JP2000155291A - ライトバルブ照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二つの光源から出射される照明光を効率よく
重畳して単一の振動方向を有する直線偏光としてライト
バルブ上に導く。 【解決手段】 光源１Ａから出射された光はレンズ板２
Ａおよび３Ａ、シリンドリカルレンズ６Ａ、レンズ板８
そしてシリンドリカルレンズ１１によってライトバルブ
１２上に導かれる。光源１Ｂから出射された光はレンズ
板２Ｂおよび３Ｂ、シリンドリカルレンズ６Ｂ、レンズ
板８そしてシリンドリカルレンズ１１によってライトバ
ルブ１２上に導かれる。光源１Ａ、１Ｂから射出される
光はランダム偏光であるが、ビームスプリッタアレイ４
Ａ、４Ｂおよび９と偏光ビームスプリッタ７の偏光分離
膜７ｄによって単一の振動方向を有する直線偏光に変換
されてライトバルブ１２に導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から出射され
る光でライトバルブを照明するライトバルブ照明装置に
関し、特にライトバルブで変調された照明光を検光し、
投射レンズを介してスクリーン上に投射する投射装置に
用いて好適なライトバルブ照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】投射型表示装置に使用する液晶ライトバ
ルブを単一偏光で照明する照明装置として特開平８−３
０４７３９号公報に開示されるものがある。この照明装
置は、フライアイインテグレータと所定位置に１／２波
長板を配置した偏光ビームスプリッタアレイを組み合わ
せることにより、一つの光源から出射されたランダム偏
光の光を、輝度分布の均一な単一偏光の光に変換してラ
イトバルブを照明するものである。この照明装置によれ
ば、高輝度かつ均一な単一偏光の光を液晶ライトバルブ
に導いて照明でき、したがって高輝度でムラの少ない投
射像を投射可能な投射型表示装置を提供することができ
る。

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な投射型表示装置においては、投射画面の大面積化にと
もなって、さらなる高輝度の投射像を投射することが望
まれている。つまり、比較的小さな拡大率でスクリーン
に投影する場合には十分な輝度を得ることができるが、
大ホールなどのような場所で比較的大きな拡大率でスク
リーンに投射した場合にはどうしても投射輝度が不足
し、満足な輝度を有する投射像を投射することができな
かった。

【０００３】上述のように比較的大きな拡大率で投射す
る場合、投射像を高輝度化させるためにはランプの発光
輝度を増すことができれば問題は解決する。しかし、ラ
ンプの発光輝度を増そうとしてランプの入力電力を増そ
うとした場合、この入力電力の多少の変化は許されるも
のの、基本的に大幅の差を与えることはできない。これ
は、ランプの入力電力を増すことにより、ランプの色温
度の変化、発熱、ランプ寿命の低下等の問題を生じるか
らである。

【０００４】求められる投射輝度に対応し、以上のよう
にランプの入力電力を変化させるのに代えて出力の異な
るランプを使用した光源と交換することも考えられる。
しかし、出力の異なるランプを必要に応じて取り替えよ
うすると、ランプ自体の大きさが変わってしまうのに加
えて凹面鏡自体の大きさすなわち光源ユニット全体の大
きさも変わってしまう。また、ランプ交換のたびに光軸
調整等が必要となることもある。そのため、求められる
投射輝度に応じてランプを交換することは手間のかかる
作業となってしまい、あまり現実的ではない。

【０００５】本発明は、求められる投射輝度に対応して
ライトバルブの照明輝度を切り替え可能なライトバルブ
照明装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
に対応付けて以下の発明を説明する。 （１） 請求項１に記載の発明は、第１の振動方向（Ｐ
方向）を有して第１の入射面７ａから入射する直線偏光
を透過させ、第１の入射面と対向する射出面７ｃに導く
一方、第１の振動方向（Ｐ方向）と直交する第２の振動
方向（Ｓ方向）を有して第１の入射面７ａとは異なる第
２の入射面７ｂから入射する直線偏光を反射し、射出面
７ｃに導く偏光ビームスプリッタ７と；偏光ビームスプ
リッタ７の第１および第２の入射面７ａ、７ｂにそれぞ
れ対向して配設される第１および第２の光源１Ａ、１Ｂ
と；第１の光源１Ａと偏光ビームスプリッタ７の第１の
入射面７ａとの間に配設され、第１の光源１Ａから出射
される光を第１の振動方向を有する直線偏光に変換する
第１の偏光変換装置４Ａおよび５Ａと；第２の光源１Ｂ
と偏光ビームスプリッタ７の第２の入射面７ｂとの間に
配設され、第２の光源１Ｂから出射される光を第２の振
動方向を有する直線偏光に変換する第２の偏光変換装置
４Ｂおよび５Ｂと；偏光ビームスプリッタ７の射出面７
ｃの後方に配設され、偏光ビームスプリッタ７より出射
した第１の振動方向を有する直線偏光および第２の振動
方向を有する直線偏光のうち、いずれかの直線偏光の振
動方向を他の振動方向に変換し、第１および第２の振動
方向を有する直線偏光を単一の振動方向を有する直線偏
光に合成してライトバルブに導く第３の偏光変換装置９
および１０とを有することにより上述した目的を達成す
る。 （２） 請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発
明において偏光ビームスプリッタ７の第１の入射面７ａ
に入射する光の進行方向である第１の進行方向（Ｘ方
向）を含む第１の面（ＸＹ平面）に平行な断面では第１
の焦点位置を有し、第１の進行方向（Ｘ方向）を含みか
つ第１の面（ＸＹ平面）に直交する第２の面（ＸＺ平
面）に平行な断面では第１の焦点位置よりも遠方の第２
の焦点位置を有する非点集光光学系２Ａａが第１の進行
方向（Ｘ方向）と略直交する平面（ＹＺ平面）上に複数
配列されて構成され、第１の光源１Ａと第１の偏光変換
装置４Ａおよび５Ａとの間に配設される第１のレンズア
レイ２Ａと；偏光ビームスプリッタ７の第２の入射面７
ｂに入射する光の進行方向である第２の進行方向（マイ
ナスＹ方向）を含む第３の面（ＸＹ平面）に平行な断面
では第３の焦点位置を有し、第２の進行方向（マイナス
Ｙ方向）を含みかつ第３の面（ＸＹ平面）に直交する第
４の面（ＹＺ平面）に平行な断面では第３の焦点位置よ
りも遠方の第４の焦点位置を有する非点集光光学系２Ｂ
ａが第２の進行方向（マイナスＹ方向）と略直交する平
面（ＸＺ平面）上に複数配列されて構成され、第２の光
源１Ｂと第２の偏光変換装置４Ｂおよび５Ｂとの間に配
設される第２のレンズアレイ２Ｂと；シリンドリカルレ
ンズ３Ａａが、その円柱軸を第１の面（ＸＹ平面）に直
交するようにして第１の進行方向（Ｘ方向）に略直交す
る平面上（ＹＺ平面）に複数配列されて構成され、第１
の偏光変換装置４Ａおよび５Ａの入射面近傍に配設され
た第１のシリンドリカルレンズアレイ３Ａと；シリンド
リカルレンズ３Ｂａが、その円柱軸を第３の面（ＸＹ平
面）に直交するようにして第２の進行方向（マイナスＹ
方向）に略直交する平面（ＸＺ平面）上に複数配列され
て構成され、第２の偏光変換装置４Ｂおよび５Ｂの入射
面近傍に配設された第２のシリンドリカルレンズアレイ
３Ｂと；シリンドリカルレンズ８ａが、その円柱軸を第
２の面（ＸＺ平面）に直交するようにして第１の進行方
向（Ｘ方向）に略直交する平面（ＹＺ平面）上に複数配
列されて構成され、第３の偏光変換装置９および１０の
入射面近傍に配設された第３のシリンドリカルレンズア
レイ８と；円柱軸が第１の面（ＸＹ平面）に直交するよ
うにして第１の偏光変換装置４Ａおよび５Ａの射出面近
傍に配設された第１のシリンドリカルレンズ６Ａと；円
柱軸が第３の面（ＸＹ平面）に直交するようにして第２
の偏光変換装置４Ｂおよび５Ｂの射出面近傍に配設され
た第２のシリンドリカルレンズ６Ｂと；円柱軸が第２の
面（ＸＺ平面）に直交するようにして第３の偏光変換装
置９および１０の射出面近傍に配設された第３のシリン
ドリカルレンズ１１とをさらに有するものである。 （３） 請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発
明において第２の焦点位置および第４の焦点位置が一つ
の焦点面上で一致するように第１および第２のレンズア
レイ２Ａおよび２Ｂの配設位置が定められ；上記焦点面
近傍に第３のシリンドリカルレンズアレイ８が配設さ
れ；第１の焦点位置近傍に第１のシリンドリカルレンズ
レンズアレイ３Ａが配設され；第３の焦点位置近傍に第
２のシリンドリカルレンズアレイ３Ｂが配設されるもの
である。 （４） 一実施の形態を示す図５に対応付けて説明する
と、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に
おいてライトバルブ２８Ｒ、２８Ｂおよび２８Ｂの入射
面近傍に配設され、第１の面（ＸＹ平面）に平行な断面
と、第２の面（ＸＺ平面）に平行な断面とで相異なる曲
率を有するフィールドレンズ２７Ｒ、２７Ｇおよび２７
Ｂをさらに有するものである。 （５） 一実施の形態を示す図１に対応付けて説明する
と、請求項５に記載の発明は、光源１Ａと；光源１Ａか
ら出射される光の進行方向（Ｘ方向）を含む第１の面
（ＸＹ平面）に平行な断面では第１の焦点位置を有し、
上記進行方向（Ｘ方向）を含みかつ第１の面（ＸＹ平
面）と直交する第２の面（ＸＺ平面）に平行な断面では
第２の焦点位置を有する非点集光光学系２Ａａが上記進
行方向（Ｘ方向）と略直交する平面（ＹＺ平面）上に複
数配列されて構成されるレンズアレイ２Ａと；シリンド
リカルレンズ３Ａａが、その円柱軸を第１の面（ＸＹ平
面）に直交するようにして上記進行方向（Ｘ方向）に略
直交する平面（ＹＺ平面）上に複数配列されて構成さ
れ、上記第１の焦点位置近傍に配設される第１のシリン
ドリカルレンズアレイ３Ａと；第１のシリンドリカルレ
ンズアレイ３Ａの射出面近傍に配設され、光源１Ａから
出射される光を第１の振動方向（Ｐ方向）を有する直線
偏光に変換する第１の偏光変換装置４Ａおよび５Ａと；
シリンドリカルレンズ８ａが、その円柱軸を第２の面
（ＸＺ平面）に直交するようにして上記進行方向（Ｘ方
向）に略直交する平面（ＹＺ平面）上に複数配列されて
構成され、第２の焦点位置近傍に配設される第２のシリ
ンドリカルレンズアレイ８とを有するものである。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】− 第１の実施の形態 − 図１は、本発明の第１の実施の形態に係るライトバルブ
照明装置の構成を示す図である。なお、以下の説明の簡
略化のため、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸を図１に示さ
れるように定義する。そしてたとえばＸ軸に沿う方向を
単に「Ｘ方向」と称し、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面を単
に「ＸＹ平面」と称する。また、必要に応じて座標値の
減じる方向をたとえば「マイナスＸ方向」と称する。

【０００９】光源１Ａおよび１Ｂはそれぞれランプと、
凹面の反射面を有する放物面鏡等から構成され、これら
の光源１Ａおよび１Ｂからは略平行の光源光が射出され
る。光源１Ａは光源光がＸ方向に射出するように配設さ
れる一方、光源１Ｂは光源光がＹ方向に射出するように
配設される。これらの光源１Ａおよび１Ｂは同じ仕様の
ものであることが望ましい。

【００１０】光源１Ａから射出された光源光はレンズ板
２Ａに入射する一方、光源１Ｂから射出された光源光は
レンズ板２Ｂに入射する。これらのレンズ板２Ａおよび
２Ｂは同じ構造のものであり、レンズ板２Ａは、複数の
レンズ２ＡａをＸ軸に直交する平面すなわちＹＺ平面に
平行な平面上に配列して構成される。本実施の形態にお
いては５×３個のレンズ２Ａａが配列されている。同様
に、レンズ板２Ｂは、５×３個のレンズ２ＢａをＹ軸に
直交する平面すなわちＸＺ平面に平行な平面上に配列し
て構成される。レンズ板２Ａは光源１Ａから射出される
光源光の光路上に、そしてレンズ板２Ｂは光源１Ｂから
射出される光源光の光路上にそれぞれ配設される。

【００１１】レンズ板２Ａおよび２Ｂを構成するレンズ
２Ａａおよびレンズ２Ｂａについて説明する。レンズ２
Ａａは、その入射面側が平面で、射出面側が凸面のいわ
ゆる平凸レンズである。射出面側の凸面形状について説
明すると、ＸＹ平面に平行な断面における曲率とＸＺ平
面に平行な断面における曲率とが異なるいわゆるトーリ
ック面となっている。本実施の形態の場合、ＸＹ平面に
平行な断面における曲率の方がＸＺ平面に平行な断面に
おける曲率よりも大となっている。レンズ２Ｂａの形状
もレンズ２Ａａの形状と同じであり、入射面側が平面で
射出面側が凸面となっている。そしてＸＹ平面に平行な
断面における曲率の方がＹＺ平面に平行な断面における
曲率よりも大となっている。このため、レンズ２Ａａは
ＸＹ平面に平行な断面における焦点距離をｆ１、ＸＺ平
面に平行な断面における焦点距離をｆ２としたときにｆ
１＜ｆ２の関係を有している。レンズ２Ｂａについても
同様に、ＸＹ平面に平行な断面における焦点距離をｆ
１、ＹＺ平面に平行な断面における焦点距離をｆ２とし
たときにｆ１＜ｆ２の関係を有している。

【００１２】レンズ板２Ａを構成するレンズ２ＡａのＸ
Ｙ平面に平行な断面における曲率に対応する焦点位置に
は、複数（本実施の形態においては５つ）のシリンドリ
カルレンズ３ＡａをＹＺ平面に平行な平面上に配列して
構成されるレンズ板３Ａが配設される。このとき、シリ
ンドリカルレンズ３Ａａの円筒面の中心軸（以下、これ
を単に「円筒軸」と称する）が図１に示されるようにＺ
軸に平行な方向に延在するようにこれらシリンドリカル
レンズ３Ａａは配列される。同様にレンズ板２Ｂを構成
するレンズ２ＢａのＸＹ平面に平行な断面における曲率
に対応する焦点位置には、複数（本実施の形態において
は５つ）のシリンドリカルレンズ３ＢａをＸＺ平面に平
行な平面上に配列して構成されるレンズ板３Ｂが配設さ
れる。このとき、シリンドリカルレンズ３Ｂａの円筒軸
が図１に示されるようにＺ軸に平行な方向に延在するよ
うにこれらシリンドリカルレンズ３Ｂａは配列される。

【００１３】レンズ板２Ａを構成するレンズ２ＡａのＸ
Ｚ平面に平行な断面における曲率に対応する焦点位置に
は、複数（本実施の形態においては３つ）のシリンドリ
カルレンズ８ａをＹＺ平面に平行な平面上に配列して構
成されるレンズ板８が配設される。このとき、シリンド
リカルレンズ８ａの円筒軸が図１に示されるようにＹ軸
に平行な方向に延在するようにこれらシリンドリカルレ
ンズ８ａは配列される。なお、レンズ板２Ｂは、後述す
る偏光ビームスプリッタ７の偏光分離膜７ａに関してレ
ンズ板２Ａと共役の位置に配設されている。したがっ
て、レンズ板２Ｂを構成するレンズ２ＢａのＹＺ平面に
平行な断面における曲率に対応する焦点位置は、レンズ
２Ａａの上述した焦点位置と一致する。

【００１４】レンズ板３Ａの射出面近傍にはＺ方向に長
さを有する複数（本実施の形態においては１１個）の偏
光ビームスプリッタ４ＡａをＹＺ平面に平行な面上に配
列し、接着して構成される偏光ビームスプリッタアレイ
４Ａが配設される。同様にしてレンズ板３Ｂの射出面近
傍にはＺ方向に長さを有する複数（本実施の形態におい
ては１１個）の偏光ビームスプリッタ４ＢａをＸＺ平面
に平行な面上に配列し、接着して構成される偏光ビーム
スプリッタアレイ４Ｂが配設される。

【００１５】偏光ビームスプリッタ４Ａａの形状および
大きさは、ＸＹ平面に平行な断面における形状が略正方
形であってその一辺はレンズ板３Ａを構成するシリンド
リカルレンズ３Ａａの幅の略１／２の寸法を有する。そ
れぞれの偏光ビームスプリッタ４Ａａは、二つの２等辺
三角柱の斜面同士を接合して形成され、この接合面に偏
光分離膜が形成される。

【００１６】シリンドリカルレンズ３Ａとビームスプリ
ッタアレイ４Ａとの配設位置関係について説明すると、
シリンドリカルレンズ３Ａａの中央部または相隣り合う
シリンドリカルレンズ３Ａａの接合部に相当する位置に
偏光ビームスプリッタ４Ａａの中央部が位置するように
配置される。偏光ビームスプリッタ４Ａａの偏光分離膜
は、すべて同じ方向を向くようにこれら偏光ビームスプ
リッタ４Ａａは配列される。これらの複数の偏光ビーム
スプリッタ４Ａａのうち、相隣り合うシリンドリカルレ
ンズ３Ａａの接合部に対応する位置に配置された偏光ビ
ームスプリッタ４Ａａの射出面の全面を覆うように１／
２波長位相板５Ａが配設される。

【００１７】なお、レンズ板３Ｂの射出面近傍にＸＺ平
面に平行な平面に沿って配設されるビームスプリッタア
レイ４Ｂは上述のビームスプリッタ４Ａと同様の構成で
あるのでその説明を省略し、ビームスプリッタアレイ４
Ｂの射出面に配置される１／２波長位相板５Ｂについて
のみ説明する。

【００１８】偏光ビームスプリッタアレイ４Ａの射出部
に配設される１／２波長位相板５Ａは、複数の偏光ビー
ムスプリッタ４Ａａのうち、相隣り合うシリンドリカル
レンズ３Ａａの接合部に対応する位置に配置された偏光
ビームスプリッタ４Ａａの射出面の全面を覆うように配
設されるものであった。これに対し、１／２波長位相板
５Ｂは、複数の偏光ビームスプリッタ４Ｂａのうち、シ
リンドリカルレンズ３Ｂａの中央部に対応する位置に配
置された偏光ビームスプリッタ４Ｂａの射出面の全面を
覆うように配設される点が１／２波長位相板５Ａとの相
違点である。

【００１９】偏光ビームスプリッタアレイ４Ａおよび４
Ｂの射出面近傍には、それぞれ１枚のシリンドリカルレ
ンズ６Ａまたは６Ｂが配設される。シリンドリカルレン
ズ６Ａおよび６Ｂの入射面は平面、射出面は円筒面とな
っている。これらのシリンドリカルレンズ６Ａおよび６
Ｂは、そのシリンドリカル面の円筒軸がＺ軸に平行な方
向に延在するように配設される。したがって、両シリン
ドリカルレンズ６Ａおよび６ＢはＸＹ平面に平行な平面
上に沿って進む光線に対してパワーを有する。すなわ
ち、ＸＹ平面に平行な平面上に沿って進む光線を後述す
るライトバルブ１２に対して集光する機能を有する。

【００２０】シリンドリカルレンズ６Ａおよび６Ｂで囲
われる空間には偏光ビームスプリッタ７が配設される。
この偏光ビームスプリッタ７は、同一形状の直角二等辺
三角柱の斜面同士を接合して形成される。この接合面に
は偏光分離膜７ｄが形成される。偏光ビームスプリッタ
７の入射面７ａおよび７ｂは、それぞれシリンドリカル
レンズ６Ａまたは６Ｂに対向するように偏光ビームスプ
リッタ７は配設される。

【００２１】シリンドリカルレンズ６Ａから射出され、
Ｘ方向に進む光は入射面７ａより偏光ビームスプリッタ
７内に入射する一方、シリンドリカルレンズ６Ｂから射
出され、Ｙ方向に進む光は入射面７ｂより偏光ビームス
プリッタ７内に入射する。偏光ビームスプリッタ７内に
入射したこれらの光は偏光分離膜７ｄで偏光合成され、
射出面７ｃよりＸ方向に射出される。入射面７ａおよび
７ｂから入射する光がこのように偏光合成されるのは、
入射面７ａから入射した光が偏光分離膜７ｄを透過する
振動方向の偏光となっているのに対し、入射面７ｂより
入射した光が偏光分離膜７ｄに対して反射する振動方向
の偏光となっているからである。なお、入射面７ａおよ
び７ｂから入射する光の振動方向が上述のようになって
いる理由については後で説明する。

【００２２】以上のようにして偏光ビームスプリッタ７
で偏光合成され、射出面７ｃより射出した光はレンズ板
８に入射する。このレンズ板８は、ＹＺ面に平行な面上
に複数（本実施の形態においては３つ）のシリンドリカ
ルレンズ８ａを配列して構成される。シリンドリカルレ
ンズ８ａの入射面は円筒面、射出面は平面となってい
る。これらのシリンドリカルレンズ８ａは、そのシリン
ドリカル面の円筒軸がＹ軸に平行な方向に延在するよう
に配設される。

【００２３】レンズ板８の射出面近傍には、Ｙ方向に長
さを有する複数（本実施の形態においては７個）の偏光
ビームスプリッタ９ａをＹＺ平面に平行な平面上に配列
し、接着して構成される偏光ビームスプリッタアレイ９
が配設される。偏光ビームスプリッタ９ａの形状および
大きさは、ＸＺ平面に平行な断面における形状が略正方
形であってその一辺はレンズ板８を構成するシリンドリ
カルレンズ８ａの幅の略１／２の寸法を有する。それぞ
れの偏光ビームスプリッタ８ａは、二つの直角二等辺三
角形の斜面同士を接合して形成され、この接合面に偏光
分離膜が形成される。

【００２４】シリンドリカルレンズ８とビームスプリッ
タアレイ９との配設位置関係について説明すると、シリ
ンドリカルレンズ８ａの中央部または相隣り合うシリン
ドリカルレンズ８ａの接合部に相当する位置に偏光ビー
ムスプリッタ９ａの中央部が位置するように配置され
る。偏光ビームスプリッタ９ａの偏光分離膜は、すべて
同じ方向を向くようにこれら偏光ビームスプリッタ９ａ
は配列される。これらの複数の偏光ビームスプリッタ９
ａのうち、相隣り合うシリンドリカルレンズ８ａの接合
部に対応する位置に配置された偏光ビームスプリッタ９
ａの射出面の全面を覆うように１／２波長位相板１０が
配設される。

【００２５】偏光ビームスプリッタアレイ９の射出面近
傍には、シリンドリカルレンズ１０が配設される。シリ
ンドリカルレンズ１０の入射面は平面、射出面は円筒面
となっている。このシリンドリカルレンズ１０は、その
シリンドリカル面の円筒軸がＹ軸に平行な方向に延在す
るように配設される。したがって、シリンドリカルレン
ズ１０はＸＺ平面に平行な平面上に沿って進む光線に対
してパワーを有する。すなわち、ＸＺ平面に平行な平面
上に沿って進む光線を後述するライトバルブ１２に対し
て集光する機能を有する。

【００２６】以上のように構成されるライトバルブ照明
装置に関し、さらに図２および図３の光線図を用いてそ
の機能を説明する。

【００２７】図２（ａ）は、図１に示すライトバルブ照
明装置のＸＹ平面に平行な断面での光線図であり、図３
（ａ）はＸＺ平面に平行な断面での光線図である。ま
た、図２（ｂ）にはレンズ板３Ａ、偏光ビームスプリッ
タアレイ４Ａおよび１／２波長位相板５Ａを部分的に拡
大して示し、図２（ｃ）にはレンズ板３Ｂ、偏光ビーム
スプリッタアレイ４Ｂおよび１／２波長位相板５Ｂを部
分的に拡大して示す。同様に、図３（ｂ）にはレンズ板
８、偏光ビームスプリッタアレイ９および１／２波長位
相板１０を部分的に拡大して示す。なお、図２（ａ）に
おいては光源１Ａおよび光源１Ｂの図示は省略し、図３
（ａ）においては光源１Ａの図示を省略する。

【００２８】前述のように、レンズ板２Ａ、（レンズ板
２Ｂ）とレンズ板３Ａ（レンズ板３Ｂ）とは、レンズ２
Ａａ（レンズ２Ｂａ）のＸＹ平面に平行な断面における
焦点位置が対向するシリンドリカルレンズ３Ａａ（シリ
ンドリカルレンズ３Ｂａ）の位置に略一致するように構
成されている。したがって、レンズ板２Ａ（レンズ板２
Ｂ）に入射した光源１Ａ（光源１Ｂ）からの略平行光束
は各レンズによって分割されて対応するシリンドリカル
レンズ３Ａａ（シリンドリカルレンズ３Ｂａ）に集光さ
れ、このシリンドリカルレンズ３Ａａ（シリンドリカル
レンズ３Ｂａ）の中央部にＺ方向に沿って輝線が形成さ
れる。この輝線から射出した光は偏光ビームスプリッタ
アレイ４Ａ（偏光ビームスプリッタアレイ４Ｂ）を構成
する偏光ビームスプリッタ４Ａａ（偏光ビームスプリッ
タ４Ｂａ）のうち、シリンドリカルレンズ３Ａａの略中
央部に相当する位置に配置された偏光ビームスプリッタ
４Ａａ（偏光ビームスプリッタ４Ｂａ）に入射する。こ
の光は偏光ビームスプリッタ４Ａａ（偏光ビームスプリ
ッタ４Ｂａ）の偏光分離膜を透過して進行する第１偏光
すなわちＰ偏光と偏光分離膜にて反射する第２偏光すな
わちＳ偏光とに偏光分離される。

【００２９】図２（ｂ）に示されるように、偏光ビーム
スプリッタアレイ４Ａの偏光ビームスプリッタ４Ａａの
偏光分離膜を透過して偏光ビームスプリッタ４Ａａを射
出した第１偏光すなわちＰ偏光はそのまま進行する。偏
光ビームスプリッタ４Ａａの偏光分離膜によって反射さ
れた第２偏光すなわちＳ偏光は隣接する偏光ビームスプ
リッタ４Ａａに入射し、この偏光ビームスプリッタ４Ａ
ａの偏光分離膜で反射されて偏光ビームスプリッタ４Ａ
ａから出射する。このとき、偏光分離膜で反射された第
２偏光が出射する偏光ビームスプリッタ４Ａａの射出面
には既に説明したとおり１／２波長位相板５Ａが配置さ
れている。このため、第２偏光は１／２波長位相板を透
過する際に第１偏光に変換される。つまり、偏光ビーム
スプリッタアレイ４Ａおよび１／２波長位相板５Ａを透
過してシリンドリカルレンズ６Ａに入射する光はすべて
第１偏光となる。この第１偏光は、上述のようにＸＹ平
面にて曲率を有するシリンドリカルレンズ６Ａを経て偏
光ビームスプリッタ７へ入射面７ａより入射する。

【００３０】ところで、レンズ板３Ｂの射出面に配置さ
れた偏光ビームスプリッタアレイ４Ｂは、この偏光ビー
ムスプリッタアレイ４Ｂを構成する偏光ビームスプリッ
タ４Ｂａの射出面における１／２波長位相板５Ｂの配置
が偏光ビームズプリッタアレイ４Ａにおける１／２位相
波長板５Ａの配置と異なっていることについては既に述
べた。このため、図２（ｃ）に示されるようにレンズ３
Ｂａ上の輝線から射出した光のうち、偏光ビームスプリ
ッタ４Ｂａに入射して偏光分離膜を透過した第１偏光す
なわちＰ偏光は１／２波長位相板５Ｂを透過する際に第
２偏光すなわちＳ偏光に変換される。また、偏光分離膜
によって反射された第２偏光は、隣接偏光ビームスプリ
ッタ４Ｂａに入射し、さらにこの偏光ビームスプリッタ
４Ｂａの偏光分離膜によって反射されて偏光ビームスプ
リッタ４Ｂａより射出する。以上のように、偏光ビーム
スプリッタアレイ４Ｂおよび１／２波長位相板５Ｂを透
過してシリンドリカルレンズ６Ｂに入射する光はすべて
第２偏光となる。この第２偏光は、上述のようにＸＹ平
面にて曲率を有するシリンドリカルレンズ６Ｂを経て偏
光ビームスプリッタ７へ入射面７ｂより入射する。

【００３１】以上のようにして偏光ビームスプリッタ７
に対してその入射面７ａから入射した第１偏光すなわち
Ｐ偏光は、偏光分離膜７ｄを透過する振動方向を有する
直線偏光であり、入射面７ｂから入射した第２偏光すな
わちＳ偏光は、偏光分離膜７ｄで反射される振動方向を
有する直線偏光である。したがって、これらの第１偏光
および第２偏光は、偏光ビームスプリッタ７によって合
成され、射出面７ｃより射出してＸ方向に沿って進む。

【００３２】上述のように合成された第１偏光および第
２偏光は、偏光ビームスプリッタ７の射出面７ｃ近傍に
配置されたレンズ板８に入射するが、レンズ板８を構成
するシリンドリカルレンズ８ａはＸＹ面に関しては曲率
を有しないために、そのまま進行して偏光ビームスプリ
ッタアレイ９に入射する。

【００３３】この偏光ビームスプリッタアレイ９を構成
する偏光ビームスプリッタ９ａの偏光分離膜に入射する
第１偏光および第２偏光のうち、第１偏光は偏光分離膜
に対してＳ方向の振動方向を有するので、反射されて隣
接する偏光ビームスプリッタ９ａに入射し、この偏光ビ
ームスプリッタ９ａの偏光分離膜で再度反射されてＸ方
向に射出する。そして、この偏光ビームスプリッタ９ａ
の射出面に配置された１／２波長位相板１０を透過する
際に第２偏光に変換される。

【００３４】一方、偏光ビームスプリッタアレイ９に入
射した第１偏光および第２偏光のうちの第２偏光は、偏
光ビームスプリッタ９ａの偏光分離膜に対してはＰ方向
の振動方向を有するので、偏光ビームスプリッタ９ａを
透過して第２偏光の状態で射出する。第１偏光および第
２偏光の合成光は、以上のようにして単一の振動方向を
有する直線偏光（本実施の形態においては第２偏光すな
わちＳ偏光）に変換されてライトバルブ１２に導かれ
る。

【００３５】図３（ａ）を参照し、光源１Ａ（図１）か
ら出射した光がＸＺ平面に平行な面上に沿って進む様子
を説明する。光源１Ａから射出された光源光は、レンズ
板２Ａに入射する。レンズ２Ａ板を構成するレンズ２Ａ
ａは、前述のようにトーリック面を有しており、ＸＺ平
面に関してはその曲率がレンズ板８のシリンドリカルレ
ンズ８ａに集光するように設計作製されている。このた
め、複数のレンズ２Ａａのそれぞれから射出した光は前
述のレンズ板３Ａ、偏光ビームスプリッタアレイ４Ａ、
シリンドリカルレンズ６Ａ、そして偏光ビームスプリッ
タ７を経て、複数のレンズ２Ａａのそれぞれに対応して
設けられる複数のシリンドリカルレンズ８ａのそれぞれ
の中央部にＹ方向に延在する輝線を形成する。このと
き、偏光ビームスプリッタアレイ４Ａおよび１／２波長
位相板５Ａを経ることによって第１偏光（Ｐ偏光）に変
換されることは前述のとおりである。

【００３６】また、図３（ａ）では図示されていない
が、レンズ板２Ｂを経た光源１Ｂからの光源光はレンズ
板３Ｂ、偏光ビームスプリッタアレイ４Ｂおよび１／２
波長位相板５Ｂを経て第２偏光（Ｓ偏光）に変換され、
シリンドリカルレンズ５Ｂ、偏光ビームスプリッタ７を
経て複数のシリンドリカルレンズ８ａのそれぞれの中央
部にＹ方向に延在する輝線を形成する。

【００３７】以上のようにして、レンズ板８のシリンド
リカルレンズ８ａの中央部には第１偏光および第２偏光
が合成されてＹ方向に延在する輝線が形成される。この
輝線から射出した光は、シリンドリカルレンズ８ａの射
出面に配置された偏光ビームスプリッタアレイ９に入射
する。このとき、上述した光は、複数配列された偏光ビ
ームスプリッタ９ａのうち、シリンドリカルレンズ８ａ
の略中央部に対応する位置に配置された偏光ビームスプ
リッタ９ａに入射する。偏光ビームスプリッタ９ａに入
射した第１偏光および第２偏光のうちの第１偏光は、図
２（ａ）を参照して説明したように偏光ビームスプリッ
タ９ａの偏光分離膜に対してはＳ方向の振動方向を有す
るので、偏光分離膜で反射されて隣接する偏光ビームス
プリッタ９ａに入射し、偏光分離膜で再度反射されてＸ
方向に射出する。そして、この偏光ビームスプリッタ９
ａの射出面に配置された１／２波長位相板１０を透過す
る際に第２偏光に変換される。

【００３８】また、偏光ビームスプリッタアレイ９に入
射した第１偏光および第２偏光のうちの第２偏光につい
ても、図２（ａ）を参照して説明したように偏光ビーム
スプリッタ９ａの偏光分離膜に対してはＰ方向の振動方
向を有するので、偏光ビームスプリッタ９ａを透過して
第２偏光の状態で射出する。第１偏光および第２偏光の
合成光は、以上のようにして単一の振動方向を有する直
線偏光（本実施の形態においては第２偏光すなわちＳ偏
光）に変換されてライトバルブ１２に導かれる。

【００３９】上述のように偏光ビームスプリッタアレイ
９から射出した第２偏光（Ｓ偏光）は、ＸＺ平面にたい
して曲率を有するシリンドリカル集光レンズ１１を経て
ライトバルブ１２を照明する。

【００４０】なお、本実施の形態に係るライトバルブ照
明装置は、Ｓ偏光の単一振動方向を有する直線偏光をラ
イトバルブ１２に導くものであったが、Ｐ偏光の直線偏
光を導くものであってもよい。この場合、図１における
レンズ板８の射出面に配置された偏光ビームスプリッタ
アレイ９を構成する偏光ビームスプリッタ９ａの射出面
に配置される１／２波長位相板１０の配置位置を変更す
ることで可能となる。つまり、偏光ビームスプリッタ９
ａに入射し、偏光分離膜を透過した第２偏光を偏光ビー
ムスプリッタ９ａの射出面に設けられる１／２波長位相
板１０で第１偏光に変換する。そして、偏光ビームスプ
リッタの偏光分離膜で反射されて隣接する偏光ビームス
プリッタ９ａに入射し、この偏光ビームスプリッタ９ａ
で再度反射されてＸ方向に進む第１偏光をそのまま出射
させる。このようにすることにより、偏光ビームスプリ
ッタアレイ９から射出する光をＰ偏光の単一振動方向を
有する直線偏光とすることもできる。

【００４１】以上では、二つの光源１Ａおよび１Ｂを同
時に点灯させて用いる例について説明したが、必要に応
じてどちらか一方の光源を点灯させてもよい。すなわ
ち、比較的小さな倍率で投射する場合や十分に暗い投射
環境で投射する場合には光源を一灯のみ点灯させること
も可能である。逆に比較的大きな倍率で投射する場合
や、明るめの投射環境で投射する場合には二灯を同時に
点灯させることで輝度を増すことができる。

【００４２】以上に説明したように、本実施の形態に係
るライトバルブ照明装置においては二つの光源１Ａおよ
び１Ｂを用い、これらの光源１Ａおよび１Ｂから射出さ
れるランダム偏光を合成し、単一の振動方向を有する直
線偏光に変換してライトバルブ１２を重畳照明すること
ができる。このため、１つの光源を使用する場合に比し
て約２倍の輝度を有する単一偏光のライトバルブ照明を
行うことができる。さらに、両光源とも、いわゆるフラ
イアイ照明光学系を有する構成となっている。つまり、
光源１Ａおよび１Ｂから射出される光束を、レンズ板２
Ａおよび２Ｂを構成するレンズ２Ａａおよび２Ｂａの数
に応じて分割し、分割した光束を重畳してライトバルブ
１２に導くことにより照明の輝度ムラを大幅に減じるこ
とができる。加えて、投射環境や投射状態に応じて二つ
の光源１Ａおよび１Ｂのうちのいずれか一灯、あるいは
二灯を点灯することにより、常に最適な輝度の投射像を
得ることができる。

【００４３】− 第２の実施の形態 − 第１の実施の形態に係るライトバルブ照明装置では、被
照明物であるライトバルブは透過型ライトバルブを前提
とした照明装置であったが、本実施の形態においては、
反射型のライトバルブを被照明物とする。

【００４４】図４は、第２の実施の形態に係るライトバ
ルブ照明装置の構成を示す図である。このライトバルブ
照明装置は、反射型ライトバルブ１２’を被照明体と
し、ライトバルブ１２’が反射型であることと、このラ
イトバルブ１２’の直前に偏光ビームスプリッタ１３を
配置したことが、第１の実施の形態に係るライトバルブ
照明装置との相違点である。なお、第１の実施の形態に
係るライトバルブ照明装置と同じ構成要素については同
じ符号を付し、その説明を省略する。

【００４５】図４において偏光ビームスプリッタ１３
は、偏光ビームスプリッタ７とほぼ同様の構成となって
いる。つまり、偏光ビームスプリッタ１３は同一形状の
直角二等辺三角柱の斜面同士を接合したものであり、さ
らにこの接合には偏光分離膜１３ｄが形成されている。
偏光ビームスプリッタ１３には、第２偏光すなわちＳ偏
光が入射する。この入射光は、偏光分離膜１３ｄに対し
てＳ方向に振動方向を有する直線偏光である。したがっ
て、この入射光は偏光分離膜１３ｄによって反射され、
偏光ビームスプリッタ１３の射出面近傍に配置される反
射型ライトバルブ１２’に入射する。この反射型ライト
バルブ１２’としては、電気書き込み型あるいは光書き
込み型のものを用いることができるが、投射装置の小型
化の観点から電気書き込み型のものを用いることが望ま
しい。この理由は、光書き込み型を用いると書き込み光
学系が必要となるからである。

【００４６】反射型ライトバルブ１２’に入射した光
は、この反射型ライトバルブ１２’で反射される際に、
反射型ライトバルブ１２’に入力される画像信号に応じ
て変調され、変調光／非変調光の混合光となって偏光ビ
ームスプリッタ１３に再度入射する。反射型ライトバル
ブ１２’で変調された光は第１偏光（Ｐ偏光）となるの
で、偏光分離膜１３ｄを透過してマイナスＹ方向に直進
し、偏光ビームスプリッタ１３から射出して不図示の投
射レンズを介して同じく不図示のスクリーン上に投射さ
れる。このとき光源１Ａおよび１Ｂは、必要に応じて一
灯点灯とすることも二灯同時点灯とすることも可能であ
る。

【００４７】本実施の形態に係るライトバルブ照明装置
においても、第１の実施の形態に係るライトバルブ照明
装置と同様に、光源１Ａと光源１Ｂとを用いてライトバ
ルブ１２’を重畳照明することができる。このため、１
つの光源を使用する場合に比して約２倍の輝度を有する
単一偏光のライトバルブ照明を行うことができる。ま
た、フライアイ照明光学系を有することにより、照明の
輝度ムラを大幅に減じることができるのに加え、投射環
境や投射状態に応じて二つの光源１Ａおよび１Ｂのうち
のいずれか一灯、あるいは二灯を点灯することにより、
常に最適な輝度の投射像を得ることができるのも第１の
実施の形態に係るライトバルブ照明装置と同様である。

【００４８】− 第３の実施の形態 − 図５は、第３の実施の形態に係るライトバルブ照明装置
を用いた投写型表示装置の構成を示す図である。図５に
おいて、ライトバルブ照明装置の主要部分は第１の実施
の形態に係るライトバルブ照明装置と同様の構成を有す
る。したがって、図１に示すものと同一の構成要素には
同じ符号を付し、その説明を省略する。この図５は、図
１に示されるライトバルブ照明装置を図１のＺ方向より
見た様子を示している。なお、図示の簡略化のため、偏
光ビームスプリッタアレイ４Ａおよび４Ｂに関しては、
これらを構成する偏光ビームスプリッタ４Ａａおよび４
Ｂａの図示を省略する。同様に１／２波長位相板５Ａ、
５Ｂおよび１０についてもその図示を省略するが、これ
らの構成は図１に示すものと同様であり、シリンドリカ
ルレンズ１１から射出した単一偏光は第２偏光（Ｓ偏
光）となるように構成されている。

【００４９】本実施の形態においては、シリンドリカル
レンズ１１から射出した単一偏光の光源光を色分解光学
系にて赤（Ｒ）光、緑（Ｇ）光、青（Ｂ）光の３色に色
分解し、各色光をそれぞれの色光用に配置した透過型ラ
イトバルブの照明光として使用し、これらライトバルブ
を透過射出した変調光を色合成して投射レンズにて投射
してフルカラー像を投射する。なお、本明細書中では色
分解されたこれらの光を単に「Ｒ光」、「Ｇ光」、「Ｂ
光」と称する。

【００５０】図５において、シリンドリカル集光レンズ
１１を射出した第２偏光（Ｓ偏光）は、この光の進行経
路上に配設されたＢ光反射ダイクロイックミラー２１に
４５度の入射角で入射する。この光はＢ光反射ダイクロ
イックミラー２１で反射されてマイナスＹ方向に進行す
るＢ光と、Ｂ光反射ダイクロイックミラー２１を透過し
てＸ方向に進むＲ光、Ｇ光の混合光とに色分解される。
マイナスＹ方向に進むＢ光は折り曲げミラー２５によっ
て進行方向を直角に変えられて再度Ｘ方向に進行し、フ
ィールドレンズ２７Ｂを経てＢ光用透過型ライトバルブ
２８Ｂに入射する。

【００５１】Ｂ光反射ダイクロイックミラー２１を透過
したＲ光、Ｇ光は、このＲ光、Ｇ光の進行経路上に配置
されたＧ光反射ダイクロイックミラー２２に４５度の入
射角度で入射する。Ｒ光、Ｇ光は、Ｇ光反射ダイクロイ
ックミラー２２で反射されてマイナスＹ方向に進行する
Ｇ光と、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２２を透過して
Ｘ方向に進むＲ光とに色分解される。このように、Ｂ光
反射ダイクロイックミラー２１とＧ光反射ダイクロイッ
クミラー２２とで三色分解光学系が構成される。

【００５２】上述のようにして色分解されたＧ光および
Ｒ光は、それぞれの光の進行経路上に配置されたフィー
ルドレンズ２７Ｇおよび２７Ｒを経て、Ｇ色光用透過型
ライトバルブ２８ＧおよびＲ光用透過型ライトバルブ２
８Ｒにそれぞれ入射して照明する。

【００５３】ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色用の透過型ライト
バルブ２８Ｒ、２８Ｇおよび２８Ｂのそれぞれの直前に
配置されたフィールドレンズ２７Ｂ、２７Ｇ、２７Ｒに
ついて説明する。本発明の照明装置においては、図２お
よび図３を参照して説明したように、互いに直交するＸ
Ｙ面とＸＺ平面とで光源１Ａおよび１Ｂから射出される
光に屈折作用を及ぼすレンズ板の組み合わせが異なる。
つまり、ＸＹ平面ではレンズ板２Ａ（２Ｂ）、３Ａ（３
Ｂ）およびシリンドリカルレンズ６Ａ（６Ｂ）が、ＸＺ
平面ではレンズ板２Ａ（２Ｂ）、８およびシリンドリカ
ルレンズ１１が屈折作用を及ぼす。このためＸＹ平面と
ＸＺ平面とでは照明の開口数（ＮＡ）が異なるという特
徴を有している。

【００５４】このために、相異なる開口数に合わせてそ
れぞれのフィールドレンズもＸＹ平面に対応する断面に
おける曲率とＸＺ平面に対応する曲率とが異なるトーリ
ックレンズとなっている。具体的に説明すると、フィー
ルドレンズ２７Ｒ、２７Ｇおよび２７Ｂはいずれも同じ
トーリック面を有している。そして、フィールドレンズ
２７ＲはＸＹ平面に平行な断面における曲率がＸＺ平面
に平行な断面における曲率よりも小さくなるように、フ
ィールドレンズ２７ＧはＸＹ平面に平行な断面における
曲率がＹＺ平面に平行な断面における曲率よりも小さく
なるように、フィールドレンズ２７ＢはＸＹ平面に平行
な断面における曲率よりもＸＺ平面に平行な断面におけ
る曲率よりも小さくなるようにそれぞれトーリック面形
状が定められる。なお、これらのフィールドレンズ２７
Ｒ、２７Ｇおよび２７Ｂの面形状をトーリック面とする
のに代えて、たとえばこれらのフィールドレンズ２７
Ｒ、２７Ｇおよび２７Ｂの入射面をシリンドリカル面と
し、射出面を球面レンズとするものであってもよい。つ
まり、ＸＹ平面に平行な断面におけるパワーと、ＸＺ平
面に平行な断面におけるパワーをそれぞれの断面におけ
るＮＡに対応して定めればよい。

【００５５】なお、フィールドレンズ２７Ｒ、２７Ｇお
よび２７Ｂを各透過型ライトバルブ２８Ｒ、２８Ｇおよ
び２８Ｂの前側に配置する目的は、後述する投射レンズ
中の開口絞りによって定義される主光線が透過型ライト
バルブ２８Ｒ、２８Ｇおよび２８Ｂそれぞれにおいて光
軸に対して平行になるように、すなわち上記主光線がテ
レセントリックな位置に配置されるようにするためであ
る。一般に、ライトバルブ中の液晶は入射光の入射角度
に対して異なる光学特性を有しているために、いわゆる
カラーシェーディングを生じやすい。これに対し、上述
のようにテレセントリックな構成とすることにより各色
の照明光の主光線はすべてライトバルブの入射面と直交
するのでカラーシェーディングを抑制することができ
る。

【００５６】上述した透過型ライトバルブ２８Ｒ、２８
Ｇおよび２８Ｂは、透過型液晶パネルを２枚のクロスニ
コルを構成する偏光板にて挟み込んだものとなってい
る。透過型ライトバルブ２８Ｒ、２８Ｇおよび２８Ｂの
それぞれに入射するＲ、Ｇ、Ｂの各色光は単一の第２偏
光（Ｓ偏光）であるが、透過型ライトバルブ２８Ｒ、２
８Ｇおよび２８Ｂの入射面に配設される偏光板に対して
はＰ方向の振動方向を有する。

【００５７】透過型ライトバルブ２８Ｒ、２８Ｇおよび
２８Ｂに入射した各色光は、透過型ライトバルブ２８
Ｒ、２８Ｇおよび２８Ｂのそれぞれに入力される色信号
に応じて変調され、変調光／非変調光の混合光となる。
これらの混合光のうち、変調光のみが透過型ライトバル
ブ２８Ｒ、２８Ｇおよび２８Ｂそれぞれの射出面に配設
された偏光板で検光されて射出する。

【００５８】それぞれの透過型ライトバルブ２８Ｒ、２
８Ｇおよび２８Ｂから射出された各色変調光について説
明すると、Ｂ光用透過型ライトバルブ２８Ｂから射出し
たＢ光変調光は、この変調光の進行経路上に配設された
Ｂ光透過、Ｇ光反射特性を有するダイクロイックミラー
２３を透過して進行する。Ｇ光用透過型ライトバルブ２
８Ｇから射出したＧ光変調光は、上記ダイクロイックミ
ラー２３に４５度の入射角度で入射し、このダイクロイ
ックミラー２３で反射されて上記Ｂ光と色合成され、Ｘ
方向に進む。これらＢ光およびＧ光の進行経路上にはさ
らに、Ｒ光反射、Ｇ光およびＢ光透過特性を有するダイ
クロイックミラー２４が配設されているが、Ｂ光および
Ｇ光はこのダイクロイックミラー２４を透過してＸ方向
に進む。そして、Ｒ光用透過型ライトバルブ２８Ｒから
射出したＲ光変調光は、このＲ光変調光の進行経路上に
配設される折り曲げミラー２６に４５度の入射角度で入
射して反射され、マイナスＹ方向に進む。このＲ光変調
光はダイクロイックミラー２４に４５度の入射角度で入
射して反射され、上述したＢ光、Ｇ光と色合成される。

【００５９】このように色合成された光は、投射レンズ
２９を介して図示しないスクリーン上にフルカラー像と
して投射される。

【００６０】以上の透過型液晶ライトバルブを使用した
投射型表示装置においては、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色光用のライ
トバルブ照明装置として、本発明に係る照明装置を使用
するために、それぞれの透過型ライトバルブ２８Ｒ、２
８Ｇおよび２８Ｂに対して単一の振動方向の高輝度かつ
輝度ムラのない直線偏光で照明することができる。とこ
ろで、本実施の形態に係る投写型表示装置では、各透過
型ライトバルブ２８Ｒ、２８Ｇおよび２８Ｂに対してラ
ンダム偏光の照明光を導くことも可能である。しかし、
このようにすると透過型ライトバルブ２８Ｒ、２８Ｇお
よび２８Ｂのそれぞれに導かれる照明光のうち、それぞ
れの透過型ライトバルブの入射面に配設される偏光板に
対してＰ方向の振動方向を有する直線偏光しか照明用の
光として寄与しないことになる。このため、投射像の輝
度を増すことが困難となる。この点、本発明に係るライ
トバルブ照明装置によれば、光源の光を効率よく用いる
ことができるので、光源の明るさに比してより明るい投
射像を得ることができる。

【００６１】また、本実施の形態に係る投写型表示装置
においても、光源１Ａおよび１Ｂのうちのいずれか一灯
のみを点灯させることも二灯同時点灯することもできる
ので、状況に応じて投射像の輝度を常に適正に維持する
ことが容易となる。ところで、偏光板自体は有機材料で
構成されるので熱に弱いという性質を有する。したがっ
て、光源を二灯同時点灯させた場合に、偏光板の温度が
上昇して偏光板が劣化が早まることも考えられる。しか
し、本実施の形態に係る投写型表示装置では透過型ライ
トバルブ２８Ｒ、２８Ｇおよび２８Ｂのそれぞれの入射
面に配設される偏光板に対し、Ｐ方向の振動方向を有す
る直線偏光のみが導かれる。したがって、これらの偏光
板は光源から射出される光を殆ど吸収することがないの
で偏光板の温度上昇を抑制することができ、透過型ライ
トバルブ２８Ｒ、２８Ｇおよび２８Ｂの寿命を延ばすこ
とが可能となる。

【００６２】さらに、本実施の形態に係る投写型表示装
置に用いられるライトバルブ照明装置によれば、上述の
ようなトーリック面を有するフィールドレンズ２７Ｒ、
２７Ｇおよび２７Ｇを各透過型液晶ライトバルブの入射
面近傍に配設することにより、カラーシェーディングを
抑制してコントラストの高い鮮明な投射像を得ることが
できる。

【００６３】− 第４の実施の形態 − 図６は、反射型ライトバルブが用いられる投写型表示装
置に本発明のライトバルブ照明装置を組み込んだ例を示
すものである。図６中に示されるライトバルブ照明装置
は、以下で説明する部分を除いて図１に示されるライト
バルブ照明装置と同様の構成を有する。したがって、図
１のものと同じ構成要素には同じ符号を付してその説明
を省略する。また、図示の簡略化のため、偏光ビームス
プリッタアレイ４Ａおよび４Ｂに関しては、これらを構
成する偏光ビームスプリッタ４Ａａおよび４Ｂａの図示
を省略する。同様に、偏光ビームスプリッタ４Ａ、４Ｂ
および９の射出面に配設される１／２波長位相板５Ａ、
５Ｂおよび１０についてもその図示を省略する。

【００６４】本実施の形態に係る投射型表示装置におい
ては、各ライトバルブに入射する偏光を第１偏光（Ｐ偏
光）とするため、偏光ビームスプリッタアレイ９を構成
する偏光ビームスプリッタ９ａの射出面に配置される１
／２波長位相板１０の位置が図１のものと異なる。すな
わち、シリンドリカルレンズ８ａの略中央部に対応する
位置に配置される偏光ビームスプリッタ９ａの射出面に
１／２波長位相板１０が配設され、相隣り合うシリンド
リカルレンズ８ａの接合部に対応する位置に配置される
偏光ビームスプリッタ９ａの射出面には１／２波長位相
板が配設されない。これが本実施の形態におけるライト
バルブ照明装置と図１に示されるライトバルブ照明装置
との相違点である。

【００６５】シリンドリカルレンズ１１から射出した第
１偏光（Ｐ偏光）は、偏光ビームスプリッタ７と同様の
構成の偏光ビームスプリッタ３１に入射する。第１偏光
は、偏光ビームスプリッタ３１の偏光分離膜に対してＰ
方向の振動方向を有する直線偏光である。したがって、
偏光ビームスプリッタ３１の偏光分離膜をそのまま透過
してＸ方向に沿って進み、色分解合成光学プリズムを構
成する第１プリズム３２に面３２ａより入射する。この
入射光は、第１プリズム３２の第２面３２ｂに形成され
たＢ光反射ダイクロイック膜によって反射されるＢ光
と、透過進行するＲ光、Ｇ光の混合光とに色分解され
る。Ｂ光は、第１プリズム３２中を進行して面３２ａに
て全反射作用を受けて進行し、面３２ｃから射出してこ
の面３２ｃ近傍に配置されたＢ光用反射型ライトバルブ
３５Ｂに入射する。

【００６６】上述のＢ光反射ダイクロイック膜を透過し
たＲ光、Ｇ光混合光は、第１プリズム３２の面３２ｂよ
り射出し、この面３２ｂと空隙を有して配置される第２
プリズム３３に面３３ａから入射する。この光は第２プ
リズム３３中を進行して第２プリズム３３と第３プリズ
ム３４との接合面３４ａに形成されたＲ光反射ダイクロ
イック膜によって反射されるＲ光と、このＲ光反射ダイ
クロイック膜を透過して第３プリズム３４に入射するＧ
光とに色分解される。Ｒ光は、第２プリズムの面３３ａ
で全反射作用を受けて面３３ｃから射出し、この面３３
ｃ近傍に配設されたＲ光用反射型ライトバルブ３５Ｒに
入射する。第３プリズム３４に入射したＧ光は、そのま
ま進行して面３４ｂから射出し、この面３４ｂ近傍に配
置されたＧ光用反射型ライトバルブ３５Ｇに入射する。

【００６７】上述したＲ、Ｇ、Ｂの各色光は、それぞれ
の色に対応する反射型ライトバルブ３５Ｒ、３５Ｇおよ
び３５Ｂで反射される際に、これらの反射型ライトバル
ブ３５Ｒ、３５Ｇおよび３５Ｂに入力される色信号に応
じて変調作用を受け、変調光すなわち第２偏光（Ｓ偏
光）と非変調光すなわち第１偏光（Ｐ偏光）との混合光
となって上述した第１〜第３プリズム３２、３３および
３４中で構成される色分解合成プリズム中を逆行して進
行し、色合成がなされる。色合成された変調光／非変調
光の混合光は、第１プリズム３２の面３２ａから射出
し、偏光ビームスプリッタ３１に入射する。そして変調
光のみが偏光ビームスプリッタ３１の偏光分離膜で検光
されて反射され、投射レンズ３６を介してフルカラー像
が不図示のスクリーン上に投射される。

【００６８】なお、本実施の形態において各反射型ライ
トバルブ３５Ｒ、３５Ｇおよび３５Ｂに入射させる直線
偏光は第１偏光（Ｐ偏光）であったが、もちろん第２偏
光（Ｓ偏光）とすることが可能であることはいうまでも
ない。その際には、上述の色分解合成光学プリズムの配
設位置を変え、図６において偏光ビームスプリッタ３１
の上方すなわちマイナスＹ方向の位置に配設すればよ
い。このように構成することにより、偏光ビームスプリ
ッタ３１の偏光分離膜で反射されたＳ偏光が色分解合成
光学プリズムに入射し、さらに各反射型ライトバルブ３
５Ｒ、３５Ｇおよび３５Ｂで反射される際に変調された
光すなわち第１偏光（Ｐ偏光）は偏光ビームスプリッタ
３１で検光されてＹ方向に進む。この光は投射レンズ３
６を介して不図示のスクリーン上に投射される。

【００６９】以上に説明したように、本実施の形態の投
射型表示装置においては、各色光用に配置された反射型
ライトバルブ３５Ｒ、３５Ｇおよび３５Ｂに対して明る
くてムラの少ない単一振動方向の直線偏光を導くことが
できる。したがって、スクリーン上に形成される投射像
も高輝度かつ輝度ムラの少ないものとなる。

【００７０】また、本実施の形態に係る投写型表示装置
においても、光源１Ａおよび１Ｂのうちのいずれか一灯
のみを点灯させることも二灯同時点灯することもできる
ので、状況に応じて投射像の輝度を常に適正に維持する
ことが容易となる。

【００７１】− 第５の実施の形態 − 図７は、第４の実施の系統と同様に反射型ライトバルブ
が用いられる投写型表示装置に本発明のライトバルブ照
明装置を組み込んだ例を示すものである。図７中に示さ
れるライトバルブ照明装置は、図１に示されるライトバ
ルブ照明装置と同様の構成を有する。したがって、図１
のものと同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を
省略する。また、図示の簡略化のため、偏光ビームスプ
リッタアレイ４Ａおよび４Ｂに関しては、これらを構成
する偏光ビームスプリッタ４Ａａおよび４Ｂａの図示を
省略する。同様に、偏光ビームスプリッタ４Ａ、４Ｂお
よび９の射出面に配設される１／２波長位相板５Ａ、５
Ｂおよび１０についてもその図示を省略する。

【００７２】偏光照明装置から射出された第２偏光（Ｓ
偏光）の照明光は、まずＢ光反射ダイクロイックミラー
４１ａとＲ光、Ｇ光反射ダイクロイックミラー４１ｂと
をＸ型に配置したいわゆるクロスダイクロイックミラー
４１にそれぞれ４５度の入射角度で入射する。各ダイク
ロイックミラーによって反射されたＢ光およびＲ光、Ｇ
光の混合光は、それぞれシリンドリカルレンズ１１から
射出された光の進行方向に直交しかつ互いに反対の方向
すなわちマイナスＹ方向およびＹ方向に沿って進行し、
それぞれ折り曲げミラー４３、４４に４５の入射角度で
入射する。折り曲げミラー４３、４４のそれぞれで反射
されたＢ光およびＲ光、Ｇ光混合光は、それぞれシリン
ドリカルレンズ１１から射出された光の進行方向と平行
なＸ方向に沿って進行する。

【００７３】Ｂ光は、フィールドレンズ４３Ｂを経てＢ
光用偏光ビームスプリッタ４４Ｂに入射する。このと
き、Ｂ光は偏光ビームスプリッタ４４Ｂの偏光分離膜に
対してＳ方向の振動方向を有しているので、この偏光分
離膜で反射されてＹ方向に進行する。このＢ光はＢ光用
偏光ビームスプリッタ４４Ｂの面４４Ｂａ近傍に配置さ
れたＢ光用反射型ライトバルブ４５Ｂに入射する。

【００７４】Ｒ光、Ｇ光の混合光は、この混合光の進行
経路上に配設されるＧ光反射ダイクロイックミラー４２
に４５度の入射角度で入射する。Ｒ光、Ｇ光混合光のう
ち、Ｇ光はＧ光反射ダイクロイックミラー４２で反射さ
れてＹ方向に進行し、Ｒ光は透過してそのまま進行して
色分解される。

【００７５】Ｇ光は、フィールドレンズ４３Ｇを経てＧ
光用偏光ビームスプリッタ４４Ｇに入射する。このと
き、Ｇ光は偏光ビームスプリッタ４４Ｇの偏光分離膜に
対してＳ方向の振動方向を有しているので、この偏光分
離膜で反射されてマイナスＸ方向に進行する。このＧ光
はＧ光用偏光ビームスプリッタ４４Ｇの面４４Ｇａ近傍
に配置されたＧ光用反射型ライトバルブ４５Ｇに入射す
る。

【００７６】Ｒ光は、フィールドレンズ４３Ｒを経てＲ
光用偏光ビームスプリッタ４４Ｒに入射する。このと
き、Ｒ光は偏光ビームスプリッタ４４Ｒの偏光分離膜に
対してＳ方向の振動方向を有しているので、この偏光分
離膜で反射されてマイナスＹ方向に進行する。このＲ光
はＲ光用偏光ビームスプリッタ４４Ｒの面４４Ｒａ近傍
に配置されたＲ光用反射型ライトバルブ４５Ｒに入射す
る。

【００７７】なお、フィールドレンズ４３Ｒ、４３Ｇお
よび４３Ｂを各色光用偏光ビームスプリッタ４４Ｒ、４
４Ｇおよび４４Ｂの入射面近傍に配置する目的は、後述
する投射レンズ中の開口絞りによって定義される主光線
が反射型ライトバルブ４５Ｒ、４５Ｇおよび４５Ｂそれ
ぞれにおいて光軸に対して平行になるように、すなわち
上記主光線がテレセントリックな位置に配置されるよう
にするためである。このようにテレセントリックな構成
とすることにより、カラーシェーディングを抑制するこ
とができる。フィールドレンズ４３Ｒ、４３Ｇおよび４
３Ｂの面形状は、第３の実施の形態でも説明したように
トーリック面となっている。なお、これらフィールドレ
ンズ４３Ｒ、４３Ｇおよび４３Ｂの面形状をトーリック
面とするのに代えて、たとえばこれらのフィールドレン
ズ４３Ｒ、４３Ｇおよび４３Ｂの入射面をシリンドリカ
ル面とし、射出面を球面とするものであってもよい。

【００７８】以上のように、クロスダイクロイックミラ
ー４１およびＧ光反射ダイクロイックミラー４２によっ
て各色光用反射型ライトバルブ４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂ
までの光路長は３色とも同じになっている。

【００７９】それぞれの色用の反射型ライトバルブ４５
Ｒ、４５Ｇおよび４５Ｂに入射した光が反射される際
に、これらの反射型ライトバルブ４５Ｒ、４５Ｇおよび
４５Ｂのそれぞれに入射される色信号に応じて変調作用
を受け、変調光すなわち第１偏光と非変調光すなわち第
２偏光との混合光となる。

【００８０】これらの変調光／非変調光の混合光は、往
路を逆行してそれぞれビームスプリッタ４４Ｒ、４４Ｇ
および４４Ｂに入射する。そして、各色の変調光のみが
対応する偏光ビームスプリッタ４４Ｒ、４４Ｇおよび４
４Ｂの偏光分離膜で検光されて透過し、色合成光学系を
構成するクロスダイクロイックプリズム４６にそれぞて
異なる入射面から入射する。クロスダイクロイックプリ
ズム４６の内部にはＲ光反射ダイクロイック膜４６Ｒと
Ｂ光反射同膜４６Ｂとが互い直交するようにＸ型に配置
される。上述したＲ光、Ｇ光およびＢ光は、クロスダイ
クロイックプリズム４６によって色合成されてＸ方向に
射出し、投射レンズ４７を介してフルカラー像として不
図示のスクリーン上に投射される。

【００８１】以上に説明したように、本実施の形態の投
射型表示装置においては、各色光用に配置された反射型
ライトバルブ３５Ｒ、３５Ｇおよび３５Ｂに対して明る
くてムラの少ない単一振動方向の直線偏光を導くことが
できる。したがって、スクリーン上に形成される投射像
も高輝度かつ輝度ムラの少ないものとなる。

【００８２】また、本実施の形態に係る投写型表示装置
においても、光源１Ａおよび１Ｂのうちのいずれか一灯
のみを点灯させることも二灯同時点灯することもできる
ので、状況に応じて投射像の輝度を常に適正に維持する
ことが容易となる。

【００８３】さらに、本実施の形態に係る投写型表示装
置に用いられるライトバルブ照明装置によれば、上述の
ようなトーリック面を有するフィールドレンズ４３Ｒ、
４３Ｇおよび４３Ｇを各色光用の偏光ビームスプリッタ
４４Ｒ、４４Ｇおよび４４Ｂのそれぞれの入射面近傍に
配設することにより、カラーシェーディングを抑制して
コントラストの高い鮮明な投射像を得ることができる。

【００８４】− 第６の実施の形態 − 第５の実施の形態の説明で参照した図７を引き続き参照
して第６の実施の形態の説明をする。本実施の形態で
は、以上の実施の形態にて説明したライトバルブ照明装
置およびこのライトバルブ照明装置を使用した投射型表
示装置の使用形態を示す。

【００８５】図７に示される投写型表示装置に用いられ
るライトバルブ照明装置は、以下で説明するように３つ
の部分から構成される。

【００８６】第１の部分は、光源１Ａ、レンズ板２Ａ、
レンズ板３Ａ、偏光ビームスプリッタアレイ４Ａ、１／
２波長位相板５Ａ（図７では不図示、図１参照）および
シリンドリカルレンズ６Ａで構成される部分（以下では
この部分を「Ａ部分」と称する）である。

【００８７】第２の部分は、光源１Ｂ、レンズ板２Ｂ、
レンズ板３Ｂ、偏光ビームスプリッタアレイ４Ｂ、１／
２波長位相板５Ｂ（図７では不図示、図１参照）および
シリンドリカルレンズ６Ｂで構成される部分（以下では
この部分を「Ｂ部分」と称する）である。

【００８８】そして、第３の部分は上記Ａ部分とＢ部分
が共通して使用する部分である。すなわち、偏光ビーム
スプリッタ７、レンズ板８、偏光ビームスプリッタアレ
イ９、１／２波長位相板１０（図７では不図示、図１参
照）および集光レンズ１１で構成される部分（以下では
この部分を「Ｃ部分」と称する）である。

【００８９】これらＡ、Ｂ、Ｃ部分から構成されるライ
トバルブ照明装置は、既に説明したようにライトバルブ
に対して高輝度かつ均一な照明を行うことができるが、
見方を変えると以下に述べる特性を有している。

【００９０】すなわち、本ライトバルブ照明装置におい
ては、仮に上記Ｂ分（Ａ部分でもよい）を取り除いてＡ
部分（Ｂ部分）とＣ部分のみから構成される照明装置と
することもできる。このときには、照明輝度が半分にな
るだけで、他に色バランスが乱れてしまう等の問題も発
生しない。この理由は、既に説明したように、Ａ部分と
Ｃ部分とで構成されるライトバルブ照明装置の機能と、
Ｂ部分とＣ部分とで構成されるライトバルブ照明装置と
で、同じ機能を有しているからである。

【００９１】したがって、本発明に係るライトバルブ照
明装置は、Ａ部分とＢ部分とで互いに独立した照明装置
として用いることができる。すなわち、Ａ部分とＣ部分
とで構成される照明装置に対して、Ｂの部分をＡ部分の
予備とすることができる。たとえば、ランプ寿命や事故
などにより光源１Ａのランプが切れてしまった場合に光
源１Ａのランプ等を交換することなく、すぐにＢ部分を
機能させるさせることができる。この点、従来の技術に
係るライトバルブ照明装置ではＢ部分を有していないの
で一旦Ａ部分の光源部を交換することになる。しかし、
光軸の調整等が必要なため、光源を交換してすぐに使用
を再開することはできない。これに対して、本発明に係
るライトバルブ照明装置によれば、あらかじめＢ部分の
光軸調整等を行っておけばよいので電気的なスイッチン
グをおこなうだけですぐに使用を再開することができ
る。

【００９２】また、投写型表示装置を連続して長時間使
用するような場合に、Ａ部分とＢ部分とを交互に用いる
ことにより光源の温度上昇を抑制することができる。こ
のとき、Ａ部分とＢ部分とを交互に用いる場合に、手動
で切り替えるものであってもよいが、自動的に切り替え
られるようにしてもよい。たとえば、光源１Ａおよび１
Ｂの近傍に温度センサ等を設置しておき、これらの温度
センサで検出される温度が、ランプ寿命や光源周辺に配
設される部品等にとって好ましくない温度に近づいた場
合に自動的に光源を切り替えることもできる。

【００９３】− 第７の実施の形態 − 第５および第６の実施の形態の説明で参照した図７を引
き続き参照して第７の実施の形態の説明をする。本実施
の形態では、以上の実施の形態にて説明したライトバル
ブ照明装置およびこのライトバルブ照明装置を使用した
投射型表示装置の、第６の実施の形態で説明したのと異
なる使用形態のものを示す。

【００９４】第６の実施の形態で説明したように、本発
明に係るライトバルブ照明装置はＡ部分とＣ部分とで構
成されるライトバルブ照明装置に対して、同機能を有す
るＢ部分とＣ部分とで構成されるライトバルブ照明装置
を付け加えたものとなっている。本実施の形態は、その
Ｂ部分とＣ部分とで構成されるライトバルブ照明装置の
使用法に関するものである。

【００９５】図７に示される投射型表示装置において、
投射レンズは単焦点レンズでなくズームレンズが組み込
まれていることが多い。このため、投写型表示装置から
スクリーンまでの距離すなわち投射距離が一定であって
も、投射レンズを広角側に設定すればスクリーン上に投
射される像の輝度は低下する。同様に、投射距離が遠く
なった場合にもスクリーン上に投射される像の輝度は低
下する。このような場合に、投射レンズの設定焦点距離
や投射距離に応じて光源を一灯点灯から二灯同時点灯へ
と切り替える。さらに、投射型表示装置が用いられる環
境が比較的明るいような状況においても光源を一灯点灯
から二灯同時点灯へと切り替える。

【００９６】以上に説明したように、スクリーン上に投
射される像の輝度が低下する場合、あるいは投射型表示
装置が用いられる環境が比較的明るいような場合に、必
要に応じて光源を一灯点灯から二灯同時点灯へと切り替
えることにより、投射像を常に見やすくすることができ
る。また、スクリーン上に投射される像の輝度がさほど
必要ないときには一灯のみの点灯とすることにより、省
エネルギ性に優れ、かつ投写型表示装置のランプ交換の
時間間隔を延ばすことができる。

【００９７】以上の発明の実施の形態と請求項との対応
において、光源１Ａが第１の光源を、光源１Ｂが第２の
光源を、偏光ビームスプリッタアレイ４Ａおよび１／２
波長位相板５Ａが第１の偏光変換装置を、偏光ビームス
プリッタアレイ４Ｂおよび１／２波長位相板５Ｂが第２
の偏光変換装置を、偏光ビームスプリッタアレイ９およ
び１／２波長位相板１０が第３の偏光変換装置を、レン
ズ２Ａａおよび２Ｂａが非点集光光学系を、レンズ板２
Ａが第１のレンズアレイを、レンズ板２Ｂが第２のレン
ズアレイを、レンズ板３Ａが第１のシリンドリカルレン
ズアレイを、レンズ板３Ｂが第２のシリンドリカルレン
ズアレイを、レンズ板８が第３のシリンドリカルレンズ
アレイをそれぞれ構成する。

【００９８】

【発明の効果】以上に説明したように、 （１） 請求項１に記載の発明によれば、第１および第
２の光源から出射される互いに直交する振動方向を有す
る直線偏光を偏光ビームスプリッタに入射して同一の射
出面から出射させて合成し、この偏光ビームスプリッタ
の射出面から射出された、互いに直交する振動方向を有
する直線偏光の合成光を単一の振動方向を有する直線偏
光に合成してライトバルブに導くことにより、光源から
射出される光を効率よくライトバルブに導くことができ
る。このため、ライトバルブの照明輝度を容易に増すこ
とができる。 （２） 請求項２に記載の発明によれば、第１および第
２の光源からそれぞれ射出される照明光のうち、たとえ
ば第１および第２のレンズアレイを構成する非点集光光
学系の球欠面すなわちサジタル面に沿って進む光と子午
面すなわちメリジオナル面に沿って進む光とに関して照
明光の光路上の相異なる前後方向の位置に配設された別
個のシリンドリカルレンズアレイおよびシリンドリカル
レンズによってライトバルブ上に集光することができ
る。すなわち、第１の光源から出射される照明光のう
ち、球欠面に沿って進む光は第１のレンズアレイ、偏光
ビームスプリッタの入射側に配設される第１のシリンド
リカルレンズアレイおよび第１のシリンドリカルレンズ
によってライトバルブ上に集光でき、子午面に沿って進
む光は第１のレンズアレイと偏光ビームスプリッタの射
出側に配設される第３のシリンドリカルレンズアレイお
よび第３のシリンドリカルレンズによってライトバルブ
上に集光できる。同様に、第２の光源から出射される照
明光のうち、球欠面に沿って進む光は第２のレンズアレ
イ、偏光ビームスプリッタの入射側に配設される第２の
シリンドリカルレンズアレイおよび第２のシリンドリカ
ルレンズによってライトバルブ上に集光でき、子午面に
沿って進む光は第２のレンズアレイと偏光ビームスプリ
ッタの射出側に配設される第３のシリンドリカルレンズ
アレイおよび第３のシリンドリカルレンズによってライ
トバルブ上に集光できる。このようにして、第１、第２
の光源から射出する光をライトバルブ上に導くための光
学系の一部を供用化でき、またハーフミラー等を用いて
二つの光源から射出される光を合成してライトバルブ上
に導くのに比べて効率よくライトバルブを照明すること
が可能となる。 （３） 請求項３に記載の発明によれば、第１の光源用
に用いられる第１のレンズアレイを構成する非点集光光
学系の第２の焦点位置と、第２の光源用に用いられる第
２のレンズアレイを構成する非点集光光学系の第４の焦
点位置が１つの焦点面上で一致するように配設され、こ
の焦点面上に第３のシリンドリカルレンズを配設するこ
とにより第３のシリンドリカルレンズを第１および第２
の光源用に共用することができ、かつ量光源から射出さ
れた光をライトバルブ上に集光することができるので効
率よくライトバルブを照明することができる。 （４） 請求項４に記載の発明によれば、光源から射出
される光をライトバルブ上に集光する光学系がたとえば
第１および第２のレンズアレイを構成する非点集光光学
系の、球欠面すなわちサジタル面に沿って進む光と子午
面すなわちメリジオナル面に沿って進む光とに関して開
口数が異なるのに対応してフィールドレンズのレンズ形
状を定めることができる。このため、ムラなく効率的に
ライトバルブを照明することができる。 （５） 請求項５に記載の発明によれば、独立した複数
の光源から射出された光を１つのライトバルブに効率よ
く導くように構成することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のライトバルブ照明装置の第１の実施の
形態を示す図である。

【図２】図１のライトバルブ照明装置のＸＹ平面に平行
な断面を示す図である。

【図３】図１のライトバルブ照明装置のＸＺ平面に平行
な断面を示す図である。

【図４】本発明のライトバルブ照明装置の第２の実施の
形態を示す図である。

【図５】第３の実施の形態を示す図であり、本発明のラ
イトバルブ照明装置が用いられる投射型表示装置の構成
を示す図である。

【図６】第４の実施の形態を示す図であり、本発明のラ
イトバルブ照明装置が用いられる投写型表示装置の構成
を示す図である。

【図７】第５〜第７の実施の形態を示す図であり、本発
明のライトバルブ照明装置が用いられる投写型表示装置
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ 光源 ２Ａ、２Ｂ レンズ板 ３Ａ、３Ｂ、８ レンズ板 ４Ａ、４Ｂ、９ 偏光ビームスプリッタアレイ ５Ａ、５Ｂ、１０ １／２波長位相板 ６Ａ、６Ｂ、１１ シリンドリカルレンズ ７、１３、３１、４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂ 偏光ビーム
スプリッタ １２、２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂ 透過型ライトバルブ １２’、３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂ、４５Ｒ、４５Ｇ、４
５Ｂ反射型ライトバルブ ２１、２２、２３、２４、４２ ダイクロイックミラー ２５、２６、４３、４４ 折り曲げミラー ３２、３３、３４ 色分解合成プリズム ４１ クロスダイクロイックミラー ４６ クロスダイクロイックプリズム ２９、３６、４７ 投射レンズ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｓ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ Ｈ０４Ｎ 5/74 (72)発明者 佐藤 正聡 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 2H088 EA12 HA13 HA20 MA06 2H099 AA12 BA09 CA06 CA08 3K042 AA01 CB08 CB09 5C058 EA11 EA12 EA13 EA26 5G435 BB17 EE21 FF05 FF12 GG04 GG23 GG26

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の振動方向を有して第１の入射面から
   入射する直線偏光を透過させ、前記第１の入射面と対向
   する射出面に導く一方、前記第１の振動方向と直交する
   第２の振動方向を有して前記第１の入射面とは異なる第
   ２の入射面から入射する直線偏光を反射し、前記射出面
   に導く偏光ビームスプリッタと、 前記偏光ビームスプリッタの前記第１および第２の入射
   面にそれぞれ対向して配設される第１および第２の光源
   と、 前記第１の光源と前記偏光ビームスプリッタの前記第１
   の入射面との間に配設され、前記第１の光源から出射さ
   れる光を前記第１の振動方向を有する直線偏光に変換す
   る第１の偏光変換装置と、 前記第２の光源と前記偏光ビームスプリッタの前記第２
   の入射面との間に配設され、前記第２の光源から出射さ
   れる光を前記第２の振動方向を有する直線偏光に変換す
   る第２の偏光変換装置と、 前記偏光ビームスプリッタの前記射出面の後方に配設さ
   れ、前記偏光ビームスプリッタより出射した前記第１の
   振動方向を有する直線偏光および前記第２の振動方向を
   有する直線偏光のうち、いずれかの直線偏光の振動方向
   を他の振動方向に変換し、前記第１および第２の振動方
   向を有する直線偏光を単一の振動方向を有する直線偏光
   に合成してライトバルブに導く第３の偏光変換装置とを
   有することを特徴とするライトバルブ照明装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のライトバルブ照明装置に
   おいて、 前記偏光ビームスプリッタの前記第１の入射面に入射す
   る光の進行方向である第１の進行方向を含む第１の面に
   平行な断面では第１の焦点位置を有し、前記第１の進行
   方向を含みかつ前記第１の面に直交する第２の面に平行
   な断面では前記第１の焦点位置よりも遠方の第２の焦点
   位置を有する非点集光光学系が前記第１の進行方向と略
   直交する平面上に複数配列されて構成され、前記第１の
   光源と前記第１の偏光変換装置との間に配設される第１
   のレンズアレイと、 前記偏光ビームスプリッタの前記第２の入射面に入射す
   る光の進行方向である第２の進行方向を含む第３の面に
   平行な断面では第３の焦点位置を有し、前記第２の進行
   方向を含みかつ前記第３の面に直交する第４の面に平行
   な断面では前記第３の焦点位置よりも遠方の第４の焦点
   位置を有する非点集光光学系が前記第２の進行方向と略
   直交する平面上に複数配列されて構成され、前記第２の
   光源と前記第２の偏光変換装置との間に配設される第２
   のレンズアレイと、 シリンドリカルレンズが、その円柱軸を前記第１の面に
   直交するようにして前記第１の進行方向に略直交する平
   面上に複数配列されて構成され、前記第１の偏光変換装
   置の入射面近傍に配設された第１のシリンドリカルレン
   ズアレイと、 シリンドリカルレンズが、その円柱軸を前記第３の面に
   直交するようにして前記第２の進行方向に略直交する平
   面上に複数配列されて構成され、前記第２の偏光変換装
   置の入射面近傍に配設された第２のシリンドリカルレン
   ズアレイと、 シリンドリカルレンズが、その円柱軸を前記第２の面に
   直交するようにして前記第１の進行方向に略直交する平
   面上に複数配列されて構成され、前記第３の偏光変換装
   置の入射面近傍に配設された第３のシリンドリカルレン
   ズアレイと、 円柱軸が前記第１の面に直交するようにして前記第１の
   偏光変換装置の射出面近傍に配設された第１のシリンド
   リカルレンズと、 円柱軸が前記第３の面に直交するようにして前記第２の
   偏光変換装置の射出面近傍に配設された第２のシリンド
   リカルレンズと、 円柱軸が前記第２の面に直交するようにして前記第３の
   偏光変換装置の射出面近傍に配設された第３のシリンド
   リカルレンズとをさらに有することを特徴とするライト
   バルブ照明装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載のライトバルブ照明装置に
   おいて、 前記第２の焦点位置および前記第４の焦点位置が一つの
   焦点面上で一致するように前記第１および第２のレンズ
   アレイの配設位置が定められ、 前記焦点面近傍に前記第３のシリンドリカルレンズアレ
   イが配設され、 前記第１の焦点位置近傍に前記第１のシリンドリカルレ
   ンズレンズアレイが配設され、 前記第３の焦点位置近傍に前記第２のシリンドリカルレ
   ンズアレイが配設されることを特徴とするライトバルブ
   照明装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載のライトバルブ照明装置に
   おいて、 前記ライトバルブの入射面近傍に配設され、前記第１の
   面に平行な断面と、前記第２の面に平行な断面とで相異
   なる曲率を有するフィールドレンズをさらに有すること
   を特徴とするライトバルブ照明装置。
5. 【請求項５】光源と、 光源から出射される光の進行方向を含む第１の面に平行
   な断面では第１の焦点位置を有し、前記進行方向を含み
   かつ前記第１の面と直交する第２の面に平行な断面では
   第２の焦点位置を有する非点集光光学系が前記進行方向
   と略直交する平面上に複数配列されて構成されるレンズ
   アレイと、 シリンドリカルレンズが、その円柱軸を前記第１の面に
   直交するようにして前記進行方向に略直交する平面上に
   複数配列されて構成され、前記第１の焦点位置近傍に配
   設される第１のシリンドリカルレンズアレイと、 前記第１のシリンドリカルレンズアレイの射出面近傍に
   配設され、前記光源から出射される光を第１の振動方向
   を有する直線偏光に変換する第１の偏光変換装置と、 シリンドリカルレンズが、その円柱軸を前記第２の面に
   直交するようにして前記進行方向に略直交する平面上に
   複数配列されて構成され、前記第２の焦点位置近傍に配
   設される第２のシリンドリカルレンズアレイとを有する
   ことを特徴とするライトバルブ照明装置。