JP3613049B2 - 照明装置およびそれを用いた投写型表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置およびそれを用いた投写型表示装置に関し、特に液晶を利用した電気光学装置の画像を拡大投写する投写型表示装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、液晶を利用したこの種の投写型表示装置（液晶プロジェクタ）は、投写画像の明るさとその均一性を示す照度比の改善に注目が集まっている。これらを同時に実現する技術としては、フライアイレンズの組み合わせにより光束を分割し液晶パネル上で重畳させるとともに、その光路上で偏光分離および偏光変換をする、いわゆるインテグレータ偏光変換光学系が主流になってきている。この光学系は明るさと照度比の２つの特性を両立させる一つの解ではあるが、液晶パネルへの入射光線の発散角が広がるため、一方では、それを低減させるための照明系も望まれている。
【０００３】
液晶パネルへの入射光線の発散角を低減しつつ照度比を改善する技術としては、特開平９−１６００３４号公報のようなロッドレンズを用いた照明系が提案されている。これらは、ロッドレンズ出射端面で複数の光源像を重畳し、その出射端面の照明情報を液晶パネル上に結像する光学系であるため、比較的小型の液晶パネルに対しても入射光線の発散角を低減することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したロッドレンズを用いた照明系は、比較的小型の液晶パネルをターゲットにして入射光線の発散角を低減することを目的とした光学系であるが、偏光変換光学系を併用しながら本来の特徴を維持する照明系は実現されていない。従って、後述するような例えばマイクロレンズを利用した単板型の投写型表示装置のように入射光線の平行性が重要視される光学系では明るさと照度比とがトレードオフの関係にあった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的とするところは、比較的小型の光学系により、被照射面への入射光線の平行性を維持しながら、明るく照度比の高い照明光を得られる照明装置を実現することにある。また、その照明装置を用いることによって、明るく照度比の高い画像投写の可能な投写型表示装置を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の照明装置は、光源手段と、該光源手段からの光を集光する第１の集光手段と、前記集光された光を入射面より入射し内面反射させて出射面に出射するグラスロッドと、該グラスロッドから出射される光束を被照射面に対して集光する第２の集光手段と、前記グラスロッドと前記被照射面との間に配置され、前記グラスロッドから出射される光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光束に分離し一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換する偏光変換手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、光源手段と、該光源手段からの光を集光させ１次光源像を形成する第１の集光手段と、前記１次光源像からの光束を内面反射によって複数の光束に分割して射出し複数の２次光源像を形成する光束分割手段と、該光束分割手段の出射面の照明情報を被照射面に結像する第２の集光手段と、前記光束分割手段と前記被照射面との間に配置され、前記光束分割手段から出射される光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光束に分離し一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換する偏光変換手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
上記２つの発明の構成によれば、光源手段からの光束をグラスロッドあるいは光束分割手段によって拡散させないように重畳（インテグレーション）して射出し、偏光変換手段によって偏光軸を合わせた状態で被照射面を照明する構成であるので、被照射面の照明に対する光利用効率を向上でき、その照射面での輝度むらも低減することができる。また、内面反射を利用したグラスロッド（光束分割手段）により光拡散を少なくしてその出射面に重畳した光を射出するので、光束の広がりが少なく小型の照射面に対して比較的平行性の高い照明を行うことができる。
【０００９】
上記２つの本発明の照明装置において、前記第２の集光手段は、前記グラスロッド（光束分割手段）と前記被照射面との間において、前記グラスロッド（光束分割手段）から出射された光束を集光し複数の光源像（３次光源像）を形成し、前記偏光変換手段は前記複数の光源像（３次光源像）が形成される位置の近傍に配置されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の構成によれば、小面積に縮められて形成された光源像の位置で偏光変換が行われるため、偏光変換手段を小型にできるとともに小型の被照射面に対して入射光線の平行性を高めることができる。
【００１１】
上記２つの発明の照明装置において、前記偏光変換手段は、前記グラスロッド（光束分割手段）から出射される光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光束に分離し互いに異なる方向に出射させる複数の偏光分離手段と、該分離された一方の光束を他方の光束の進行方向に揃える複数の反射手段と、該分離された一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換する複数の偏光軸回転手段とから構成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の構成によれば、複数の光源像が形成されるそれぞれの位置で偏光変換を行うことができるため、小型の偏光変換手段によって確実に偏光変換を行うことができる。
【００１３】
上記２つの発明の照明装置において、前記偏光分離手段は、前記複数の光源像の中で前記偏光分離が行われる方向において中心となる光源像が互いに離反する２つの方向に反射される構成を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の構成によれば、偏光分離方向において中心となる光源像の反射光が２つに別れて反射手段に入射される構成であるため、偏光分離手段および反射手段を小型にできる。従って、隣の光源像との隙間が小さくても偏光変換が可能となり偏光変換の効率を高めることができる。さらに、アークサイズの大きい高出力光源の使用による高輝度化や断面積の小さいグラスロッド（光束分割手段）の使用による高照度比化も可能となる。
【００１５】
上記の発明の照明装置において、前記中心となる光源像のための偏光分離手段および反射手段の反射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏光分離手段および反射手段の反射面の大きさより小さいことを特徴とする。
【００１６】
本発明の構成によれば、各反射面の大きさをそこに入射する光源像の大きさに合わせることができるため、効率的に偏光変換することができる。また、偏光変換手段を構成する偏光分離手段および反射手段の数を減らし偏光変換手段を簡略化することができる。
【００１７】
または、上記の発明の照明装置において、前記中心となる光源像のための偏光分離手段および反射手段の反射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏光分離手段および反射手段の反射面の大きさと等しいことを特徴とする。
【００１８】
本発明の構成によれば、全ての反射面の大きさを揃えることにより、偏光変換手段の薄型化が可能になる。
【００１９】
上記の発明の照明装置において、前記偏光分離手段は、前記複数の偏光分離手段による反射方向が全て同方向となるように構成されることを特徴とする。
【００２０】
本発明の構成によれば、全ての反射面の方向を揃えることができるため、全ての素子を積層形成後に切断する等の容易な製造が可能になる。
【００２１】
上記２つの発明の照明装置において、前記偏光変換手段の、前記反射手段によって反射され出射する光束の出射面に、出射光の進行方向を変える偏向手段をさらに有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の構成によれば、偏光分離手段と反射手段によって本来の光路から外れた光束を偏向し被照射面に入射させることができるため、被照射面への入射効率を高めることができる。
【００２３】
本発明の照明装置は、前記グラスロッド（光束分割手段）の入射面に入射光を制限する開口手段をさらに有することを特徴とする。
【００２４】
本発明の構成によれば、グラスロッド（光束分割手段）の入射面に形成される光源像（１次光源像）の大きさを制限させることにより偏光変換手段が配置される位置の光源像（３次光源像）を小型にすることができるため、偏光変換手段への不要な光の進入を防止しまた偏光変換手段を小型化することも可能である。
【００２５】
また、前記開口手段は、前記偏光変換手段の偏光分離方向で入射光を制限する開口を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明の構成によれば、偏光分離方向に直交する方向の光束は効率的に偏光変換手段に入射させながら、偏光変換のために必要な偏光分離方向のみに光源像を分離する空間を確保することができる。
【００２７】
上記２つの発明の照明装置において、前記偏光変換手段の入射側に配置され、該偏光変換手段への入射光の一部を遮蔽する遮光手段をさらに有することを特徴とする。
【００２８】
本発明の構成によれば、偏光変換後に偏光光束と異なる光束の進入を軽減させることができるため、偏光変換後の偏光度が向上される。従って、これを液晶プロジェクタに用いれば投写画像のコントラストを高めることができる。
【００２９】
上記２つの発明の照明装置において、前記偏光回転手段は１／２波長板であることを特徴とする。
【００３０】
本発明の構成によれば、薄型の１／２波長板により確実な偏光変換が可能であり、また形状の自由度が高いため、Ｐ偏光の変換用にもＳ偏光の変換用にも配置が可能である。
【００３１】
また、本発明の投写型表示装置は、以上に記載の照明装置と、該照明装置からの光束を複数の原色光に分離する分光手段と、該分光手段からの光束を変調する電気光学装置と、該電気光学装置によって変調された光を投写する投写手段とを備えることを特徴とする。
【００３２】
本発明の構成によれば、比較的平行性が高く照度比の高い照明光を用いることにより、照度比が高く明るい投写画像を得ることができる。また、照明光に平行性が要求される例えば単板型の投写型表示装置を高輝度、高照度比で実現することができる。
【００３３】
さらに、本発明の投写型表示装置において、前記分光手段は、前記偏光変換手段と前記電気光学装置との間に配置されることを特徴とする。
【００３４】
本発明の構成によれば、インテグレーション（重畳）され偏光変換された照明光に対して分光を行うため、原色光への分離が確実に行われその後の分光の乱れも少ない。また、偏光変換手段と電気光学装置の間で光学系の光路を折り曲げることができるため、光学系を小型にすることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面などを参照しながら、本発明の実施の形態をあげて、さらに詳細に説明する。
【００３６】
（照明装置の第１の実施形態）
図１は、本発明による照明装置の第１の実施形態を示す図である。
【００３７】
本実施形態の照明装置は、光源手段であるランプ１と、第１の集光手段である楕円リフレクタ２と、光束分割手段であるグラスロッド３と、第２の集光手段を構成する第１の集光レンズ４、第２の集光レンズ５および、第３の集光レンズ６と、偏光変換手段である偏光分離・偏光変換アレイ（以下、ＰＢＳ変換アレイという。）７とを備え、被照射面を有する液晶パネル８を照明する装置である。本実施の形態では、被照射面を有する電気光学装置として液晶パネルを例にとっている。
【００３８】
ランプ１は楕円リフレクタ２の第１焦点近傍に配置され、ランプ１から出射された光束は、楕円リフレクタ２によって反射され楕円リフレクタ２の第２焦点近傍に集光され、グラスロッド３の入射面上に光源ランプの像を結像するようにして１次光源像Ｇ１を形成する。なお、楕円リフレクタ２は、放物面リフレクタでもよくその場合にはグラスロッド３の前段に放物面リフレクタから出射される平行光束をグラスロッド３の入射面に向けて集光するための集光レンズをさらに設ければよい。
【００３９】
グラスロッド３は、柱状のガラス製の中実ロッドである。グラスロッド３に入射された光束は、グラスロッド３内で内面反射を繰り返し複数の２次光源像Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、…（図２参照）を形成する。
【００４０】
図２は、グラスロッド３による光束分割作用の説明図である。グラスロッド３の断面形状は図２（ｂ）に示すように横ａ、縦ｂの大きさの四角形であり、それぞれ互いに対向する反射面（内面）は平行である。すなわち、図において、縦方向の２反射面は互いに平行で、横方向の２反射面は互いに平行である。また、ａとｂの比は被照射面である液晶パネル８の画素領域（表示領域）の形状の比と略等しく、それらは相似形である。グラスロッド３の長さは、２次光源像Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、…からの光束の中心光線（一点鎖線で図示される光軸）がグラスロッドの出射面の中心を通るように設定されている。この際、この断面形状を、グラスロッド３の入射面へ楕円リフレクタ２によって集光される入射光束がグラスロッド３が無い状態の場合に生じ得る光束の広がりＥ（図２（ａ））より十分に小さくなるように設定すると、光束の一部がグラスロッド３の内面で反射されて１次光源像Ｇ１の虚像となる２次光源像Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、…が複数生成される。図示される１次光源像はＧ１であり、これはグラスロッド３の内面での反射無しに出射面に出射される光成分の虚像である２次光源像Ｇ２１でもある。また、２次光源像Ｇ２２はグラスロッド内面で２回反射されて出射面に出射される光成分の虚像であって、出射面には斜めに出射される光成分であるため、Ｇ２１から外れた斜め方向に虚像が位置する。２次光源像Ｇ２３については、グラスロッド内面で３回反射されて出射面に出射される光成分の虚像であって、出射面には斜めに出射される光成分であるため、Ｇ２１およびＧ２２から外れた斜め方向に虚像が位置する。このように、内面反射回数毎に２次光源像が形成され、複数の２次光源像Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、…からの光束がグラスロッド３の出射面上で重畳され、その出射面に対するグラスロッド３内からの光出射方向も様々な方向からの重畳された光となるため、その出射面上には明るさのムラが低減され照度比を高められた照明情報が形成されることになる。そしてこのグラスロッド３の出射面に射出された光束は、図３に示すように集光レンズ４および集光レンズ５によって集光され、それぞれ２次光源像Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、…に対応する３次光源像Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、…が形成される。グラスロッド３内に入射し異なる回数で内面反射した光束が出射面に異なる角度で重畳されるようになるので、グラスロッド３の出射面には集光レンズ４を配置して出射面からの出射光が拡散しないようにその出射方向を規制し集光している。集光レンズ４はグラスロッド３の出射面に接着により接合されるように配置するとよい。集光レンズ５は集光レンズ４により出射方向が規制された出射角度の異なる光束を所定の被照射面上に集光するためのレンズである。
【００４１】
また、集光レンズ５はグラスロッド３の出射面上の照明情報を液晶パネル８上に集光する結像レンズでもあり、出射面に重畳された光を集光し、それを出射面と相似形状の液晶パネル８の画素領域に照射するように焦点が合わせられる。従って、一旦３次光源像Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、…として集光された光束は、集光レンズ６によって液晶パネル８の画素領域上に定義する法線に対して平行な方向に近づくように偏向されながら被照射面である液晶パネル８に照射される。ここで、集光レンズ６は、光線方向を整えるレンズであるためなくても構わない。
【００４２】
また、グラスロッドでなくとも、入射光を分割して重畳し、被照射面と相似形状の光束として出射することができる構造の他の光分割手段を用いても構わない。
【００４３】
このように、本発明の構成によれば、光源手段からの光束をグラスロッドあるいは光束分割手段によって拡散させないように重畳（インテグレーション）して射出し、偏光変換手段によって偏光軸を合わせた状態で被照射面を照明する構成であるので、被照射面の照明に対する光利用効率を向上でき、その照射面での輝度むらも低減することができる。また、内面反射を利用したグラスロッド（光束分割手段）により光拡散を少なくしてその出射面に重畳した光を射出するので、光束の広がりが少なく小型の照射面に対して比較的平行性の高い照明を行うことができる。
【００４４】
図４は、３次光源像Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、…の集光状態を説明するための図であり、光軸方向から見た様子を示している。３次光源像Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、…の大きさ、数、間隔は、１次光源像Ｇ１の大きさ、入射角、グラスロッド３の断面形状、長さ等により決定される。特に、３次光源像の大きさは１次光源像の大きさにまた光源像の間隔はグラスロッド３の断面形状に依存し、その断面形状が長方形であれば、長辺方向への光源像の間隔が短辺方向より大きくなる。図４において、Ｇ３１は内面反射しない光を含んでグラスロッド３の出射面の中心を光軸として出射される光束の３次元光源像であるので、光束全体としての光軸周辺に位置し、その周りに２回内面反射した光を含んでグラスロッド３から出射された光束の３次元光源像Ｇ３２が８方に点在して位置する。図示していないが、Ｇ３２の外側にグラスロッド３で３回内面反射した光を含む光束の３次元光源像がＧ３１をから放射状に点在することになる。
【００４５】
例えば本実施形態では、液晶パネル８は、図４のｙ軸方向（横方向）が長辺となる長方形であり、従ってそれと相似形であるグラスロッド３の断面もｙ軸方向が長辺となる長方形であって、光源像のＹ軸方向の間隔ｙ１はＹ軸と直交するｚ軸方向の間隔ｚ１より大きい。さらに、本出願人の検討によれば、図４に示すような９個の光源像の周りにもグラスロッド３で多数の内面反射した光束による光源像は形成される場合があるが、中心の光源像Ｇ３１に最も光エネルギーが集中し、それを含めてここに示す９個の光源像にエネルギーが集中していることが分かった。従って、この９個の光源像を比較的隙間の大きいｙ軸方向の光源像の隙間を使って、偏光分離および偏光変換すればいい。
【００４６】
図５は、集光レンズ５の出射側に配置されたＰＢＳ偏光変換アレイ７の実施形態であり、そのＸＹ断面図である。ＰＢＳ偏光変換アレイ７は、入射する光束を偏光軸が互いに略直交するＰ偏光とＳ偏光の２つの直線偏光光束に分離し互いに異なる方向（例えば略直交する方向）に出射させるための偏光分離手段である偏光分離膜９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）と、各偏光分離膜９によってそれぞれ反射された一方の偏光（Ｓ偏光）光束を反射し、偏光分離膜９を透過した他方の偏光（Ｐ偏光）光束の進行方向に揃えるための反射手段である反射膜１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）と、入射する一方の偏光（Ｓ偏光）光束の偏光軸を回転して他方の偏光（Ｐ偏光）光束に合わせるための偏光軸回転手段である１／２波長板１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）と、偏光分離膜９を経由せずに反射膜１０に入射する光束を遮蔽するための遮光手段である遮光板１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）と、それらの間隙を埋めてアレイを形成する柱状の複数のプリズム１３とから形成される。各偏光分離膜９および反射膜１０は、いずれか一つのプリズムの斜面に形成されその膜を介して対向するプリズムの斜面と接着により接合される。但し、偏光分離膜９ａ，９ｃ、反射膜１０ａ，１０ｃは、プリズム１３の斜面の途中までに膜形成し、対向するプリズム１３の斜面と貼り合わせられている。なお、１／２波長板１１と遮光板１２はプリズム１３の入射面に配置される。
【００４７】
このように構成されたＰＢＳ偏光変換アレイ７は、集光レンズ５によって集光される前記の３次光源像Ｇ３１，Ｇ３２の光束がその入射面近傍に形成され、偏光分離膜９に入射するように、３次元光源像光束の光路中に配置され、例えば、偏光分離膜９ａに入射した光束（３次元光源像Ｇ３１の光束）のうちのＰ偏光光束は光束Ｐ１として透過し、反射されたＳ偏光光束は反射膜１０ａでさらに反射され前述の光束Ｐ１と進行方向を揃えられ、１／２波長板１１ａを透過することによってその偏光面が略９０゜回転されＰ偏光光束に変換されて光束Ｐ２として射出される。一方、偏光分離膜９ｂおよび反射膜１０ｂの大きさはそれぞれ偏光分離膜９ａおよび反射膜１０ａの大きさの２倍であり、偏光分離膜９ｂに入射した光束（３次元光源像Ｇ３２、その他にＧ３３，…を含めてもよい。）も全て前述と同様にして、反射膜１０ｂにより方向を揃え且つ１／２波長板１１ｂで偏光変換してＰ偏光光束に揃えられ光束Ｐ３、Ｐ４として射出される。以下、偏光分離膜９ｃ，反射膜１０ｃ，１／２波長板１１ｃによる偏光変換、偏光分離膜９ｄ，反射膜１０ｄ，１／２波長板１１ｄによる偏光変換は、光軸（図中一点鎖線）に対して対称な９ａ，１０ａ，１１ａによる偏光変換、９ｂ，１０ｂ，１１ｂによる偏光変換と同様に、入射する光束を互いに略直交する２つの偏光光束に分離し、一方の偏光を他方の偏光に揃え同一方向に出射する。偏光分離膜９ａ，９ｃは３次元光源像Ｇ３１の光束をＹ軸方向に２分割して異なる光路で出射するものである。
【００４８】
なお、以上のＰ偏光とＳ偏光は入れ替えて構成してもよい。
【００４９】
また、このように偏光軸回転手段として１／２波長板１１を使うことは、簡易な方法で確実な偏光変換を行う上で有効である。また、波長板は形状の自由度が高いため、前述したＳ偏光の変換用に限らず、Ｐ偏光光束の出射面に配置してＰ偏光をＳ偏光に変換してＳ偏光に揃えて出射することも可能である。なお、遮光板１２は、偏光変換後に偏光光束と異なる光束、本実施形態では偏光変換後にＳ偏光光束となる光束の進入を軽減させるものであり、これにより偏光変換後の偏光度を向上させることができる。
【００５０】
従って、本実施形態における液晶パネルを照射する照明装置を液晶プロジェクタ等の投写型表示装置に用いれば、照明装置による被照射面への光は光源光を拡散させないようにして分割し且つ重畳した上で、偏光変換して液晶パネルへ入射する光の偏光軸を揃えているので、光源光の光利用効率を高めることができ、投写画像のコントラストを高めることができる。
【００５１】
このように、第１および第２の集光レンズによって小面積に縮められて形成された光源像の位置で偏光変換が行われるため、偏光変換手段を小型にできるとともに小型の被照射面に対して入射光線の平行性を高めることができる。また、複数の光源像が形成されるそれぞれの位置でそれぞれの光源像の大きさに合わせた反射面により偏光変換を行うことができるため、小型の偏光変換手段によって確実に偏光変換を行うことができる。
【００５２】
以上説明したように、エネルギーが集中する光源像は偏光分離方向において３個であり、その中心の光源像は両側に２つに分離される形で偏光変換され、両端の光源像はさらにその外側に展開する形で偏光変換される構成であるため、偏光分離手段である偏光分離膜９ａ、９ｃおよび反射手段である反射膜１０ａ、１０ｃを小型にできる。従って、隣の光源像との隙間が小さくても偏光変換が可能となり偏光変換効率を高めることができる。さらに、小さい面積で光源像を分離し偏光変換ができるため、アークサイズの大きい高出力光源の使用による高輝度化や断面積の小さいグラスロッド（光束分割手段）の使用による高照度比化も可能となる。なお、前述したようにエネルギーのほとんどが９個の光源像に集中しているため、偏光分離膜９ｂ、９ｄおよび反射膜１０ｂ、１０ｄはその外側の光源像を救済する目的からそれぞれの反射膜の大きさを制限する必要がないため、その部分における偏光変換効率も高めることができる。
【００５３】
液晶パネル８は電気光学装置の一例であって、ツイステッドネマチック型、水平配向型、垂直配向型、強誘電型など偏光板を必要とする液晶を用いた場合は、図示しない一対の偏光板の間に液晶パネル８を介在させて構成する。また、高分子分散型などの光散乱型の液晶の場合は、偏光板を用いずに液晶パネルだけ配置する。液晶パネル８は、複数の画素がマトリクス状に配置されており、各画素毎にその画素の表示情報に応じた電圧を電気光学装置である液晶に印加して、各画素毎に出射光量を可変させて入射光の変調を行う。液晶パネル８が透過型液晶パネルである場合には、入射側と反対側から光出射され、その変調光により画像表示がなされる。先に述べたように、グラスロッド３の断面形状は液晶パネル８の画素領域に応じた相似形状であるため、この出射面での光束の断面形状も画素領域と相似形状となり、集光レンズ５により照射された光は液晶パネル８の画像領域とほぼ一致又は包含するように照射すると、光の利用効率は高くできる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、グラスロッド３の内面反射を利用することによってインテグレーションをするため、光束の広がりが少なく小型の液晶パネル等の電気光学装置に対しても比較的平行性の高い照明を、高効率かつ高照度比で行うことができる。
【００５５】
（照明装置の第２の実施形態）
図６は、本発明の照明装置の第２の実施形態における偏光変換手段を示す図である。
【００５６】
なお、これ以降の説明において、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説明を省略する。
【００５７】
本実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイ７は、入射する光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光（Ｐ偏光，Ｓ偏光）光束に分離し互いに異なる方向（例えば略直交す方向）に出射させるための偏光分離手段である偏光分離膜１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ）と、各偏光分離膜１４によってそれぞれ反射された他方の偏光（Ｓ偏光）光束または偏光分離膜１４によって透過された一方の偏光（Ｐ偏光）光束を反射し、偏光分離膜１４を透過した一方の偏光（Ｐ偏光）光束または反射された他方の偏光（Ｓ偏光）光束の進行方向に揃えるための反射手段である反射膜１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ）と、入射する他方の偏光（Ｓ偏光）光束の偏光軸を回転して一方の偏光（Ｐ偏光）光束に合わせるための偏光軸回転手段である１／２波長板１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）と、本来の光路を経由せずにＰＢＳ偏光変換アレイを出射する光束を遮蔽するための遮光手段である遮光板１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）と、それらの間隙を埋めてアレイを形成する複数のプリズム１８とから形成される。第１の実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイとの違いは、全ての偏光分離膜１４および反射膜１５の大きさが等しい点にある。また、遮光板１７が反射膜１５への入射面だけでなく特定の偏光分離膜１４ｃ、１４ｆへの入射面にも存在する点にある。さらに、１／２波長板１６も偏光分離膜１４あるいは反射膜１５のいずれか一方の出射面のみに存在するのではなく、特定の両者の出射面に配置される点にある。なお、第１の実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイと同様に、偏光分離膜１４および反射膜１５は、いずれか一つのプリズムの斜面に形成されその膜を介して対向するプリズムの斜面と接着により接合される。
【００５８】
このように構成されたＰＢＳ偏光変換アレイは、集光レンズ４，５によって集光される前記の３次光源像Ｇ３１，Ｇ３２がその入射面近傍に形成され、偏光分離膜１４ａ、１４ｂ、１４ｄ、１４ｅおよび反射膜１５ｂ、１５ｅに入射するように、３次元光源像Ｇ３１，Ｇ３２光束の光路中に配置され、例えば、偏光分離膜１４ａに入射した光束（３次元光源像Ｇ３１の光束）のうちのＰ偏光光束は光束Ｐ１として透過し、反射されたＳ偏光光束は反射膜１５ａでさらに反射され前述の光束Ｐ１と進行方向を揃えられ、１／２波長板１６ａを透過することによってその偏光面が略９０゜回転されＰ偏光光束に変換されて光束Ｐ２として射出される。偏光分離膜１４ｂに入射した光束（３次元光源像Ｇ３２の光束）も同様に光束Ｐ３、Ｐ４として射出される。しかし反射膜１５ｂに直接入射した光束（３次元光源像Ｇ３２の光束）の挙動は違い、反射膜１５ｂによって反射された光束は偏光分離膜１４ｃによってＰ偏光光束とＳ偏光光束に分離され、反射されたＳ偏光光束は１／２波長板１６ｂによってその偏光面が９０°回転されＰ偏光光束に変換されて光束Ｐ５として射出され、偏光分離膜１４ｃを透過したＰ偏光光束は反射膜１５ｃで反射されて前述の光束Ｐ５と進行方向を揃えられ光束Ｐ６として射出される。
【００５９】
また、偏光分離膜１４ｄ，反射膜１５ｄ，１／２波長板１６ｃによる偏光変換と、偏光分離膜１４ｅ，反射膜１５ｅ，１／２波長板１６ｄによる偏光変換と、反射膜１５ｅ，偏光分離膜１４ｆ，１／２波長板１６ｄ，反射板１５ｆによる偏光変換とは、前述の光軸を挟んで対称となる位置での偏光変換と同様になる。このように、結果的には、射出される全ての光束はＰ偏光光束に揃えられる。
【００６０】
以上の説明および図６より明らかなように、本実施形態によれば、全ての反射面の大きさを揃えることにより、偏光変換手段の薄型化が可能になる。また、各反射膜の大きさが揃うためＰＢＳ偏光変換アレイの製造も容易になる。なお、遮光板１７は、反射膜１５ａ、１５ｄへの不要光の進入を防ぐ遮光板１７ａ、１７ｃと、偏光分離膜１４ｃ、１４ｆと反射膜１５ｃ、１５ｆへの不要光の進入を防ぐ遮光板１７ｂ、１７ｄより構成される。また、１／２波長板１６は本実施形態で説明した位置に限らず、全ての出射光をＳ偏光光束に揃えるように配置しても構わない。
【００６１】
また、Ｐ偏光とＳ偏光を入れ替えた構成にしても構わない。
【００６２】
（照明装置の第３の実施形態）
図７は、本発明による照明装置の第３の実施形態における偏光変換手段を示す図である。
【００６３】
なお、これ以降の説明において、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説明を省略する。
【００６４】
本実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイ７は、集光レンズ４，５により集光されて入射する光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光（Ｐ偏光，Ｓ偏光）光束に分離し互いに異なる方向（例えば略直交する方向）に出射させるための偏光分離手段である偏光分離膜１９（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）と、各偏光分離膜１９によってそれぞれ反射された他方の偏光（Ｓ偏光）光束を反射し、偏光分離膜１９を透過した一方の偏光（Ｐ偏光）光束の進行方向に揃えるための反射手段である反射膜２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）と、入射する他方の偏光（Ｓ偏光）光束の偏光軸を回転して一方の偏光（Ｐ偏光）光束に合わせるための偏光軸回転手段である１／２波長板２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）と、偏光分離膜１９を経由せずに反射膜２０に入射する光束を遮蔽するための遮光手段である遮光板２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）と、それらの間隙を埋めてアレイを形成する複数のプリズム２３とから形成される。第１および第２の実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイとの違いは、全ての偏光分離膜１９および反射膜２０の大きさが等しく、その反射方向が等しい点にある。なお、第１および第２の実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイと同様に、偏光分離膜１９および反射膜２０は、いずれか一つのプリズムの斜面に形成されその膜を介して対向するプリズムの斜面と接着により接合される。
【００６５】
このように構成されたＰＢＳ偏光変換アレイは、前記の３次光源像がその入射面近傍に形成され、偏光分離膜１９ａ、１９ｂ、１９ｃに入射するように３次元光源像の光束の光路中に配置され、例えば、偏光分離膜１９ａに入射した光束のうちのＰ偏光光束は光束Ｐ１として透過し、反射されたＳ偏光光束は反射膜２０ａでさらに反射され前述の光束Ｐ１と進行方向を揃えられ、１／２波長板２１ａを透過することによってその偏光面が略９０゜回転されＰ偏光光束に変換されて光束Ｐ２として射出される。偏光分離膜１９ｂおよび１９ｃについても同様であり、偏光分離膜１９ｂ，反射膜２０ｂ，１／２波長板２１ｂによる偏光変換と、偏光分離膜１９ｃ，反射膜２０ｃ，１／２波長板２１ｃによる偏光変換は、偏光分離膜１９ａ，反射膜２０ａ，１／２波長板２１ａによる偏光変換と同様に行われる。結果的には射出される全ての光束はＰ偏光光束に揃えられる。
【００６６】
以上の説明および図７より明らかなように、本実施形態によれば、全ての反射面の方向を揃えることにより、偏光変換手段の構成および作用が簡略化される。従って、全ての素子を積層したバルク部材から４５゜斜め方向に切断することによりＰＢＳ偏光変換アレイを製造するような簡単な製造が可能になる。なお、遮光板２２は、反射膜２０ａ、２０ｂ、２０ｃへの不要光の進入を防ぐ位置に配置される。また、１／２波長板２１は本実施形態で説明した位置に限らず、全ての出射光をＳ偏光光束に揃えるように配置しても構わない。
【００６７】
また、Ｐ偏光とＳ偏光を入れ替えた構成にしても構わない。
【００６８】
（照明装置の第４の実施形態）
図８は、本発明による照明装置の第４の実施形態における偏光変換手段を示す図である。
【００６９】
なお、これ以降の説明において、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説明を省略する。
【００７０】
本実施形態では、第１の実施形態において説明したＰＢＳ偏光変換アレイ７を一例に挙げて説明をするが、その他の実施形態において説明したＰＢＳ偏光変換アレイ７に対しても適用可能である。
【００７１】
本実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイ７の先に説明した実施形態におけるそれとの違いは、１／２波長板２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）が偏光分離膜９を透過したＰ偏光光束の光路上に配置される点と、一部のＳ偏光光束の出射光路上に偏光分離膜９と反射膜１０とによって本来の光路から外れた光束を被照射面に向けて偏向するための偏向手段である偏向プリズム２５（２５ａ、２５ｂ）を配置した点にある。すなわち、ＰＢＳ偏光変換アレイ７はグラスロッド３の出射面上の照明情報を液晶パネル８上に結像するための集光レンズ５の後段に配置されるため、そこで偏光分離膜９によって反射された光束は偏向分離膜９と隣の反射膜１０との距離分光路が偏心され、集光レンズ５の本来の光路から外れることになる。従って、ＰＢＳ偏光変換アレイ７から出射される光束の少なくとも最外出射面に偏向プリズム２５を接合することにより、その出射面から出射される光の偏心分を偏向手段である偏向プリズム２５で補正するわけである。
【００７２】
偏向プリズム２５ａ、２５ｂはプリズム１３と同じ材質であり、それに入射する光束の進行方向を液晶パネル８に近づくように偏向する方向に斜面が形成されている。すなわち、偏向分離膜９ｂによって反射され反射膜１０ｂによって進路を変えられた光束は、偏向プリズム２５ａがない場合には破線２６のような光路を通るところを偏向プリズム２５ａの屈折作用によって実線２７の方向に補正するものである。従って、本実施形態によれば、液晶パネル８の外側に漏れてしまう光束の方向を補正し液晶パネル８に入射させることができるため、液晶パネル８への入射効率を高めることができる。
【００７３】
なお、偏向手段の構成は本実施形態に限らず、少なくとも最も外側から出射する光束を反射する反射膜１０ｂおよび１０ｄの設置角度を変えて、そこで反射する光束の方向を補正するようにして、この反射膜に本実施形態で説明した偏向プリズム２５の機能を併せ持たせても構わない。また、反射膜１０ａ、１０ｃの出射面上にも偏向プリズムを設けても構わない。さらに、本実施形態では１／２波長板２４ａ、２４ｃと偏向プリズム２５ａ、２５ｂとの積層を避けるために１／２波長板２４の設置位置を偏光分離膜９の透過光路上にしたが、その反射光路上でも構わない。
【００７４】
このように本実施形態の構成は、第１の実施形態だけでなく、他の実施形態のＰＢＳ偏光変換アレイ７における外側から出射される光束の光路中に同様に偏向手段を配置することにより、液晶パネルへ照射する光を増やすことができる。
【００７５】
（照明装置の第５の実施形態）
図９は、本発明による照明装置の第５の実施形態を示す図である。
【００７６】
なお、これ以降の説明において、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説明を省略する。
【００７７】
本実施形態の特徴は、第１の実施形態のおけるグラスロッド（光束分割手段）３の入射面上に入射光を制限するための開口手段であるアパーチャを設けた点にある。図９（ａ）には透過する開口が円形の円形アパーチャ２８を、図９（ｂ）には開口が矩形の矩形アパーチャ２９を示した。各図の斜線図への入射光はアパーチャにより遮光される。
【００７８】
このように、グラスロッド３の入射面にアパーチャを設けることはそこに形成される１次光源像Ｇ１を小さくすることと等価である。前述したように２次および３次光源像の大きさは１次光源像の大きさに依存するため、本実施形態によればＰＢＳ偏光変換アレイ７が配置される位置の３次光源像の各々の大きさを小さくすることができる。従って、各３次光源像間の間隔（図４におけるｙ１、ｚ１）が広がるために、ＰＢＳ偏光変換アレイ７への不要な光の進入を低減させることができ、遮光板をなくすこともできる。つまり、ＰＢＳ偏光変換アレイ７に入射する光束の間隔が狭いと、入射面に遮光板を配置して偏光変換できない入射面に光入射しないように対処が必要となると共にそこでの光損失が起こるが、光束の間隔が広がれば光束自体である程度の光分離ができるようになるので、光損失が少なくなり、場合によっては遮光板が不要となる。
【００７９】
またその間隔の特に、図９（ｂ）に示したような矩形アパーチャ２９によれば、偏光変換のためのスペースが必要なＹ軸方向のみにアパーチャとしての作用をさせることができるため、矩形アパーチャ２９部の透過効率を維持しながら、３次光源像の分離性能を高めることができる。
【００８０】
（投写型表示装置の実施形態）
図１０は、本発明による照明装置を用いた投写型表示装置の実施形態の全体の構成を示す図である。本実施形態の投写型表示装置では、前述した照明装置の各実施形態のいずれかの照明装置を用いることができる。
【００８１】
すでに説明したように、本発明の照明装置ではグラスロッド３の出射面上の照明情報（出射面の形状に沿って出射される光束）が集光レンズ５により相似拡大されて液晶パネル８を照明することになる。従って、液晶パネル８やグラスロッド３断面の大きさにもよるが、偏光変換手段であるＰＢＳ偏光変換アレイ７と液晶パネル８または集光レンズ６（集光レンズ６は入射光を平行化して液晶パネル８に照射する）との間には、拡大率に応じた空間が生じる。当然のことながら、この距離が大きくなるほど集光レンズ５による共役比が増大するため液晶パネル８への入射光線の平行性は高まることになる。本実施形態においては、この空間を利用し光源光を複数の色光に分光する分光手段であるダイクロイックミラー３０を配置した。
【００８２】
ダイクロイックミラー３０は、赤色光、緑色光、青色光を選択的に反射または透過する互いに異なる波長選択反射膜がそれぞれ形成され、互いに所定の角度を有して配置された３枚のダイクロイックミラー３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを備えている。例えば、ダイクロイックミラー３０Ｒは、赤色光を反射し、緑色光、青色光を透過するミラーである。ダイクロイックミラー３０Ｇは、ダイクロイックミラー３０Ｒを透過した緑色光、青色光をさらに分離するミラーであって、緑色光を反射して、青色光を透過する。ダイクロイックミラー３０Ｂは、ダイクロイックミラー３０Ｇを透過した青色光を反射するミラーである。各ダイクロイックミラー３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、互いに所定の角度を持って配置されており、反射された光はそれぞれ異なる方向から液晶パネル８に入射する。本実施形態では液晶パネル８入射前に集光レンズ６を透過しその屈折作用を受けるが、光束の分離状態は保たれる。なお、ダイクロイックミラー３０は３枚のダイクロイックミラーとしているが、光学的に最後のミラー（３０Ｂ）は全反射ミラーでもよく、少なくとも２つのダイクロイックミラーを用いれば分光手段は構成できる。また、ダイクロイックミラーでなくとも波長選択反射膜が形成されたプリズムに置き換えてもよい。また、赤色光、緑色光、青色光の色光の分光の順序はいずれでも構わない。
【００８３】
図１１は、図１０における液晶パネル８の部分断面図である。液晶パネル８は、分光手段により分光された各色光束をそれぞれ対応する画素に集光するためのマイクロレンズアレイ３３を備えたアクティブマトリクス液晶パネルであり、それらの前後には不図示の一対の偏光板が配置される。液晶パネル８は、２枚の硝子等の透明基板３４、３５の間にツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶３６が封入され、一方の基板３４には共通電極３７および不要光を遮光するためのブラックマトリクス３８等が形成され、他方の基板３５には画素電極３９、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４０等が形成され、ＴＦＴ４０を介して画素電極３９に電圧が印加されると共通電極３７との間に挟まれた液晶３６が駆動される構成である。なお、他方の基板３５には、複数の走査線と複数のデータ線が交差して配置され、その交差部付近にＴＦＴ４０がゲートを走査線、ソースをデータ線、ドレインを画素電極３９に接続して配置される。そして、走査線には順次選択電圧が印加され、それに応じてオンした水平方向の画素のＴＦＴ４０を介して各画素の駆動電圧が画素電極３９に書き込まれる。ＴＦＴ４０は非選択電圧の印加によりオフとなり印加された駆動電圧を図示されない蓄積容量等に保持する。液晶パネルの開口部（ブラックマトリクス３８の開口部）に相当する領域に画素電極３９は配置され、ＴＦＴ４０と画素電極３９（必要に応じて画素電極に接続された蓄積容量）により各画素が構成される。なお、液晶３６はＴＮだけでなく、強誘電型や反強誘電型、この他水平配向型、垂直配向型、高分子分散型など種々用いることが可能である。
【００８４】
また、エッチング等により硝子板上に形成されたマイクロレンズアレイ３３と一方の基板３４とが、低屈折率の樹脂層（接着剤）４１を介して互いに接着されている。マイクロレンズアレイ３３の単位レンズ（レンズの凸部または凹部）は、液晶パネル８の水平方向（走査線方向）の画素ピッチの３倍に相当するピッチを有し、ダイクロイックミラー３０を異なる角度で反射して出射する赤色光、緑色光、青色光がマイクロレンズアレイ３３の各単位レンズに異なる角度で入射し、この各単位レンズにより赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ水平方向に隣接して単位レンズと対応する３つの画素の画素電極３９付近に集光されるようになる。マイクロレンズアレイ３３の各単位レンズは、各色光をこのレンズと対応する３つの隣接画素の画素電極に入射光を集光するような焦点距離を有する。図においては、液晶パネルに対して略直進して入射される緑色光Ｇはマイクロレンズアレイ３３の単位レンズにより画素電極３９Ｇに集光されてそのまま出射される。一方、ダイクロイックミラー３０Ｒと３０Ｂが３０Ｇに対して有する角度に対応した角度で、緑色光Ｇに対して互いに対称に入射される赤色光Ｒと青色光Ｂは、単位レンズにより画素電極３９Ｒと３９Ｂにそれぞれ集光され、緑色光Ｇと対称な角度をもって出射される。なお、ダイクロイックミラー３０での分光の順序が異なれば、それに応じて図１１に示される液晶パネル８への色光の入射位置も異なる。
【００８５】
上記のようにして液晶パネル８の画素電極３９に対して集光した各光束は、液晶パネル８に印加された信号に応じた変調を受けて出射し、投写手段である投写レンズ３１によって前方のスクリーン３２上に拡大投写される。隣接する３つの画素により変調された３つの色光は、以上の過程においてスクリーン３２上では同位置に重なるように投写される。なお、本投写型表示装置は、スクリーン３２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構わない。
【００８６】
本実施形態によれば、比較的平行性が高く照度比の高い照明光を用いることにより、照度比が高く明るい投写画像を得ることができる。また、本実施形態で説明したような、照明光に高い平行性が要求される単板型の投写型表示装置を高輝度、高照度比で実現することができる。その際、ダイクロイックミラー３０をＰＢＳ偏光変換アレイ７と液晶パネル８との間に配置したので、インテグレーションおよび偏光変換の終わった照明光に対して原色光への分離が確実に行われその後の分光の乱れも少ない。さらに、ダイクロイックミラー３０によって光路を折り曲げるため、図１０に示すように光学系を小型化することができる。
【００８７】
なお、本実施形態は単板型の投写型表示装置に限られるものではなく、分光手段により分光された３つの色光に対してそれぞれ変調手段となる液晶パネルを用いた３板式の投写型表示装置に対しても適応可能である。また、液晶パネルは透過型に限定されず、画素電極を反射電極とした反射型の液晶パネルでも構わない。
【００８８】
さらに、光変調する電気光学装置として、反射ミラーを各画素毎に設けて、画像信号に応じて反射ミラーでの反射角を切換えて変調するミラーデバイス（例えばテキサスインスツルメント社の開発したデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）のようなもの）においても、そのデバイスに光源光を照射する照明装置として本発明を適用することができる。
【００８９】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形や変更が可能である。
【００９０】
例えば、画素の配列順序はマイクロレンズの中心に緑色光の画素を配置する場合について説明したが、その中心に赤色光または青色光の画素を配置しても構わない。
【００９１】
また、グラスロッドは中実のものについて説明したが、中空（外枠が硝子等から構成される反射面で中心が空洞の角柱。この場合は各反射面で光反射する。）のライトパイプでも構わない。また、硝子製のロッドでなくとも、樹脂製のロッドしても構わない。
【００９２】
また、各図で説明したＳ偏光とＰ偏光は、逆であっても構わない。
【００９３】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明の照明装置によれば、比較的小型の光学系により、被照射面への入射光線の平行性を維持しながら、明るく照度比の高い照明光を得ることができる。また、その照明装置を用いることによって、明るく照度比の高い画像投写の可能な投写型表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による照明装置の第１の実施形態を示す図。
【図２】本発明による照明装置のグラスロッドによる光束分割の説明図。
【図３】本発明による照明装置による３次光源像の形成の説明図。
【図４】本発明による照明装置による３次光源像の正面図。
【図５】本発明による照明装置の第１の実施形態における偏光変換手段を示す図。
【図６】本発明による照明装置の第２の実施形態における偏光変換手段を示す図。
【図７】本発明による照明装置の第３の実施形態における偏光変換手段を示す図。
【図８】本発明による照明装置の第４の実施形態における偏光変換手段を示す図。
【図９】本発明による照明装置の第５の実施形態を示す図。
【図１０】本発明による投写型表示装置の実施形態を示す図。
【図１１】本発明による投写型表示装置の液晶パネルの説明図。
【符号の説明】
１ ランプ
２ 楕円リフレクタ
３ グラスロッド
４ 集光レンズ
５ 集光レンズ
６ 集光レンズ
７ ＰＢＳ偏光変換アレイ
８ 液晶パネル
９ 偏光分離膜
１０ 反射膜
１１ １／２波長板
１２ 遮光板
１３ プリズム
２８ 円形アパーチャ
２９ 矩形アパーチャ
３０ ダイクロイックミラー
３１ 投写レンズ
３２ スクリーン

Claims (4)

1. 光源手段と、該光源手段からの光を集光する第１の集光手段と、前記集光された光を入射面より入射し内面反射させて出射面に出射するグラスロッドと、該グラスロッドから出射される光束を被照射面に対して集光する第２の集光手段と、前記グラスロッドと前記被照射面との間に配置され、前記グラスロッドから出射される光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光束に分離し一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換する偏光変換手段とを有してなり、
   前記第２の集光手段は、前記グラスロッドと前記被照射面との間において、前記グラスロッドから出射された光束を集光し複数の光源像を形成し、前記偏光変換手段は前記複数の光源像が形成される位置の近傍に配置され、
   前記偏光変換手段は、前記グラスロッドから出射される光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光束に分離し互いに異なる方向に出射させる複数の偏光分離手段と、該分離した一方の光束を他方の光束の進行方向に揃える複数の反射手段と、該分離した一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換する複数の偏光軸回転手段とから構成され、
   前記偏光分離手段は、前記複数の光源像の中で前記偏光分離が行われる方向において中心となる光源像が互いに離反する２つの方向に反射される構成を含み、
   前記中心となる光源像のための偏光分離手段および反射手段の反射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏光分離手段および反射手段の反射面の大きさより小さいことを特徴とする照明装置。
2. 光源手段と、該光源手段からの光を集光させ１次光源像を形成する第１の集光手段と、前記１次光源像からの光束を内面反射によって複数の光束に分割して射出し複数の２次光源像を形成する光束分割手段と、該光束分割手段の出射面の照明情報を被照射面に結像する第２の集光手段と、前記光束分割手段と前記被照射面との間に配置され、前記光束分割手段から出射される光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光束に分離し一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換する偏光変換手段とを有してなり、
   前記第２の集光手段は、前記光束分割手段と前記被照射面との間において、前記複数の２次光源像を集光し複数の３次光源像を形成し、前記偏光変換手段は前記複数の３次光源像が形成される位置の近傍に配置され、
   前記偏光変換手段は、前記光束分割手段から出射される光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光束に分離し互いに異なる方向に出射させる複数の偏光分離手段と、該分離された一方の光束を他方の光束の進行方向に揃える複数の反射手段と、該分離された一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換する複数の偏光軸回転手段とから構成され、
   前記偏光分離手段は、前記複数の光源像の中で前記偏光分離が行われる方向において中心となる光源像が互いに離反する２つの方向に反射される構成を含み、
   前記中心となる光源像のための偏光分離手段および反射手段の反射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏光分離手段および反射手段の反射面の大きさより小さいことを特徴とする照明装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の照明装置において、前記偏光変換手段の入射側に配置され、該偏光変換手段への入射光の一部を遮蔽する遮光手段をさらに有することを特徴とする照明装置。
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と、該照明装置からの光束を複数の原色光に分離する分光手段と、該分光手段からの光束を変調する電気光学装置と、該電気光学装置によって変調された光を投写する投写手段とを備えることを特徴とする投写型表示装置。

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