズアレイ
７２０、遮光板７３０、偏光分離ユニットアレイ７４
０、選択位相差板７５０及び結合レンズ７６０から大略
構成される複合体である。この構成の第２の光学要素７
２は、第１の光学要素７１による二次光源像７１３が形
成される位置の近傍の、システム光軸６０Ｌに対して垂
直な平面内（図のＸＹ平面）に配置される。この第２の
光学要素７２は、中間光束７１２のそれぞれをＰ偏光光
束とＳ偏光光束とに空間的に分離した後、一方の偏光光
束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光方向に揃え、偏光
方向がほぼ揃ったそれぞれの光束を一ヶ所の照明領域４
に導く機能を有している。

【００７９】集光レンズアレイ７２０は、それぞれの中
間光束を偏光分離ユニットアレイ７４０の特定の場所に
集光しながら導く機能を有している。第１の光学要素７
１の光束分割レンズ７１１と集光レンズアレイ７２０の
集光レンズ７２１のレンズ特性は、偏光分離ユニットア
レイ７４０に入射する光の主光線の傾きがシステム光軸
６０Ｌと平行であることが理想的である点を考慮して、
各々最適化されることが望ましい。

【００８０】但し、一般的には、光学系の低コスト化及
び設計の容易さを考慮して、第１の光学要素７１と全く
同じものを集光レンズアレイ７２０として用いるか、或
いは、光束分割レンズ７１１とＸＹ平面での形状が相似
形である集光レンズを用いて集光レンズアレイ７２０を
構成しても良い。本例の場合には、第１の光学要素７１
と同じものを集光レンズアレイ７２０として用いてい
る。尚、集光レンズアレイ７２０は遮光板７３０や偏光
分離ユニットアレイ７４０から離れた位置（第１の光学
要素７１に近い側）に配置しても良い。

【００８１】図９には遮光板７３０の外観を示してあ
る。この図に示すように、遮光板７３０は、複数の遮光
面７３１と複数の開口面７３２がストライプ状に配列し
て構成されたものである。この遮光面７３１と開口面７
３２の配列の仕方は後述する偏光分離ユニットアレイ７
４０の偏光分離面７４１の配列の仕方に対応している。
遮光板７３０の遮光面７３１に入射した光束は遮られ、
開口面７３２に入射した光束は遮光板７３０をそのまま
通過する。従って、遮光板７３０は、遮光板７３０上の
位置に応じて透過する光束を制御する機能を有してお
り、遮光面７３１と開口面７３２の配列の仕方は、第１
の光学要素７１による二次光源像７１３が後述する偏光
分離ユニットアレイ７４０の偏光分離面７４１上のみに
形成されるように設定されている。遮光板７３０として
は、本例のように平板状の透明体（例えばガラス板）に
遮光性の膜（例えばクロム膜、アルミニウム膜、及び、
誘電体多層膜）を部分的に形成したものや、或いは、例
えばアルミニウム板のような遮光性の平板に開口部を設
けたもの等を使用できる。特に、遮光性の膜を利用して
遮光面を形成する場合には、遮光性の膜を集光レンズア
レイ７２０や後述する偏光分離ユニットアレイ７４０上
に直接形成しても同様の機能を発揮させることができ
る。

【００８２】図１０は、偏光分離ユニットアレイ７４０
の外観を示す斜視図である。この図に示すように、偏光
分離ユニットアレイ７４０は、複数の偏光分離ユニット
７７０をマトリクス状に配列した構成をしている。偏光
分離ユニット７７０の配列の仕方は、第１の光学要素７
１を構成する光束分割レンズ７１１のレンズ特性及びそ
れらの配列の仕方に対応している。本例においては、全
て同じ形状を有する同心系の光束分割レンズ７１１を用
いて、それらの光束分割レンズを直交マトリクス状に配
列することで第１の光学要素７１を構成しているので、
偏光分離ユニットアレイ７４０も全て同じ形状の偏光分
離ユニット７７０を全て同じ向きに直交マトリクス状に
配列することにより構成されている。尚、Ｙ方向に列ぶ
同一列の偏光分離ユニットが全て同じ形状である場合に
は、偏光分離ユニットアレイ７４０と同じ高さＨを有す
るＹ方向に細長い偏光分離ユニットを複数本準備し、こ
れらの細長い偏光分離ユニットをＸ方向に配列して貼り
合わせることによって偏光分離ユニットアレイを作製す
ると、細長い偏光分離ユニット同士のＸ方向の界面の平
坦度を向上させることができる。このように作製された
偏光分離ユニットアレイを用いた方が、偏光分離ユニッ
ト間の界面における光損失を低減できると共に偏光分離
ユニットアレイの製造コストを低減できるという点で有
利である。

【００８３】図１１は、偏光分離ユニット７７０の外観
およびその機能を示す説明図である。この図に示すよう
に、偏光分離ユニット７７０は、内部に偏光分離面７４
１と反射面７４２を備えた四角柱状の構造体であり、偏
光分離ユニットに入射する中間光束のそれぞれをＰ偏光
光束とＳ偏光光束とに空間的に分離する機能を有してい
る。偏光分離ユニット７７０のＸＹ平面上における外形
形状は、光束分割レンズ７１１のＸＹ平面上における外
形形状と相似形をなしており、即ち、横長の矩形状であ
る。偏光分離面７４１と反射面７４２とは、偏光分離ユ
ニット７７０の外形形状の長手方向、すなわち横方向
（Ｘ方向）に並ぶように配置されている。ここで、偏光
分離面７４１はシステム光軸Ｌに対して約４５度の傾き
をなし、反射面７４２は偏光分離面と平行な状態をなし
ている。さらに、偏光分離面７４１をＸＹ平面上に投影
した面積（後述するＰ出射面７４３の面積に等しい）と
反射面７４２をＸＹ平面上に投影した面積（後述するＳ
出射面７４４の面積に等しい）とは等しい。さらに、偏
光分離面７４１が存在する領域のＸＹ平面上での横幅Ｗ
ｐと反射面７４２が存在する領域のＸＹ平面上での横幅
Ｗｍとは等しくなり、且つ、それぞれが偏光分離ユニッ
トのＸＹ平面上での横幅Ｗｌの半分になるように設定さ
れている。尚、一般的に、偏光分離面７４１は誘電体多
層膜で、また、反射面７４２は誘電体多層膜或いはアル
ミニウム膜で形成することができる。

【００８４】偏光分離ユニット７７０に入射した光は、
偏光分離面７４１において、進行方向を変えずに偏光分
離面７４１を通過するＰ偏光光束７４５と、偏光分離面
７４１で反射され隣接する反射面７４２の方向に進行方
向を変えるＳ偏光光束７４６とに分離される。Ｐ偏光光
束７４５はそのままＰ出射面７４３を経て偏光分離ユニ
ット７７０から出射され、Ｓ偏光光束７４６は再び反射
面７４２で進行方向を変え、Ｐ偏光光束７４５とほぼ平
行な状態となって、Ｓ出射面７４４を経て偏光分離ユニ
ット７７０から出射される。従って、偏光分離ユニット
７７０に入射したランダムな偏光光束は偏光方向が異な
るＰ偏光光束７４５とＳ偏光光束７４６の二種類の偏光
光束に分離され、偏光分離ユニット７７０の異なる場所
（Ｐ出射面７４３とＳ出射面７４４）からほぼ同じ方向
に向けて出射される。

【００８５】再び、図８に基づいて説明する。各偏光分
離ユニット７７０に入射される中間光束７１２は、偏光
分離面７４１が存在する領域に導かれる必要がある。そ
のため、偏光分離面７４１の中央部近傍で中間光束７１
２が二次光源像を形成するように、それぞれの偏光分離
ユニット７７０とそれぞれの集光レンズ７２１の位置関
係やそれぞれの集光レンズ７２１のレンズ特性が設定さ
れている。特に、本例の場合には、それぞれの偏光分離
ユニット７７０内の偏光分離面７４１の中央部にそれぞ
れの集光レンズの中心軸が来るように配置するため、集
光レンズアレイ７２０は、偏光分離ユニットの横幅Ｗｌ
の１／４に相当する距離Ｄだけ、偏光分離ユニットアレ
イ７４０に対してＸ方向にずらした状態で配置されてい
る。

【００８６】遮光板７３０は偏光分離ユニットアレイ７
４０と集光レンズアレイ７２０との間にあって、遮光板
７３０のそれぞれの開口面７３２の中心とそれぞれの偏
光分離ユニット７７０の偏光分離面７４１の中心がほぼ
一致するように配置され、また、開口面７３２の開口横
幅（Ｘ方向の開口幅）は偏光分離ユニット７７０の横幅
Ｗｌの約半分の大きさに設定されている。その結果、偏
光分離面７４１を経ずして反射面７４２に直接入射する
中間光束は、予め遮光板７３０の遮光面７３１で遮られ
るためほとんど存在せず、遮光板７３０の開口面７３２
を通過した光束はそのほとんど全てが偏光分離面７４１
のみに入射することになる。従って、遮光板７３０の設
置により、偏光分離ユニットにおいて、直接反射面７４
２に入射し、反射面７４２を経て隣接する偏光分離面７
４１に入射する光束はほとんど存在しないことになる。

【００８７】偏光分離ユニットアレイ７４０の出射面の
側には、λ／２位相差板７５１が規則的に配置された選
択位相差板７５０が設置されている。即ち、偏光分離ユ
ニット７７０のＰ出射面７４３（図１１）の部分にのみ
λ／２位相差板７５１が配置され、Ｓ出射面７４４の部
分にはλ／２位相差板７５１は設置されていない。この
様なλ／２位相差板７５１の配置状態により、偏光分離
ユニット７７０から出射されたＰ偏光光束は、λ／２位
相差板７５１を通過する際に偏光方向の回転作用を受け
Ｓ偏光光束へと変換される。一方、Ｓ出射面７４４から
出射されたＳ偏光光束はλ／２位相差板７５１を通過し
ないので、偏光方向は変化せず、Ｓ偏光光束のまま選択
位相差板７５０を通過する。以上をまとめると、偏光分
離ユニットアレイ７４０と選択位相差板７５０により、
偏光方向がランダムな中間光束は一種類の偏光光束（こ
の場合はＳ偏光光束）に変換されたことになる。

【００８８】選択位相差板７５０の出射面の側には、結
合レンズ７６０が配置されており、選択位相差板７５０
によりＳ偏光光束に揃えられた光束は、結合レンズ７６
０により照明領域４へと導かれ、照明領域上で重畳され
る。ここで、結合レンズ７６０は１つの独立したレンズ
体である必要はなく、第１の光学要素７１のように、複
数のレンズの集合体であっても良い。

【００８９】第２の光学要素７２の機能をまとめると、
第１の光学要素７１により分割された中間光束７１２
（つまり、光束分割レンズ７１１により切り出されたイ
メージ面）は、第２の光学要素７２により照明領域４上
で重畳される。これと同時に、途中の偏光分離ユニット
アレイ７４０により、ランダムな偏光光束である中間光
束は偏光方向が異なる二種類の偏光光束に空間的に分離
され、選択位相差板７５０を通過する際にほぼ一種類の
偏光光束に変換される。ここで、偏光分離ユニットアレ
イ７４０の入射側には遮光板７３０が配置され、偏光分
離ユニット７７０の偏光分離面７４１にだけ中間光束が
入射する構成となっているため、反射面７４２を経て偏
光分離面７４１に入射する中間光束はほとんどなく、偏
光分離ユニットアレイ７７０から出射される偏光光束の
種類はほぼ一種類に限定される。従って、照明領域４は
ほとんど一種類の偏光光束でほぼ均一に照明されること
になる。

【００９０】上述したように、第１の光学要素７１によ
り形成される二次光源像７１２の大きさは第１の光学要
素に入射する光束（照明装置を想定した場合には光源か
ら出射される光束）の平行性に影響される。平行性が悪
い場合には寸法の大きな二次光源像しか形成できないた
め、偏光分離ユニットの偏光分離面を経ずして反射面に
直接入射する中間光束が多く存在し、偏光方向の異なる
他の偏光光束が照明光束へ混入する現象を避けられな
い。図８の偏光照明装置６０は遮光板７３０を有してい
るので、平行性の悪い光束を出射する光源を利用して偏
光照明装置を構成する場合に、特に優れた効果を発揮す
る。

【００９１】なお、中間光束のほとんどを偏光分離面７
４１に直接入射できる（すなわち、反射面７４２に直接
入射する中間光束が少ない）場合には、遮光板７３０を
省略することが可能であり、また、光源部からの出射光
束の平行性が高い場合には集光レンズアレイ７２０を省
略することが可能である。

【００９２】以上説明したように、本例の偏光照明装置
６０によれば、前述した照明装置１０と同様な効果を得
ることができる。

【００９３】これに加えて、本例の偏光照明装置６０で
は次のような効果を得ることができる。すなわち、光源
部５から出射されたランダムな偏光光束を、第１の光学
要素７１と第２の光学要素７２により構成される偏光発
生装置７により、ほぼ一種類の偏光光束に変換すると共
に、その偏光方向の揃った光束により照明領域４を均一
に照明できるという効果を有する。また、偏光光束の発
生過程においては光損失を殆ど伴わないため、光源部か
ら出射される光の殆どすべてを照明領域４へと導くこと
ができ、従って、光の利用効率が極めて高いという特徴
を有する。さらに、第２の光学要素７２内には遮光板７
３０が配置されているため、照明領域４を照明する偏光
光束中には偏光方向が異なる他の偏光光束が混じること
がほとんどない。従って、液晶装置のように偏光光束を
用いて表示を行う変調手段を照明する装置として本発明
の偏光照明装置を用いた場合には、従来、変調手段の照
明光が入射する側に配置されていた偏光板を不要とでき
る場合がある。また、従来通りに偏光板を必要とする場
合でも、偏光板における光吸収量が非常に少ないため、
偏光板及び変調手段の発熱を抑えるのに必要な冷却装置
を大幅に小型化することができる。

【００９４】 尚、本例では、第２の光学要素７２を構
成する集光レンズアレイ７２０、遮光板７３０、偏光分
離ユニットアレイ７４０、選択位相差板７５０及び結合
レンズ７６０は光学的に一体化されており、これによっ
てそれらの界面において発生する光損失を低減し、光利
用効率を一層高める効果が得られている。ここで、「光
学的に一体化する」とは、各光学要素が互いに密着して
いることを意味する。複数の光学要素を接着剤で貼り合
わせたり、あるいは、一体成形することによって、光学
的に一体化することができる。

【００９５】さらに、横長の矩形形状である照明領域４
の形状に合わせて、第１の光学要素７１を構成する光束
分割レンズ７１１を横長の形状とし、同時に、偏光分離
ユニットアレイ７４０から出射される二種類の偏光光束
を横方向（Ｘ方向）に分離する形態としている。このた
め、横長の矩形形状を有する照明領域４を照明する場合
でも、光量を無駄にすることなく、照明効率（光利用効
率）を高めることができる。

【００９６】一般に、偏光方向がランダムな光束をＰ偏
光光束とＳ偏光光束とに単純に分離すると、分離後の光
束全体の幅は２倍に拡がり、それに応じて光学系も大型
化してしまう。しかし、本発明の偏光照明装置では、第
１の光学要素７１により微小な複数の二次光源像７１３
を形成し、それらの二次光源像が存在しない空間に反射
面７４２を配置することにより、２つの偏光光束に分離
することに起因して生じる光束の経路の横方向への広が
りを吸収しているので、光束全体の幅は殆ど広がらず、
小型の光学系を実現できるという特徴がある。

【００９７】（第３の実施の形態）次に、上記の構成の
偏光照明装置６０と基本的に同一構成の偏光照明装置６
０Ａが組み込まれた投写型の表示装置の一例について説
明する。尚、本例においては、偏光照明装置からの出射
光束を表示情報に基づいて変調する変調手段として透過
型の液晶装置を用いている。

【００９８】図１２は、本発明による投写型表示装置８
０の光学系の要部を示した概略構成図であり、ＸＺ平面
における構成を示している。本例の投写型表示装置８０
は、偏光照明装置６０Ａと、白色光束を３色の色光に分
離する色分離光学系４００と、それぞれの色光を表示情
報に基づいて変調し表示画像を形成する３枚の透過型の
液晶装置４１１、４１２、４１３と、３色の色光を合成
しカラー画像を形成する色合成手段としてのクロスダイ
クロイックプリズム４５０と、そのカラー画像を投写表
示する投写光学系としての投写レンズ４６０とから大略
構成されている。

【００９９】偏光照明装置６０Ａは、ランダムな偏光光
束を一方向に出射する一対のランプユニット５１Ａ、５
１Ｂを備えた光源部５を有し、この光源部５から出射さ
れたランダムな偏光光束は、偏光発生装置７によりほぼ
一種類の偏光光束に変換される。本例の偏光照明装置６
０Ａでは、偏光発生装置７を構成している第１の光学要
素７１と第２の光学要素７２の光軸が互いに直交するよ
うに配置し、これらの間にそれぞれに対して４５度傾斜
させた反射ミラー７３が配置されている。これ以外の構
成は上記の偏光照明装置６０と同一であり、その詳細な
説明については省略する。

【０１００】この偏光照明装置６０Ａから出射された光
束は、まず、色分離光学系４００の青光緑光反射ダイク
ロイックミラー４０１において、赤色光が透過し、青色
光及び緑色光が反射する。赤色光は、反射ミラー４０３
で反射され、フィールドレンズ４１５を介して赤光用液
晶装置４１１に達する。一方、青色光及び緑色光のう
ち、緑色光は、色分離光学系４００の緑光反射ダイクロ
イックミラー４０２によって反射され、フィールドレン
ズ４１６を介して緑光用液晶装置４１２に達する。な
お、フィールドレンズ４１５、４１６は、入射した光束
がその中心軸に平行な光束となるように変換する機能を
有している。

【０１０１】ここで、青色光の光路の長さは他の２色光
の光路の長さよりも長いので、青色光に対しては、入射
レンズ４３１、リレーレンズ４３２、及び出射レンズ４
３３からなるリレーレンズ系を含む導光光学系４３０を
設けてある。即ち、青色光は、緑光反射ダイクロイック
ミラー４０２を透過した後に、まず、入射レンズ４３１
を経て反射ミラー４３５により反射されてリレーレンズ
４３２に導かれ、このリレーレンズに集束された後、反
射ミラー４３６によって出射レンズ４３３に導かれ、そ
の後、青光用液晶装置４１３に達する。なお、出射レン
ズ４３３は、フィールドレンズ４１５、４１６と同様な
機能を有している。

【０１０２】３ヶ所の液晶装置４１１、４１２、４１３
は、それぞれの色光を変調し、各色光に対応した画像情
報を含ませた後に、変調した色光をクロスダイクロイッ
クプリズム４５０に入射させる透過型の液晶パネル
（「液晶ライトバルブ」とも呼ばれる）である。クロス
ダイクロイックプリズム４５０には、赤光反射の誘電体
多層膜と青光反射の誘電体多層膜とが十字状に形成され
ており、それぞれの変調光束を合成しカラー画像を形成
する。ここで形成されたカラー画像は、投写レンズ４６
０によりスクリーン４７０上に拡大投影され、投写画像
を形成することになる。

【０１０３】このように構成した投写型表示装置８０で
は、偏光照明装置として、２個のランプユニット５１
Ａ、５１Ｂを備えた偏光照明装置６０Ａを採用している
ので、明るい投写画像を形成することができる。

【０１０４】また、偏光照明装置６０Ａの駆動回路とし
て、双方のランプユニット５１Ａ、５１Ｂを同時に点灯
駆動できると共に、これらを選択的に点灯駆動できる回
路を用いるようにすれば、それほど照度を必要としない
場合等には、一方のランプユニットのみを点灯させる等
できるので、使用環境に応じた最適な明るさの投写画像
を形成できる。

【０１０５】さらに、偏光照明装置６０Ａではランプユ
ニット５１Ａと反射ミラー５５１、５５２を一体で着脱
できるように、これらがユニット５６とされている。従
って、投写型表示装置８０を持ち運ぶ場合には、このユ
ニット５６を取り外しておけば、その分、装置重量が低
減される。この点に関しては、各ランプユニット５１
Ａ、５１Ｂのバラスト回路部分のそれぞれを別構成と
し、着脱可能なランプユニット５１Ａの側のバラスト回
路部分もユニット５６に搭載して一体的に着脱できるよ
うにすることが望ましい。このようにすれば、ユニット
５６を取り外したときの装置重量を大幅に低減できると
ともに、装置のサイズも小型化することができるので、
持ち運びに便利となる。

【０１０６】なお、本例の投写型表示装置８０では、一
種類の偏光光束を変調するタイプの液晶装置が用いられ
ている。従って、従来の照明装置を用いてランダムな偏
光光束を液晶装置に導くと、ランダムな偏光光束のうち
の約半分の光は、偏光板（図示せず）で吸収されて熱に
変わってしまうので、光の利用効率が悪いと共に、偏光
板の発熱を抑える大型で騒音の大きな冷却装置が必要で
あるという問題点があった。しかし、本例の投写型表示
装置８０では、かかる問題点が大幅に改善されている。

【０１０７】即ち、本例の投写型表示装置８０では、偏
光照明装置６０Ａにおいて、一方の偏光光束、例えばＳ
偏光光束に偏光方向が揃った状態とする。それ故、偏光
方向の揃ったほぼ一種類の偏光光束が３ヶ所の液晶装置
４１１、４１２、４１３に導かれるので、偏光板による
光吸収は非常に少なく、従って、光の利用効率が向上
し、明るい投写画像を得ることができる。

【０１０８】特に、照明装置として使用している偏光照
明装置６０Ａにおいては、第２の光学要素７２の内部に
遮光板７３０を配置しているため、偏光照明装置６０Ａ
から出射される照明光の中に、液晶装置での表示に不要
な他の偏光光束が混入することがほとんどない。その結
果、３ヶ所の液晶装置４１１、４１２、４１３の光の入
射する側にそれぞれ配置された偏光板（図示せず）にお
ける光吸収量は極めて少なく、光吸収による発熱量も極
めて少なくなることから、偏光板や液晶装置の温度上昇
を抑制するための冷却装置を大幅に小型化することがで
きる。

【０１０９】以上のことから、非常に光出力の大きな光
源ランプを用いて、非常に明るい投写画像を表示可能な
投写型表示装置を実現しようとした場合にも、小型の冷
却装置で対応可能であり、よって冷却装置の騒音を低く
することもでき、静かで高性能な投写型表示装置を実現
できる。

【０１１０】さらに、偏光照明装置６０Ａでは、第２の
光学要素７２において、２種類の偏光光束を横方向（Ｘ
方向）に空間的に分離している。従って、光量を無駄に
することがなく、横長の矩形形状をした液晶装置を照明
するのに都合が良い。

【０１１１】さらにまた、本例の偏光照明装置６０Ａで
は、前述したように偏光変換光学要素を組み入れている
にもかかわらず、偏光分離ユニットアレイ７４０を出射
する光束の幅の広がりが抑えられている。このことは、
液晶装置を照明する際に、大きな角度を伴って液晶装置
に入射する光が殆どないことを意味している。従って、
Ｆナンバーの小さな極めて大口径の投写レンズ系を用い
なくても明るい投写画像を実現でき、その結果、小型の
投写型表示装置を実現できる。

【０１１２】また、本例では、色合成手段として、クロ
スダイクロイックプリズム４５０を用いているので、装
置の小型化が可能である。また、液晶装置４１１、４１
２、４１３と投写レンズ４６０との間の光路の長さが短
いので、比較的小さな口径の投写レンズ系を用いても、
明るい投写画像を実現できる。また、各色光は、３光路
のうちの１光路のみ、その光路の長さが異なるが、本例
では光路の長さが最も長い青色光に対しては、入射レン
ズ４３１、リレーレンズ４３２、及び出射レンズ４３３
からなるリレーレンズ系を含む導光光学系４３０を設け
てあるので、色むらなどが生じない。

【０１１３】尚、２枚のダイクロイックミラーを色合成
手段として用いたミラー光学系により投写型表示装置を
構成することもできる。勿論、その場合においても本例
の偏光照明装置を組み込むことが可能であり、本例の場
合と同様に、光の利用効率に優れた明るい高品位の投写
画像を形成することができる。

【０１１４】また、本例では、ランダムな偏光光束から
一種類の偏光光束として、Ｓ偏光光束を得る構成として
いるが、勿論、Ｐ偏光光束を得る構成としても良い。

【０１１５】（ランプユニットの変形例）図１３および
図１４には、上記のランプユニット５１Ａ、５１Ｂの変
形例を示してある。なお、図１４は図１３に示すランプ
ユニット５１Ｃのランプ光軸５４を含むＸＺ平面におけ
る断面を示した図である。これらの図に示すように、本
例のランプユニット５１Ｃの基本的な構成は前述したラ
ンプユニット５１Ａ、５１Ｂと同様であり、光源ランプ
５１１Ｃとリフレクタ５１２Ｃとから構成されている。
しかし、本例のランプユニット５１Ｃでは、そのリフレ
クタ５１２Ｃの円形開口５１５のうち、Ｘ軸方向の両側
の部分が一対の反射ミラー５１３、５１４によって塞が
れており、ランプ光軸５４を含むＸ軸方向の開口幅が約
１／２Ｗとされている。反射ミラー５１３、５１４の反
射面５１３ａ、５１４ａは、リフレクタ５１２Ｃの反射
面の側に形成されている。

【０１１６】このように構成したランプユニット５１Ｃ
においては、図１４に示すように、光量の多い中心部分
の出射光はそのまま遮られることなく出射される。しか
し、両側部分の出射光の部分は、反射ミラー５１３、５
１４によって反射される。反射光は、再度、リフレクタ
５１２Ｃの反射面５１６で反射されて、ランプ光軸５４
に近いランプ中心側を通って反射ミラー５１３、５１４
によって遮られることなく出射する。

【０１１７】この構成のランプユニット５１Ｃを前述し
たランプユニット５１Ａ、５１Ｂの代わりに使用した場
合には、それまで合成ミラー光学系５５（図１，図６，
図８参照）によって遮られ利用されることのなかったラ
ンプ光軸から離れた両側部分からの出射光を、反射ミラ
ー５１３、５１４によりリフレクタ側へ戻して再利用す
ることができる。従って、その分、ランプユニットから
の出射光束量を増加させることができる。

【０１１８】（第４の実施の形態）図１５は、本発明を
適用した更に別の構成の照明装置を用いた投写型表示装
置におけるダイクロイックミラーと各ランプユニットと
の配列関係を説明する図である。図１５（Ａ）および
（Ｂ）には、照明装置１００からの出射光束のうち、色
光分離光学素子である青光緑光反射ダイクロイックミラ
ー４０１によって分離された赤色光束が赤光用液晶装置
４１１を照明する様子を模式的に示してある。なお、図
１５（Ａ）および（Ｂ）には、クロスダイクロイックプ
リズム４５０、赤光用液晶装置４１１、青光緑光反射ダ
イクロイックミラー４０１、および照明装置１００のみ
を取り出して、これらの光学要素を便宜的に直線状に示
してあるが、図１２に示した投写型表示装置８０と異な
る部分はあくまで偏光照明装置６０Ａを本例の照明装置
１００に変更した点である。

【０１１９】図１５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、
分離光学素子である青光緑光反射ダイクロイックミラー
４０１は、ＸＺ平面内に対しては略垂直に、ＹＺ平面、
ＸＹ平面に対しては所定角度を成すように配置されてい
る。

【０１２０】本例の照明装置１００は光源部１１０を有
し、光源部１１０は同一構成でほぼ同一寸法の第１およ
び第２のランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂを備えてい
る。各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂは、光源ラン
プ１２０Ａ、１２０Ｂと、放物面形、楕円形、円形等を
したリフレクタ１３０Ａ、１３０Ｂから構成されてい
る。各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂは、ほぼＹ軸
方向に沿って対向配置配置されている。すなわち、各ラ
ンプユニット１１０Ａ、１１０Ｂは、ダイクロイックミ
ラー４０１で分離され、そこから出射される２つの出射
光の方向に対して直交する方向に配列されている。そし
て、各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂからの出射光
は、反射ミラー１４０Ａ、１４０Ｂで反射されてダイク
ロイックミラー４０１の方へ出射される。この照明装置
１００は、図６に示したグループＡ−ａによる例を示し
ており、第１の照明装置１０の変形例の一つである、

【０１２１】図１７は、青光緑光反射ダイクロイックミ
ラー４０１の色分離特性を示す説明図である。この図に
実線で示すように、青光緑光反射ダイクロイックミラー
４０１は、所定の角度で光が入射すると、その光の赤色
光成分（約６００ｎｍ以上）のみを透過し、その他の光
成分（青光成分および緑光成分）を反射する。このよう
な色分離特性は、青光緑光反射ダイクロイックミラー４
０１に対する光の入射角がずれると、その入射角に応じ
て変化する。このため、青光緑光反射ダイクロイックミ
ラー４０１に所定の入射角で光を入射させないと、赤光
用液晶装置４１１に導かれる赤色光の色が変化してしま
う。

【０１２２】図１６は、各ランプユニット１１０Ａ、１
１０ＢをＸ軸方向に対向して配置したときの各ランプユ
ニットとダイクロイックミラーの配置関係を示す説明図
である。この図に示すように、各ランプユニット１１０
Ａ、１１０ＢがＸ軸方向に沿って配列されると、青光緑
光反射ダイクロイックミラー４０１に対する各ランプユ
ニット１１０Ａ、１１０Ｂからの出射光の入射角θＡ1
、θＢ1 は、ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂ間で
相互に異なると共に、上記所定の角度からずれてしま
う。このため、ランプユニット１１０Ａからの出射光に
対しては、例えば、図１７に点線で示すような色分離特
性となり、図１７に実線で示したような所望の色分離特
性は得られなくなる。また、ランプユニット１１０Ｂか
らの出射光に対しても、図１７に一点鎖線で示すような
色分離特性となり、同様に、所望の色分離特性は得られ
なくなる。つまり、各出射光に対する色分離特性が相互
に異なることになる。この結果、ダイクロイックミラー
４０１を透過して赤光用液晶装置に４１１に導かれる赤
色光には色ずれが生じることになる。

【０１２３】これに対して、本例の照明装置１００で
は、図１５（Ａ）および（Ｂ）に示したように、各ラン
プユニット１１０Ａ、１１０ＢをほぼＹ軸方向に沿って
対向配置してあるので、各ランプユニット１１０Ａ、１
１０Ｂからの出射光を、青光緑光反射ダイクロイックミ
ラー４０１に対して共に等しい入射角で入射させること
ができる。このため、各出射光に対する色分離特性を等
しくできると共に、所望の色分離特性を得ることができ
る。従って、赤光用液晶装置４１１を照明する赤色光の
色ずれを低減することができる。

【０１２４】なお、緑光ダイクロイックミラー４０２に
対しても、青光緑光反射ダイクロイックミラー４０１と
同様に、各ランプユニット１１０Ａ、１１０Ｂからの出
射光を共に等しい入射角θで入射させることができるの
で、緑光用液晶装置４１２、青光用液晶装置４１３の照
明光の色ずれを低減することができる。よって、本例の
照明装置１００は、明るさが均一で色ずれの無い照明光
を液晶装置に照明することができる。

【０１２５】さらに、上述したことは、図１５（Ａ）お
よび（Ｂ）に示したように、ダイクロイックプリズム４
５０の赤光反射ダイクロイック面４５１、青光反射ダイ
クロイック面４５２についても同様である。すなわち、
ダイクロイック面４５１、４５２に入射する各ランプユ
ニット１１０Ａ、１１０Ｂからの出射光の角度θＡ2、
θＢ2 同志も等しくなる。従って、本例の照明装置１０
０を投写型表示装置に組み込めば、投写画像の色ずれも
低減できる。

【０１２６】また、本例の照明装置１００では、前述し
た実施の形態と同様に２つのランプユニットを備えてい
るので、照明装置全体としての照度も高められている。

【０１２７】以上のことから、本例の照明装置１００を
投写型表示装置に組み込めば、投写面全体に渡って明る
く均一で色ずれの無い投写画像が得られる投写型表示装
置を実現できる。

【０１２８】また、本例の照明装置１００に対して前述
したようなインテグレータ光学系や偏光発生装置を更に
付加しても勿論良く、この場合には、前述したように、
インテグレータ光学系を用いることによる効果、および
偏光発生装置を用いることによる効果を上記の効果に加
えて得ることができる。すなわち、投写画像の色ずれの
低減に加えて、明るさ向上と照度むらや色むらの低減を
実現できる。

【０１２９】さらに、本例の照明装置１００において
も、両方の光源ランプを選択的に点灯できる構成として
おけば、必要に応じて照明光の明るさを多段階に調整で
きるため、要求される明るさや消費電力量の点で多様な
使い方ができる。特に、本例の照明装置１００によれ
ば、一方のランプを使用した場合でも、ダイクロイック
ミラーやプリズムの分光特性が変化しないので、明るさ
は低減するものの、色調には変化のない投写画像が得ら
れる点で有利である。また、スペクトルの異なる光源ラ
ンプを備えたランプユニットを使用すれば、カラー投写
型表示装置に適用した場合には、その色再現性を向上で
きる等の利点もある。

【０１３０】なお、本例では、２つのランプユニットを
ｙ方向に対向配置した照明装置１００を投写型表示装置
に適用した場合を例に説明しているが、これに限定され
るものではない。要するに、互いに直交する３つの方向
軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、照明装置からの出射光の光軸と平
行な方向をＺとしたとき、ダイクロイックミラーの色分
離面やクロスダイクロイックプリズムのダイクロイック
面は、ＸＺ平面に対しては略垂直に、ＹＺ平面、ＸＹ平
面に対しては所定角度を成すように配置され、複数のラ
ンプユニットおよび前記合成ミラー手段は、複数のラン
プユニットからの出射光が略Ｙ方向に沿って合成される
ように配置されているようにすればよい。

【０１３１】（第５の実施の形態）図１８は、本発明を
適用した更に別の構成の偏光照明装置の概略構成図を示
している。本例の偏光照明装置９０は偏光照明装置６０
（図８）と同様に、光源部５と偏光発生装置７’とを備
えている。但し、ランプユニット５１Ｂは、ランプ光軸
５１ＢＬがシステム光軸９０Ｌとほぼ一致する向きに配
置され、ランプユニット５１Ａは、ランプ光軸５１ＢＬ
がＹ軸方向にほぼ平行で、かつその開口部が下方を向く
ように配置されている。偏光発生装置７’は、偏光発生
装置７（図８）と同様に、光源部５から出射されたラン
ダムな偏光光束を、ほぼ一種類の偏光光束に変換する共
に、その偏光方向の揃った光束により照明領域４をほぼ
均一に照明する機能を有している。

【０１３２】偏光発生装置７’を構成する第1の光学要
素７１’は、図８に示す第１の光学要素７１と同様に、
光束分割レンズ７１１’を４行４列のマトリクス状に配
列したレンズアレイである。但し、光束分割レンズ７１
１’は、そのＹ方向の位置に応じて光束分割レンズ７１
１ａ’、７１１ｂ’、７１１ｃ’、７１１ｄ’の４種類
の矩形レンズが用いられている。各光束分割レンズ７１
１ａ’、７１１ｂ’、７１１ｃ’、７１１ｄ’は、後述
するように、それぞれのレンズから出射した光束をＹ方
向にのみ偏向させるように形成された偏心レンズであ
る。

【０１３３】第２の光学要素７２’は、第２の光学要素
７２（図８）と同様に、集光レンズアレイ７２０’、遮
光板７３０’、偏光分離ユニットアレイ７４０’、選択
位相差板７５０’、および結合レンズ７６０’を備えて
いる。集光レンズアレイ７２０’は、集光レンズアレイ
７２０（図８）と同様に、第１の光学要素７１’に対応
するように集光レンズ７２１’を４行４列に配列した構
成を有している。集光レンズ７２１’も、光束分割レン
ズ７１１’と同様に、そのＹ方向の位置に応じた偏心量
を有する集光レンズ７２１ａ’、７２１ｂ’、７２１
ｃ’、７２１ｄ’の矩形レンズが用いられている。但
し、集光レンズ７２１’は、光束分割レンズ７１１’に
比べてＹ方向の大きさが小さく、集光レンズアレイ７２
０’も、第１の光学要素７１’に比べてＹ方向の大きさ
が小さくなっている。

【０１３４】偏光分離ユニットアレイ７４０’は、図８
に示す偏光分離ユニットアレイ７４０と同様に、偏光分
離ユニット７７０’をマトリクス状に配列したものであ
る。偏光分離ユニット７７０’は、図１１に示す偏光分
離ユニット７７０と同様に、入射したランダムな偏光光
束をＸ方向に２種類の偏光光束に分離するように偏光分
離面７４１’と反射面７４２’とがＸ方向に並ぶように
配置されている。但し、偏光分離ユニット７７０’の大
きさは、集光レンズ７２１’の大きさに対応するよう
に、図１１の偏光分離ユニット７７０に比べてＹ方向の
大きさが小さくなっており、偏光分離ユニットアレイ７
４０’の大きさも、集光レンズアレイ７２０’に対応す
るように偏光分離ユニットアレイ７４０に比べてＹ方向
に小さくなっている。

【０１３５】遮光板７３０’および選択位相差板７５
０’は、偏光分離ユニットアレイ７４０に対する遮光板
７３０および選択位相差板７５０の関係と同様に、偏光
分離ユニットアレイ７４０’に対応する大きさおよび位
置関係で配置されている。また、結合レンズ７６０’も
結合レンズ７６０に比べて、Ｙ方向の大きさが小さくな
っている。

【０１３６】上記のように、本例の偏光照明装置９０
は、第１の光学要素７１’および第２の光学要素７２’
における各構成要素の構造に特徴を有しているが、各構
成要素の基本的な配置および機能は、図８に示す第１の
光学要素７１および第２の光学要素７２と同様であるた
め、説明を省略する。以下、第１の光学要素７１’およ
び第２の光学要素７２’における各構成要素の構造的な
特徴について、更に説明を加える。

【０１３７】光束分割レンズ７１１’の外形形状は、光
束分割レンズ７１１’で分割された中間光束が最も効率
良く照明領域４を照明するように、照明領域４の形状と
ほぼ相似な形状とされる。本例の偏光照明装置９０が投
写型表示装置８０（図１２）のような投写型表示装置に
適用される場合には、照明領域４は、液晶装置４１１、
４１２、４１３である。液晶装置４１１、４１２、４１
３のアスペクト比（横：縦）は４：３であり、本例の光
束分割レンズ７１１’の縦方向の大きさは、横方向（Ｘ
方向）の大きさＬＷの３／４である。一方、集光レンズ
７２１’の横方向の大きさは、光束分割レンズ７１１’
と同じ大きさであるが、縦方向の大きさは、横方向の大
きさＬＷの２／４である。以下、その理由について説明
する。

【０１３８】図１９は、光束分割レンズ７１１’および
集光レンズ７２１’によって形成された光源の二次光源
像（光源像）について示す説明図である。図１９（Ａ）
は、図８に示した偏光照明装置６０における集光レンズ
アレイ７２０および偏光分離ユニットアレイ７４０の一
部をＹ方向からみた説明図であり、図１９（Ｂ）は、Ｚ
方向からみた説明図である。なお、図１９（Ｂ）では、
図をわかりやすくするため、集光レンズ７２１をＹ方向
に少しずらして示しているが、実際にはほとんどずれて
いない。集光レンズ７２１を通過した中間光束７１２
は、光束分割レンズ７１１および集光レンズ７２１によ
って、偏光分離ユニット７７０の内部に構成された偏光
分離面７４１上のほぼ中心位置に集光され、偏光分離面
７４１上には二次光源像７１３が形成される。また、偏
光分離面７４１のＸ方向近傍位置に構成された反射面７
４２上にも同様に、二次光源像７１３とほぼ同じ大きさ
の二次光源像７１３’が形成される。なお、偏光分離ユ
ニット７７０の入射面から出射面までの幅が小さいの
で、偏光分離ユニット７７０における入射光束および出
射光束の断面の大きさも、二次光源像７１３とほぼ同じ
である。従って、以下では、それらの入射光束および出
射光束の断面の大きさを、二次光源像７１３の断面の大
きさに置き換えて説明する。

【０１３９】中間光束７１２を収束させない状態でＰ偏
光光束とＳ偏光光束とに単純に分離すると、分離後の光
束全体の幅は２倍に拡がり、それに応じて光学系も大型
化してしまう。そこで、偏光照明装置６０では、上記説
明のように、複数の中間光束７１２を集光させることに
よって発生した光の存在しない空間を利用して、偏光分
離ユニット７７０の反射面７４２を配置し、光学系の大
型化を防止している。偏光照明装置６０では、装置の小
型化を考慮して、図１９（Ｂ）に示すように、偏光分離
面７４１をＸＹ平面上に投影した領域のＸ方向の大きさ
は、二次光源像７１３および７１３’をＸＹ平面上に投
影したときのＸ方向の大きさにほぼ等しく、かつ集光レ
ンズ７２１のＸ方向の大きさＬＷの１／２にほぼ等しい
大きさとしている。同様に、反射面７４１をＸＹ平面上
に投影した領域のＸ方向の大きさも、ＬＷの１／２にほ
ぼ等しい大きさとしている。なお、偏光分離面７４１を
ＸＹ平面上に投影した領域のＹ方向の大きさは、集光レ
ンズ７２１のＹ方向の大きさ（ＬＷ・３／４）にほぼ等
しい大きさとしている。また、同様に、反射面７４１が
存在する領域のＸＹ平面上におけるＹ方向の大きさも、
大きさ（ＬＷ・３／４）にほぼ等しい大きさとしてい
る。

【０１４０】このとき、ＸＹ平面上に投影される二次光
源像７１３および７１３’の断面形状がほぼ円形である
とすると、図１９（Ｂ）に示すように、偏光分離ユニッ
ト７７０のＹ方向の領域において、上端および下端から
それぞれＹ方向に大きさＬＷの１／８だけ離れた位置ま
での領域がほとんど利用されていない（この領域には光
が存在しない）ことになる。言い換えると、集光レンズ
７２１および偏光分離ユニット７７０は、Ｙ方向にそれ
ぞれ大きさＬＷの１／４に相当する大きさだけ小さくす
ることができる。本例の偏光照明装置９０では、上記理
由に基づいて、図１９（Ｃ）に示すように、集光レンズ
７２１’のＹ方向の大きさを、図１９（Ｂ）に示す集光
レンズ７２１のＹ方向の大きさ（ＬＷ・３／４）よりも
（ＬＷ・１／４）だけ小さくしている。すなわち、集光
レンズ７２１’のＹ方向の大きさをＬＷ／２としてい
る。

【０１４１】上記理由によって、集光レンズ７２１’の
Ｙ方向の大きさを小さくできるため、集光レンズアレイ
７２０’も全体的にＹ方向に小さくすることが可能であ
る。但し、このような集光レンズアレイ７２１’を適用
するためには、更に、集光レンズ７２１’および光束分
割レンズ７１１’を、以下に説明するような形状に成形
する必要がある。

【０１４２】図２０は、光束分割レンズ７１１’および
集光レンズ７２１’の構造について示す説明図である。
光束分割レンズ７１１’は、普通の同心レンズ７００
を、Ｘ方向は光軸ＬＣを中心に大きさＬＷの幅で切断
し、Ｙ方向は図２０（Ａ）に示す２つの位置７１１
ａ’，７１１ｂ’のいずれかで切断した矩形レンズであ
り、レンズ中心と光軸との位置関係がそれぞれＹ方向に
異なった偏心レンズである。第１の光束分割レンズ７１
１ａ’は、同心レンズ７００のレンズ中心（光軸）ＬＣ
の位置と、レンズ中心ＬＣからＹ方向上方に距離（ＬＷ
・３／４）だけ離れた位置を含むＸＺ平面で切断したも
のである。第２の光束分割レンズ７１１ｂ’は、レンズ
中心ＬＣからＹ方向下方に距離（ＬＷ／４）だけ離れた
位置と、レンズ中心ＬＣからＹ方向上方に距離（ＬＷ・
２／４）だけ離れた位置を含むＸＺ平面で切断したもの
である。なお、図１８（Ｂ）に示されている他の光束分
割レンズ７１１ｃ’および７１１ｄ’は、光束分割レン
ズ７１１ａ’および７１１ｂ’を上下反転させたものに
等しい。

【０１４３】集光レンズ７２１’は、普通の同心レンズ
７００を、Ｘ方向は光軸ＬＣを中心に大きさＬＷの幅で
切断し、Ｙ方向は図２０（Ｂ）に示す２つの位置７２１
ａ’，７２１ｂ’のいずれかで切断した矩形レンズであ
り、レンズ中心と光軸との位置関係がそれぞれＹ方向に
異なった偏心レンズである。第１の集光レンズ７２１
ａ’は、レンズ中心ＬＣからＹ方向下方に距離（ＬＷ／
８）だけ離れた位置と、レンズ中心ＬＣからＹ方向下方
に距離（ＬＷ・５／８）だけ離れた位置を含むＸＺ平面
で切断したものである。第２の集光レンズ７２１ｂ’
は、レンズ中心ＬＣからＹ方向下方に距離（ＬＷ・３／
８）だけ離れた位置と、レンズ中心ＬＣからＹ方向上方
に距離（ＬＷ／８）だけ離れた位置を含むＸＺ平面で切
断したものである。なお、図１８（Ｂ）に示されている
他の集光レンズ７２１ｃ’および７２１ｄ’は、集光レ
ンズ７２１ａ’および７２１ｂ’を上下反転させたもの
に等しい。

【０１４４】図２１は、光束分割レンズ７１１’および
集光レンズ７２１’のＹ方向の位置関係を示す説明図で
ある。光束分割レンズ７１１ａ’と対応する集光レンズ
７２１ａ’とは、光束分割レンズ７１１ａ’のレンズ中
心７１１ａ’（ＧＣ）の位置と集光レンズ７２１ａ’の
光軸７２１ａ’（ＯＣ）の位置とが一致するとともに、
光束分割レンズ７１１ａ’の光軸７１１ａ’（ＯＣ）の
位置と集光レンズ７２１ａ’のレンズ中心７２１ａ’
（ＧＣ）の位置とが一致するように配置されている。同
様に、光束分割レンズ７１１ｂ’と対応する集光レンズ
７２１ｂ’とは、光束分割レンズ７１１ｂ’のレンズ中
心７１１ｂ’（ＧＣ）の位置と集光レンズ７２１ｂ’の
光軸７２１ｂ’（ＯＣ）の位置とが一致するとともに、
光束分割レンズ７１１ｂ’の光軸７１１ｂ’（ＯＣ）の
位置と集光レンズ７２１ｂ’のレンズ中心７２１ｂ’
（ＧＣ）の位置とが一致するように配置されている。

【０１４５】光束分割レンズ７１１ａ’に入射した光束
は、光束分割レンズ７１１ａ’によって中間光束７１２
ａ’に分割されるとともに、対応する集光レンズ７２１
ａ’のほぼ中心を通過するように偏向される。なお、光
束分割レンズ７１１ａ’で分割された中間光束７１２
ａ’は、説明を容易にするため、その主光線のみを示し
ている。偏向された中間光束７１２ａ’は、集光レンズ
７２１ａ’を通過すると、光束分割レンズ７１１ａ’入
射時の光束の進行方向に平行となるように、すなわち、
主光線が光源光軸９０Ｒにほぼ平行となるように偏向さ
れる。従って、中間光束７１２ａ’が集光レンズ７２１
ａ’から出射される位置は、中間光束７１２ａ’が光束
分割レンズ７１１ａ’に入射する位置よりも光源光軸９
０Ｒ側にずれている。同様に、中間光束７１２ｂ’につ
いても、集光レンズ７２１ｂ’から出射される位置は、
光束分割レンズ７１１ｂ’に入射する位置よりも光源光
軸９０Ｒ側にずれることになる。上記のように、第１の
光学要素７１’および集光レンズアレイ７２０’の偏向
作用によって、光束分割レンズ７１１’から出射した複
数の中間光束７１２’は、光源光軸９０Ｒに向かってＹ
方向に平行シフトし、集光レンズアレイ７２０’を通過
した光束全体としては、光源光軸９０Ｒを中心に第１の
光学要素７１’に入射した光束に対してＹ方向に圧縮さ
れた光束となる。つまり、光束全体を一まとまりと見な
した場合の光束の断面寸法に着目すると、Ｙ方向にのみ
その寸法が小さくなっている。このように、光束分割レ
ンズ７１１’および集光レンズ７２１’を、それぞれ適
切な偏心レンズとするとともに、適切な位置関係に配置
することによって、集光レンズアレイ７２０（図８）に
比べて全体的にＹ方向の寸法を小さくした集光レンズア
レイ７２０’を利用することが可能である。

【０１４６】本例の偏光照明装置９０によれば、以下の
ような効果が得られる。図２２は、偏光照明装置９０を
投写型表示装置に適用した場合における投写レンズ４６
０に入射する光について示す説明図である。図２２
（Ａ）は、投写レンズ４６０の機能について示す模式図
であり、加えて集光レンズアレイ７２０との位置関係を
示している。投写レンズ４６０は、図２２（Ａ）に示す
レンズ瞳４６０ｅに入射した光のみを有効に投写するこ
とができ、レンズ瞳４６０ｅよりも外側に入射した光を
投写することができない。さらに、レンズ瞳４６０ｅの
位置によって投写可能な入射角度（「呑み込み角」と呼
ばれることもある）が変化する。この入射角度は、レン
ズ瞳４６０ｅの中心ほど大きく、周辺にいくほど小さく
なる傾向にあるため、投写レンズにおける光の利用効率
は、レンズの中心が最も良く、周辺にいくほど悪くなる
傾向にある。

【０１４７】図２２（Ｂ）は、偏光照明装置９０と同様
に、図１２に示した投写型表示装置８０における偏光照
明装置６０Ａのランプユニット５１Ｂをそのランプ光軸
５１ＢＬがシステム光軸９０Ｌと一致する向きに配置
し、ランプユニット５１Ａをそのランプ光軸５１ＢＬが
Ｙ軸方向に平行で、かつその開口部が下方を向くように
配置されている場合において、ランプユニット５１Ａお
よびランプユニット５１Ｂからの出射光が集光レンズア
レイ７２０を通過して投写レンズ４６０の瞳４６０ｅに
入射した際の光の強度分布５１ＡＬＰ、５１ＢＬＰを示
している。なお、光の強度分布５１ＡＬＰおよび５１Ｂ
ＬＰは、等高線で示されている。図に示すように、ラン
プユニット５１Ｂによる光の強度分布５１ＢＬＰの分布
中心は、投写レンズの中心４６０Ｌを中心としている。
一方ランプユニット５１Ａによる光の強度分布５１ＡＬ
Ｐは、その分布中心を含むＸＹ平面で２つの分布５１Ａ
ＬＰ１および５１ＡＬＰ２に分割され、ランプユニット
５１Ｂの光の強度分布５１ＢＬＰのＹ方向外側に分布し
ている。なお、ランプユニット５１Ａをそのランプ光軸
５１ＢＬがＸ軸方向に平行で、その開口部がＸ方向を向
くように配置されている場合には、ランプユニット５１
Ａおよびランプユニット５１Ｂによる光の強度分布５１
ＡＬＰおよび５１ＢＬＰは、図２２（Ｂ）に示した図を
ほぼ９０度回転させた分布になる。ランプユニット５１
Ａおよび５１Ｂの光の強度分布５１ＡＬＰおよび５１Ｂ
ＬＰは、前述（図４参照）したように、それらの分布中
心５１ＡＬＣ（光の強度分布５１ＡＬＰ１および５１Ａ
ＬＰ２の分布中心は、５１ＡＬＣ１および５１ＡＬＣ
２）および５１ＢＬＣ付近が最も強く、周辺にいくほど
急激に減少する傾向にある。

【０１４８】一方、投写レンズの光の利用効率は、上述
したように、そのレンズ中心が最も良く、周辺にいくほ
ど悪くなる傾向にある。従って、照明装置の光源として
２つのランプユニットを用いた場合には、照明装置とし
ての照明光の光量は全体として増加するものの、投写型
表示装置全体としての光の利用効率はあまり良くはな
い。

【０１４９】本例の偏光照明装置９０を適用した投写型
表示装置では、図２２（Ｃ）に示すように、第１の光学
要素７１’および集光レンズアレイ７２０’によって、
ランプユニット５１Ａおよび５１Ｂによる光の強度分布
５１ＡＬＰ’および５１ＢＬＰ’（５１ＡＬＰ１’、５
１ＡＬＰ２’）は、図２２（Ｂ）における光の強度分布
５１ＡＬＰおよび５１ＢＬＰに比べて、投写レンズの中
心４６０Ｌを中心にＹ方向に圧縮されている。従って、
それぞれの分布中心５１ＡＬＣ’および５１ＢＬＣ’
も、図２２（Ｂ）におけるそれぞれの分布中心５１ＡＬ
Ｃおよび５１ＢＬＣの位置に比べて、投写レンズの中心
４６０Ｌにより近い位置に存在することになる。従っ
て、本例の偏光照明装置９０を適用した投写型表示装置
は、偏光照明装置６０Ａのような照明装置を適用した投
写型表示装置に比べて、投写レンズにおける光の利用効
率を向上させることが可能であり、より明るい投写画像
を投写表示することができる。

【０１５０】また、図２２（Ｃ）に示した斜線部分に
も、集光レンズ７２１’を配列し、これに対応するよう
に、光束分割レンズ７１１’の配列数を増やし、ランプ
ユニット５１Ａや５１Ｂを大きくすると共に、対応する
反射ミラー５５１、５５２を大きくするようにすれば、
さらに明るい投写画像を投写表示することができる。

【０１５１】図２３に示す集光レンズアレイ７２０”の
ように、Ｘ方向周辺部の集光レンズ７２１”を、中央部
の集光レンズ７２１’よりもさらにＹ方向に小さくする
ようにすることもできる。図２４は、図１２に示した投
写型表示装置８０における偏光照明装置６０Ａのランプ
ユニット２１Ａおよび２１ＢをＹ方向に配列した場合に
おいて、集光レンズアレイ７２０’の近傍に形成される
複数の中間光束の実際の二次光源像の寸法形状を示した
ものである。図２４に示すように、その形成位置に依存
して二次光源像の寸法と形状は異なっており、ランプ中
心に近い光束の二次光源像ほど大きく、ランプ中心から
離れた光束の二次光源像ほど小さくなっている。従っ
て、ランプユニット５１Ａおよび５１Ｂのランプ中心５
１ＡＬＣ’（５１ＡＬＣ１’、５１ＡＬＣ２’）および
５１ＢＬＣ’から離れた位置にある周辺部の集光レンズ
７２１”を、図２３に示すようにＹ方向にさらに小さく
すれば、これらの矩形レンズを通過した光束に対する投
写レンズの利用効率をさらに向上させることができ、さ
らに明るい投写画像を投写表示することができる。もち
ろん、図１８に示した集光レンズアレイ７２０’は、４
列の矩形レンズのうち左右一列のみを小さくした例を示
しているが、これに限定されるものではなく、二次光源
像の大きさによって、列毎に大きさを変えるようにして
もよい。

【０１５２】なお、本例の偏光照明装置９０において
は、光束分割レンズ７１１’のアスペクト比が４：３の
場合に、集光レンズ７２１’のアスペクト比を２：１に
した場合を例に示しているが、これに限定されるもので
はない。要するに、光束分割レンズによって集光されて
偏光分離ユニットの偏光分離面、反射面に形成される二
次光源像の殆どすべてを少なくとも含むように、光束分
割レンズのアスペクト比に比べて集光レンズのアスペク
ト比を小さくするようにすればよい。

【０１５３】なお、各ランプユニット５１Ａおよび５１
Ｂとして、図７に示すようなサイドカットの施されたリ
フレクタを備えたランプユニットを使用しても、上記と
同様の効果を得ることができる。

【０１５４】また、本例の偏光照明装置９０において
も、第２の実施の形態（図８）の偏光照明装置６０と同
様にインテグレータ光学系や偏光発生装置を備えている
ので、第２の実施の形態で説明したように、インテグレ
ータ光学系を用いることによる効果、および偏光発生装
置を用いることによる効果を得ることができる。

【０１５５】また、本例の偏光照明装置９０において
も、両方の光源ランプを選択的に点灯できる構成として
おけば、必要に応じて照明光の明るさを多段階に調整で
きるため、要求される明るさや消費電力量の点で多様な
使い方ができる。

【０１５６】また、例えば、スペクトルの異なる光源ラ
ンプを備えたランプユニットを使用すれば、カラー投写
型表示装置に適用した場合には、その色再現性を向上で
きる等の利点もある。

【０１５７】なお、本例では、ランプユニット５１Ｂ
は、ランプ光軸５１ＢＬがシステム光軸９０Ｌと一致す
る向きに配置され、ランプユニット５１Ａは、ランプ光
軸５１ＢＬがＹ軸方向に平行で、かつその開口部が下方
を向くように配置されている場合を例に説明している
が、これに限定されるものではない。要するに、２つの
ランプユニットおよび合成ミラーを、各ランプユニット
からの出射光が照明領域の長手方向（横方向）に垂直な
方向（縦方向）に沿って合成されるように配置するよう
にすればよい。そして、集光レンズアレイ（第２のレン
ズ板）の縦方向の大きさを光束分割レンズアレイ（第１
のレンズ板）のそれに対して小さくするようにすればよ
い。すなわち、図６に示したような、２つのランプユニ
ットの種々の配置関係も可能である。

【０１５８】（本発明のその他の実施の形態）上述した
第３の実施の形態では偏光照明装置６０と同一構成の偏
光照明装置６０Ａが組み込まれた投写型表示装置８０に
ついて説明したが、投写型表示装置８０の照明装置６０
Ａの代わりに図１に示されたように照明装置１０を採用
することも可能である。さらに、図６、図７に示された
ような光源部を有する照明を有する照明装置を採用する
ことも可能である。特に、図７に示された光源部５’を
投写型表示装置８０の光源部５の代わりに採用すれば、
光源部自体が小型であるため投写型表示装置を小型化す
ることが可能となる。

【０１５９】また、上述の各実施の形態では透過型の液
晶装置を用いた投写型表示装置に本発明の照明装置を採
用した例についてのみ説明を行ったが、本発明の照明装
置は反射型の液晶装置を用いた投写型表示装置にも同様
に適用することができる。

【０１６０】さらに、投写型の表示装置には、投写面を
観察する側から画像を投写するフロント型と、投写面の
観察する側とは反対の方向から画像を投写するリア型の
ものが存在するが、本発明はいずれにも適用することが
可能である。

【０１６１】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る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の光
学系を示す概略構成図である。

【図２】図１の光源部の各ランプユニットにおけるラン
プ光軸に直交する方向の出射光量分布を示す説明図であ
る。

【図３】図１のインテグレータ光学系を構成している第
１のレンズ板の構成を示す概略斜視図である。

【図４】図１の照明装置における照明光の分光分布特性
について示す説明図である。

【図５】図１の照明装置における照明光発生モードを示
す説明図である。

【図６】図１の光源部を構成している一対のランプユニ
ットの配置関係と、合成ミラー光学系の構成との組み合
わせからなる変形例を示すための説明図である。

【図７】サイドカットが施されたランプユニットを用い
て構成された照明装置の光学系を示す概略構成図であ
る。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る偏光照明装置
の光学系を示す概略構成図である。

【図９】図８の遮光板の斜視図である。

【図１０】図８の偏光分離ユニットアレイの斜視図であ
る。

【図１１】図８の偏光分離ユニットアレイを構成してい
る偏光分離ユニットを取り出してその機能を説明するた
めの図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る投写型表示
装置の光学系を示す概略構成図である。

【図１３】ランプユニットの変形例を示す概略斜視図で
ある。

【図１４】図１３のランプユニットの断面図である。

【図１５】各ランプユニットをＹ軸方向に対向して配置
したときの各ランプユニットとダイクロイックミラーの
配置関係を示す説明図である。

【図１６】各ランプユニットをＸ軸方向に対向して配置
したときの各ランプユニットとダイクロイックミラーの
配置関係を示す説明図である。

【図１７】青光緑光反射ダイクロイックミラーの色分離
特性を示すグラフである。

【図１８】本発明の第５の実施の形態に係る偏光照明装
置の光学系を示す概略構成図である。

【図１９】図１８の光束分割レンズおよび集光レンズに
よって形成された光源の二次光源像について示す説明図
である。

【図２０】図１８の光束分割レンズおよび集光レンズの
構造について示す説明図である。

【図２１】図１８の光束分割レンズおよび集光レンズの
ｙ方向の位置関係を示す説明図である。

【図２２】図１８の照明装置を投写型表示装置に適用し
た場合における投写レンズに入射する光について示す説
明図である。

【図２３】図１８の集光レンズアレイの他の構成例を示
す説明図である。

【図２４】図１８の集光レンズアレイの近傍に形成され
る複数の中間光束の実際の二次光源像について示す説明
図である。

【符号の説明】

１０…照明装置 １０Ｌ…システム光軸 ３…インテグレータ光学系 ３１…第１のレンズ板 ３１１…矩形レンズ ３２…第２のレンズ板 ３２１…微小レンズ ３３…フィールドレンズ ４…照明領域 ５，５’…光源部 ５１…ランプユニット ５１Ａ，５１Ａ’…ランプユニット ５１Ｂ，５１Ｂ’…ランプユニット ５１１Ａ，５１１Ｂ…光源ランプ ５１２Ａ，５１２Ｂ…リフレクタ ５２，５３…ランプ光軸 ５５…合成ミラー光学系 ５５１，５５２…反射ミラー ５６…着脱可能なユニット ５１Ｃ…ランプユニット ５１Ｌ…ランプ光軸 ５１１Ｃ…光源ランプ ５１２Ｃ…リフレクタ ５１５…円形開口 ５１３，５１４…反射ミラー ５４…ランプ光軸 ５１３ａ，５１４ａ，５１６…反射面 ６０…偏光照明装置 ６０Ａ…偏光照明装置 ６０Ｌ…システム光軸 ９０…偏光照明装置 ９０Ｌ…システム光軸 ７，７’…偏光発生装置 ７１，７１’…第１の光学要素 ７１１，７１１’…光束分割レンズ ７１１ａ’，７１１ｂ’７１１ｃ’，７１１ｄ’…光束
分割レンズ ７２，７２’…第２の光学要素 ７２０，７２０’，７２０”…集光レンズアレイ ７２１，７２１’，７２１”…集光レンズ ７２１ａ’，７２１ｂ’７２１ｃ’，７２１ｄ’…集光
レンズ ７３０，７３０’…遮光板 ７３１…遮光面 ７３２…開口面 ７４０，７４０’…偏光分離ユニットアレイ ７７０，７７０’…偏光分離ユニット ７４１，７４１’…偏光分離面 ７４２，７４２’…反射面 ７４３…Ｐ出射面 ７４４…Ｓ出射面 ７４５…Ｐ偏光光束 ７４６…Ｓ偏光光束 ７５０，７５０’…選択位相差板 ７６０，７６０’…結合レンズ ７１２，７１２’…中間光束 ７１３，７１３’…二次光源像 ７３…反射ミラー ７５１，７５１’…λ／２位相差板 ８０…投写型表示装置 ４００…色分離光学系 ４０１…青光緑光反射ダイクロイックミラー ４０２…緑光反射ダイクロイックミラー ４０３…反射ミラー ４１１…赤光用液晶装置（透過型） ４１２…緑光用液晶装置（透過型） ４１３…青光用液晶装置（透過型） ４３０…導光光学系 ４３１…入射レンズ ４３２…リレーレンズ ４３３…出射レンズ ４３５，４３６…反射ミラー ４５０…クロスダイクロイックプリズム ４５１…赤光反射ダイクロイック面 ４５２…青光反射ダイクロイック面 ４６０…投写レンズ ４７０…スクリーン １００…照明装置 １１０…光源部 １１０Ａ，１１０Ｂ…ランプユニット １１０ＡＬ，１１０ＢＬ…ランプ光軸 １２０Ａ，１２０Ｂ…光源ランプ １３０Ａ，１３０Ｂ…リフレクタ

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０３Ｂ 21/14 Ｆターム(参考） 2H099 AA11 BA09 BA17 CA06 DA00 2K103 AA01 AA05 AA11 AA16 BA11 BA13 BC03 BC14 BC26 CA17 3K042 AA01 AC06 BA09 BB03 BB11 BC09 BE08

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに略直交する第１の方向と第２の方
   向のいずれかに平行な複数の辺を有する略矩形形状の照
   明領域を照明する照明装置であって、 第１および第２のランプユニットと、各ランプユニット
   からの各出射光のうちのランプ光軸を含む一定の範囲に
   含まれる出射光部分をそれぞれ取り出して合成し、ラン
   プユニットの開口縁の直径と略同一幅の照明光を形成す
   る合成ミラー手段と、を有する光源と、 前記光源から出射された光束を複数の部分光束に分割す
   るとともに、該複数の部分光束をそれぞれ集光させる複
   数の小レンズを有する第１のレンズ板と、 前記複数の部分光束が入射する複数の小レンズを有する
   第２のレンズ板と、 前記第２のレンズ板から出射された複数の部分光束をそ
   れぞれ互いに偏光方向の異なる２種類の偏光光束に分離
   する偏光分離手段と、該偏光分離手段によって得られた
   一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光方向
   と同じとなるように偏光変換する偏光変換手段とを有
   し、前記複数の部分光束を偏光方向の揃った１種類の複
   数の偏光光束に変換して出射する偏光発生手段と、 前記偏光発生手段から出射された複数の偏光光束を重畳
   して前記照明領域を照明する重畳手段と、を備え、 前記偏光分離手段は、前記２種類の偏光光束が前記照明
   領域の前記第１の方向に沿って空間的に分離されるよう
   に配置され、 前記第１のレンズ板の各小レンズは、前記各小レンズの
   中心光軸に垂直な平面に投影される形状が略矩形であ
   り、かつ、前記略矩形形状のアスペクト比の値が前記照
   明領域のアスペクト比の値にほぼ等しく、前記各小レン
   ズから出射される複数の部分光束が前記第２のレンズ板
   の対応する各小レンズに入射するように形成され、 前記第２のレンズ板の各小レンズは、前記各小レンズの
   中心光軸に垂直な平面に投影される形状が略矩形であ
   り、かつ、前記略矩形形状のアスペクト比の値は、前記
   照明領域のアスペクト比の値よりも小さい値を有し、 前記アスペクト比の値は、前記第１の方向に平行な辺の
   長さに対する前記第２の方向に平行な辺の長さの割合で
   定義される照明装置。
2. 【請求項２】 前記第２のレンズ板の各小レンズの前記
   アスペクト比の値は約１／２である請求項１記載の照明
   装置。
3. 【請求項３】 前記第２のレンズ板を構成する複数の小
   レンズの前記第２の方向に沿った複数の列は、前記光源
   から出射された光束の中心位置に対して離れるに従っ
   て、前記各列を構成する各小レンズの前記第２の方向に
   沿った大きさが小さくなるように調整されていることを
   特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の照明装置において、 前記複数のランプユニットの光源ランプのうち、いずれ
   かを選択点灯可能な制御回路を備えることを特徴とする
   照明装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の照明装置において、 前記複数のランプユニットの光源ランプから出射される
   光の波長分布特性がそれぞれ異なることを特徴とする照
   明装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の照明装置と、 前記照明装置からの出射光を画像情報に応じて変調する
   変調手段と、 前記変調手段で得られる変調光束を投写面上に投写する
   投写光学系とを有することを特徴とする投写型表示装
   置。
7. 【請求項７】 請求項６において、 更に、前記照明装置からの出射光を少なくとも２色の色
   光束に分離する色分離手段と、 前記色分離手段により分離された各色光束をそれぞれ変
   調する複数の前記変調手段と、 それぞれの前記変調手段で変調された後の各色の変調光
   束を合成する色合成手段とを有し、 前記色合成手段によって得られた合成光束が前記投写光
   学系を介して投写面上に投写されることを特徴とする投
   写型表示装置。