JP2005164838A - 照明光学系及びそれを有する投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示素子の視野角特性によるコントラストの低下、黒表示時でのムラが少なくかつ投影像の明るさ低下の少ない投射ができる照明光学系及びそれを有する投射型表示装置を得ること。
【解決手段】 光源手段からの光束を順に、第１のフライアイレンズ、第２のフライアイレンズ、そして一方向に複数の偏光分離面と１／２波長板を配列し、入射光を所定の偏光状態の光束として出射させる偏光変換素子を介して被照射面に導光する照明光学系において、
該第１、第２ののフライアイレンズの少なくとも一方のフライアイレンズのレンズアレイは、該レンズアレイの各コマの光軸がコマの中心から該偏光分離面の配列方向と直交方向において、該照明光学系の光軸を含む偏光分離面の配列方向に偏心していることを特徴とする照明光学系。
【選択図】 図１

Description

本発明は照明光学系及びそれを有する投射型表示装置に関し、例えばカラー液晶パネル（画像表示素子）に基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大投影するカラー液晶プロジェクターに好適なものである。

従来より、液晶表示素子（液晶パネル）などの画像表示素子に基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大投影するようにした投射表示装置（液晶プロジェクター）が種々と提案されている。

この投射表示装置として、カラー液晶プロジェクターでは、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色光の画像に基づく３つの画像表示素子（液晶表示素子）を光源手段からの光を色分解した色光で各々照明している。そして３つの画像表示素子を透過したそれぞれの色光を色合成手段を介して一つの投射レンズでスクリーン面上等に投射する構成が知られている（例えば特許文献１〜４）。

図５は従来の投射型表示装置（カラー液晶プロジェクター）の要部概略図である。図５において、光源部１０１の上部に座標軸を示している。光軸がＺ、紙面に対し平行方向がＸ、垂直方向がＹ軸を示している。

図５において、光源部１０１から射出された白色光は、リフレクタ−１０２で反射され、第１のフライアイレンズ１０３を通過し、ミラーＭ１０１で反射、第２のフライアイレンズ１０４、偏光変換素子１０５の順番で入射する。

図６は偏向変換素子１０５の概略図である。

図７は第２のフライアイレンズ１０４と偏光変換素子１０５の詳細図である。偏光変換素子１０５は図６に示すように複数の透明部材１０５Ａが複数個一方向に貼りあわされており、その貼り合わせ面に偏光分離膜１０５ｄが形成されている。

この偏光変換素子１０５は無偏光（ランダム偏光）の入射光を特定の方向に偏光した直線偏光光（図６ではＳ偏光）として射出するようになっている。図６で説明すると、偏光変換素子１０５に入射してきた光は偏光分離膜１０５ｄによって紙面垂直方向（Ｙ方向）の直線偏光（Ｓ偏光）の光は２度反射し射出する。紙面と平行方向（Ｘ方向）の直線偏光（Ｐ偏光）の光は偏光分離膜１０５ｄを通過する。そのあと、１／２波長板１０５Ｂによって紙面垂直方向（Ｙ方向）の直線偏光の光（Ｓ偏光）に変換される。なお、図７に示すように一般的に偏光変換素子１０５の透明部材１０５Ａに相当する列の入射面Ｘ方向の長さａは第２のフライアイレンズ１０４の小レンズ１０４ａのＸ方向の長さの２ａの半分で設計されている。

図５に戻り、偏光変換素子１０５を出射し、コンデンサーレンズ１０６を通過した光束（紙面垂直方向に偏光面を有する光Ｓ）は、ダイクロイックミラーＤＭ１０１によって青色帯域の青光Ｂは反射し、緑光Ｇから赤色Ｒの帯域光は透過する。一般に光源手段１としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等が使用される。

図８（ａ）に示す分光透過率を示すダイクロイックミラーＤＭ１０１を反射した青色帯域光Ｂは反射ミラーＭ１０２によって光路を９０度変え、フィールドレンズ１０７Ｂを介して画像表示素子１０８Ｂに入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。光変調された光は、ダイクロイックプリズム１０９に入射し、図８（ｄ）に示す分光透過率を示すダイクロイックミラーＤＭ１０３で光路を９０度変えて投射レンズ１１０に入射する。

一方、ダイクロイックミラーＤＭ１０１を透過した緑〜赤色帯域光は図８（ｂ）に示す分光透過率を示すダイクロイックミラーＤＭ１０２に入射する。図８（ｂ）より、ダイクロイックミラーＤＭ１０２は緑色帯域光Ｇを反射する特性を有しているため、ここで緑色帯域光Ｇは反射され、その光路を９０度変え、フィールドレンズ１０７Ｇを介して画像表示素子１０８Ｇに入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。光変調された緑色帯域光はダイクロイックプリズム１０９のダイクロイックミラーＤＭ１０３、ＤＭ１０４を通過、投射レンズ１１０の順に入射する。

ダイクロイックミラーＤＭ１０２を透過した赤色帯域光Ｒは、図８（ｃ）に示す分光透過率を示すトリミングフィルターＴＲ０、コンデンサーレンズ１１１、反射ミラーＭ１０３、リレーレンズ１１２、反射ミラーＭ１０４、フィールドレンズ１０７Ｒを介して、画像表示素子１０８Ｒに入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。光変調された赤色帯域光Ｒは、ダイクロイックプリズム１０９に入射し、図８（ｅ）に示す分光透過率を示すダイクロイックミラーＤＭ１０４で光路を９０度変えて投射レンズ１１０に入射する。

ここで第１のフライアイレンズ１０３と第２のフライアイレンズ１０４について説明する。照明光学系（第１、第２のフライアイレンズ１０３、１０４）の光軸に対して垂直な断面で見た図を図９に示す。フライアイレンズの各縮小レンズ（コマ）１０３ａの外形は矩形のものが多い。その理由はコンパクト化のために図１０に示すようにランプの開口（光軸に対して垂直な断面で見た図）が斜線部１０３ｂをカットして矩形になっているものが多いためである。

一般的に第１のフライアイレンズ１０３と第２のフライアイレンズ１０４は図９のように小レンズ（コマ）３１、４１が複数集まったレンズアレイ状になっており、例えば小レンズ３１と小レンズ４１というようにそれぞれの小レンズが１個、１個対応している。

また、対応している小レンズ同士は第１のフライアイレンズ１０３の小レンズ３１の中心が第２のフライアイレンズ１０４の小レンズ４１の光軸に、第２のフライアイレンズ１０４の小レンズ４１の中心が第１のフライアイレンズ１０３の小レンズ３１の光軸にそれぞれ照明光学系の光軸からの距離が一致するように設計されており、図１１に示すように第１のフライアイレンズ１０３の小レンズ１０３ａの中心に光軸Ｌａと平行に入射してきた光Ｌ１０３は屈折し、対応する第２のフライアイレンズ１０４の小レンズ１０４ａの中心に入射し、そこでの屈折で光軸と平行な光束Ｌ１０４として出射する。

従来例として掲載した図５で用いられている第１のフライアイレンズ１０３、第２のフライアイレンズ１０４は小レンズの中心と光軸が一致しているもので図１２のように第１、第２のフライアイレンズ１０３、１０４の小レンズは同形状である。

画像表示素子１０８への光照射系の入射瞳は第２のフライアイレンズ１０４近傍に位置し、形状は第２のフライアイレンズ１０４に近似している。
特開２０００−３０５１７１号公報 特開２０００−２４１７６７号公報 特開平８−３０４７３９号公報 特開平９−３１１２９７号公報

従来の投射表示装置に用いる画像表示素子として液晶表示素子を用いる場合、液晶表示素子に入射してくる光の入射角が大きいほど、黒表示時の光漏れが多く、液晶表示素子のコントラスト視野角特性が入射角のアジムス方向の変化により変化するため、スクリーン画面内のコントラストのムラ、黒表示時での色ムラが発生していた。

図１２に示す第２のフライアイレンズ１０４の形状の場合、四隅が最も光軸からの距離が長く、画像表示素子８に入射してくる光の入射角が最も大きかった。

コントラストの低下、黒表示時でのムラを低減するためには、この四隅からの光を遮断すればよいが、単純に遮断すると遮断した面積分の光を遮断するため明るさの低下を招く。

それを防ぐためには第１のフライアイレンズ１０３でリフレクター１０２で反射してくる光を一方向に圧縮し、第２のフライアイレンズ１０４近傍にできる液晶パネル１０８から見込んだ光源像の大きさを小さくすることが考えられる。

そのようなフライアイレンズの構成が目的は異なるが特開平９−２６９４７０号公報で開示されている。

同公報には第１のフライアイレンズは、それぞれのレンズアレイを通過した光が光軸方向へ結像するようにフライアイレンズを構成する１次元方向に配置したそれぞれのレンズアレイを偏心させ、第２のフライアイレンズは、第１のフライアイレンズのレンズアレイの偏心量に対応させてそれぞれのレンズアレイを構成するという記載があり、同公報の図１として第２のフライアイレンズを小型化したものが掲載されている。

しかしながら同公報のように単純に光軸方向に光束を圧縮すると光量が損失が大きくなる。その理由について説明する。

特開平９−２６９４７０号公報には記載されていないが、液晶表示素子を用いた投射型表示装置は従来例図５に示すような偏光変換素子１０５が配置されている。なお従来実施例で説明を行っていなかった図６の１０５Ｃは遮光部材を示している。たとえこの遮光部材１０５Ｃがなかったとしてもこの面に入射した光は先ほど説明した遮光されていない部分に入射した光とは偏光変換素子１０５を出射後、偏光方向が９０°異なるため、液晶表示素子１０８の入射側に配置する偏光板によって吸収されてしまうため不要の光である。

図１３に第１のフライアイレンズによって結像される光源像が偏光変換素子１０５の光入射面側でどのようになっているかを示し、光源像と偏光変換素子がどのような位置関係かを図１４に示す。

図１４に示されているように複数の光源像１０１ａは遮光部材１０５Ｃの部分にも広がっており、遮光部材１０５ｃのない領域を通過した光のみが投射レンズ１１０で投影される。

例えば特開平９−２６９４７０号公報に記載されているようにそれぞれのレンズアレイを通過した光が光軸方向へ結像するようにそれぞれのレンズアレイを偏心させ、第２のフライアイレンズは、第１のフライアイレンズのレンズアレイの偏心量に対応させてそれぞれのレンズアレイを構成するような設計を従来例に対して行った場合（図９参照）、第２のフライアイレンズの小レンズの大きさは小さくなり（図９と図１２を比較対照のこと）、それに伴って偏光変換素子の透明部材の貼付方向（Ｘ方向）の長さが短くなる。

このとき第２のフライアイレンズおよび偏光変換素子の近傍に結像する光源像は第１のフライアイレンズは偏芯させただけであるので大きさは変わらない。そのため偏光変換素子の遮光されていない領域が狭くなった分、その領域を通過する光量が少なくなり、投影像の明るさは低下する。

本発明は、液晶表示素子の視野角特性によるコントラストの低下、黒表示時でのムラが少なくかつ投影像の明るさ低下の少ない投射ができる照明光学系及びそれを有する投射型表示装置の提供を目的とする。

請求項１の発明の照明光学系は、光源手段からの光束を、フライアイレンズを介して被照明面に導光する照明光学系において、
前記フライアイレンズが２次元的に配置された複数の微小レンズを有しており、
前記複数の微小レンズのうち一部の複数の微小レンズの光軸が、前記複数の微小レンズの中心に対して所定方向に偏心していることを特徴としている。

請求項２の発明の照明光学系は、光源手段からの光束を、フライアイレンズを介して被照明面に導光する照明光学系において、
前記フライアイレンズが２次元的に配置された複数の微小レンズを有しており、
前記複数の微小レンズのうち、微小レンズの光軸が微小レンズの中心に対して偏心している複数の微小レンズすべてに関して、前記微小レンズの光軸が前記微小レンズの中心に対して実質的に所定方向にのみ偏心していることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記所定方向は、前記複数の微小レンズが配列されている平面と実質的に平行であることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記フライアイレンズから出射した光束を、実質的に所定の直線偏光光に変換する偏光変換素子を有しており、
前記偏光変換素子が複数の偏光分離面を有しており、
前記所定方向が、前記複数の偏光分離面が配列される方向に対して実質的に垂直であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学系。

請求項５の発明の照明光学系は、光源手段からの光束を順に、第１のフライアイレンズ、第２のフライアイレンズ、そして一方向に複数の偏光分離面と１／２波長板を配列し、入射光を所定の偏光状態の光束として出射させる偏光変換素子を介して被照射面に導光する照明光学系において、
該第１、第２のフライアイレンズの少なくとも一方のフライアイレンズのレンズアレイは、該レンズアレイの各コマの光軸がコマの中心から該偏光分離面の配列方向と直交方向において、該照明光学系の光軸を含む偏光分離面の配列方向に偏心していることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記第１、第２のフライアイレンズの各レンズアレイは、該レンズアレイの各コマの光軸がコマの中心から該偏光分離面の配列方向と直交方向において、該照明光学系の光軸を含む偏光分離面の配列方向に互いに逆方向に偏心していることを特徴としている。

請求項７の発明の照明光学系は、光源手段からの光束を順に、第１のフライアイレンズ、第２のフライアイレンズ、そして一方向に複数の偏光分離面と１／２波長板を配列し、入射光を所定の偏光状態の光束として出射させる偏光変換素子を介して被照射面に導光する照明光学系において、
該第１のフライアイレンズは、入射光を該偏光変換素子の偏光分離面の配列方向とほぼ直交する方向に圧縮して出射するように構成されていることを特徴としている。

請求項８の発明の照明光学系は、光源手段からの光束を順に、第１のフライアイレンズ、第２のフライアイレンズ、そして一方向に複数の偏光分離面と１／２波長板を配列し、入射光を所定の偏光状態の光束として出射させる偏光変換素子を介して被照射面に導光する照明光学系において、
該第１のフライアイレンズは、それぞれのレンズアレイを通過した光が該偏光変換素子の偏光分離面の配列方向とほぼ直交方向において、
該照明光学系の光軸を含む偏光分離面の配列方向に偏向していることを特徴としている。

請求項９の発明は、請求項５、６、７又は８の発明において、前記第１、第２フライアイレンズは、該第１フライアイレンズに平行光が入射したときは、該第２フライアイレンズから射出する光束が平行光となるように構成されていることを特徴としている。

請求項１０の発明の投射型表示装置は、請求項５から９のいずれか１項の発明において、照明光学系を用いて、光源手段からの光束を被照射面に配置した画像表示素子を照明し、該画像表示素子に基づく画像情報を投射光学系で所定面上に投射することを特徴としている。

本発明によれば、液晶表示素子の視野角特性によるコントラストの低下、黒表示時でのムラが少なくかつ投影像の明るさ低下の少ない投射ができる照明光学系が得られる。

図１は、本発明の実施例１の照明光学系を有する投射型表示装置の要部概略図である。

図１において、光源部１から射出された白色光のうち一部は直接、残りはリフレクター２で反射された後、第１のフライアイレンズ３に入射し、そこを通過し、ミラーＭ１で反射した後、第２のフライアイレンズ４、偏光変換素子５、コンデンサーレンズ６等を通過した後、ダイクロイックミラーＤＭ１によって青色帯域の青光Ｂは反射し、緑色Ｇから赤色Ｒの帯域光は透過する。光源部１とリフレクター２を含む光源手段の光源部としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等が使用される。なお、以下の説明では、光源部１の上部の座標軸に示すように光軸がＺ軸、紙面に対し平行方向がＸ軸、垂直方向がＹ軸として取り扱う。

偏光変換素子５は図６に示すのと同様の構成より成っており、一方向（Ｘ方向）に複数の偏光分離面と１／２波長板を配列し、入射光を所定の偏光状態の光束として出射させている。

第１、第２フライアイレンズ３、４は、第１のフライアイレンズ３に平行光が入射したときは、第２のフライアイレンズ４から射出する光束が平行光となるように構成している。

図２（ａ）に示す分光透過率を示すダイクロイックミラーＤＭ１を反射した青色帯域光Ｂは反射ミラーＭ２によって光路を９０度方向に変え、フィールドレンズ７Ｂを介して液晶パネルから成る画像表示素子８Ｂに入射し、ここで画像表示素子８Ｂの入力信号に応じて光変調される。光変調された光は、ダイクロイックプリズム９に入射し、ダイクロイックプリズム９のダイクロイック面９ａで光路を９０度方向に変えて面９ｂ、９ｃを介し、投射レンズ１０に入射する。

一方、ダイクロイックミラーＤＭ１を透過した緑〜赤色帯域光Ｇ、Ｒは図２（ｂ）に示す分光透過率を示すダイクロイックミラーＤＭ２に入射する。ダイクロイックミラーＤＭ２は緑色帯域光Ｇを反射し、赤色帯域光Ｒを透過する特性を有しているため、ここで緑色帯域光Ｇは反射され、その光路を９０度方向に変え、フィールドレンズ７Ｇを介して液晶パネルから成る画像表示素子８Ｇに入射し、ここで画像表示素子８Ｇの入力信号に応じて光変調される。光変調された緑色帯域光Ｇはダイクロイックプリズム９のダイクロイック面９ａを透過し、面９ｂ、９ｃを介し、投射レンズ１０に入射する。

ダイクロイックミラーＤＭ２を透過した赤色帯域光Ｒは、図２（ｃ）に示す分光透過率を示すトリミングフィルターＴＲ、コンデンサーレンズ１１、反射ミラーＭ３、リレーレンズ１２、反射ミラーＭ４、フィールドレンズ７Ｒを介して、液晶表示パネルから成る画像表示素子８Ｒに入射し、ここで画像表示素子８Ｒの入力信号に応じて光変調される。光変調された赤色帯域光Ｒは、ダイクロイックプリズム９に入射し、ダイクロプリズム９の面９ｃ、９ｂで光路を変えて投射レンズ１０に入射する。

投射レンズ１０に入射した青色、緑色、赤色帯域光Ｂ、Ｇ、Ｒは、スクリーンＳ上に投射され、そこに画像表示素子８Ｂ、８Ｇ、８Ｒに基づく画像情報を形成する。

次に図１の実施例１で用いた第１のフライアイレンズ３、第２のフライアイレンズ４の構成について、図３を用いて従来例と比較しながら詳しく説明する。

図３に従来の第１、第２フライアイレンズと実施例１の第１、第２フライアイレンズ３、４の断面図およびフライアイレンズを構成する、２次元的に配置された各小レンズ（コマ）３ａの中心、光軸位置を示す。図３において、Ｘ方向に配列した５つのコマ１〜５は、１つのレンズアレイ３ａｌ１を構成している。同様に５つのコマ６〜１０はレンズアレイ３ａｌ２、
５つのコマ１１〜１５はレンズアレイ３ａｌ３・・・・
を構成する。（尚、１つのレンズアレイを構成するコマの数はいくつでも良く、又レンズアレイの数もいくつであっても良い）。

実施例１の特徴は偏光変換素子５の偏光面の接合方向（Ｘ方向）とほぼ直交する方向（Ｙ方向）にのみ第１のフライアイレンズ３の各レンズアレイ３ａｌ１〜３ａｌ６、第２のフライアイレンズ４の各レンズアレイ４ａｌ１〜４ａｌ６を平行偏心させていることである。

そして第１のフライアイレンズ３は、それぞれのレンズアレイ３ａｌ１〜３ａｌ６を通過した光が偏光変換素子５の偏光分離面の配列方向（Ｘ方向）とほぼ直交方向（Ｙ方向）において、照明光学系の光軸を含む偏光分離面の配列方向（ＸＬ方向）に偏向している。

特に第１のフライアイレンズ３は、入射光を該偏向変換素子５の偏向分離面の配列方向（Ｘ方向）とほぼ直交する方向（Ｙ方向）に圧縮して出射するように構成している。

以上のように本実施例では、第１第２フライアイレンズ３、４の少なくとも一方のフライアイレンズ、例えば第３のフライアイレンズ３のレンズアレイ３ａｌ１〜３ａｌ６は、該レンズアレイの各コマの光軸がコマの中心から該偏向分離面１０５ｄの配列方向（Ｘ方向）と直交方向（Ｙ方向）において、該照明光学系の光軸を含む偏光分離面の配列方向（ＸＬ方向）に偏心している。

特に本実施例では、第１、第２フライアイレンズ３、４の各レンズアレイ３ａｌ１〜３ａｌ６、４ａｌ１〜４ａｌ６は、レンズアレイの各コマの光軸がコマの中心から該偏光分離面１０５ｄの配列方向（Ｘ方向）と直交方向（Ｙ方向）において、該照明光学系の光軸を含む偏向分離面の配列方向（ＸＬ方向）に互いに逆方向に偏心している。

次に照明光学系の光軸（第１、第２のフライアイレンズの中心）を座標原点としたときの第１、第２のフライアイレンズ３ａ、４ａの縮小レンズ（コマ）の光軸座標を示す。

表−１、表−２は第１、第２フライアイレンズ３、４の各縮小レンズ（コマ）１〜３０の中心座標、及び光軸座標である。

表−１に示すように、図３に示す第１のフライアイレンズ３のＸ軸方向では、中心座標と光軸座標が一致しているが、Ｙ軸方向では、中心座標と光軸座標が一致していない。

表−２に示すように、図３に示す第２のフライアイレンズ４の各コマ１〜３０は、Ｘ軸方向では中心座標と光軸座標が一致しているが、Ｙ軸方向では中心座標と光軸座標とが一致していない。

表−３、表−４に従来の第１、第２のフライアイレンズの各縮小レンズ（コマ）１〜３０の中心座標と光軸座標を示す。

表−３、表−４に示すように、従来の第１、第２のフライアイレンズの各コマ１〜３０はＸ方向で中心座標と光軸座標が一致しており、又Ｙ方向でも中心座標と光軸座標とが一致している。

本実施例によれば、前述の特開平９−２６９４７０号公報に記載されているような設計を行った場合の偏光変換素子５の透明部材の貼付方向（Ｘ方向）の長さが短くなることはないため投射レンズ１０による画像表示素子の投影像の明るさの低下を小さくすることができる。

また、図３に示すように光軸から最も遠い位置までの距離も従来と比べ短くなるので、画像表示素子（液晶）８Ｒ、８Ｇ、８Ｂの視野角特性によるコントラストの低下、黒表示時でのムラが少なくすることができる。

図３のような設計例に限らず、例えば偏光変換素子５の透明部材の貼付方向（Ｘ方向）で光軸から離れるにしたがって偏光変換素子の接合方向（Ｚ方向）とほぼ直交する方向（Ｙ方向）の偏芯量をレンズアレイ毎にかえた図４（実施例２）のような第２のフライアイレンズ４を用いても良い。図４に従来のものと実施例２の第２のフライアイレンズ４の断面図および実施例２の各小レンズの中心、光軸位置を掲載する。従来のものの各小レンズの中心、光軸位置は図３に示したものと同様である。

表−５、表−６に図４の実施例２における第１、第２のフライアイレンズ３、４の各縮小レンズ３、４（コマ）１〜３０の中心座標と光軸座標を示す。

表−５に示すように第１のフライアイレンズ３の各コマは、Ｘ軸方向では中心座標と光軸座標が一致しているが、Ｙ軸方向では中心座標と光軸座標が一致していない。

又、表−６に示すように、第２のフライアイレンズ４の各コマは、Ｘ軸方向では中心座標と光軸座標が一致しているが、Ｙ軸方向では中心座標と光軸座標が一致していない。

尚、図１の実施例における色合成手段としてのダイクロイックプリズム９の代わりに、図５に示す構成のダイクロイックプリズム１０９を用いても良い。

図１において、コンデンサーレンズ１１からフィールドレンズ７Ｒまでの光学系では、レンズ３枚、ミラー２枚の構成であるが、曲率を持ったミラーを含むミラーのみでの構成で構成しても良い。

また、本実施形態においては、フライアイレンズを２つ有する構成としたが、フライアイレンズを１つとして照明光学系や画像表示装置を構成しても構わないし、またフライアイレンズを１つとした場合に、フライアイレンズから出射する光束を実質的に平行光に変換するためのシリンドリカルレンズを照明光学系や画像表示装置に組み入れても構わない。

尚、以上の実施例において、画像表示素子として、偏光を利用しないで画像表示を行うものを用いるときは、照明光学系として偏光変換素子は特に必要ではない。

本発明の実施例１の要部概略図 図１のダイクロイックミラーの波長分光特性 本発明の実施例１の第１、第２フライアイレンズの断面図 本発明の実施例２の第１、第２フライアイレンズの断面図 従来の投射型表示装置の要部概略図 偏光変換素子の詳細図 第２フライアイレンズと偏光変換素子の詳細図 従来例のダイクロイックミラーの波長分光特性 従来のフライアイレンズの断面図 従来のランプの開口図 第１、第２フライアイレンズの光路図 従来の第１、第２フライアイレンズの断面図 従来の偏光変換素子の光入射面側の光源像の説明図 従来の偏光変換素子の光入射面側の光源像と偏光変換素子の位置関係を示す説明図

符号の説明

１ 光源部
２ リフレクター
３ 第１のフライアイレンズ
４ 第２のフライアイレンズ
５ 偏光変換素子
６ コンデンサーレンズ
７ フィールドレンズ
８ 画像表示素子
９ ダイクロイックプリズム
１０ 投射レンズ
１１ コンデンサーレンズ
１２ リレーレンズ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４ 反射ミラー
ＤＭ１，ＤＭ２ ダイクロイックミラー
ＴＲ トリミングフィルター
１０１ 光源部
１０２ リフレクター
１０３ 第１のフライアイレンズ
１０４ 第２のフライアイレンズ
１０５ 偏光変換素子
１０６ コンデンサーレンズ
１０７ フィールドレンズ
１０８ 画像表示素子
１０９ ダイクロイックプリズム
１１０ 投射レンズ
１１１ コンデンサーレンズ
１１２ リレーレンズ
Ｍ１０１，Ｍ１０２，Ｍ１０３，Ｍ１０４ 反射ミラー
ＤＭ１０１，ＤＭ１０２ ダイクロイックミラー
ＴＲ０ トリミングフィルター

Claims (10)

1. 光源手段からの光束を、フライアイレンズを介して被照明面に導光する照明光学系において、
   前記フライアイレンズが２次元的に配置された複数の微小レンズを有しており、
   前記複数の微小レンズのうち一部の複数の微小レンズの光軸が、前記複数の微小レンズの中心に対して所定方向に偏心していることを特徴とする照明光学系。
2. 光源手段からの光束を、フライアイレンズを介して被照明面に導光する照明光学系において、
   前記フライアイレンズが２次元的に配置された複数の微小レンズを有しており、
   前記複数の微小レンズのうち、微小レンズの光軸が微小レンズの中心に対して偏心している複数の微小レンズすべてに関して、前記微小レンズの光軸が前記微小レンズの中心に対して実質的に所定方向にのみ偏心していることを特徴とする照明光学系。
3. 前記所定方向は、前記複数の微小レンズが配列されている平面と実質的に平行であることを特徴とする請求項１又は２記載の照明光学系。
4. 前記フライアイレンズから出射した光束を、実質的に所定の直線偏光光に変換する偏光変換素子を有しており、
   前記偏光変換素子が複数の偏光分離面を有しており、
   前記所定方向が、前記複数の偏光分離面が配列される方向に対して実質的に垂直であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学系。
5. 光源手段からの光束を順に、第１のフライアイレンズ、第２のフライアイレンズ、そして一方向に複数の偏光分離面と１／２波長板を配列し、入射光を所定の偏光状態の光束として出射させる偏光変換素子を介して被照射面に導光する照明光学系において、
   該第１、第２のフライアイレンズの少なくとも一方のフライアイレンズのレンズアレイは、該レンズアレイの各コマの光軸がコマの中心から該偏光分離面の配列方向と直交方向において、該照明光学系の光軸を含む偏光分離面の配列方向に偏心していることを特徴とする照明光学系。
6. 前記第１、第２のフライアイレンズの各レンズアレイは、該レンズアレイの各コマの光軸がコマの中心から該偏光分離面の配列方向と直交方向において、該照明光学系の光軸を含む偏光分離面の配列方向に互いに逆方向に偏心していることを特徴とする請求項５の照明光学系。
7. 光源手段からの光束を順に、第１のフライアイレンズ、第２のフライアイレンズ、そして一方向に複数の偏光分離面と１／２波長板を配列し、入射光を所定の偏光状態の光束として出射させる偏光変換素子を介して被照射面に導光する照明光学系において、
   該第１のフライアイレンズは、入射光を該偏光変換素子の偏光分離面の配列方向とほぼ直交する方向に圧縮して出射するように構成されていることを特徴とする照明光学系。
8. 光源手段からの光束を順に、第１のフライアイレンズ、第２のフライアイレンズ、そして一方向に複数の偏光分離面と１／２波長板を配列し、入射光を所定の偏光状態の光束として出射させる偏光変換素子を介して被照射面に導光する照明光学系において、
   該第１のフライアイレンズは、それぞれのレンズアレイを通過した光が該偏光変換素子の偏光分離面の配列方向とほぼ直交方向において、
   該照明光学系の光軸を含む偏光分離面の配列方向に偏向していることを特徴とする照明光学系。
9. 前記第１、第２フライアイレンズは、該第１フライアイレンズに平行光が入射したときは、該第２フライアイレンズから射出する光束が平行光となるように構成されていることを特徴とする請求項５、６、７又は８の照明光学系。
10. 請求項５から９のいずれか１項の照明光学系を用いて、光源手段からの光束を被照射面に配置した画像表示素子を照明し、該画像表示素子に基づく画像情報を投射光学系で所定面上に投射することを特徴とする投射型表示装置。