JPWO2005019927A1 - 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

本発明の照明装置は発光管１１２と楕円面リフレクタ１１４と平行化レンズ１１６と第１レンズアレイ１２０と第２レンズアレイ１３０と偏光変換素子１４０とを備えた照明装置１００であって、偏光変換素子１４０は、第２レンズアレイ１３０の第１列及び第２列の２列分の部分光束について、偏光分離を行う単一の偏光分離面１４１Ｌ及び単一の反射面１４２Ｌを有する第１の偏光分離部１４５Ｌと、第２レンズアレイ１３０の第３列及び第４列の２列分の部分光束について、偏光分離を行う単一の偏光分離面１４１Ｒ及び単一の反射面１４２Ｒを有する第２の偏光分離部１４５Ｒと、位相差板１４３とを有する偏光変換素子であることを特徴とする。 これにより、低廉化、光利用効率の向上及び長寿命化を図ることができる照明装置及びプロジェクタを提供する。

Description

本発明は、照明装置及びこれを備えたプロジェクタに関する。

一般に、プロジェクタは、照明光を射出する照明装置と、この照明装置からの照明光を画像信号に応じて変調する電気光学変調装置と、この電気光学変調装置によって変調された光を投写画像としてスクリーンなどの投写面上に投写する投写光学系とを備えている。
このようなプロジェクタにおいては、投写表示された画像の輝度分布は略均一であることが好ましい。このため、照明装置としては、画像が形成される照明領域を略均一な光強度分布で照射することができる、いわゆるインテグレータ光学系からなる照明装置が用いられる（例えば、特開２００２−５５２０８号公報（図１〜図３）参照）。
図１３は、従来の照明装置を示す図である。図１４は、従来の照明装置におけるインテグレータ光学系を説明するために示す図である。図１４（ａ）は第１レンズアレイ及び第２レンズアレイの斜視図であり、図１４（ｂ）は第１レンズアレイの正面図であり、図１４（ｃ）は電気光学変調装置としての液晶装置の画像形成領域を示す図である。
この照明装置９００は、図１３に示すように、光源装置９１０及びインテグレータ光学系９６０を備えている。
光源装置９１０は、発光管９１２、楕円面リフレクタ９１４及び平行化レンズ９１６を有している。そして、発光管９１２から放射された光を楕円面リフレクタ９１４で反射して被照明領域側に射出し、この楕円面リフレクタ９１４からの光を平行化レンズ９１６で略平行な照明光束に変換して射出するように構成されている。
インテグレータ光学系９６０は、第１レンズアレイ９２０、第２レンズアレイ９３０、偏光変換素子９４０及び重畳レンズ９５０を有している。そして、第１レンズアレイ９２０は、光源装置９１０からの照明光束を複数の部分光束に分割し、これら複数の部分光束を第２レンズアレイ９３０及び重畳レンズ９５０によって液晶装置９７０の画像形成領域ＬＡ上に重畳させるように構成されている。なお、液晶装置９７０の画像形成領域ＬＡの縦横寸法比は、図１４（ｃ）に示すように、縦寸法（Ｄ_ｙ）：横寸法（Ｄ_ｘ）＝３：４とする比率に設定されている。
この照明装置９００によれば、光源装置９１０から射出された照明光束の光強度分布が不均一な場合であっても、液晶装置９７０の画像形成領域ＬＡ上では略均一な光強度分布を有する照明光束を実現することが可能となる。
ところで、このような照明装置においては、プロジェクタにおける光利用効率の向上や迷光レベルの低減を図るためには、第１レンズアレイの小レンズのレンズ形状が液晶装置の画像形成領域と相似であることが好ましく、第１レンズアレイの形状は正方形状であることが好ましい。
そこで、従来の照明装置９００においては、図１４に示すように、第１レンズアレイ９２０は、縦方向及び横方向をそれぞれ８行と６列とするマトリクス状に配列された４８個の小レンズ９２２を有するものとしている。また、小レンズ９２２の縦横寸法比を、縦寸法（ｄ_Ａ）：横寸法（ｄ_Ｂ）＝３：４とする比率に設定しており、第１レンズアレイの形状を正方形状としている。

しかしながら、従来の照明装置９００においては、第１レンズアレイ９２０の小レンズ９２２が縦方向及び横方向をそれぞれ８行と６列とするマトリクス状に配列されているため、第２レンズアレイ９３０から射出された各部分光束を２種類の偏光光束（Ｐ偏光光束とＳ偏光光束）に分離するための偏光分離部を、図１３に示すように、横方向に６列配置する必要がある。このため、偏光変換素子９４０の構造が複雑になり、偏光変換素子９４０ひいては照明装置９００の製造コストの低廉化を図ることが困難であるという問題があった。
また、従来の照明装置９００における偏光変換素子９４０においては、偏光分離部を横方向に６列配置しているため、偏光分離部の大きさを大きくすることが困難であった。その結果、第２レンズアレイ９３０から射出された各部分光束の大きさを十分に小さくできない場合には、光利用効率が低下してしまうという問題があった。
また、このように第２レンズアレイ９３０から射出された各部分光束の大きさを十分に小さくできない場合には、遮光板９４４によって遮られる光量が増加してしまうため、遮光板９４４における吸収熱も増加してしまうこととなる。その結果、偏光変換素子９４０においては、遮光板９４４から受ける熱的影響が大きくなってしまい、偏光変換素子９４０ひいては照明装置９００の製品寿命が短くなり易いという問題があった。
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、製造コストの低廉化、光利用効率の向上及び長寿命化を図ることができる照明装置及びこれを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明の照明装置は、照明光を放射する発光部を有する発光管と、前記発光管の発光部の位置近傍及び前記発光部の位置よりも被照明領域側にそれぞれ焦点をもつ楕円面リフレクタと、前記楕円面リフレクタから射出された照明光束を平行化する平行化レンズと、前記平行化レンズによって平行化された照明光束を複数の部分光束に分割する平面矩形状の小レンズが縦方向及び横方向をそれぞれ６行と４列とするマトリクス状に配列された第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイの横幅よりも狭い横幅を有し、第１レンズアレイによって分割された各部分光束をシステム光軸に平行にする第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイから射出された各部分光束を、所定方向の偏光軸をもつ部分光束に変換する偏光変換素子とを備えた照明装置であって、
前記偏光変換素子は、前記第２レンズアレイの第１列及び第２列の２列分の部分光束について、一方の方向の偏光軸を有する部分光束を通過させ、他方の方向の偏光軸を有する部分光束を反射する単一の偏光分離面と、前記偏光分離面で反射された他方の方向の偏光軸を有する部分光束をさらに反射して一方の方向の偏光軸を有する部分光束と平行な方向に揃える単一の反射面とからなる第１の偏光分離部と、
前記第１の偏光分離部と左右対称の形態を有し、前記第２レンズアレイの第３列及び第４列の２列分の部分光束について、一方の方向の偏光軸を有する部分光束を通過させ、他方の方向の偏光軸を有する部分光束を反射する単一の偏光分離面と、前記偏光分離面で反射された他方の方向の偏光軸を有する部分光束をさらに反射して一方の方向の偏光軸を有する部分光束と平行な方向に揃える単一の反射面とからなる第２の偏光分離部と、
前記一方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域又は前記他方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域のうちいずれかに配置された位相差板とを有する偏光変換素子であることを特徴とする。
このため、本発明の照明装置によれば、第１レンズアレイの小レンズの配列数が横方向に４列であり、かつ、左右対称の形態を有する第１の偏光分離部及び第２の偏光分離部がともに単一の偏光分離面と単一の反射面とからなる偏光分離部を有する偏光変換素子を備えているため、偏光変換素子の構造が単純になり、偏光変換素子ひいては照明装置の製造コストの低廉化を図ることが容易になる。
また、本発明の照明装置によれば、従来のように偏光分離部を横方向に６列も配置する必要がないため、偏光分離部の大きさをある程度大きくすることが可能となる。その結果、第２レンズアレイから射出された各部分光束の大きさを十分に小さくできない場合であっても、光利用効率の低下を抑制することができる。
また、本発明の照明装置によれば、偏光変換素子は、図１３に示すような従来の偏光変換素子９４０のようには第１の偏光分離部と第２の偏光分離部とに跨った領域に配置される遮光板を必要としなくなるため、遮光板からの熱的影響を小さくすることができ、偏光変換素子ひいては照明装置の短寿命化を抑制することができる。
このため、本発明の照明装置は、製造コストの低廉化、光利用効率の向上及び長寿命化を図ることができる照明装置となる。
本発明の照明装置においては、前記第１レンズアレイの小レンズは、行列の第１行・第１列、第１行・第４列、第６行・第１列及び第６行・第４列に対応する位置を除く行列位置に配置されていることが好ましい。
このように構成することにより、第１レンズアレイの小レンズのうち４個の小レンズをさらに削減することができる。
また、本発明の照明装置においては、前記第１レンズアレイにおける前記小レンズの縦横寸法比は、縦寸法：横寸法＝３：４とする比率に設定されていることが好ましい。
このように構成することにより、画像形成領域の縦横寸法比が縦寸法：横寸法＝３：４とする比率に設定された電気光学変調装置を照明する場合に、光利用効率の向上や迷光レベルの低減を図ることができる。
また、本発明の他の照明装置は、照明光を放射する発光部を有する発光管と、前記発光管の発光部の位置近傍及び前記発光部の位置よりも被照明領域側にそれぞれ焦点をもつ楕円面リフレクタと、前記楕円面リフレクタから射出された照明光束を平行化する平行化レンズと、前記平行化レンズによって平行化された照明光束を複数の部分光束に分割する平面矩形状の小レンズが縦方向及び横方向をそれぞれ７行と４列とするマトリクス状に配列された第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイの横幅よりも狭い横幅を有し、第１レンズアレイによって分割された各部分光束をシステム光軸に平行にする第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイから射出された各部分光束を、所定方向の偏光軸をもつ部分光束に変換する偏光変換素子とを備えた照明装置であって、
前記偏光変換素子は、前記第２レンズアレイの第１列及び第２列の２列分の部分光束について、一方の方向の偏光軸を有する部分光束を通過させ、他方の方向の偏光軸を有する部分光束を反射する単一の偏光分離面と、前記偏光分離面で反射された他方の方向の偏光軸を有する部分光束をさらに反射して一方の方向の偏光軸を有する部分光束と平行な方向に揃える単一の反射面とからなる第１の偏光分離部と、
前記第１の偏光分離部と左右対称の形態を有し、前記第２レンズアレイの第３列及び第４列の２列分の部分光束について、一方の方向の偏光軸を有する部分光束を通過させ、他方の方向の偏光軸を有する部分光束を反射する単一の偏光分離面と、前記偏光分離面で反射された他方の方向の偏光軸を有する部分光束をさらに反射して一方の方向の偏光軸を有する部分光束と平行な方向に揃える単一の反射面とからなる第２の偏光分離部と、
前記一方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域又は前記他方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域のうちいずれかに配置された位相差板とを有する偏光変換素子であることを特徴とする。
このため、本発明の他の照明装置によれば、本発明の照明装置と同様に、製造コストの低廉化、光利用効率の向上及び長寿命化を図ることができる照明装置となる。 また、本発明の他の照明装置においては、前記第１レンズアレイの小レンズは、行列の第１行・第１列、第１行・第４列、第７行・第１列及び第７行・第４列に対応する位置を除く行列位置に配置されていることが好ましい。
このように構成することにより、第１レンズアレイの小レンズのうち４個の小レンズをさらに削減することができる。
また、本発明の他の照明装置においては、前記第１レンズアレイにおける前記小レンズの縦横寸法比は、縦寸法：横寸法＝９：１６とする比率に設定されていることが好ましい。
このように構成することにより、画像形成領域の縦横寸法比が縦寸法：横寸法＝９：１６とする比率に設定されたワイドビジョン用の電気光学変調装置を照明する場合に、プロジェクタにおける光利用効率の向上や迷光レベルの低減を図ることができる。
また、本発明の照明装置又は本発明の他の照明装置においては、前記位相差板は、前記一方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域に、連続して配置された単一の位相差板であることが好ましい。
このように構成することにより、偏光分離部に対する位相差板の取り付け作業を簡便化でき、偏光変換素子の組み立て作業の簡素化を図ることができる。
また、本発明の照明装置又は本発明の他の照明装置においては、前記偏光変換素子は横断面台形状の偏光変換素子からなり、前記偏光変換素子の台形の両側辺に対応する部位には前記反射面が配置されていることが好ましい。
このように構成することにより、偏光変換素子を小型化できるとともにその構造をさらに単純化することができ、製造コストの低廉化を図ることができる。
また、本発明の照明装置又は本発明の他の照明装置においては、前記第２レンズアレイの最大横寸法は、前記第１レンズアレイの最大横寸法の略半分の寸法に設定されていることが好ましい。
このように構成することにより、第２レンズアレイの大きさを小さくすることができるため、第２レンズアレイの小型化及び製造コストの低廉化を図ることができる。
また、本発明の照明装置又は本発明の他の照明装置においては、前記偏光変換素子の光入射面の横寸法は、前記第２レンズアレイの最大横寸法と略同一の寸法に設定されていることが好ましい。
このように構成することにより、偏光変換素子の光入射面において第２レンズアレイからの各部分光束を効率良く入射させることができ、照明装置における光利用効率の向上を図ることができる。
また、本発明の照明装置又は本発明の他の照明装置においては、前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に放射される光を前記楕円面リフレクタに向けて反射する反射手段が設けられていることが好ましい。
このように構成することにより、発光管から被照明領域側に放射される光が楕円面リフレクタに向けて反射されるため、発光管の被照明領域側端部まで覆うような大きさに楕円面リフレクタの大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタの小型化を図ることができ、結果として照明装置の小型化を図ることができる。
また、楕円面リフレクタの小型化を図ることができることにより、楕円面リフレクタから楕円面リフレクタの第２焦点に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができるため、平行化レンズをはじめとして後段の各光学要素をさらに小さくすることができ、照明装置のさらなる小型化を図ることができる。本発明のプロジェクタは、本発明の照明装置又は本発明の他の照明装置と、前記照明装置又は前記他の照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置からの変調光を投写する投写光学系とを備えたことを特徴とする。
このため、本発明のプロジェクタは、上記したように、製造コストの低廉化、光利用効率の向上及び長寿命化を図ることができる、優れた照明装置を備えているため、低価格、高輝度かつ長寿命のプロジェクタとなる。

図１は実施形態１に係るプロジェクタの光学系を説明するために示す図。
図２は実施形態１に係る照明装置を説明するために示す図。
図３は実施形態１における第１レンズアレイを説明するために示す図。
図４は実施形態１における第１レンズアレイを説明するために示す図。
図５は実施形態１に係る照明装置の要部における光束の軌跡を示す図。
図６は実施形態１における第２レンズアレイを説明するために示す図。
図７は実施形態１における偏光変換素子を説明するために示す図。
図８は実施形態１における偏光変換素子の変形例を説明するために示す図。
図９は実施形態２における第１レンズアレイを説明するために示す図。
図１０は実施形態３における第１レンズアレイを説明するために示す図。
図１１は実施形態４における第１レンズアレイを説明するために示す図。
図１２は実施形態５に係る照明装置を説明するために示す図
図１３は従来の照明装置を示す図。
図１４は従来の照明装置におけるインテグレータ光学系を説明するために示す図。

以下、本発明の照明装置及びこれを備えたプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係るプロジェクタの光学系を説明するために示す図である。なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ方向（システム光軸と平行な方向）、ｘ方向（ｚ方向に垂直かつ紙面に平行な方向）及びｙ方向（紙面に垂直な方向）とする。
実施形態１に係るプロジェクタ１は、図１に示すように、照明装置１００と、色分離光学系２００と、リレー光学系３００と、３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００とを備えている。各光学系の構成要素は、クロスダイクロイックプリズム５００を中心に略水平方向に配置されている。
照明装置１００は、光源装置１１０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを有している。光源装置１１０から射出された照明光束は、第１レンズアレイ１２０によって複数の部分光束に分割され、各部分光束は第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０によって照明対象である３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域上で重畳される。
なお、照明装置１００についての詳細は後述する。
色分離光学系２００は、照明装置１００から射出された照明光束を、それぞれ異なる波長域の３色の照明光束に分離する機能を有している。第１のダイクロイックミラー２１０は、略青色の光束（以下「Ｂ光」という。）を反射するとともに、略緑色の光束（以下「Ｇ光」という。）及び略赤色の光束（以下「Ｒ光」という。）を透過させる。第１のダイクロイックミラー２１０で反射されたＢ光は、反射ミラー２３０でさらに反射され、フィールドレンズ２４０Ｂを透過してＢ光用の液晶装置４００Ｂを照明する。
フィールドレンズ２４０Ｂは、照明装置１００からの複数の部分光束がそれぞれＢ光用の液晶装置４００Ｂを照明するように集光する。通常、各部分光束が、それぞれ略平行な光束となるように設定されている。他の液晶装置４００Ｇ，４００Ｒの前に配設されたフィールドレンズ２４０Ｇ，３５０も、フィールドレンズ２４０Ｂと同様に構成されている。
第１のダイクロイックミラー２１０を透過したＧ光とＲ光のうちＧ光は、第２のダイクロイックミラー２２０によって反射され、フィールドレンズ２４０Ｇを透過してＧ光用の液晶装置４００Ｇを照明する。一方、Ｒ光は、第２のダイクロイックミラー２２０を透過し、リレー光学系３００を通過してＲ光用の液晶装置４００Ｒを照明する。
リレー光学系３００は、入射側レンズ３１０、入射側反射ミラー３２０、リレーレンズ３３０、射出側反射ミラー３４０及びフィールドレンズ３５０を有している。色分離光学系２００から射出されたＲ光は、入射側レンズ３１０によってリレーレンズ３３０の近傍で収束し、射出側反射ミラー３４０及びフィールドレンズ３５０に向かって発散する。フィールドレンズ３５０に入射する光束の大きさは、入射側レンズ３１０に入射する光束の大きさに略等しくなるように設定されている。
各色光用の液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、それぞれの光入射面に入射した色光を、それぞれに対応する画像信号に応じた光に変換し、これら変換された光を透過光として射出する。液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの入射側には入射側偏光板９１８Ｒ，９１８Ｇ，９１８Ｂがそれぞれ配置され、射出側には射出側偏光板９２０Ｒ，９２０Ｇ，９２０Ｂがそれぞれ配置されている。液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとしては、画像形成領域の縦横寸法比を縦寸法：横寸法＝３：４とする比率をもつ透過型の液晶装置が用いられる。
クロスダイクロイックプリズム５００は、各色光用の液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出される各色の変換光を合成する色合成光学系としての機能を有する。そして、Ｒ光を反射するＲ光反射ダイクロイック面５１０Ｒと、Ｂ光を反射するＢ光反射ダイクロイック面５１０Ｂとを有している。Ｒ光反射ダイクロイック面５１０Ｒ及びＢ光反射ダイクロイック面５１０Ｂは、Ｒ光を反射する誘電体多層膜とＢ光を反射する誘電体多層膜とを４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成することにより設けられている。これら両反射ダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂによって３色の変換光が合成され、カラー画像を表示する光が生成される。クロスダイクロイックプリズム５００において生成された合成光は、投写光学系６００に向かって射出される。
投写光学系６００は、クロスダイクロイックプリズム５００からの合成光を表示画像としてスクリーンなどの投写面上に投写するように構成されている。
次に、実施形態１に係る照明装置について、図２〜図７を用いて詳細に説明する。図２は、実施形態１に係る照明装置を説明するために示す図である。図３は、実施形態１における第１レンズアレイを説明するために示す図である。図３（ａ）は第１レンズアレイをシステム光軸に沿って正面から見た図であり、図３（ｂ）は第１レンズアレイの光入射面における光強度分布を示す図である。図４は、実施形態１における第１レンズアレイを説明するために示す図である。図４（ａ）は平行化レンズの光入射面における光強度分布を示す図であり、図４（ｂ）は第１レンズアレイの光入射面における光強度分布を示す図である。図５は、実施形態１に係る照明装置の要部における光束の軌跡を示す図である。光束の部分を灰色で示している。図６は、実施形態１における第２レンズアレイを説明するために示す図である。図６（ａ）は第２レンズアレイをシステム光軸に沿って正面から見た図であり、図６（ｂ）は第２レンズアレイの光入射面における光強度分布を示す図である。図７は、実施形態１における偏光変換素子を説明するために示す図である。
実施形態１に係る照明装置１００は、図２に示すように、光源装置１１０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを有している。
光源装置１１０は、発光管１１２、楕円面リフレクタ１１４及び平行化レンズ１１６を有している。
発光管１１２は、例えば、石英ガラスからなり、発光部１１２ａ及びこの発光部１１２ａの両側部に連接する封止部を有している。発光部１１２ａは中空であり、内部には水銀、希ガス及びハロゲンが封入されている。また、発光部１１２ａは、楕円面リフレクタ１１４の両焦点Ｆ_１，Ｆ_２のうち焦点Ｆ_１の位置近傍に配置されている。
発光管１１２としては、例えば、高圧水銀ランプが用いられる。なお、メタルハライドランプやキセノンランプなどの他のランプを用いることもできる。
楕円面リフレクタ１１４は、被照明領域側に開口し、発光管１１２の発光部１１２ａ後方に配置されている。また、システム光軸ＯＣ上で所定の間隔をもって配置された２つの焦点Ｆ_１，Ｆ_２を有しており、両焦点Ｆ_１，Ｆ_２は、楕円面リフレクタ１１４の楕円面に連続する仮想楕円面とシステム光軸ＯＣとが交わる仮想点Ｏからそれぞれ光学距離ｆ_１＝１２ｍｍ，ｆ_２＝６０ｍｍをもって離間する位置に配置されている。
平行化レンズ１１６は、凹レンズからなり、楕円面リフレクタ１１４の被照明領域側に配設されている。そして、楕円面リフレクタ１１４からの光を略平行化するように構成されている。平行化レンズ１１６の有効径は、図３（ａ）に示すように、第１レンズアレイ１２０の縦寸法と略同一の寸法に設定されている。
第１レンズアレイ１２０は、図２〜図５に示すように、複数の小レンズ１２２を有し、平行化レンズ１１６の被照明領域側に配設されている。そして、平行化レンズ１１６によって略平行化された照明光束を複数の部分光束に分割するように構成されている。また、楕円面リフレクタ１１４の焦点Ｆ_２より楕円面リフレクタ側（仮想点Ｏから光学距離Ｌ＝４８ｍｍをもって離間する位置）に光入射領域１２０ａが位置するように構成されている。このため、平行化レンズ１１６からの射出光束Ｌは、図３（ｂ）に示すように、その光量が第１レンズアレイ１２０の光入射領域１２０ａ（図２参照。）上で全体にわたって分布するように、すなわち発光管１１２の影を消滅させるようになる。
なお、実施形態１に係る照明装置１００においては、平行化レンズ１１６は、図４（ａ）及び図５に示すように、光入射面中央部において入射光強度の極端に小さい領域Ｓ（影の領域）が存在するようなシステム光軸ＯＣ上の位置Ａに配置する。これに対して、第１レンズアレイ１２０は、図４（ｂ）及び図５に示すように、光入射面中央部において入射光強度の極端に小さい領域Ｓ（影の領域）が存在しないようなシステム光軸ＯＣ上の位置Ｂ、すなわち、仮想点Ｏ（図２参照。）から光学距離Ｌ＝４８ｍｍをもって離間する位置に配置する。
実施形態１に係る照明装置１００においては、第１レンズアレイ１２０の小レンズ１２２は、図３（ａ）に示すように、システム光軸ＯＣに直交する面内において縦方向及び横方向をそれぞれ６行と４列とするマトリクス状に配列され、かつ、この行列の各行・各列に対応する位置に配置されている。これにより、第１レンズアレイ１２０の小レンズ１２２の個数を２４個とすることができ、レンズ数を削減することが可能となる。このため、第１レンズアレイにおける製造加工の簡素化及びコストの低廉化を図ることができる。
実施形態１に係る照明装置１００においては、第１レンズアレイ１２０における小レンズ１２２の縦横寸法比は、縦寸法（ｄ_Ａ）：横寸法（ｄ_Ｂ）＝３：４とする比率に設定されている。これにより、画像形成領域の縦横寸法比が縦寸法：横寸法＝３：４とする比率に設定された液晶装置を照明する場合に、光利用効率の向上や迷光レベルの低減を図ることができる。
実施形態１に係る照明装置１００においては、平行化レンズ１１６の有効径Ｗ_Ｌは、図３（ａ）に示すように、第１レンズアレイ１２０の最大縦寸法Ｄ_Ａと略同一の寸法に設定されている。これにより、第１レンズアレイの光入射面での面内光強度分布をより均一なものとすることができる。
第２レンズアレイ１３０は、図２に示すように、第１レンズアレイ１２０の小レンズ１２２に対応する複数の小レンズ１３２を有し、第１レンズアレイ１２０の被照明領域側に配置されている。そして、第１レンズアレイ１２０によって分割された各部分光束をシステム光軸ＯＣと平行な部分光束とし、かつ、この各部分光束を重畳レンズ１５０と協働して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域上に重畳させるように構成されている。
実施形態１に係る照明装置１００においては、第２レンズアレイ１３０の最大横寸法Ｄ_Ｄは、図７に示すように、第１レンズアレイ１２０の最大横寸法Ｄ_Ｂの略半分の寸法に設定されている。これにより、第２レンズアレイ１３０の大きさを小さくすることができるため、第２レンズアレイの小型化及び製造コストの低廉化を図ることができる。
第２レンズアレイ１３０の小レンズ１３２は、第１レンズアレイ１２０の小レンズ１２２と同様に、システム光軸ＯＣに直交する面内において縦方向及び横方向をそれぞれ６行と４列とするマトリクス状に配列され、かつ、この行列の各行・各列に対応する位置に配置されている。これにより、第２レンズアレイ１３０の小レンズ１３２の個数を２４個とすることができ、レンズ数を削減することが可能となる。このため、第２レンズアレイにおける製造加工の簡素化及びコストの低廉化を図ることができる。
なお、第１レンズアレイ１２０の小レンズ１２２は、システム光軸ＯＣに直交する面内において縦方向及び横方向をそれぞれ６行と４列とするマトリクス状に配列され、かつ、この行列の第１行・第１列、第１行・第４列、第６行・第１列及び第６行・第４列に対応する位置を除く行列位置に配置されている構成としてもよい。この場合、上記した第１レンズアレイ１２０の小レンズ１２２のうち４個の小レンズをさらに削減することができる。
この場合、第２レンズアレイ１３０の小レンズ１３２は、第１レンズアレイ１２０の小レンズ１２２の配置に対応して、６行・４列の行列の第１行・第１列、第１行・第４列、第６行・第１列及び第６行・第４列に対応する位置を除く行列位置に配置されている構成としてもよい。これにより、上記した第２レンズアレイ１３０の小レンズ１３２のうち４個の小レンズをさらに削減することができる。
偏光変換素子１４０は、図７に示すように、システム光軸ＯＣを挟んで左右対称な形態を有する第１の偏光分離部１４５Ｌ及び第２の偏光分離部１４５Ｒ並びに位相差板１４３を有している。
第１の偏光分離部１４５Ｌは、第２レンズアレイ１３０の第１列の小レンズ１３２（１）及び第２列の小レンズ１３２（２）の２列分の部分光束について、一方の方向の偏光軸を有する部分光束を通過させ、他方の方向の偏光軸を有する部分光束を反射する単一の偏光分離面１４１Ｌと、偏光分離面１４１Ｌで反射された他方の方向の偏光軸を有する部分光束をさらに反射して、一方の方向の偏光軸を有する部分光束と平行な方向に揃える単一の反射面１４２Ｌとを有している。
第２の偏光分離部１４５Ｒは、第２レンズアレイ１３０の第３列の小レンズ１３２（３）及び第４列の小レンズ１３２（４）の２列分の部分光束について、一方の方向の偏光軸を有する部分光束を通過させ、他方の方向の偏光軸を有する部分光束を反射する単一の偏光分離面１４１Ｒと、偏光分離面１４１Ｒで反射された他方の方向の偏光軸を有する部分光束をさらに反射して、一方の方向の偏光軸を有する部分光束と平行な方向に揃える単一の反射面１４２Ｒとを有している。
位相差板１４３は、第１の偏光分離部１４５Ｌ及び第２の偏光分離部１４５Ｒの光射出面において、一方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域に配置されている。これにより、偏光変換素子１４０から射出される部分光束を他方の方向の偏光軸を有する部分光束にすることができるため、偏光光を用いる液晶装置を用いたプロジェクタに好適に用いることができる。
実施形態１に係る照明装置１００においては、位相差板１４３は、一方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域に、連続して配置された単一の位相差板である。これにより、第１の偏光分離部１４５Ｌ及び第２の偏光分離部１４５Ｒに対する位相差板１４３の取り付け作業を簡便化でき、偏光変換素子の組み立て作業の簡素化を図ることができる。
偏光変換素子１４０の光入射面近傍には、図７に示すように、遮光板１４４Ｌ，１４４Ｒが形成されている。これにより、偏光変換素子１４０に入射してしまう望ましくない光を遮光板１４４Ｌ，１４４Ｒにより遮蔽することができるため、望ましくない光が入射することに起因する偏光変換素子の光学性能の劣化を抑制することができる。
実施形態１に係る照明装置１００においては、図７に示すように、偏光変換素子１４０は横断面台形状の偏光変換素子からなり、この偏光変換素子１４０の台形の両側辺に対応する部位には上記した反射面１４２Ｌ，１４２Ｒが配置されている。これにより、偏光変換素子を小型化できるとともにその構造をさらに単純化することができ、製造コストの低廉化を図ることができる。
実施形態１に係る照明装置１００においては、偏光変換素子１４０の光入射面の横寸法は、図７に示すように、第２レンズアレイ１２０の最大横寸法Ｄ_Ｄと略同一の寸法に設定されている。これにより、偏光変換素子１４０の光入射面において第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を効率良く入射させることができ、照明装置における光利用効率の向上を図ることができる。
重畳レンズ１５０は、集光レンズからなり、偏光変換素子１４０の被照明領域側に配置されている。そして、偏光変換素子１４０から射出された光束を集光して第２レンズアレイ１３０と共に液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域上に重畳させるように構成されている。
以上説明した実施形態１に係る照明装置１００によれば、第１レンズアレイ１２０の小レンズ１２２の配列数が横方向に４列であり、かつ、左右対称の形態を有する第１の偏光分離部１４５Ｌ及び第２の偏光分離部１４５Ｒがともに単一の偏光分離面と単一の反射面とからなる偏光分離部を有する偏光変換素子１４０を備えているため、偏光変換素子の構造が単純になり、偏光変換素子ひいては照明装置の製造コストの低廉化を図ることが容易になる。
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、従来のように偏光分離部を横方向に６列も配置する必要がないため、偏光分離部の大きさをある程度大きくすることが可能となる。その結果、第２レンズアレイから射出された各部分光束の大きさを十分に小さくできない場合であっても、光利用効率の低下を抑制することができる。
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、偏光変換素子１４０は、図１３に示すような従来の偏光変換素子９４０のようには第１の偏光分離部１４５Ｌと第２の偏光分離部１４５Ｒとに跨った領域に配置される遮光板を必要としなくなるため、遮光板からの熱的影響を小さくすることができ、偏光変換素子ひいては照明装置の短寿命化を抑制することができる。
このため、実施形態１に係る照明装置１００は、製造コストの低廉化、光利用効率の向上及び長寿命化を図ることができる照明装置となる。
また、実施形態１に係るプロジェクタ１は、上記した照明装置１００と、この照明装置１００からの照明光を画像情報に応じて変調する液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、この液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂからの変調光を投写する投写光学系６００とを備えている。
このため、実施形態１に係るプロジェクタ１は、上記したように、製造コストの低廉化、光利用効率の向上及び長寿命化を図ることができる、優れた照明装置１００を備えているため、低価格、高輝度かつ長寿命のプロジェクタとなる。
ここで、実施形態１に係る照明装置１００においては、次に示すような偏光変換素子を用いることもできる。図８は、実施形態１における偏光変換素子の変形例を説明するために示す図である。図８（ａ）はその変形例１を示す図であり、図８（ｂ）はその変形例２を示す図である。
変形例１に係る偏光変換素子１４０Ｂは、図８（ａ）に示すように、実施形態１における偏光変換素子１４０では除去されていた部分１４６Ｌ，１４６Ｒを除去せずに有しており、横断面矩形状の偏光変換素子からなる。これにより、各光学要素を取り付けるための筐体に偏光変換素子を取り付ける作業が容易になる。
変形例２に係る偏光変換素子１４０Ｃが実施形態１における偏光変換素子１４０と異なるのは、遮光板の有無及び位相差板の配置箇所である。
すなわち、実施形態１における偏光変換素子１４０においては、その光入射面近傍に図７に示した遮光板１４４Ｌ，１４４Ｒが形成されているのに対し、変形例２に係る偏光変換素子１４０Ｃにおいては、図８（ｂ）に示すように、そのような遮光板が形成されていない。しかしながら、このように遮光板が形成されていない場合であっても、偏光変換素子１４０Ｃに入射してしまう望ましくない光を反射面１４２Ｌ，１４２Ｒにより系外に反射することができるため、望ましくない光が入射することに起因する偏光変換素子の光学性能の劣化を抑制することができる。
また、実施形態１における偏光変換素子１４０においては、上記したように、一方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域に位相差板１４３を配置している（図７参照。）のに対し、変形例２に係る偏光変換素子１４０Ｃにおいては、図８（ｂ）に示すように、他方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域に位相差板１４３ＣＬ，１４３ＣＲをそれぞれ配置している。これにより、偏光変換素子１４０Ｃから射出される部分光束を一方の方向の偏光軸を有する部分光束にすることができるため、実施形態１の場合と同様に、偏光光を用いる液晶装置を用いたプロジェクタに好適に用いることができる。
以上説明したように、変形例１及び２に係る偏光変換素子１４０Ｂ，１４０Ｃは、実施形態１における偏光変換素子１４０とは、遮光板の有無や位相差板の配置箇所などにおいて違いが見られるが、実施形態１の場合と同様に、第１の偏光分離部１４５ＢＬ，１４５ＣＬと、第２の偏光分離部１４５ＢＲ，１４５ＣＲと、位相差板１４３（変形例２の場合は位相差板１４３ＣＬ，１４３ＣＲ）とを有する偏光変換素子である。このため、これら偏光変換素子１４０Ｂ，１４０Ｃを備えた照明装置は、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、製造コストの低廉化、光利用効率の向上及び長寿命化を図ることができる照明装置となる。
〔実施形態２〕
図９は、実施形態２における第１レンズアレイを説明するために示す図である。図９（ａ）は第１レンズアレイをシステム光軸に沿って正面から見た図であり、図９（ｂ）は第１レンズアレイの光入射面における光強度分布を示す図である。
実施形態２に係る照明装置（図示せず。）は、平行化レンズの有効径と第１レンズアレイの最大縦寸法又は最大横寸法との関係が実施形態１に係る照明装置１００の場合とは異なっている。すなわち、実施形態１に係る照明装置１００においては、平行化レンズ１１６の有効径Ｗ_Ｌは、図３（ａ）に示すように、第１レンズアレイ１２０の最大縦寸法Ｄ_Ａと略同一の寸法に設定されているのに対し、実施形態２に係る照明装置においては、平行化レンズ１１６の有効径Ｗ_Ｌは、図９（ａ）に示すように、第１レンズアレイ１２０Ｂの最大横寸法Ｄ_Ｂと略同一の寸法に設定されている。
このように、実施形態２に係る照明装置は、平行化レンズの有効径と第１レンズアレイの最大縦寸法又は最大横寸法との関係が実施形態１に係る照明装置１００のそれとは異なっているが、この他の点では実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様の構成を有しているため、実施形態１に係る照明装置１００が有する該当する効果を有する。
また、実施形態２に係る照明装置においては、上記したように、平行化レンズ１１６の有効径Ｗ_Ｌは、第１レンズアレイ１２０Ｂの最大横寸法Ｄ_Ｂと略同一の寸法に設定されている。これにより、図９（ｂ）に示すように、平行化レンズ１１６から射出された光束のほぼ全光量を第１レンズアレイ１２０Ｂの光入射面においてのみ込むことができるため、第１レンズアレイ１２０Ｂにおける光利用効率を向上することができる。
〔実施形態３〕
図１０は、実施形態３における第１レンズアレイを説明するために示す図である。図１０（ａ）は第１レンズアレイをシステム光軸に沿って正面から見た図であり、図１０（ｂ）は第１レンズアレイの光入射面における光強度分布を示す図である。
実施形態３に係る照明装置（図示せず。）は、第１レンズアレイにおける小レンズの縦横寸法比、及び平行化レンズの有効径と第１レンズアレイの最大縦寸法又は最大横寸法との関係が実施形態１に係る照明装置１００の場合とは異なっている。すなわち、実施形態１に係る照明装置１００においては、第１レンズアレイ１２０における小レンズ１２２の縦横寸法比は、縦寸法（ｄ_Ａ）：横寸法（ｄ_Ｂ）＝３：４とする比率に設定されているのに対し、実施形態３に係る照明装置においては、第１レンズアレイ１２０Ｃにおける小レンズ１２２Ｃの縦横寸法比は、縦寸法（ｄ_Ａ）：横寸法（ｄ_Ｂ）＝２：３とする比率に設定されている。また、実施形態１に係る照明装置１００においては、平行化レンズ１１６の有効径Ｗ_Ｌは、図３（ａ）に示すように、第１レンズアレイ１２０の最大縦寸法Ｄ_Ａと略同一の寸法に設定されているのに対し、実施形態３に係る照明装置においては、平行化レンズ１１６の有効径Ｗ_Ｌは、図１０（ａ）に示すように、第１レンズアレイ１２０Ｃの最大縦寸法Ｄ_Ａ及び最大横寸法Ｄ_Ｂと略同一の寸法に設定されている。
このように、実施形態３に係る照明装置は、第１レンズアレイにおける小レンズの縦横寸法比、及び平行化レンズの有効径と第１レンズアレイの最大縦寸法又は最大横寸法との関係が実施形態１に係る照明装置１００のそれとは異なっているが、この他の点では実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様の構成を有しているため、実施形態１に係る照明装置１００が有する該当する効果を有する。
また、実施形態３に係る照明装置においては、上記したように、第１レンズアレイ１２０Ｃにおける小レンズ１２２Ｃの縦横寸法比は、縦寸法（ｄ_Ａ）：横寸法（ｄ_Ｂ）＝２：３とする比率に設定されているとともに、平行化レンズ１１６の有効径Ｗ_Ｌは、第１レンズアレイ１２０Ｃの最大縦寸法Ｄ_Ａ及び最大横寸法Ｄ_Ｂと略同一の寸法に設定されている。
これにより、第１レンズアレイ１２０Ｃの形状を正方形状とすることができる。また、平行化レンズ１１６の有効径Ｗ_Ｌが、第１レンズアレイ１２０Ｃの最大縦寸法Ｄ_Ａ及び最大横寸法Ｄ_Ｂと略同一の寸法に設定されているため、図１０に示すように、平行化レンズ１１６からの照明光束を第１レンズアレイ１２０Ｃの内接円とすることができる。このため、第１レンズアレイ１２０Ｃの光入射面での面内光強度分布特性の低下を抑制することができ、第１レンズアレイ１２０Ｃにおける光利用効率の向上を図ることができる。
なお、実施形態３に係る照明装置においては、被照明領域における照明光束の断面の縦横寸法比を縦寸法（ｄ_Ａ）：横寸法（ｄ_Ｂ）＝３：４の比率にするために、第１レンズアレイ１２０Ｃからの照明光束の縦横寸法比を補正するシリンドリカルレンズ等の光学要素を備えることが好ましい。これにより、第１レンズアレイ１２０Ｃから射出される照明光束の縦横寸法比が、そのような光学要素の機能によって、被照明領域である液晶装置の画像形成領域上では縦寸法：横寸法＝３：４とする比率に補正される。このため、プロジェクタにおける光利用効率の向上や迷光レベルの低減を図ることができる。
〔実施形態４〕
図１１は、実施形態４における第１レンズアレイを説明するために示す図である。図１１（ａ）は第１レンズアレイをシステム光軸に沿って正面から見た図であり、図１１（ｂ）は第１レンズアレイの光入射面における光強度分布を示す図である。
実施形態４に係るプロジェクタ（図示せず。）は、液晶装置の構成が、実施形態１に係るプロジェクタ１の場合とは異なっている。すなわち、実施形態１に係るプロジェクタ１においては、画像形成領域の縦横寸法比を縦寸法：横寸法＝３：４とする比率に設定された液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いているのに対し、実施形態４に係るプロジェクタにおいては、画像形成領域の縦横寸法比を縦寸法：横寸法＝９：１６とする比率に設定されたワイドビジョン用の液晶装置（図示せず。）を用いている。
また、実施形態４に係る照明装置（図示せず。）は、上記したように液晶装置の構成が異なっていることに伴い、第１レンズアレイ及び第２レンズアレイの構成が、実施形態１に係る照明装置１００の場合とは異なっている。すなわち、実施形態４に係る照明装置は、光源装置１１０と、光源装置１１０から射出された照明光束を複数の部分光束に分割する平面矩形状の小レンズ１２２Ｄが縦方向及び横方向をそれぞれ７行と４列とするマトリクス状に配列された第１レンズアレイ１２０Ｄ（図１１（ａ）参照。）と、この第１レンズアレイ１２０Ｄの横幅よりも狭い横幅を有し、第１レンズアレイ１２０Ｄによって分割された各部分光束をシステム光軸に平行にする第２レンズアレイ（図示せず。）と、この第２レンズアレイから射出された各部分光束を、所定方向の偏光軸をもつ部分光束に変換する偏光変換素子１４０とを備えた照明装置である。
このため、実施形態４に係る照明装置によれば、上記した偏光変換素子１４０を備えているため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、製造コストの低廉化、光利用効率の向上及び長寿命化を図ることができる照明装置となる。
実施形態４に係る照明装置においては、第１レンズアレイ１２０Ｄの小レンズ１２２Ｄは、図１１（ａ）に示すように、システム光軸ＯＣに直交する面内において縦方向及び横方向をそれぞれ７行と４列とするマトリクス状に配列され、かつ、この行列の各行・各列に対応する位置に配置されている。これにより、第１レンズアレイ１２０Ｄの小レンズ１２２Ｄの個数を２８個とすることができ、レンズ数を削減することが可能となる。このため、第１レンズアレイにおける製造加工の簡素化及びコストの低廉化を図ることができる。
実施形態４に係る照明装置においては、第１レンズアレイ１２０Ｄにおける小レンズ１２２Ｄの縦横寸法比は、縦寸法（ｄ_Ａ）：横寸法（ｄ_Ｂ）＝９：１６とする比率に設定されている。これにより、画像形成領域の縦横寸法比が縦寸法：横寸法＝９：１６とする比率に設定されたワイドビジョン用の液晶装置を照明する場合に、プロジェクタにおける光利用効率の向上や迷光レベルの低減を図ることができる。
なお、実施形態４に係る照明装置においては、第１レンズアレイ１２０Ｄの小レンズ１２２Ｄは、７行・４列の行列の第１行・第１列、第１行・第４列、第７行・第１列及び第７行・第４列に対応する位置を除く行列位置に配置されている構成としてもよい。これにより、第１レンズアレイ１２０Ｄの小レンズ１２２Ｄのうち４個の小レンズをさらに削減することができる。
〔実施形態５〕
図１２は、実施形態５に係る照明装置を説明するために示す図である。なお、図１２において、図２と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施形態５に係る照明装置１００Ｂは、光源装置の構成が、実施形態１に係る照明装置１００の場合とは異なっている。すなわち、実施形態５に係る照明装置１００Ｂにおいては、光源装置１１０Ｂは、図１２に示すように、発光管１１２から被照明領域側に射出される光を楕円面リフレクタ１１４に向けて反射する反射手段としての補助ミラー１１３をさらに備えている。
補助ミラー１１３は反射凹面体からなり、発光部１１２ａの被照明領域側に配置されている。具体的には、「ｘｙ平面に平行で発光部１１２ａの中心Ｐｃを含む平面」よりも＋ｚ方向側（光源装置１１０Ｂから射出される光の進行方向側）に位置する略半分の管面にアライメント用の空隙を介して対向する部位に配置されている。補助ミラー１１３は、例えば、凹面体の凹面にＴａ_２Ｏ_５とＳｉＯ_２との誘電体多層膜を蒸着することにより形成することができる。
このように、実施形態５に係る照明装置１００Ｂは、光源装置の構成が実施形態１に係る照明装置１００のそれとは異なっているが、この他の点では実施形態１に係る照明装置１００の場合と同様の構成を有しているため、実施形態１に係る照明装置１００が有する該当する効果を有する。
また、実施形態５に係る照明装置１００Ｂにおいては、発光管１１２には、発光管１１２から被照明領域側に射出される光を楕円面リフレクタ１１４に向けて反射する補助ミラー１１３が設けられている。これにより、発光管１１２から被照明領域側に放射される光が楕円面リフレクタ１１４に向けて反射されるため、発光管１１２の被照明領域側端部まで覆うような大きさに楕円面リフレクタの大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタの小型化を図ることができ、結果として照明装置の小型化を図ることができる。
また、楕円面リフレクタの小型化を図ることができることにより、楕円面リフレクタ１１４から楕円面リフレクタ１１４の第２焦点Ｆ_２に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができるため、平行化レンズ１１６をはじめとして後段の各光学要素をさらに小さくすることができ、照明装置のさらなる小型化を図ることができる。
なお、実施形態５に係る照明装置１００Ｂにおいては、反射手段としての補助ミラー１１３の代わりに、蒸着等により発光管１１２の管面に直接形成した反射膜を用いてもよい。

Claims (12)

1. 照明光を放射する発光部を有する発光管と、
   前記発光管の発光部の位置近傍及び前記発光部の位置よりも被照明領域側にそれぞれ焦点をもつ楕円面リフレクタと、
   前記楕円面リフレクタから射出された照明光束を平行化する平行化レンズと、
   前記平行化レンズによって平行化された照明光束を複数の部分光束に分割する平面矩形状の小レンズが縦方向及び横方向をそれぞれ６行と４列とするマトリクス状に配列された第１レンズアレイと、
   前記第１レンズアレイの横幅よりも狭い横幅を有し、第１レンズアレイによって分割された各部分光束をシステム光軸に平行にする第２レンズアレイと、
   前記第２レンズアレイから射出された各部分光束を、所定方向の偏光軸をもつ部分光束に変換する偏光変換素子とを備えた照明装置であって、
   前記偏光変換素子は、
   前記第２レンズアレイの第１列及び第２列の２列分の部分光束について、一方の方向の偏光軸を有する部分光束を通過させ、他方の方向の偏光軸を有する部分光束を反射する単一の偏光分離面と、前記偏光分離面で反射された他方の方向の偏光軸を有する部分光束をさらに反射して一方の方向の偏光軸を有する部分光束と平行な方向に揃える単一の反射面とからなる第１の偏光分離部と、
   前記第１の偏光分離部と左右対称の形態を有し、前記第２レンズアレイの第３列及び第４列の２列分の部分光束について、一方の方向の偏光軸を有する部分光束を通過させ、他方の方向の偏光軸を有する部分光束を反射する単一の偏光分離面と、前記偏光分離面で反射された他方の方向の偏光軸を有する部分光束をさらに反射して一方の方向の偏光軸を有する部分光束と平行な方向に揃える単一の反射面とからなる第２の偏光分離部と、
   前記一方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域又は前記他方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域のうちいずれかに配置された位相差板とを有する偏光変換素子であることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記第１レンズアレイの小レンズは、行列の第１行・第１列、第１行・第４列、第６行・第１列及び第６行・第４列に対応する位置を除く行列位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は２に記載の照明装置において、
   前記第１レンズアレイにおける前記小レンズの縦横寸法比は、縦寸法：横寸法＝３：４とする比率に設定されていることを特徴とする照明装置。
4. 照明光を放射する発光部を有する発光管と、
   前記発光管の発光部の位置近傍及び前記発光部の位置よりも被照明領域側にそれぞれ焦点をもつ楕円面リフレクタと、
   前記楕円面リフレクタから射出された照明光束を平行化する平行化レンズと、
   前記平行化レンズによって平行化された照明光束を複数の部分光束に分割する平面矩形状の小レンズが縦方向及び横方向をそれぞれ７行と４列とするマトリクス状に配列された第１レンズアレイと、
   前記第１レンズアレイの横幅よりも狭い横幅を有し、第１レンズアレイによって分割された各部分光束をシステム光軸に平行にする第２レンズアレイと、
   前記第２レンズアレイから射出された各部分光束を、所定方向の偏光軸をもつ部分光束に変換する偏光変換素子とを備えた照明装置であって、
   前記偏光変換素子は、前記第２レンズアレイの第１列及び第２列の２列分の部分光束について、一方の方向の偏光軸を有する部分光束を通過させ、他方の方向の偏光軸を有する部分光束を反射する単一の偏光分離面と、前記偏光分離面で反射された他方の方向の偏光軸を有する部分光束をさらに反射して一方の方向の偏光軸を有する部分光束と平行な方向に揃える単一の反射面とからなる第１の偏光分離部と、
   前記第１の偏光分離部と左右対称の形態を有し、前記第２レンズアレイの第３列及び第４列の２列分の部分光束について、一方の方向の偏光軸を有する部分光束を通過させ、他方の方向の偏光軸を有する部分光束を反射する単一の偏光分離面と、前記偏光分離面で反射された他方の方向の偏光軸を有する部分光束をさらに反射して一方の方向の偏光軸を有する部分光束と平行な方向に揃える単一の反射面とからなる第２の偏光分離部と、
   前記一方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域又は前記他方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域のうちいずれかに配置された位相差板とを有する偏光変換素子であることを特徴とする照明装置。
5. 請求項４に記載の照明装置において、
   前記第１レンズアレイの小レンズは、行列の第１行・第１列、第１行・第４列、第７行・第１列及び第７行・第４列に対応する位置を除く行列位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
6. 請求項４又は５に記載の照明装置において、
   前記第１レンズアレイにおける前記小レンズの縦横寸法比は、縦寸法：横寸法＝９：１６とする比率に設定されていることを特徴とする照明装置。
7. 請求項１〜６に記載の照明装置において、
   前記位相差板は、前記一方の方向の偏光軸を有する部分光束の通過領域に、連続して配置された単一の位相差板であることを特徴とする照明装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置において、
   前記偏光変換素子は横断面台形状の偏光変換素子からなり、前記偏光変換素子の台形の両側辺に対応する部位には前記反射面が配置されていることを特徴とする照明装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置において、
   前記第２レンズアレイの最大横寸法は、前記第１レンズアレイの最大横寸法の略半分の寸法に設定されていることを特徴とする照明装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
    前記偏光変換素子の光入射面の横寸法は、前記第２レンズアレイの最大横寸法と略同一の寸法に設定されていることを特徴とする照明装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の照明装置において、
    前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に放射される光を前記楕円面リフレクタに向けて反射する反射手段が設けられていることを特徴とする照明装置。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置からの変調光を投写する投写光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。

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