CN1316667A - 投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是提供一种既能将反射型液晶装置与积分光学系统组合起来、又能实现明亮的对比度高的投射图像的投影仪。通过使导光体20的反射面24b与反射面24d的间隔随着从入射端面22朝向射出端面26而变窄，成为SY/SX＜MY/MX。SX是光源像S的X轴方向的配置间隔，SY是光源像S的Y轴方向的配置间隔，MX是导光体的入射端面的X轴方向的长度，MY是导光体的入射端面的Y轴方向的长度。

Description

投影仪

本发明涉及投影仪。

近年来，使用了反射型的液晶装置的投影仪(液晶投影仪)是引人注目的。在这样的反射型液晶装置中，通过将驱动液晶用的晶体管等的结构体置于反射镜之下可提高像素密度。因而，反射型液晶装置具有与使用了透射型的液晶装置时相比能实现解像度高的鲜明的投射图像的优点。

此外，在使用了液晶装置等的电光装置的投影仪中，为了既实现明亮的没有显示不匀的投射图像又谋求装置整体的小型化，提出了积分光学系统或偏振光变换照明系统的使用(特开平8-34127、特开平10-232430等)。在积分光学系统中，利用光束分割光学元件将来自光源的光束分割为多个光束并形成多个光源像，将其当作准光源，使来自多个光源像的光束重叠在液晶面板上，由此，可得到强度分布一致的照明光束。此外，在偏振光变换照明系统中，在分离为多个光束并进行了偏振光变换后，通过使这些光束重叠在液晶装置上，得到了偏振方向一致的照明光束。

因此，可认为，如果将积分光学系统或偏振光变换照明系统组合到使用了反射型液晶装置的投影仪中来使用，则可实现解像度高、更明亮的没有显示不匀的投射图像。

但是，在投影仪中使用利用偏振模式作为显示模式的反射型液晶装置的情况下，一般来说使用在空间上分离偏振状态不同的光束的偏振光束分离器。该偏振光束分离器在其偏振光分离特性方面具有大的入射角依存性。具体地说，具有下述的入射角依存性：在与包含入射光的大致中心轴和偏振光束分离器的偏振光分离面的法线而被规定的入射面正交的平面内，如果光的入射角变大，则偏振光分离性能显著地下降。此外，在积分光学系统或偏振光变换照明系统中，在其光学工艺方面，不能避免照明光束的入射角的扩展。

因此，在将积分光学系统与偏振光变换照明系统组合到使用了反射型液晶装置的投影仪中来使用时，由于朝向偏振光束分离器的光的入射角扩展，故存在偏振光束分离器的偏振光分离性能下降且光的利用效率下降的问题。

本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种既能将反射型液晶装置与积分光学系统或偏振光变换照明系统组合起来、又能实现光利用效率高的、明亮的投射图像的投影仪。

为了解决上述课题，本发明的第1投影仪具备：照明装置，利用光束分割元件将来自光源的光束分割为多条部分光束，利用上述多条部分光束形成多个光源像；电光装置，调制从上述照明装置已射出的照明光束；投射透镜，投射由上述电光装置已调制的光；以及偏振光分离面，选择在上述照明光束中包含的规定的偏振光分量的光，朝向上述电光装置射出，同时，选择由上述电光装置已调制的光中的规定的偏振光分量的光，朝向上述投射透镜射出，其特征在于：上述光束分割光学元件是具备入射端面、射出端面和至少4个反射面的棒状的导光体，将由上述照明光束的中心轴和上述偏振光分离面的法线规定的面定为入射面、将与上述入射面平行且与上述照明光轴正交的方向定为X方向、将与上述入射面正交的方向定为Y方向、将上述入射端面的X方向的长度定为MX、将Y方向的长度定为MY、将上述多个光源像的X方向的配置间隔定为SX、Y方向的配置间隔定为SY时，满足SY/SX＜MY/MX。

实用的偏振光分离面的偏振光分离性能具有与入射光束的大的入射角依存性。特别是，如果在与入射面正交的Y方向上光束的入射角变大，则偏振光分离性能显著地下降。但是，按照本发明，由于满足SY/SX＜MY/MX，故可减小在入射到偏振光分离面上的光束的Y方向上的入射角的扩展，可提高偏振光分离面的偏振光分离性能，可实现明亮的对比度高的投射图像。

此外，在上述的结构中，如果附加将从照明装置射出的照明光束分离为多条色光的色分离光学系统，设置分别调制由上述色分离光学系统分离了的色光的多个电光装置，则可实现解像度高的彩色显示。

在上述的第1投影仪中，上述导光体的在Y方向上对置的一对上述反射面的间隔最好随着从上述入射端面朝向上述射出端面而变宽。通过作成这样的结构，可容易地使多个光源像的Y方向的配置间隔变窄。因此，可减小在入射到偏振光分离面上的光束的Y方向上的入射角的扩展，可提高偏振光分离面的偏振光分离性能。再者，因为能缩小形成多个光源像的空间，故可使偏振光分离面小型化，可实现照明装置整体的小型化、轻量化。

再者，也可将在X方向上对置的一对反射面的间隔形成为从入射端面朝向射出端面变窄。在该情况下，由于可更自由地控制光源像的形成状态，故存在进一步提高光学系统整体的光利用效率的可能性。

再者，在上述第1投影仪中，棒状的导光体最好具有与电光装置的显示区域的形状大致呈相似形的射出端面。由此，可谋求提高照明效率。

再有，在上述第1投影仪中，棒状的导光体具备至少在第1和第2方向上对置的2组反射面即可，因而，其剖面形状为4角形以上的多角形即可。例如，剖面形状可呈8角形或12角形。但是，如果考虑投影仪中的光利用效率，则光束分割光学元件最好具有正方形的入射端面。此外，只要棒状的导光体能在反射面上使入射光束反射、能根据在反射面上的反射位置及反射次数的差别将其分割为来自射出端面的射出角度不同的多个光束，棒状的导光体就可作为导光性的材料的块被形成，或被形成为筒状。在光束分割光学元件是由导光性材料的棒状的块构成的实心棒的情况下，由于沿照明光轴配置的导光性构件的表面成为全反射面，故入射光一边被实心棒的表面反射，一边在导光性材料的内部从入射端面朝向射出端面传递。另一方面，在光束分割光学元件是将具有光反射面的构件形成为筒状的空心棒的情况下，入射光一边被沿空心棒的照明光轴配置的光反射面(希望是表面反射面)反射，一边在空心棒的内侧形成的空气层中从入射端面朝向射出端面传递。按照作为前者那样的导光性的材料的块形成的光束分割光学元件，由于能利用几乎没有光损耗的全反射来传递光束，故具有传递效率高的特征。另一方面，按照后者那样的具有反射面的筒状的光束分割光学元件，即使将从入射端面到射出端面的尺寸设定得较短，也能实现均匀的照明光束，再者，因为与前者的光束分割光学元件相比容易制造，故与前者的情况相比，可谋求照明装置的低成本。

本发明的第2投影仪具备：照明装置，利用光束分割元件将来自光源的光束分割为多条部分光束，利用上述多条部分光束形成多个光源像；电光装置，调制从上述照明装置已射出的照明光束；投射透镜，投射由上述电光装置已调制的光；以及偏振光分离面，选择在上述照明光束中包含的规定的偏振光分量的光，朝向上述电光装置射出，同时，选择由上述电光装置已调制的光中的规定的偏振光分量的光，朝向上述投射透镜射出，其特征在于：上述光束分割光学元件是具备多个小透镜的透镜阵列，将由上述照明光束的中心轴和上述偏振光分离面的法线规定的面定为入射面、将与上述入射面平行且与上述照明光轴正交的方向定为X方向、将与上述入射面正交的方向定为Y方向、将上述小透镜轮廓的X方向的长度定为MX、将Y方向的长度定为MY、将上述多个光源像的X方向的配置间隔定为SX、Y方向的配置间隔定为SY时，满足SY/SX＜MY/MX。

这样，在采用透镜阵列作为光束分割光学元件的情况下，也与第1投影仪的情况相同，可减小在入射到偏振光分离面上的光束的Y方向上的入射角的扩展。于是，一边可提高偏振光分离面的偏振光分离性能，一边可谋求提高投影仪整体的光利用效率。再有，构成透镜阵列的小透镜，除了将表面成形为曲面状的一般的透镜外，也可以是利用全息效应或衍射来聚光的全息透镜或衍射透镜。

此外，在上述的结构中，如果附加将从照明装置射出的照明光束分离为多条色光的色分离光学系统，设置分别调制由上述色分离光学系统分离了的色光的多个电光装置和投射由上述多个电光装置调制了的光的投射透镜，则可实现解像度高的彩色显示。

在上述第2投影仪中，多个小透镜的轮廓最好与电光装置的显示区域的形状大致呈相似形。由于在小透镜上形成的图像被重叠在作为1个被照明区域的电光装置上，故通过使透镜的形状与电光装置的形状大致呈相似形，可使照明效率提高。

再者，在上述第2投影仪中，多个小透镜中的至少一部分最好为偏心透镜。按照这样的结构，由于能在各小透镜的物理的中心以外的位置上形成光源像，故可自由地控制光源像的形成间隔。

此外，在上述第2投影仪中，上述照明装置最好具备缩小上述照明光束的直径的缩小光学系统。按照这样的结构，可利用缩小光学系统进一步缩小照明光束的Y方向的直径。因此，可使偏振光分离面的偏振光分离性能进一步提高，同时，可进一步提高照明装置中的光利用效率、实现小型化。此外，也不需要复杂地设定多个小透镜的聚光特性。再者，由于能缩小照明被照明区域的光束整体的直径，故也可缩小利用电光装置(例如液晶装置)进行了调制后到达投射光学系统的光束整体的直径。于是，具有也能提高投射光学系统中的光利用效率的效果。

当然，也可作成利用缩小光学系统同时缩小照明光束的X方向的直径的结构。在使用接近于点光源的光源的情况下容易采用这样的结构，在该情况下，具有能进一步提高照明装置或电光装置和投射光学系统中的光利用效率的效果。

再有，可利用远焦(afoca1)光学系统容易地实现这样的缩小光学系统。而且，在该缩小光学系统中，在只缩小Y方向的尺寸的情况下，可使用柱面透镜作为构成远焦光学系统的透镜。

在本发明的第3投影仪中，具备：照明装置，利用光束分割元件将来自光源的光束分割为多条部分光束，利用上述多条部分光束形成多个光源像；电光装置，调制从上述照明装置已射出的照明光束；投射透镜，投射由上述电光装置已调制的光；以及偏振光分离面，选择在上述照明光束中包含的规定的偏振光分量的光，朝向上述电光装置射出，同时，选择由上述电光装置已调制的光中的规定的偏振光分量的光，朝向上述投射透镜射出，其特征在于：上述照明装置具备缩小上述照明光束的直径的缩小光学系统，将由上述照明光束的中心轴和上述偏振光分离面的法线规定的面定为入射面、将与上述入射面平行且与上述照明光轴正交的方向定为X方向、将与上述入射面正交的方向定为Y方向时，由上述缩小光学系统产生的上述Y方向的光束的直径的缩小率比上述X方向的光束的直径的缩小率大。

这样，利用在照明装置与偏振光分离面之间配置缩小照明光束的直径的缩小光学系统、使Y方向的光束的直径的缩小率比X方向的光束的直径的缩小率大的结构，也与第1投影仪的情况相同，可减小在入射到偏振光分离面上的光束的Y方向上的入射角的扩展。于是，一边可使偏振光分离面的偏振光分离性能提高，一边可谋求提高投影仪整体的光利用效率。而且，在该情况下，如第1、第2投影仪那样，由于可减小在入射到偏振光分离面上的光束的Y方向上的入射角的扩展而不在照明装置中进行成为SY/SX＜MY/MX那样的设计，故可将照明装置作成简易的结构。再有，作为光束分割元件，可如第1投影仪那样使用棒状的导光体，或使用第2投影仪那样的透镜阵列。

此外，在上述的结构中，如果附加将从照明装置射出的照明光束分离为多条色光的色分离光学系统，设置分别调制由上述色分离光学系统分离了的色光的多个电光装置和投射由上述多个电光装置调制了的光的投射透镜，则可实现解像度高的彩色显示。

图1是示出本发明的投影仪的第1实施例的概略平面图。

图2(a)是说明第1实施例中的导光体的形状与光源像的配置间隔的关系用的图。图2(b)是说明比较例中的导光体的形状与光源像的配置间隔的关系用的图。

图3(a)是示出偏振光变换光学系统的结构的概略平面图，图3(b)是外观斜视图。

图4是示出偏振光分离面与入射到该处的光束的几何学的位置关系的图。

图5是示出本发明的投影仪的第2实施例的概略平面图。

图6是说明第2实施例中的导光体的形状与光源像的配置间隔的关系用的图。

图7是示出本发明的投影仪的第3实施例的概略平面图。

图8是说明第3实施例中的透镜阵列的结构用的平面图。

图9(a)是说明第3实施例中的构成透镜阵列的小透镜的聚光特性与光源像的配置间隔的关系用的图。图9(b)是说明比较例中的构成透镜阵列的小透镜的聚光特性与光源像的配置间隔的关系用的图。

图10是示出本发明的投影仪的第4实施例的概略平面图。

图11是示出本发明的投影仪的第5实施例的概略垂直剖面图。

图12是示出本发明的投影仪的第5实施例的概略平面图。

图13是说明第5实施例中的透镜阵列的结构用的平面图。

图14是说明第5实施例中的构成透镜阵列的小透镜的聚光特性与光源像的配置间隔的关系用的图。

图15是示出本发明的投影仪的第6实施例的概略垂直剖面图。

图16是示出本发明的投影仪的第6实施例的概略平面图。

图17是示出本发明的投影仪的第7实施例的概略垂直剖面图。

图18是示出本发明的投影仪的第7实施例的概略平面图。

图19是说明第7实施例中的透镜阵列的结构用的平面图。

图20是说明第7实施例中的第1传递透镜的结构用的平面图。

图21是说明第7实施例中的构成透镜阵列的小透镜的聚光特性与光源像的配置间隔的关系用的图。

图22是示出本发明的投影仪的第8实施例的概略垂直剖面图。

图23是示出本发明的投影仪的第8实施例的概略平面图。

图24是示出本发明的投影仪的第9实施例的主要部分的概略平面图。

在以下所有的实施例中，假定Z轴方向表示光的行进方向，在朝向光的行进方向时Y轴方向表示12时的方向，在朝向光的行进方向时X方向表示3时的方向。

1.第1实施例

图1是示出本发明的投影仪的第1实施例的概略平面图。本实施例的投影仪大致由下述部分构成：照明装置1；偏振光束分离器60；偏振片70、72；作为电光装置的反射型的液晶装置80；以及将图像投射到屏幕等的投射面95上的投射透镜90。

1-1.照明装置

照明装置1具备：光源10；作为将来自光源10的光束分割为形成多个光源像的多个部分光束的光束分割元件的柱状的导光体20；将导光体20的射出端面上的像传递到液晶装置80上的中继光学系统30；以及被配置在该中继光学系统30中进行偏振光分离和偏振光变换的偏振光变换元件40。沿与Z轴平行的假想的照明光轴L配置了这些部件。照明装置1利用导光体20使从光源10射出的光分割为多个部分光束2，利用偏振光变换元件40将各部分光束2变换为1种偏振光后，重叠在液晶装置80的被照明区域上。

1-1-1.光源

光源10具备发射光的发光管11和聚集从发光管11发射的光的椭圆反射镜12。椭圆反射镜12的2个焦点内的一方被设定为位于在发光管11内被形成的放电弧的中心附近。此外，另一方被设定为位于导光体20的入射端面22附近。从发光管11发射的光束被椭圆反射镜12聚集在导光体20的入射端面22附近，入射到导光体20上。也可使用抛物面反射镜或球面反射镜来代替椭圆反射镜12。但是，在该情况下，必须利用聚光透镜等将从反射镜射出的大致平行的光束朝向导光体20的入射端面22聚集。

1-1-2.导光体

导光体20如图1和图2(a)中所示，是由光学玻璃等的透明的导光性材料形成的柱状的实心棒，具有：光束入射的入射端面22；使光束反射而传递的至少4个反射面24a、24b、24c、24d；以及射出被传递了的光束的射出端面26。入射端面22和射出端面26的X-Y平面上的剖面形状都为矩形。射出端面26的形状与液晶装置80的被照明区域的形状大致呈相似形。

入射到导光体20上的光束根据反射面24a、24b、24c、24d上的反射位置和反射次数的不同，被分割为来自射出端面26的射出角度不同的多个部分光束。从导光体20以不同的角度射出的多个部分光束2被聚光光学系统31聚光，在离导光体20隔开规定的距离的位置上、在与照明光轴L大致正交的X-Y平面(以下，称为「假想面P」)内形成多个光源像S。

在本实施例中，如图2(a)中所示，在导光体20的至少4个反射面24a、24b、24c、24d中的在Y轴方向上对置的一对反射面24b、24d的间隔随着从入射端面22朝向射出端面26而变宽。在X轴方向上对置的一对反射面24a、24c彼此平行。

其次，根据图2(a)、(b)，说明导光体20的形状与光源像S的配置间隔的关系。图2(b)示出了将图2(a)的导光体20置换为反射面204a与反射面204c平行、且反射面204b与反射面204d平行的导光体200的比较例。在图2(a)、(b)中，如果将导光体20、200的入射端面22、202的X轴方向的长度定为MX、Y轴方向的长度定为MY、光源像S的X轴方向的配置间隔定为SX、Y轴方向的配置间隔定为SY，则在图2(b)中示出的比较例的情况下，SY/SX＝MY/MX。

在此，可通过调节导光体的反射面的间隔来任意地控制在假想面P内形成的光源像S的配置间隔。如果从入射端面朝向射出端面反射面的间隔变窄，则光源像S的配置间隔可变宽。相反，如果从入射端面朝向射出端面反射面的间隔变宽，则光源像S的配置间隔可变窄。在图2(a)中示出的本实施例的情况下，由于反射面24b与反射面24d的间隔随着从入射端面22朝向射出端面26而变宽，故与图2(b)的情况相比，Y轴方向的光源像S的配置间隔变窄。因而，在本实施例的情况下，SY/SX＜MY/MX。

关于将导光体20作成这样的形状的原因在后面叙述。

再有，作为导光体20，有如本实施例那样利用光学玻璃等的透明的导光性材料形成的柱状实心棒和以圆筒状形成了光反射面的空心棒。本实施例的实心棒能置换为空心棒。可使用由金属材料形成的反射镜或利用电介质多层膜在反射镜的表面上形成了增强反射膜等的反射面作为反射面。因为空心棒比实心棒容易制造，故与使用实心棒的情况相比，可谋求照明装置1的低成本。再者，由于空心棒的内部为折射率大致等于1的空气，故与使用折射率比1大的实心棒的情况相比，可缩短导光体20的Z轴方向的尺寸，可谋求照明装置1的小型化。

1-1-3.偏振光变换元件

偏振光变换元件40具有将偏振方向为随机的光束(以下，称为「非偏振光束」)变换为1种线偏振光光束的功能。偏振光变换元件40被配置在形成多个光源像S的位置附近，但在图2(a)、(b)中，为方便起见，将形成光源像S的位置与配置偏振光变换元件40的位置错开。

图3(a)是说明偏振光变换元件40的结构用的平面图，图3(b)是偏振光变换元件40的外观斜视图。偏振光变换元件40大致由下述部分构成：剖面形状为平行四边形的多个柱状的透光性构件41；剖面形状为三角形的2个柱状的透光性构件43；在透光性构件41、43的界面上交替地设置的多个偏振光分离膜42和反射膜44；以及在透光性构件41或透光性构件43的射出侧以一定的间隔设置的相位差片48。偏振光分离膜42与反射膜44大致平行地被配置。再有，为方便起见，在偏振光变换元件40的入射侧的面中，将直接与偏振光分离膜42对应的面定为「入射面45a」，将直接与反射膜44对应的面定为「入射面45b」，同样，在光束被射出的一侧的面中，将直接与偏振光分离膜42对应的面定为「射出面46a」，将直接与反射膜44对应的面定为「射出面46b」。

偏振光分离膜42将非偏振光光束分离为二种线偏振光。在本实施例中，将入射到偏振光分离膜42的非偏振光光束分离为透过偏振光分离膜42的P偏振光光束和被偏振光分离膜42反射、其行进方向大致被弯曲90度的S偏振光光束。在本实施例中，偏振光分离膜42被形成为与X轴方向大致平行地反射反射光那样的特性和角度。该偏振光分离膜42可由电介质多层膜形成。再有，也可将作成偏振光分离膜42透过S偏振光光束、反射P偏振光光束的特性。

反射膜44反射被偏振光分离膜42反射的S偏振光光束，使其行进方向朝向与P偏振光光束的行进方向大致相同的方向。该反射膜44可用电介质多层膜或铝膜等形成。

如图3(a)、(b)中所示，只在射出透过了偏振光分离膜42的P偏振光光束的射出面46a上有选择地设置相位差片48。在本实施例中，作为相位差片48，使用了1/2波长片，透过了偏振光分离膜42的P偏振光光束因通过相位差片48之故，其偏振方向大致旋转90度而变换为S偏振光。另一方面，被反射膜44反射的第2偏振光不受相位差片48的作用，按原样从射出面46b射出。其结果，从偏振光变换元件40射出的光束的大部分成为S偏振光光束。再有，只要能将由偏振光分离膜42分离的2种偏振光光束的偏振方向统一为1种偏振光光束，则对相位差片的种类及其位置不作限定。例如，可把2个使入射光束的偏振方向旋转45度的1/4波长片重叠使用，来代替1/2波长片48。此外，也可作成在射出面46a和射出面46b的每一个上分别配置相位差不同的二种相位差片、使通过各相位差片的偏振光光束的偏振方向一致的结构。此外，也可只在射出面46a上配置1/2波长片48，使从偏振光变换元件40射出的光束成为P偏振光光束。

1-1-4.中继光学系统

中继光学系统30，如图1中所示，是将在柱状的导光体20的射出端面26上被形成的像传递到液晶装置80上用的光学系统。在本实施例中，中继光学系统30由下述部分构成：聚光光学系统31；第1传递透镜35；第2传递透镜37；以及平行化透镜39。

聚光光学系统31被配置在导光体20的射出端面26附近，具有将来自导光体20的部分光束导入到第1传递透镜35上的功能。本实施例的聚光光学系统31由组合了2个聚光透镜31a、31b的组合透镜形成，但不限定于此，也可使用1个透镜。但是，为了减少在将部分光束2导入到第1传递透镜35上时容易发生的光学像差，使用组合透镜或非球面透镜是适合的。

第1传递透镜35是以大致矩阵状组合了多个矩形的小透镜35a的透镜阵列，具有将多个部分光束的每一个高效率地导入到偏振光变换元件40的入射面45a上的功能。这样来决定小透镜35a的数及其配置，使其与由部分光束形成的光源像的数及其形成位置相对应。形成第1传递透镜35的小透镜35a的形状不作限定，但如本实施例那样以平面方式排列多个矩形的小透镜形成为板状的形状容易利用。此外，如果使用多个的小透镜35a来构成，则由于能使各自的小透镜35a的聚光特性实现最佳化，故能有效地减少在传递光束时容易发生的光学像差。但是，根据从导光体20射出的光束的特性(例如在发射角小的情况下)，也可不使用多个小透镜而利用1个透镜来构成第1传递透镜35，为此，也可进行省略。

第2传递透镜37被配置在偏振光变换元件40的射出侧，具有将从偏振光变换元件40射出的多个部分光束传递到液晶装置80上并使这些部分光束重叠在一个部位的被照明区域上的功能。本实施例的第2传递透镜37是由1个透镜构成的聚光透镜，但也可与前面的第1传递透镜35同样作成由多个小透镜构成的透镜阵列。

再有，在本实施例中，将第1传递透镜35配置在偏振光变换元件40的入射侧，将第2传递透镜37配置在偏振光变换元件40的射出侧，但也可将传递透镜35、37合在一起配置在偏振光变换元件40的入射侧或射出侧。此时，也可将2个传递透镜35、37的功能合起来作成1个透镜。在该情况下，可谋求照明装置的低成本。此外，在本实施例中，由于将第1传递透镜35配置在偏振光变换元件40的入射侧，使其具有将多个部分光束的每一个高效率地导入到偏振光变换元件40的入射面45a上的功能，此外，由于将第2传递透镜37配置在偏振光变换元件40的射出侧，使其具有将多个部分光束重叠在液晶装置80上的功能。但是，也可根据配置各传递透镜35、37的位置而适当地变更使各传递透镜35、37具有的功能。

平行化透镜39被配置在液晶装置80的入射侧，使从第2传递透镜37入射到液晶装置80上的各部分光束成为与各自的中心轴平行的光束，具有高效率地导入到液晶装置80上的功能。

因为配置了这样的中继光学系统30，故将在导光体20的射出端面26上被形成的像放大或缩小且传递到反射型的液晶装置80上。

1-2.偏振光束分离器、液晶装置、投射透镜

偏振光束分离器60是在2个直角棱镜之间夹住偏振光分离面62而接合的分离器，是具有将非偏振光光束分离为偏振方向大致正交的二种线偏振光光束的功能的光学元件。偏振光分离面62与形成偏振光变换元件40的偏振光分离膜42同样，由电介质多层膜形成。

从照明装置1射出的S偏振光光束入射到偏振光束分离器60上，被偏振光分离面62反射，朝向反射型的液晶装置80射出。液晶装置80根据来自未图示的外部的图像信号对光进行调制，使偏振状态变化。再有，由于反射型的液晶装置80是众所周知的，故省略关于其结构及工作的详细的说明。

由液晶装置80调制了的光入射到偏振光束分离器60上。在此，由液晶装置80调制了的光根据图像信号部分地被变换为P偏振状态，该被变换为P偏振状态的光束透过偏振光分离面62，朝向投射透镜90射出。朝向投射透镜90射出的光经投射透镜90被投射到屏幕等的投射面95上。

被配置在偏振光束分离器60的入射侧和射出侧的2个偏振片70、72具有进一步提高通过这些偏振片的偏振光光束的偏振度的功能。在从照明装置1射出的偏振光光束的偏振度足够高的情况下，可省略偏振片70，同样，在从偏振光束分离器60朝向投射透镜90射出的偏振光光束的偏振度足够高的情况下，可省略偏振片72。

在本实施例中，在夹住偏振光束分离器60与投射透镜90对置的位置上配置了液晶装置80，但也可在夹住偏振光束分离器60与照明装置1对置的位置上配置液晶装置80。此时，构成为预先使从照明装置1射出的照明光束的偏振状态与P偏振状态一致，从液晶装置80射出的S偏振光光束入射到投射光学系统上即可。或者，将偏振光束分离器60的偏振光分离面62作成反射P偏振光光束、透过S偏振光光束的特性即可。

1-3.因使Y轴方向上的光源像S的配置间隔SY变窄引起的作用和效果

最后，说明在本实施例中因使Y轴方向上的光源像S的配置间隔SY变窄引起的作用和效果、即，将导光体20作成满足SY/SX＜MY/MX的形状的原因。

图4示出了偏振光分离面62与入射到该处的光束的几何学的位置关系。在图4中，入射面4是由入射到偏振光分离面62上的照明光束的中心轴6与偏振光分离面62的法线H规定的假想的面，与X-Z平面平行。

偏振光分离面62的偏振光分离性能具有大的入射角依存性。即，在与入射面4平行的X轴方向和Y轴方向上光的入射角变大，则偏振光分离性能下降。如前面已说明的那样，偏振光分离面62反射照明光束中包含的S偏振光光束并朝向液晶装置80射出，同时，在由液晶装置80调制了的光中选择P偏振光光束，朝向投射透镜90射出。因而，如果偏振光分离面62的偏振光分离性能下降，则由于被引导到液晶装置80上的S偏振光光束的量减少，故光的利用效率下降，投射图像变暗。而且，由于作为在由液晶装置80调制了的光中选择特定的偏振光的滤波器的功能也下降，故投射图像的对比度也下降了。

在此，通过改善偏振光分离面62的结构(例如，电介质膜的种类及其构成的做法)，可充分地减少与入射面4平行的X轴方向上的入射角依存性。另一方面，由于与入射面4正交的Y轴方向上的入射角依存性被偏振光分离面62与入射到该处的光的几何学的位置关系所支配，故不能通过改善偏振光分离面62的结构来消除。因而，在使光伴随角度入射到偏振光分离面62上的情况下，为了维持偏振光分离面62的偏振光分离性能，减小与入射面4正交的Y轴方向上的入射角度特别重要。

在本实施例中，如上所述，将在导光体20的Y轴方向上对置的一对反射面24b、24d的间隔作成随着从入射端面22朝向射出端面26而变宽的形状，即，满足SY/SX＜MY/MX的形状。因此，如图2(a)中所示，在Y轴方向上并排的光源像S的配置间隔变窄。其结果，可减小与入射面4正交的Y轴方向上的入射角度，可将偏振光分离面62的偏振光分离性能维持在较高的状态下。于是，可实现明亮的、对比度高的投射图像。

2.第2实施例

其次，使用图5、图6说明本发明的第2实施例。在本实施例中，在照明装置1A中，偏振光变换元件40A的偏振光分离膜与反射膜的间隔比第1实施例的偏振光变换元件40的大。而且，在下述的方面有特征：为了与偏振光变换元件40A的偏振光分离膜与反射膜的间隔相一致地形成光源像S，使用了形状与第1实施例不同的导光体210。除此以外的方面与第1实施例相同，此外，在第1实施例中已说明的各构成要素的变形的形态也能适用于本实施例。在图5、图6中，对于与第1实施例相同的构成要素，附以与在图1～4中已使用的符号相同的符号，省略其说明。再有，在图6中，将导光体210的入射端面212的X轴方向的长度定为MX、Y轴方向的长度定为MY、光源像S的X轴方向的配置间隔定为SX、Y轴方向的配置间隔定为SY。

本实施例的导光体210，如图5、图6中所示，是由光学玻璃等的透明的导光性材料形成的柱状的实心棒，具有：光束入射的入射端面212；使光束发射而传递的至少4个反射面214a、214b、214c、214d；以及射出被传递了的光束的射出端面216。入射端面212和射出端面216的X-Y平面上的剖面形状都为矩形。射出端面216的形状与液晶装置80的被照明区域的形状大致呈相似形。在Y方向上对置的一对反射面214b、214d的间隔与第1实施例的导光体20相同，随着从入射端面212朝向射出端面216而变宽。另一方面，在X方向上对置的一对反射面214a、214c的间隔与第1实施例导光体20不同，随着从入射端面212朝向射出端面216而变窄。利用这样的结构，由从导光体210射出的多个部分光束2形成的多个光源像S的在Y轴方向上的间隔SY比图2(b)中示出的比较例的情况窄，在X轴方向上的间隔SX比比较例的情况宽。因而，在本实施例的情况下，也与第1实施例的情况相同，呈SY/SX＜MY/MX，但与第1实施例的情况相比，由于X轴方向上的光源像S的间隔SX变宽，故SY/SX的值变小。

再有，本实施例的导光体210也与第1实施例的导光体20的情况相同，可置换为以圆筒状形成了光反射面的空心棒。如果使用空心棒，则与使用实心棒的情况相比，可谋求照明装置1A的低成本。再者，由于空心棒的内部为折射率大致等于1的空气，故与使用折射率比1大的实心棒的情况相比，可缩短导光体210的Z轴方向的尺寸，可谋求照明装置1A的小型化。

偏振光变换元件40A的偏振光分离膜与反射膜的间隔比第1实施例的偏振光变换元件40的大，其它方面与图3(a)、图3(b)中示出的第1偏振光变换元件没有不同之处。

在此，关于偏振光变换元件40A的偏振光变换效率与入射位置的关系，参照图3(a)、图3(b)进行说明。如在第1实施例中已说明的那样，在偏振光变换元件40(40A)中，将照射到入射面45a上且入射到偏振光分离膜42上的光分离为P偏振光和S偏振光，用反射膜44在与P偏振光相同的方向上反射S偏振光，同时，利用相位差片48将P偏振光变换为S偏振光，最终地射出S偏振光光束。但是，如果使光照射到偏振光变换元件40(40A)的入射面45b上，则该光经反射膜44入射到偏振光分离膜42上。因而，在偏振光分离膜42中，第1偏振光光束在X轴方向上透过，第2偏振光光束在Z轴方向上被反射。其结果，与经入射面45a直接入射到偏振光分离膜42上的情况不同的偏振光就从射出面46a、46b射出。即，虽然利用偏振光变换元件40将非偏振光光束变换为第2偏振光光束，但第1偏振光光束被射出，偏振光变换效率下降。从这一点可知，为了在偏振光变换元件40中得到高的偏振光变换效率，有选择地使光束只入射到入射面45a上是极为重要的。即，最好这样来设定偏振光分离膜42与反射膜44的间隔，使得入射面45a的大小比光源像S的大小大。

在本实施例中，这样来设定偏振光变换元件40A的偏振光分离膜与反射膜的间隔，使得入射面45a的大小比光源像S的大小足够大。而且，与偏振光变换元件40A的偏振光分离膜与反射膜的间隔相对应，将导光体20的形状设定为X轴方向上的光源像S的间隔SX比第1实施例的情况宽。因而，可使来自导光体210的光束具有充分的裕量地只入射到偏振光变换元件40A的入射面45a的部分上，能可靠地使朝向偏振光分离膜42的光的入射效率提高。其结果，一边能进一步可靠地使偏振光变换元件40A的偏振光变换效率提高，一边能使投影仪中的光利用效率提高。

再有，在光源10接近于点光源的情况下，由于可使光源像S的大小较小，故此时没有必要如本实施例那样使偏振光变换元件40A的偏振光分离面42与反射面44的间隔变宽。即，本实施例在光源10不太接近于点光源、光源像S的大小变大的情况下是极为有效的。

在本实施例中，与第1实施例相同，将在导光体210的Y轴方向上对置的一对反射面214b、214d的间隔作成随着从入射端面212朝向射出端面216而变宽的形状，即，满足SY/SX＜MY/MX的形状。因而，可减小与入射面4(图4)正交的Y轴方向上的入射角度，可将偏振光分离面62的偏振光分离性能维持在较高的状态下。于是，可实现明亮的、对比度高的投射图像。

3.第3实施例

其次，使用图7、图8、图9(a)、(b)说明本发明的第3实施例。

图7是示出本发明的投影仪的第3实施例的概略结构的平面图。在本实施例中，在下述的方面具有特征：在照明装置1B中，将由多个小透镜220a构成的透镜阵列220作为光束分割光学元件使用，来代替柱状的导光体。在本实施例中，对于与第1实施例相同的构成要素，附以与在图1～4中已使用的符号相同的符号，省略其说明。

照明装置1B具有：光源15；透镜阵列220；第1传递透镜222；偏振光变换元件40B；第2传递透镜224；以及平行化透镜39。照明装置1B利用透镜阵列220使从光源15射出的光分割为多个部分光束2，利用偏振光变换元件40B将各部分光束2变换为一种偏振光后，重叠在液晶装置80的被照明区域上。

光源15具备发射光的发光管11和聚集从发光管11发射的光的抛物型反射镜14。反射镜不限定于抛物型的，根据被配置在光源15的光路下流侧的透镜阵列220、传递透镜222、224、偏振光变换元件40B等的结构，也可使用椭圆反射镜、球面反射镜。

透镜阵列220由被配置成矩阵状的多个小透镜220a构成。各小透镜220a的轮廓T与液晶装置80的被照明区域的形状大致呈相似形。利用构成透镜阵列220的各小透镜220a的聚光作用将从光源15射出的光束分割为多个部分光束2，在与照明光轴L大致正交的X-Y平面(假想面P)内形成其数目与小透镜220a的数目相同的光源像S。构成透镜阵列220的各小透镜220a如图8中所示，是其光轴Q相对于透镜的几何学的中心C向Y轴方向偏移的偏心透镜。

其次，根据图9(a)、(b)说明构成透镜阵列220的各小透镜220a的聚光特性与光源像S的配置间隔的关系。图9(a)是示出构成本实施例的透镜阵列220的小透镜220a的聚光特性与光源像S的配置间隔的关系的图，图9(b)示出了将图9(a)的透镜阵列220置换为不使用偏心透镜构成的透镜阵列230的比较例。在图9(a)、(b)中，将构成透镜阵列220、230的小透镜220a、230a的轮廓T的X轴方向的长度定为MX、Y轴方向的长度定为MY、光源像S的X轴方向的配置间隔定为SX、Y轴方向的配置间隔定为SY。在图9(b)中示出的比较例的情况下，SY/SX＝MY/MX。

在此，通过调节构成透镜阵列的各小透镜的聚光特性，可任意地控制在假想面P内形成的光源像S的配置间隔。在本实施例中，通过相对于几何学的中心C错开构成透镜阵列220的小透镜220a的光轴Q的位置，将其聚光特性设定为与图9(b)的情况相比在Y轴方向上的光源像S的配置间隔SY变窄。因而，在本实施例的情况下，成为SY/SX＜MY/MX。关于将透镜阵列220的各小透镜220a作成这样的聚光特性的原因，与第1实施例相同，是为了维持偏振光分离面62的偏振分离性能。

配置在偏振光变换元件40B的入射侧的第1传递透镜222具有与第1实施例中的第1传递透镜35(图1)大致相同的功能。传递透镜222由与形成透镜阵列220的小透镜220a数目相同的小透镜222a构成。将各小透镜222a的位置构成为与形成多个光源像S的位置对应。在小透镜222a的轮廓的形状方面没有限制，但如果设定为矩形或六角形状等，则由于容易排列，故是较好的。此外，小透镜222a是与小透镜220a相同的偏心透镜，将各小透镜222a的聚光特性设定为使由构成透镜阵列220的各小透镜220a聚光了的各部分光束2相对于偏振光变换元件40B的入射面45a大致垂直地入射。因而，可在接近于入射角度0度的状态下使光相对于偏振光变换元件40B的偏振光分离膜进入，偏振变换效率高。再有，第1传递透镜222不一定是必要的。

偏振光变换元件40B与第1实施例中的偏振光变换元件40相比，只是偏振光分离膜、反射膜以及配置在其间的透光性构件的数目多，其它方面与第1实施例的偏振光变换元件40没有不同之处。因而，省略其详细的说明。

配置在偏振光变换元件40B的射出侧的第2传递透镜224具有与第1实施例中的第2传递透镜37相同的功能，即、将由透镜阵列220分割了的部分光束2重叠在液晶装置80的被照明区域上的功能。在本实施例中，第2传递透镜224由轴对称的球面透镜来形成，但不限定于此。例如，也可使用透镜阵列、菲涅尔透镜、由多个透镜构成的组合透镜等。在使用了这样的透镜的情况下，可减少各种光学像差。此外，在使用了菲涅尔透镜的情况下，由于可减薄透镜的中心厚度，故在打算使照明装置1B轻量化的情况下是较好的。

如以上所说明的那样，在本实施例中，通过将构成透镜阵列220的小透镜220a的聚光特性设定为SY/SX＜MY/MX，使Y轴方向的光源像S的配置间隔SY变窄。因而，在本实施例的情况下，也与第1实施例相同，可减小与入射面4(图4)正交的Y轴方向上的入射角度，可将偏振光分离面62的偏振光分离性能维持在较高的状态下。于是，可实现明亮的，对比度高的投射图像。

再有，在本实施例中，将构成透镜阵列220的所有的小透镜220a的作成偏心透镜，但也可在一部分中使用不是偏心透镜的透镜。此外，在本实施例中，只是将小透镜220a的聚光特性设定为使Y轴方向的光源像S的配置间隔SY变窄而已，但也可如第2实施例那样，设定为使Y轴方向的光源像S的配置间隔SY变窄且使X轴方向的光源像S的配置间隔SX变宽。在以这种方式设定聚光特性的情况下，与第2实施例相同，即使在光源15不太接近于点光源的情况下，也可使偏振光变换元件40B中的偏振变换效率提高，其结果，可使投影仪中的光利用效率提高。

4.第4实施例

其次，使用图10，说明本发明的第4实施例。

图10是示出本发明的投影仪的第4实施例的概略结构的平面图。本实施例是前面已说明的第3实施例的变形例，在照明装置1C中在偏振光变换元件40B与第2传递透镜224之间配置了第1传递透镜226这一点与第3实施例不同。其它方面与第3实施例相同。而且，也可将在第3实施例中已说明的各构成要素的变形的形态应用于本实施例。再有，在本实施例中，对于与第1实施例相同的构成要素，附以与图1～4中所用相同的符号，省略其说明。此外，对于与第3实施例相同的构成要素，附以与图7～9中所用相同的符号，省略其说明。

第1传递透镜226与第3实施例中的第1传递透镜222相同，是由多个小透镜226a构成的透镜阵列。第3实施例中的第1传递透镜222具有使由构成透镜阵列220的各小透镜220a聚光了的各部分光束2相对于偏振光变换元件40B的入射面45a大致垂直地入射的功能，但由于本实施例的第1传递透镜226被配置在偏振光变换元件40B的射出侧，故没有这样的功能。本实施例的结构中，实质上省略配置在偏振光变换元件40B的入射侧的透镜。因而，适合于从光源15射出的光束的特性、例如平行性良好的情况。

本实施例的基本的作用和效果与第3实施例的作用和效果相同，但按照本实施例，由于通过使第1传递透镜226与第2传递透镜224在光学方面作成一体化可减少界面的数目，故具有可降低光损耗的效果。此外，由于使第1传递透镜226同时具有第2传递透镜224的功能，故可省略第2传递透镜224，也可谋求照明装置1C的低成本。

再有，在本实施例中，成为1个小透镜226与偏振光变换元件40B的1组射出面46a、46b对应的形态，但也可将小透镜配置成以1对1的方式与射出面46a、射出面46b的每一个对应。即，也可用图10的小透镜226a的2倍的数目的小透镜来构成第1传递透镜226。如果这样做，则可使光利用效率进一步提高。

5.第5实施例

其次，使用图11～图14，说明本发明的第5实施例。

图11、图12示出本发明的投影仪的第5实施例的概略的结构，图11是X-Z平面中的概略垂直剖面图，图12是从X轴方向看到的概略平面图。

该第5实施例在下述的方面具有特征：利用透镜阵列240使以矩阵状形成的多个光源像S的X轴方向上的配置间隔SX变窄，再利用作为缩小光学系统的远焦光学系统50使Y轴方向上的配置间隔SY变窄。在本实施例中，对于与第1实施例相同的构成要素，附以与图1～4中所用相同的符号，省略其说明。

照明装置1D具有：光源15；透镜阵列240；远焦光学系统50；第1传递透镜242；偏振光变换元件40D；第2传递透镜244；以及平行化透镜39。照明装置1D利用透镜阵列240使从光源15射出的光分割为多个部分光束，利用偏振光变换元件40D将各部分光束变换为一种偏振光后，重叠在液晶装置80的被照明区域上。

光源15与第3实施例的照明装置1B(图7)中的光源15相同。

透镜阵列240由被配置成矩阵状的多个小透镜240a构成。各小透镜240a的轮廓T与液晶装置80的被照明区域的形状大致呈相似形。利用构成透镜阵列240的各小透镜240a的聚光作用，将从光源15射出的光束分割为多个部分光束，在与照明光轴L大致正交的X-Y平面(假想面P)内形成其数目与小透镜240a的数目相同的光源像S。构成透镜阵列240的各小透镜240a如图13中所示，是其光轴Q相对于透镜的几何学的中心C向X轴方向偏移的偏心透镜。在本实施例中，由于使用了这样的透镜阵列240，故如图14中所示，与图9(b)中示出的比较例的情况相比，光源像S在X轴方向上的配置间隔SX变小。

远焦光学系统50，如图12中所示，既大致维持所通过的光束的平行性，又具有缩小整体的光束直径的功能。本实施例中的远焦光学系统50由只在Y轴方向上具有曲率的圆柱状凸透镜52和圆柱状凹透镜54构成。再有，也可利用由2片以上的透镜构成的组合透镜来实现与各自的圆柱状透镜52、54同等的功能，此时，具有降低光学像差的效果。圆柱状凸透镜52被设置在透镜阵列240的射出侧，使通过圆柱状凸透镜52的光束3只在Y轴方向上折射，向内朝向照明光轴L的方向。圆柱状凹透镜54被设置在第1传递透镜242的入射侧，使来自圆柱状凸透镜52的内向的光束相对于照明光轴L呈大致平行。在本实施例中，由于使用了这样的远焦光学系统50，故如图14中所示，与图9(b)中示出的比较例的情况相比，光源像S在Y轴方向上的配置间隔SY变小。

被配置在偏振光变换元件40D的入射侧的第1传递透镜242具有与第1实施例的第1传递透镜35(图1)大致相同的功能。第1传递透镜242由与构成透镜阵列240的小透镜240a数目相同的小透镜242a构成。将各小透镜242a的位置构成为与形成多个光源像S的位置对应。在小透镜242a的轮廓的形状方面没有限制，但如果设定为矩形或六角形状等，则由于容易排列，故是较好的。此外，小透镜242a是与小透镜240a相同的偏心透镜，将各小透镜242a的聚光特性设定为使由构成透镜阵列240的各小透镜240a聚光了的各部分光束相对于偏振光变换元件40D的入射面45a大致垂直地入射。因而，可在接近于入射角度0度的状态下使光相对于偏振光变换元件40D的偏振光分离膜进入，偏振变换效率高。再有，第1传递透镜242不一定是必要的。

偏振光变换元件40D与第3实施例中的偏振光变换元件40B相比，只是尺寸小一圈而已，其它方面与第3实施例中的偏振光变换元件40B没有不同之处。因而，省略其详细的说明。

配置在偏振光变换元件40D的射出侧的第2传递透镜244具有与第1实施例中的第2传递透镜37相同的功能，即、使由透镜阵列240分割了的部分光束重叠在液晶装置80的被照明区域上的功能。在本实施例中，第2传递透镜244由轴对称的球面透镜来形成，但不限定于此。例如，也可使用透镜阵列、菲涅尔透镜、由多个透镜构成的组合透镜等。在使用了这样的透镜的情况下，可减少各种光学像差。此外，在使用了菲涅尔透镜的情况下，由于可减薄透镜的中心厚度，故在打算使照明装置1D轻量化的情况下是较好的。

在本实施例中，通过使用透镜阵列240和远焦光学系统50，与图9(b)中示出的比较例的情况相比，在X轴方向上的光源像S的配置间隔SX和在Y轴方向上的光源像S的配置间隔SY都变窄。但是，与第1～第4实施例的情况相同，将构成透镜阵列240的各小透镜240a的聚光特性和构成远焦光学系统50的透镜52、54的特性设定为满足SY/SX＜MY/MX。因而，在本实施例的情况下，也与第1实施例相同，可减小与入射面4(图4)正交的Y轴方向上的入射角度，可将偏振光分离面62的偏振光分离性能维持在较高的状态下。于是，可实现明亮的、对比度高的投射图像。

再者，在本实施例中，由于不仅使Y轴方向上的光源像S的配置间隔SY变窄、而且利用透镜阵列240使在X轴方向上的光源像S的配置间隔SX变窄，故可减小被配置在透镜阵列240的光路下流侧的光学元件的尺寸。于是，可谋求投影仪的小型化、轻量化。

再有，在本实施例中，将构成透镜阵列240的所有的小透镜240a的作成偏心透镜，但也可在一部分中使用不是偏心透镜的透镜。此外，在本实施例中，利用透镜阵列240使X轴方向上的光源像S的配置间隔SX变窄，但不一定必须使X轴方向上的光源像S的配置间隔SX变窄。此时，利用不是偏心透镜的通常的透镜来构成构成透镜阵列240的所有的各小透镜240a即可。

此外，也可如第2实施例那样，设定成使X轴方向的光源像S的配置间隔SX变宽。此时，与第2实施例的情况相同，即使在光源15不太接近于点光源的情况下，也可使偏振光变换元件40D中的偏振变换效率提高，其结果，可使投影仪中的光利用效率提高。

再者，在光源像S的尺寸小的情况下，可将圆柱状凸透镜52和圆柱状凹透镜54这两者置换为在X轴方向、Y轴方向的二方向上具有曲率的一般的凸透镜和凹透镜或复曲面透镜。

6.第6实施例

其次，使用图15、图16，说明本发明投影仪的第6实施例。

图15、图16是示出本发明的投影仪的第6实施例的概略结构的图，图15是X-Z平面内的概略垂直剖面图，图16是从X轴方向看到的平面图。本实施例是前面已说明的第5实施例的变形例，在照明装置1E中，构成远焦光学系统50的圆柱状凸透镜52被配置在透镜阵列240的入射侧，此外，圆柱状凹透镜54被配置在第1传递透镜242的射出侧，这二点与第5实施例不同。其它方面与第5实施例相同。而且，也可将在第5实施例中已说明的各构成要素的变形的形态应用于本实施例。再有，在本实施例中，对于与第1实施例相同的构成要素，附以与图1～4中所用相同的符号。此外，对于与第5实施例相同的构成要素，附以与图11～14中所用相同的符号。

如本实施例那样，即使改变远焦光学系统50的圆柱状凸透镜52、圆柱状凹透镜54的位置，也可实现与第5实施例相同的作用和效果。

再有，插入远焦光学系统50的位置不限于第4实施例和本实施例的位置，可在光源15与偏振光束分离器60之间任意地选择。而且，即使将远焦光学系统50插入在光源15与偏振光束分离器60之间的哪一个位置上，只要设定为构成透镜阵列240的各小透镜240a的聚光特性及构成远焦光学系统50的透镜52、54的特性满足SY/SX＜MY/MX。就可实现与第5实施例相同的作用和效果。

再者，在第5实施例和本实施例中，通过调整构成透镜阵列240的各小透镜240a的聚光特性和构成远焦光学系统50的透镜52、54的特性，使X轴方向上的光源像S的配置间隔SX和Y轴方向上的光源像S的配置间隔SY变窄，但也可只由远焦光学系统50来实现以这种方式使光源像S的配置间隔SX、SY变窄的功能。如果这样做，则由于可不使用偏心透镜来构成透镜阵列240，故可实现照明装置的简化和投影仪的小型化、轻量化和低成本。

7.第7实施例

其次，使用图17～21，说明本发明的第7实施例。

图17、图18是示出本发明的投影仪的第7实施例的概略结构的图，图17是X-Z平面内的概略垂直剖面图，图16是从X轴方向看到的平面图。

本实施例是前面已说明的第5、第6实施例的变形例，使照明装置1F中的透镜阵列250和第1传递透镜252具有第5、第6实施例中的远焦光学系统50的功能。除了不存在圆柱状凸透镜52、圆柱状凹透镜54这一点和透镜阵列250和第1传递透镜252以外的结构以外，与第5、第6实施例相同。而且，也可将在第5、第6实施例中已说明的各构成要素的变形的形态应用于本实施例。再有，在本实施例中，对于与第1实施例相同的构成要素，附以与图1～4中所用相同的符号，对于与第5、第6实施例相同的构成要素，附以与图11～16中所用相同的符号，省略其说明。

透镜阵列250由被配置成矩阵状的多个小透镜250a构成。构成透镜阵列250的各小透镜250a如图19中所示，是其光轴Q相对于透镜的几何学的中心C向X轴方向及Y轴方向、或只向X轴方向偏移的偏心透镜。各小透镜250a的轮廓T与液晶装置80的被照明区域的形状呈大致相似形。利用构成透镜阵列250的各小透镜250a的聚光作用，将从光源15射出的光束分割为多个部分光束，在与照明光轴L大致正交的X-Y平面(假想面P)内形成其数目与小透镜250a的数目相同的光源像S。此外，透镜阵列250与第5，第6实施例中的圆柱状凸透镜52(图11、12、14～16)相同，也具有使光束3向Y轴方向折射、使之朝内向着照明光轴L的方向的功能。

第1传递透镜252由被配置成矩阵状的多个小透镜252a构成。构成第1传递透镜252的各小透镜252a如图20中所示，是其光轴Q相对于透镜的几何学的中心C向X轴方向及Y轴方向、或只向X轴方向偏移的偏心透镜。以与形成多个光源像S的位置相对应的方式构成各小透镜252a的位置。在各小透镜252a的轮廓T的形状方面没有限制，但如果设定为矩形或六角形状等，则由于容易排列，故是较好的。将小透镜252a的聚光特性设定为使由构成透镜阵列250的各小透镜250a聚光了的各部分光束相对于偏振光变换元件40D的入射面45a大致垂直地入射。此外，第1传递透镜252与第5、第6实施例中的圆柱状凹透镜54(图11、12、14～16)相同，也具有使光束3相对于照明光轴L呈大致平行的功能。

在本实施例中，如图21中所示，与第1至第6实施例的情况相同，将构成透镜阵列250的小透镜250a的聚光特性和构成第1传递透镜252的小透镜252a的聚光特性设定为满足SY/SX＜MY/MX。

在本实施例的情况下，也可实现与第5实施例的情况相同的作用和效果。再者，在本实施例中，因为只用透镜阵列250和第1传递透镜252就能实现与第5、第6实施例中的远焦光学系统50(图11、12、14～16)相同的功能，故可实现因部件数目的减少引起的投影仪的小型化、轻量化和低成本。

8.第8实施例

其次，使用图22、图23，说明本发明投影仪的第8实施例。

图22、图23是示出本发明的投影仪的第8实施例的概略结构的图，图22是垂直剖面图。在图22、图23中，关于与前面已说明的第1实施例相同的结构部分，附以与图1～4中所用相同的符号，省略其说明。

照明装置1G具有：光源15；透镜阵列260；第1传递透镜262；偏振光变换元件40G；第2传递透镜264；以及平行化透镜39。照明装置1G利用透镜阵列260使从光源15射出的光分割为多个部分光束，利用偏振光变换元件40G将各部分光束变换为一种偏振光后，重叠在液晶装置80的被照明区域上。

光源15与第3实施例的照明装置1B(图7)中的光源15相同。

透镜阵列260由被配置成矩阵状的多个小透镜260a构成。各小透镜260a的轮廓为矩形形状。利用构成透镜阵列260的各小透镜260a的聚光作用，将从光源15射出的光束分割为多个部分光束，在与照明光轴L大致正交的X-Y平面(假想面P)内形成其数目与小透镜260a的数目相同的光源像。构成透镜阵列260的各小透镜260a是光轴与透镜的几何学的中心C一致的通常的透镜。

被配置在偏振光变换元件40G的入射侧的第1传递透镜262具有与第1实施例中的第1传递透镜35(图1)大致相同的功能。第1传递透镜262由被配置成矩阵状的多个小透镜262a构成。构成第1传递透镜262的各小透镜262a是光轴与透镜的几何学的中心C一致的通常的透镜。各小透镜262a的位置与形成多个光源像的位置相对应。在小透镜262a的轮廓的形状方面没有限制，但如果设定为矩形或六角形状等，则由于容易排列，故是较好的。

偏振光变换元件40G与第1实施例中的偏振光变换元件40相比，只是偏振光分离膜、反射膜以及配置在其间的透光性构件的数目多而已，其它方面与第1实施例的偏振光变换元件40没有不同之处。因而，省略其详细的说明。

配置在偏振光变换元件40G的射出侧的第2传递透镜264具有与第1实施例中的第2传递透镜37相同的功能，即、使由透镜阵列260分割了的部分光束重叠在液晶装置80的被照明区域上的功能。在本实施例中，第2传递透镜264由轴对称的球面透镜来形成，但不限定于此。例如，也可使用透镜阵列、菲涅尔透镜、由多个透镜构成的组合透镜等。在使用了这样的透镜的情况下，由于可减薄透镜的中心厚度，故在打算使照明装置轻量化的情况下是较好的。

配置在第2传递透镜264与平行化透镜39之间的缩小光学系统55具有在X轴方向和Y轴方向上缩小从第2传递透镜264射出的光束3的直径的作用。本实施例的缩小光学系统55由组合了2个凹透镜55a、55b的的组合透镜构成，但不限定于此，也可使用1个透镜。但是，为了减少在将部分光束引导到平行化透镜39上时容易产生的光学像差，适合于使用组合透镜或非球面透镜。

在此，将缩小光学系统55构成为Y轴方向的缩小率比X轴方向的缩小率大。与第1实施例相同，这是为了维持偏振光分离面62的偏振光分离特性。

这样，在本实施例中，在第2传递透镜264与平行化透镜39之间配置具有在X轴方向和Y轴方向上缩小从第2传递透镜264射出的光束3的作用的缩小光学系统55，通过使该缩小光学系统55在Y轴方向的缩小率比X轴方向的缩小率高，即使不象前面已叙述的第1～第7实施例那样成为使照明装置满足SY/SX＜MY/MX的设计，也可减小与入射面4(图4)正交的Y轴方向上的入射角度，可将偏振光分离面62的偏振光分离性能维持在较高的状态下。于是，可实现明亮的、对比度高的投射图像。

再有，在本实施例中，利用缩小光学系统55在X轴方向和Y轴方向上缩小从第2传递透镜264射出的光束3的直径，但不一定需要朝向X轴方向的缩小。即，可只在Y轴方向上缩小。此时，使构成缩小光学系统55的凹透镜55a、55b作成只在Y轴方向上具有曲率的透镜(例如，柱面透镜)即可。

此外，在本实施例中，使用了透镜阵列260作为利用光束分割元件将来自光源的光束分割为多个部分光束的光束分割元件，但也可使用由棒状的导光体构成的光束分割元件。此时，使用在图2(b)的比较例中示出的导光体200，在形成二次光源像的位置与偏振光分离面62之间配置缩小光学系统55即可。例如，可考虑将图1的导光体20作为图2(b)中示出的导光体200，在第2传递透镜37与平行化透镜39之间设置缩小光学系统55即可。

9.第9实施例

图24是示出本发明的投影仪的第9实施例的主要部分的概略平面图。本实施例是第1～第8实施例的变形例，在下述方面具有特征：使用色分离、合成光学系统100将从偏振光束分离器60射出的照明光束8分离为红色光R、蓝色光B、绿色光G，使各色光入射到与各色光对应地设置的3个反射型的液晶装置80R、80G、80B上，形成彩色图像。图24中示出的构成部分是与第1～第8实施例的平行化透镜39以后的结构置换的部分。关于照明装置1～1G、投射面95，在图示、说明中都省略了。此外，在图24中，关于与第1～第8实施例共同的构件，附以相同的符号，省略其说明。

在图24中，将3个棱镜110、120、130组合起来形成了色分离、合成光学系统100。棱镜110是具有三角形的剖面形状的柱状的棱镜。在棱镜110的与后述的棱镜120接近的面112上形成了反射红色光R且透过其它色光的红色反射分色膜100R。棱镜120是具有三角形的剖面形状的柱状的棱镜。在棱镜120的与后述的棱镜130接近的面122上形成了反射蓝色光B且透过其它色光的蓝色反射分色膜100B。棱镜130是具有一边作为斜边被形成的大致梯形的剖面形状的术状的棱镜。将棱镜配置成与其斜边相当的面132与棱镜120的蓝色反射分色膜100B相接。将棱镜110配置成在与偏振光束分离器60之间和与棱镜120之间分别设置极小的间隙。

液晶装置80R是调制红色光R的反射型电光装置，与棱镜110的不形成红色反射分色膜100R且未与偏振光束分离器60接近的面116相对地被设置。此外，液晶装置80B是调制蓝色光B的反射型电光装置，与棱镜120的不形成蓝色反射分色膜100B且未与棱镜110接近的面126相对地被设置。再者，液晶装置80G是调制绿色光G的反射型电光装置，与棱镜130的与蓝色反射分色膜100B相接的面相对的面136相对地被设置。

在本实施例中，从照明装置1～1G射出且被偏振光束分离器60的偏振光分离面62反射的S偏振光光束首先入射到棱镜110上，被红色反射分色膜100R分离为红色光R和其它色光。在此，因为在棱镜110与偏振光束分离器60之间形成了间隙，故棱镜110的与偏振光束分离器60相对的面114相对于被红色反射分色膜100R反射的红色光R成为全反射面。因而，被红色反射分色膜100R分离的红色光R由面114全反射，入射到液晶装置80R上，根据来自未图示的外部的图像信息被调制。其次，透过了红色反射分色膜100R的S偏振光入射到棱镜120上。然后，被蓝色反射分色膜100B分离为蓝色光B和绿色光G。因为在棱镜120与棱镜110之间也形成了间隙，故棱镜120的与棱镜110相对的面124相对于被蓝色反射分色膜100B反射的蓝色光B成为全反射面。因而，被被蓝色反射分色膜100B反射的蓝色光B由面124全反射，入射到液晶装置80B上，根据来自未图示的外部的图像信息被调制。最后，透过了蓝色反射分色膜100B的绿色光G直接行进到棱镜130内，入射到液晶装置80G，根据来自未图示的外部的图像信息被调制。

被液晶装置80R、80B、80G调制了的各色光返回到色分离、合成光学系统100，相反地沿前面已说明的光路被合成。被合成了的光再次入射到偏振光束分离器60上。在此，由于根据来自外部的图像信息被调制了的光束部分地成为P偏振光光束，故该P偏振光光束透过偏振光分离面62，利用投射透镜90(参照图1等)放大并投射到屏幕等的投射面95(参照图1等)上。

再有，也可采用与本实施例不同的、在夹住偏振光束分离器60与照明装置1～1G相对的位置上配置了色分离、合成光学系统100的结构。此时，使从照明装置1射出的照明光束的偏振状态与P偏振状态一致即可。或者，使偏振光束分离器60的偏振分离面的特性成为反射P偏振光光束且透过S偏振光光束那样的特性即可。此外，在本实施例中，如图24中所示，与各液晶装置80R、80B、80G的尺寸相比，偏振光束分离器60等的尺寸相对地大。因此，最好将减小光束直径用的聚光透镜配置在偏振光束分离器60的光源侧。

在本实施例的投影仪中，也可得到与第1实施例相同的效果。

10.其它实施例

本发明的实施例不限定于上述的例子，可在发明的范围内作各种变更。例如，在上述各实施例中，使用了将部分光束的每一个变换为1种偏振光用的偏振光变换光学系统，但也可省略该光学系统。但是，从提高光利用效率的观点来看，可以说以上述方式使用了偏振光变换光学系统的形态优于省略了偏振光变换光学系统的形态。此外，投影仪可以是从背面投射到屏幕上的背投型的，也可以是从正面投射的正投型的。

Claims (14)

1.一种投影仪，具备：

照明装置，利用光束分割元件将来自光源的光束分割为多条部分光束，利用上述多条部分光束形成多个光源像；

电光装置，调制从上述照明装置已射出的照明光束；

投射透镜，投射由上述电光装置已调制的光；以及

偏振光分离面，选择在上述照明光束中包含的规定的偏振光分量的光，朝向上述电光装置射出，同时，选择由上述电光装置已调制的光中的规定的偏振光分量的光，朝向上述投射透镜射出，其特征在于：

上述光束分割光学元件是具备入射端面、射出端面和至少4个反射面的棒状的导光体，

将由上述照明光束的中心轴和上述偏振光分离面的法线规定的面定为入射面、将与上述入射面平行且与上述照明光轴正交的方向定为X方向、将与上述入射面正交的方向定为Y方向、将上述入射端面的X方向的长度定为MX、将Y方向的长度定为MY、将上述多个光源像的X方向的配置间隔定为SX、Y方向的配置间隔定为SY时，满足SY/SX＜MY/MX。

2.如权利要求1中所述的投影仪，其特征在于：

具备将从上述照明装置已射出的照明光束分离为多条色光的色分离光学系统和分别调制由上述色分离光学系统已分离的色光的多个上述电光装置。

3.如权利要求1或2中所述的投影仪，其特征在于：

上述导光体的在Y方向上对置的一对上述反射面的间隔随从上述入射端面朝向上述射出端面而变宽。

4.如权利要求1至3的任一项中所述的投影仪，其特征在于：

上述导光体的在X方向上对置的一对上述反射面的间隔随从上述入射端面朝向上述射出端面而变窄。

5.如权利要求1至4的任一项中所述的投影仪，其特征在于：

上述导光体的上述射出端面的形状与上述电光装置的显示区域的形状大致呈相似形。

6.一种投影仪，具备：

照明装置，利用光束分割元件将来自光源的光束分割为多条部分光束，利用上述多条部分光束形成多个光源像；

电光装置，调制从上述照明装置已射出的照明光束；

投射透镜，投射由上述电光装置已调制的光；以及

偏振光分离面，选择在上述照明光束中包含的规定的偏振光分量的光，朝向上述电光装置射出，同时，选择由上述电光装置已调制的光中的规定的偏振光分量的光，朝向上述投射透镜射出，其特征在于：

上述光束分割光学元件是具备多个小透镜的透镜阵列，

将由上述照明光束的中心轴和上述偏振光分离面的法线规定的面定为入射面、将与上述入射面平行且与上述照明光轴正交的方向定为X方向、将与上述入射面正交的方向定为Y方向、将上述小透镜的轮廓的X方向的长度定为MX、将Y方向的长度定为MY、将上述多个光源像的X方向的配置间隔定为SX、Y方向的配置间隔定为SY时，满足SY/SX＜MY/MX。

7.如权利要求6中所述的投影仪，其特征在于：

具备将从上述照明装置已射出的照明光束分离为多条色光的色分离光学系统和分别调制由上述色分离光学系统已分离的色光的多个上述电光装置。

8.如权利要求6或7中所述的投影仪，其特征在于：

上述多个小透镜的轮廓与上述电光装置的显示区域的形状大致呈相似形。

9.如权利要求6至8的任一项中所述的投影仪，其特征在于：

上述多个小透镜中的至少一部分为偏心透镜。

10.如权利要求6至9的任一项中所述的投影仪，其特征在于：

上述照明装置具备缩小上述照明光束的直径的缩小光学系统。

11.如权利要求10中所述的投影仪，其特征在于：

上述缩小光学系统减小上述光源像的上述Y方向的配置间隔。

12.如权利要求11中所述的投影仪，其特征在于：

上述缩小光学系统进而减小上述光源像的上述X方向的配置间隔。

13.一种投影仪，具备：

照明装置，利用光束分割元件将来自光源的光束分割为多条部分光束，利用上述多条部分光束形成多个光源像；

电光装置，调制从上述照明装置已射出的照明光束；

投射透镜，投射由上述电光装置已调制的光；以及

偏振光分离面，选择在上述照明光束中包含的规定的偏振光分量的光，朝向上述电光装置射出，同时，选择由上述电光装置已调制的光中的规定的偏振光分量的光，朝向上述投射透镜射出，其特征在于：

上述照明装置具备缩小上述照明光束的直径的缩小光学系统，

将由上述照明光束的中心轴和上述偏振光分离面的法线规定的面定为入射面、将与上述入射面平行且与上述照明光轴正交的方向定为X方向、将与上述入射面正交的方向定为Y方向时，由上述缩小光学系统产生的上述Y方向的光束的直径的缩小率比上述X方向的光束的直径的缩小率大。

14.如权利要求13中所述的投影仪，其特征在于：

具备将从上述照明装置已射出的照明光束分离为多条色光的色分离光学系统和分别调制由上述色分离光学系统已分离的色光的多个上述电光装置。

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