JPH09311297A - 光学素子、偏光発生装置、表示装置、及び投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光利用効率が高く、均質性の高い偏光光束を
得られる小型の偏光発生装置を実現すること。 【解決手段】 偏光発生装置２０は、入射光束を集光し
互いに空間的に分離された複数の中間光束２０２を形成
するための第１の光学要素２００と、中間光束２０２が
収束する位置の付近に配置され、中間光束２０２を２種
類の偏光光束に空間的に分離する偏光分離ユニットアレ
イ３２０、及び、一方の偏光光束の偏光方向を揃えて一
種類の偏光光束とするλ／２位相差板３８１を備えた第
２の光学要素３００とを有している。第１の光学要素２
００において、Ｙ方向に隣り合う光束分割レンズ２０１
はＸ方向における配列ピッチのほぼ半分の長さに相当す
る距離だけ、それぞれがＸ方向に相互にずれた状態で配
置されているため、入射光束が有する光強度分布の不均
一性を改善でき、光強度分布やその角度分布が極めて均
一な、偏光方向の揃った出射光束に変換することができ
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、ランダムな偏光光
である入射光束から、照明領域における光強度分布が入
射光束の光強度分布よりも均一であり、偏光方向がほぼ
揃った出射光束を発生させるための光学素子、及び、偏
光発生装置に関するものである。さらに、本発明は、上
記の光学素子、偏光発生装置を用いた投写型表示装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルの様に、偏光光束を変調する
タイプのパネルを用いた表示装置の照明光学系に対して
は、（１）偏光光束の光強度を高めること、（２）照明
領域における光強度分布が均一であること、が主に要求
される。

【０００３】１．偏光光束の光強度を高める技術 光源から発せられるランダムな偏光光束を一種類の偏光
光束に変換し、液晶パネルにおける光の利用効率を高め
て明るい表示状態を達成しようとする光学系が提案され
ている。

【０００４】その一例として、特開平７−２９４９０６
号公報に開示されている光学系（便宜的に偏光光学系と
称す）の概要を図１３を用いて説明する。この光学系
は、主にレンズ板９１０、複数の偏光ビームスプリッタ
９２０、複数の反射プリズム９３０及びλ／２位相差板
９４０により構成されている。その原理は、ランダムな
偏光光束である入射光束を偏光光束分離面３３１を備え
た偏光ビームスプリッタ９２０と反射面３３２を備えた
反射プリズム９３０により二種類の偏光光束（Ｐ偏光光
束とＳ偏光光束）に分離し、分離後の一方の偏光光束の
偏光方向をλ／２位相差板９４０を用いて他方の偏光光
束の偏光方向と合わせることにより一種類の偏光光束を
得、その光束で液晶パネル９５０を照明しようとするも
のである。但し、偏光光束の分離過程においては、２つ
の偏光光束を形成する空間が必要になるため、一般的に
光学系の拡幅化が避けられない。そこで、この偏光光学
系では、予めレンズ板９１０により入射光束を集光し、
空間的に分離された複数の中間光束に変換しておき、そ
の中間光束が収束することにより生じた空間に反射プリ
ズム９３０（反射面）を配置することにより、光学系の
拡幅を招かずに一種類の偏光光束を得ている。

【０００５】２．照明領域における光強度分布を均一に
する技術 照明領域における光強度分布が入射光束の光強度分布よ
りも均一であるような照明光束を発生させる照明光学系
として、例えば、特開平３−１１１８０６号公報に開示
されているインテグレータ光学系が実用化されている。
ここで、開示されているインテグレータ光学系は、原理
的には露光機に使用されているものと同一である。

【０００６】前記公報に開示されたインテグレータ光学
系は、２つの光学要素として第１及び第２のレンズ板を
用い、光源からの光束を、第１のレンズ板を構成してい
る複数の光束分割レンズによって中間光束に分割し、中
間光束が収束する位置の付近に配置された複数の集光レ
ンズからなる第２のレンズ板を介して、中間光束を重畳
結合させ、一ヶ所の照明領域を照明するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−２９４９０
６号公報の偏光光学系では、単に光源からのランダムな
偏光光束を一種類の偏光光束に変換しているに過ぎない
ため、幾つかの問題点が生じる。

【０００８】第１に、光源から発せられる光束の強度分
布が照明光の照度分布（強度分布）に直接的に反映され
るため、明るさが均一で色ムラのない照明光を得ること
は困難である。

【０００９】第２に、偏光ビームスプリッタ及び反射プ
リズムの光学的特性から、偏光ビームスプリッタを通過
して出射されるＰ偏光光束と、偏光ビームスプリッタ及
び反射プリズムを通過して出射されるＳ偏光光束との間
では光強度やその分光特性が異なる。同様のことは、分
離された２つの偏光光束の偏光方向を揃えるために用い
られるλ／２位相差板を通過する偏光光束と通過しない
偏光光束との間においても生じる。この偏光光学系では
偏光方向を揃えた後の光束を重畳結合しないため、上記
のような理由により照明領域上では明るさムラや色ムラ
が生じることになり、やはり良好な照明状態は得られな
い。上記の明るさのムラを防止する手段として、上記の
偏光光学系では光拡散板を使用する構成が提案されてい
るが、光拡散板の使用により液晶パネルに達する光は明
らかに減少するため、明るさを増加させるという偏光光
学系の本来の目的とは相反し、根本的な解決手段とはな
り得ない。

【００１０】第３に、偏光ビームスプリッタ９２０及び
反射プリズム９３０を出射した光束は一切集光されるこ
となく、大きな角度を伴って発散しながら液晶パネルに
達するため、照明効率は低く、明るい表示状態が得られ
ないばかりか、液晶パネルを見る方向によっては大きな
色ムラを発生することになる。

【００１１】一方、特開平３−１１１８０６号公報のイ
ンテグレータ光学系を用いた場合には、光強度分布の均
一化はある程度達成できるものの、ランダムな偏光光束
を照明光として用いているため、明るさの改善には殆ど
効果がない。

【００１２】さらに、クロスダイクロイックプリズムを
色光合成手段として用いた投写型表示装置では、用いる
光源の光特性により、４つの直角プリズムの接合部分で
生じる光散乱のために投写映像に暗い影が生じる場合が
ある。この暗い影は、変調手段を照明する照明光の強度
分布とその角度分布を均一にすることで、その存在を目
立たなくすることができる。しかし、従来の照明系で
は、光強度分布とその角度分布における均一性が十分で
はなかったため、上記の暗い影の存在を目立たなくする
ことはできなかった。

【００１３】従って、一種類の偏光光束で特定の照明領
域を均一に効率よく照明する光学系は、従来存在しなか
った。

【００１４】以上の様な点に鑑みて、本発明の課題は、
第１に、ランダムな偏光光である入射光束から、照明領
域における光強度分布が入射光束のそれよりも均一であ
り、偏光方向がほぼ揃った一種類の偏光光束を発生させ
るための偏光発生装置を実現することにあり、第２に、
そのような偏光発生装置を用いて光の利用効率が高くコ
ンパクトな偏光照明装置を実現することにあり、第３
に、そのような偏光照明装置を用いて、明るく、明るさ
ムラや色ムラのない表示装置を実現することにあり、第
４に、そのような偏光照明装置を用いて、高価なＦナン
バーの小さい大口径の投写レンズを使用しなくても、明
るく、明るさムラや色ムラのない投写映像を得られ、特
に、クロスダイクロイックプリズムを色光合成手段とし
て用いた場合においても、クロスダイクロイックプリズ
ムにより生じる暗い影が目立たない投写映像を表示でき
る投写型表示装置を実現することにある。なお、Ｆナン
バーとは、焦点距離とレンズ径との比である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

１．光学素子 本発明の光学素子は、反射面と偏光光束分離面とを備
え、光束をＳ偏光光束とＰ偏光光束とに分離する偏光光
束分離手段と、前記偏光光束分離手段によって分離され
た前記Ｐ偏光光束、前記Ｓ偏光光束のうち、いずれか一
方の偏光方向を他方の偏光方向に変換する偏光変換手段
とを有し、前記偏光光束分離手段が行方向、列方向に複
数配置された光学素子であって、前記偏光光束分離手段
は、前記列方向に、前記反射面と前記偏光光束分離面と
が交互に配列されるように配置されてなることを特徴と
する。

【００１６】本発明の光学素子は、上記構成により、入
射された光束を、全体としてはほぼ一種類の偏光方向を
有する偏光光束に変換することができる。上記の偏光発
生過程においては、殆ど光吸収を伴わないため、非常に
高い効率で特定の偏光光束を発生させることが可能であ
る。また、列方向に、偏光光束分離手段と偏光変換手段
とが交互に配列されることにより、明るさが均一で色む
らのない偏光光束を得ることが可能となる。

【００１７】また、本発明の上記光学素子において、前
記行方向及び前記列方向の前記反射面と前記偏光光束分
離面とを互いに平行に配列すれば、偏光光束分離手段の
ブロックを、行、あるいは列毎にまとめて形成すること
ができる。光学素子を構成する際には、列方向、あるい
は行方向の偏光光束分離面と反射面とが交互、かつ平行
に配列されるように組み合わせるだけなので、組立てが
容易である。

【００１８】また、本発明の上記光学素子において、前
記行方向の前記反射面と前記偏光光束分離面とを互いに
平行に配列し、前記列方向の前記反射面と前記偏光光束
分離面とを互いに垂直に配列することにより、偏光光束
分離手段のブロックを行ごとにまとめて形成することが
できる。光学素子を構成する際には、列方向の偏光光束
分離面と反射面とが互いに垂直に配列されるようにこの
ブロックを組み合わせるだけなので、組立てが容易であ
る。

【００１９】２．偏光発生装置 本発明の偏光発生装置は、入射光束を集光し、互いに空
間的に分離された複数の中間光束に変換する第１の光学
要素と、前記中間光束が収束する位置付近に配置された
第２の光学要素とを有し前記第１の光学要素は、マトリ
ックス状に配置された複数の光束分割レンズからなり、
前記複数の光束分割レンズは、列方向に隣り合う光束分
割レンズが行方向に相互にずれた状態で配列され、前記
第２の光学要素は、前記中間光束のそれぞれをＳ偏光光
束とＰ偏光光束とに空間的に分離する偏光光束分離手段
と、前記偏光光束分離手段によって分離された前記Ｐ偏
光光束、前記Ｓ偏光光束のうちいずれか一方の偏光方向
を他方の偏光方向に変換する偏光変換手段とを備え、前
記偏光光束分離手段が行方向、列方向に複数配置された
光学素子と、前記他方の偏光光束と、前記偏光変換手段
によって偏光方向が変換された前記一方の偏光光束とを
重畳結合させて出射光束に変換する重畳結合手段とを有
することを特徴とする。

【００２０】ここで、第１の光学要素を構成する複数の
光束分割レンズは、列方向に隣り合う光束分割レンズが
行方向の配列ピッチのほぼ半分の長さに相当する距離だ
け行Ｘ方向に相互にずれた状態で配列されている。この
ような配置様式を採用することにより、光束分割レンズ
をずらして配置しない場合と比べて、入射光束が光束の
断面内でより大きな光強度分布を有していた場合でも、
明るさが均一で色ムラのない高品位な偏光光束を照明光
として得ることができる。特に、光源ランプとリフレク
ターからなる光源から出射される光束に見られるよう
に、光束の光強度分布が全く無秩序ではなく、光強度分
布にある種の特徴や傾向を有している場合には、上記の
第１の光学要素を用いることにより、照明領域における
光強度分布やその角度分布を極めて均一なものとするこ
とができる。

【００２１】例えば、放物面リフレクターを備えた光源
から出射される光束は、光源の光軸を対称軸とする光強
度分布（光軸付近で光強度が大きく、周辺部で小さい）
とその角度分布（光軸付近で出射角が広く、周辺部で狭
い）を有する。そのため、この様な光束から光強度分布
が均一な照明光を得るためには、（ａ）光束分割レンズ
の数を極めて多くする、即ち、光束分割レンズにより生
成される中間光束の数を増やす、或いは、（ｂ）光強度
分布やその角度分布等光束の諸特性に対して光束分割レ
ンズを不規則に配置する、という方法が考えられるが、
（ａ）の方法では、光束分割レンズの増加に伴い光束分
割レンズ間の界面が増加してしまい、界面での光損失が
増えてしまう。よって、照明領域における光強度分布を
均一にできる反面、明るさが低下する結果となる。一
方、（ｂ）の方法においては、隙間無く、且つ全く不規
則に光束分割レンズを配置することが困難である等、何
れも有効な策ではない。

【００２２】これに対して、本発明の偏光発生装置の上
記第１の光学要素は、光束分割レンズ間に不必要な隙間
を生じることもなく、単に列方向に隣り合う光束分割レ
ンズを相互にずらす配置を採用するだけで、光強度分布
におけるある種の特徴や傾向を相互に打ち消し、或い
は、弱めあい、照明領域における光強度分布やその角度
分布を極めて均一にすることができる。従って、光束分
割レンズの数を必要以上に増やす必要もなく、光束分割
レンズの界面における光損失を低減でき、明るさを低下
させることなく光強度分布とその角度分布が均一な照明
光を得ることができる。

【００２３】ここで、列方向に隣り合う光束分割レンズ
のずらし量については特に限定されるものではない。し
かし、光束分割レンズのずらし量が照明光の光強度分布
とその角度分布に及ぼす効果や、光束分割レンズに対応
して配置される第２の光学要素の配置の容易さを考慮す
ると、ずらし量を行方向の配列ピッチのほぼ半分の長さ
に相当する距離とするのが最適である。

【００２４】次に、本発明の偏光発生装置の上記第２の
光学要素は、中間光束を最終的に一ヶ所の照明領域上で
重畳結合するため、入射光束が光束の断面内で大きな光
強度分布を有していた場合でも、明るさが均一で、色ム
ラのない偏光光束を照明光として得ることができる。

【００２５】さらに、均等な光強度や分光特性で中間光
束をＰ偏光光束とＳ偏光光束に分離できない場合や、両
偏光光束の偏光方向を揃える過程で一方の偏光光束の光
強度やその分光特性が変化した場合においても、明るさ
が均一で色ムラのない偏光光束を照明光として得ること
ができる。

【００２６】ここで、本発明の偏光発生装置の上記第２
の光学要素を構成する光学素子は、複数の偏光光束分離
手段をマトリックス状に配列した一体型のコンパクトな
光学素子であり、第２の光学要素を小型化することがで
きる。

【００２７】上述したように、本発明の偏光発生装置の
上記構成によれば、先に説明したすべての課題が解決で
き、ランダムな偏光光束である入射光束から、照明領域
における光強度分布やその角度分布が入射光束のそれよ
りも均一であり、偏光方向がほぼ揃った出射光束を非常
に高い効率で発生することができるという効果を有す
る。

【００２８】また、本発明の上記偏光発生装置におい
て、前記偏光光束分離手段に反射面と偏光光束分離面と
を備え、前記列方向に、前記反射面と前記偏光光束分離
面とが交互に配列されるように配置させると、次のよう
な効果がある。

【００２９】すなわち、一対の反射面と偏光光束分離面
とを有する偏光光束分離手段を用いて、中間光束をＰ偏
光光束とＳ偏光光束とに空間的に分離するためには、Ｓ
偏光光束が存在できる新たな空間が必要となる。中間光
束の光束径を全く変えずに光学素子に入射した場合に
は、偏光光束分離後の光束の幅（Ｐ偏光光束の幅とＳ偏
光光束の幅を合わせた総幅）は入射光束の幅に対して２
倍に拡がることになり、このことは光学系の大型化（拡
幅）につながる。

【００３０】本発明の上記偏光発生装置の構成は、光束
分割レンズにより入射光束を分割しながら集光して複数
の中間光束を形成し、それぞれの中間光束が収束する位
置の近傍に、光学素子により、中間光束の存在する空間
と、その空間に隣接し全く光束の存在しない空間とから
なる一対の空間を複数形成したものである。そして、本
発明の上記偏光発生装置では、全く光束が存在しない空
間をＰ偏光光束、Ｓ偏光光束のうち、いずれか一方の偏
光光束が存在できる新たな空間として利用している。以
上の構成により、偏光光束分離後の光束の総幅が偏光光
束分離前の入射光束の幅よりも大きくならないようにし
ながら、Ｐ偏光光束とＳ偏光光束とを空間的に完全に分
離することができる。従って、ランダムな偏光光束であ
る入射光束から偏光方向がほぼ揃った出射光束を発生さ
せる過程において、光束の総幅が拡がらないため、光学
系の小型化を実現できる。さらに、光束の総幅が拡がら
ないということは、複数の偏光光束を重畳結合させる段
階で、光束が大きな角度成分を有しないことを意味し、
従って、これらの光束を用いて照明を行う場合には、高
い照明効率を得ることができる。なお、偏光発生過程に
おいては殆ど光吸収を伴わないため、非常に高い効率で
特定の偏光光束を発生させることが可能となる。

【００３１】また、本発明の上記偏光発生装置におい
て、前記行方向及び前記列方向の前記反射面と前記偏光
光束分離面とを互いに平行に配列させることにより、偏
光光束分離手段のブロックを、行、あるいは列毎にまと
めて形成することができる。光学素子を構成する際に
は、列方向、あるいは行方向の偏光光束分離面と反射面
とが交互、かつ平行に配列されるように組み合わせるだ
けなので、組立てが容易である。

【００３２】また、本発明の上記偏光発生装置におい
て、前記行方向の前記反射面と前記偏光光束分離面とを
互いに平行に配列させ、前記列方向の前記反射面と前記
偏光光束分離面とは互いに垂直に配列させることによ
り、偏光光束分離手段のブロックを行ごとにまとめて形
成することができる。光学素子を構成する際には、列方
向の偏光光束分離面と反射面とが互いに垂直に配列され
るようにこのブロックを組み合わせるだけなので、組立
てが容易である。

【００３３】さらに、本発明の前記偏光発生装置におい
て、前記光学素子の前記偏光光束分離手段の配置形状
を、前記第１の光学要素の前記光束分割レンズの配置形
状と一致した形状とすることにより、光源光の無駄を防
ぎ、光の利用効率を向上させることが可能となり、ひい
ては光学系の小型化を達成することが可能となる。ま
た、照明領域を照明する偏光光束の光強度分布とその角
度分布をより均一にすることができる。

【００３４】なお、本発明の上記偏光発生装置におい
て、前記光束分割レンズを矩形状とすることにより、複
数の光束分割レンズにより特定の平面を隙間なく、且
つ、互いに重なることなく被うことができるため、入射
光束を複数の中間光束に分割する際の光利用効率を極め
て高くすることができる。また、本発明の偏光発生装置
を用いて表示装置や投写型表示装置を構成した場合、被
照明体である液晶パネルなどの変調手段の外形形状は一
般に矩形状であることから、光束分割レンズの列方向と
行方向とで形成される平面における外形形状も矩形状と
した方が光の利用効率が良い。

【００３５】また、前記行方向と前記列方向とで形成さ
れる平面における前記偏光光束分離手段の形状と、前記
行方向と前記列方向とで形成される平面における前記光
束分割レンズの形状とを相似形とすることにより、それ
らのレンズ設計が容易になるという設計上の利点があ
る。特に、中間光束が収束する位置で、すべての中間光
束によって形成されるひとまとまりの光束の径を入射光
束の光束径よりも大きく（或いは小さく）する場合に
は、上記の利点が顕著となる。

【００３６】また、第２の光学要素が、更に、前記第１
の光学要素によって空間的に分離された複数の前記中間
光束をそれぞれ集光する集光手段を有し、この集光手段
をマトリックス状に配置された複数の集光レンズで構成
することにより、さらに光源光の無駄を防ぎ、光の利用
効率を向上させることが可能となり、ひいては光学系の
小型化を達成することが可能となる。

【００３７】さらに、この構成において、集光レンズの
行方向の配列ピッチと、前記偏光光束分離手段の行方向
の配列ピッチとを同一とし、集光手段と光学素子とを、
集光レンズと偏光光束分離手段とが行方向に１／４ピッ
チずつずれるように配置するようにすれば最も明るい照
明光を得ることができ、本発明の偏光発生手段を投写型
表示装置に用いた場合に絶大な効果を奏する。

【００３８】尚、一般的には、集光レンズと光束分割レ
ンズは同一形状のものを用いることが、レンズ設計及び
コストの点から有利である。

【００３９】３．表示装置並びに投写型表示装置 本発明の表示装置は、光源部と、前記光源部からの光束
を集光し、互いに空間的に分離された複数の中間光束に
変換する第１の光学要素と、前記中間光束が収束する位
置付近に配置された第２の光学要素と、前記第２の光学
要素から出射された光を変調する変調手段とを有する表
示装置であって、前記第１の光学要素は、マトリックス
状に配置された複数の光束分割レンズからなり、前記複
数の光束分割レンズは、列方向に隣り合う光束分割レン
ズが行方向に相互にずれた状態で配列され、前記第２の
光学要素は、前記中間光束のそれぞれをＳ偏光光束とＰ
偏光光束とに空間的に分離する偏光光束分離手段と、前
記偏光光束分離手段によって分離された前記Ｐ偏光光
束、前記Ｓ偏光光束のうちいずれか一方の偏光方向を他
方の偏光方向に変換する偏光変換手段とを備え、前記偏
光光束分離手段が行方向、列方向に複数配置された光学
素子と、前記他方の偏光光束と、前記偏光変換手段によ
って偏光方向が変換された前記一方の偏光光束とを重畳
結合させて出射光束に変換する重畳結合手段とを有する
ことを特徴とする。

【００４０】また、本発明の投写型表示装置は、光源部
と、前記光源部からの光束を集光し、互いに空間的に分
離された複数の中間光束に変換する第１の光学要素と、
前記中間光束が収束する位置付近に配置された第２の光
学要素と、前記第２の光学要素から出射された光を変調
する変調手段と、前記変調手段によって変調された光を
投写する投写光学手段とを有する投写型表示装置であっ
て、前記第１の光学要素は、マトリックス状に配置され
た複数の光束分割レンズからなり、前記複数の光束分割
レンズは、列方向に隣り合う光束分割レンズが行方向に
相互にずれた状態で配列され、前記第２の光学要素は、
前記中間光束のそれぞれをＳ偏光光束とＰ偏光光束とに
空間的に分離する偏光光束分離手段と、前記偏光光束分
離手段によって分離された前記Ｐ偏光光束、前記Ｓ偏光
光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光方向に
変換する偏光変換手段とを備え、前記偏光光束分離手段
が行方向、列方向に複数配置された光学素子と、前記他
方の偏光光束と、前記偏光変換手段によって偏光方向が
変換された前記一方の偏光光束とを重畳結合させて出射
光束に変換する重畳結合手段とを有することを特徴とす
る。

【００４１】ここで、第１の光学要素を構成する複数の
光束分割レンズは、列方向に隣り合う光束分割レンズが
行方向の配列ピッチのほぼ半分の長さに相当する距離だ
け行Ｘ方向に相互にずれた状態で配列されている。前に
述べたように、このような構成により、光束分割レンズ
間に不必要な隙間を生じることもなく、単に列方向に隣
り合う光束分割レンズを相互にずらす配置を採用するだ
けで、光強度分布におけるある種の特徴や傾向を相互に
打ち消し、或いは、弱めあい、照明領域における光強度
分布やその角度分布を極めて均一にすることができる。
従って、光束分割レンズの数を必要以上に増やす必要も
なく、光束分割レンズの界面における光損失を低減で
き、明るさを低下させずに光強度分布とその角度分布が
均一な照明光を得ることができる。この効果は、特に、
光源ランプとリフレクターからなる光源から出射される
光束に見られるように、光束の光強度分布が全く無秩序
ではなく、光強度分布にある種の特徴や傾向を有してい
る場合に顕著であり、照明領域における光強度分布やそ
の角度分布を極めて均一なものとすることができる。

【００４２】その理由については前に述べた通りであ
る。

【００４３】なお、列方向に隣り合う光束分割レンズの
ずらし量については特に限定されるものではない。しか
し、光束分割レンズのずらし量が照明光の光強度分布と
その角度分布に及ぼす効果や、光束分割レンズに対応し
て配置される第２の光学要素の配置の容易さを考慮する
と、ずらし量を行方向の配列ピッチのほぼ半分の長さに
相当する距離とするのが最適である。

【００４４】また、上記第２の光学要素は、入射光束を
一旦複数の中間光束に分割した後、それらの中間光束を
最終的に一ヶ所の照明領域上で重畳結合するため、入射
光束が光束の断面内で大きな光強度分布を有していた場
合でも、明るさが均一で、色ムラのない偏光光束を照明
光として得ることができる。さらに、均等な光強度や分
光特性で中間光束をＰ偏光光束とＳ偏光光束に分離でき
ない場合や、両偏光光束の偏光方向を揃える過程で一方
の偏光光束の光強度やその分光特性が変化した場合にお
いても、明るさが均一で色ムラのない偏光光束を照明光
として得ることができる。

【００４５】このように、本発明の表示装置並びに投写
型表示装置の上記構成によれば、表示面並びに投写面全
体に渡ってきわめて均一な画像を得ることが可能とな
る。

【００４６】なお、光源部は、一般的に光源ランプとリ
フレクターにより構成されるものが多く、光源ランプと
しては、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロ
ゲンランプ等が、また、リフレクターとしては放物面リ
フレクター、楕円リフレクター、球面リフレクター等が
使用できる。また、変調手段としては、液晶パネルが使
用できる。

【００４７】また、本発明の上記表示装置、投写型表示
装置において、前記偏光分離手段に反射面と偏光光束分
離面とを備え、前記反射面と前記偏光分離面とが交互に
配列されるように偏光分離手段を配置することにより、
偏光光束分離後の光束の総幅が偏光光束分離前の入射光
束の幅よりも大きくならないようにしながら、Ｐ偏光光
束とＳ偏光光束とを空間的に完全に分離することができ
る。従って、ランダムな偏光光束である入射光束から偏
光方向がほぼ揃った出射光束を発生させる過程におい
て、光束の総幅が拡がらないため、光学系の小型化を実
現できる。したがって、本発明によれば、非常に小型で
取扱い性に優れたもの投写型表示装置を提供することが
できる。

【００４８】さらに、光束の総幅が拡がらないというこ
とは、複数の偏光光束を重畳結合させる段階で、光束が
大きな角度成分を有しないことを意味し、従って、これ
らの光束を用いて照明を行う場合には、高い照明効率を
得ることができる。なお、偏光発生過程においては殆ど
光吸収を伴わないため、非常に高い効率で特定の偏光光
束を発生させることが可能となる。よって、本発明によ
れば、高価なＦナンバーの小さい大口径の投写レンズを
使用しなくても、画像の明るい投写型表示装置を提供す
ることが可能となる。

【００４９】このように、本発明の表示装置、投写型表
示装置の上記構成によれば、非常に小型で取扱い性に優
れた表示装置、及び投写型表示装置を提供することがで
き、かつ投写面全体に渡って明るく、均一な画像を得る
ことが可能となる。また、Ｆナンバーの小さなレンズを
使用する必然性がないため、より安価な投写型表示装置
を提供することも可能である。

【００５０】なお、前記行方向及び前記列方向の前記反
射面と前記偏光光束分離面とを互いに平行に配列するこ
とにより、偏光光束分離手段のブロックを、行、あるい
は列毎にまとめて形成することができる。光学素子を構
成する際には、列方向、あるいは行方向の偏光光束分離
面と反射面とが交互、かつ平行に配列されるように組み
合わせるだけなので、組立てが容易である。

【００５１】また、前記行方向の前記反射面と前記偏光
光束分離面とを互いに平行に配列させ、前記列方向の前
記反射面と前記偏光光束分離面と互いに垂直に配列させ
ることにより、偏光光束分離手段のブロックを行ごとに
まとめて形成することができる。光学素子を構成する際
には、列方向の偏光光束分離面と反射面とが互いに垂直
に配列されるようにこのブロックを組み合わせるだけな
ので、組立てが容易である。

【００５２】また、本発明の上記投写型表示装置におい
て、前記光学素子の前記偏光光束分離手段の配置形状
を、前記第１の光学要素の前記光束分割レンズの配置形
状と一致した形状とすれば、光源光の無駄を防ぎ、光の
利用効率を向上させることが可能となり、ひいては光学
系の小型化を達成することが可能となる。また、照明領
域を照明する偏光光束の光強度分布とその角度分布をよ
り均一にすることができる。よって、さらに投写型表示
装置を小型化できるとともに、より明るくより均一な投
写画像をえることが可能となる。

【００５３】また、光源の光軸付近に位置する光束分割
レンズによって形成される集光像の方が、光源光軸から
離れた周辺部に位置する光束分割レンズによって形成さ
れる集光像よりもその寸法が小さいため、本発明の上記
投写型表示装置において、前記複数の偏光光束分離手段
のうち、前記光源の光軸付近に位置する前記偏光光束分
離手段の寸法を、前記光源の光軸から離れた周辺部に位
置する前記偏光光束分離手段の寸法よりも大きくする
と、光学系の効率をより一層向上させることができ、光
学系の小型かを達成できる。

【００５４】さらに、前記第２の光学要素に、マトリッ
クス状に配置された複数の集光レンズからなる前記中間
光束を集光する集光手段を設け、前記集光レンズの行方
向の配列ピッチと前記光学素子の前記偏光光束分離手段
の行方向の配列ピッチとを同一ピッチとし、前記集光手
段と前記光学素子とを、前記集光レンズと前記偏光光束
分離ユニットとが行方向に１／４ピッチずれるように配
置することにより、一層光の利用効率の向上、光学系の
小型化を達成することが可能となる。

【００５５】さらに、本発明の上記投写型表示装置に、
前記偏光証明装置からの光束を２以上の色光に分離する
色光分離手段と、前記それぞれの色光に対応して設けら
れた２以上の前記変調手段とを設け、前記色合成手段に
より合成された光束が、前記投写光学系を介して投写さ
れるように構成することにより、分離された２つ以上の
色光のそれぞれに対して専用の変調手段を配置すること
ができるため、明るく、色の表現性が良く、解像度の高
いカラー映像を表示可能な小型の投写型表示装置を実現
することができる。

【００５６】ここで、前記色光合成手段として、ダイク
ロイック膜を十字状に配置したクロスダイクロイックプ
リズムを用いても、クロスダイクロイックプリズムの中
心部により生じる暗い影が目立たなくなる。すなわち、
クロスダイクロイックプリズムを色合成手段として用い
た投写型表示装置では、４つの直角プリズムの接合部分
で生じる光散乱のために投写映像に暗い影が生じる場合
があり、この暗い影は、変調手段を照明する照明光の強
度分布とその角度分布を均一にすることで、その存在を
目立たなくすることができる。本発明の投写型表示装置
によれば、照明領域における光強度分布とその角度分布
を極めて均一にできるため、クロスダイクロイックプリ
ズムの使用時に生じる暗い影の存在を極めて目立ちにく
くでき、結果として、高品位な投写映像を得ることがで
きるのである。

【００５７】なお、上記の第２の光学要素を構成するた
めの集光手段、光学素子、偏光光束分離手段、及び、前
記重畳結合手段のうち、少なくとも２つ以上を一体化す
ることにより、集光レンズアレイと光学素子との界面、
光学素子と偏光光束分離手段との界面、又は、偏光光束
分離手段と出射側レンズとの界面における光損失を低減
でき、偏光発生装置における光の利用効率をより一層向
上することが可能となる。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
各実施例について説明する。尚、以下の各実施例におい
ては、特にことわりのない限り、互いに直行する３つの
方向を便宜的にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とした。また、
いずれの実施例においても、ランダムな偏光光束から一
種類の偏光光束として、Ｓ偏光光束を得る構成としてい
るが、勿論、Ｐ偏光光束を得る構成としてもよい。

【００５９】（実施例１）図１は、実施例１の偏光照明
装置の要部を平面的にみた概略構成図である。尚、この
図１は、後に詳しく述べる第２の光学要素３００の中心
を通るＸＺ平面における断面図である。本例の偏光照明
装置１はシステム光軸Ｌに沿って配置した光源部１０、
偏光発生装置２０から大略構成されている。光源部１０
から出射されたランダムな偏光光束は、偏光発生装置２
０により偏光方向がほぼ揃った一種類の偏光光束に変換
され、照明領域９０に至るようになっている。

【００６０】光源部１０は、光源ランプ１０１と、放物
面リフレクター１０２から大略構成されており、光源ラ
ンプから放射された光は、放物面リフレクター１０２に
よって一方向に反射され、略平行な光束となって偏光発
生装置２０に入射される。ここで、光源部１０の光源光
軸Ｒがシステム光軸Ｌに対して一定の距離ＤだけＸ方向
に平行シフトした状態となるように、光源部１０は配置
されている。

【００６１】次に、偏光発生装置２０は、第１の光学要
素２００と、第２の光学要素３００から構成されてい
る。

【００６２】第１の光学要素２００は、その外観を図２
に示す様に、ＸＹ平面上で矩形状の外形を有する複数の
光束分割レンズ２０１がマトリックス状に配列して構成
されており、また、Ｙ方向に隣り合う光束分割レンズ
は、Ｘ方向における配列ピッチのほぼ半分の長さに相当
する距離だけ、それぞれがＸ方向に相互にずれた状態で
配置されている。本例の場合、各奇数行を構成する光束
分割レンズ２０１の数は、各偶数行を構成する光束分割
レンズ２０１の数よりも常に１つ少ない構成となってい
る。尚、この構成においては、光源光軸Ｒが第１の光学
要素２００の中心に来るように、光源部１０と第１の光
学要素２００との位置関係が設定されている。第１の光
学要素２００に入射した光は、光束分割レンズ２０１に
より複数の中間光束２０２に分割され、同時に光束分割
レンズの集光作用により、システム光軸Ｌと垂直な平面
内（図１ではＸＹ平面）の中間光束が収束する位置に、
光束分割レンズの数と同数の集光像２０３を形成する。
尚、光束分割レンズ２０１のＸＹ平面上における外形形
状は、照明領域９０の形状と相似形をなすように設定さ
れている。本例では、ＸＹ平面上でＸ方向に長い横長の
照明領域を想定しているため、光束分割レンズ２０１の
ＸＹ平面上における外形形状も横長である。

【００６３】第２の光学要素３００は、集光レンズアレ
イ３１０、偏光分離ユニットアレイ３２０、選択位相差
板３８０及び出射側レンズ３９０から大略構成される複
合体であり、第１の光学要素２００による集光像２０３
が形成される位置の近傍の、システム光軸Ｌに対して垂
直な平面内（図１ではＸＹ平面）に配置される。尚、第
１の光学要素２００に入射する光束の平行性が極めて良
い場合には、第２の光学要素から集光レンズアレイ３１
０を省略した構成としても良い。この第２の光学要素３
００は、中間光束２０２のそれぞれをＰ偏光光束とＳ偏
光光束とに空間的に分離した後、一方の偏光光束の偏光
方向と他方の偏光光束の偏光方向とを揃え、偏光方向が
ほぼ揃ったそれぞれの光束を一ヶ所の照明領域９０に導
くような機能を有している。

【００６４】集光レンズアレイ３１０は、第１の光学要
素２００とほぼ同様な構成となっている。即ち、集光レ
ンズアレイ３１０は、第１の光学要素２００を構成する
光束分割レンズ２０１と同数の集光レンズ３１１をマト
リックス状に複数配列したものであり、それぞれの中間
光束を偏光分離ユニットアレイ３２０の特定の場所に集
光しながら導く作用を有している。従って、第１の光学
要素２００により形成された中間光束２０２の特性に合
わせて、また、偏光分離ユニットアレイ３２０に入射す
る光はその主光線の傾きがシステム光軸Ｌと平行である
ことが理想的である点を考慮して、各集光レンズのレン
ズ特性は各々最適化されることが望ましい。但し、一般
的には、光学系の低コスト化及び設計の容易さを考慮し
て、第１の光学要素２００と全く同じものを集光レンズ
アレイ３１０として用いるか、或いは、光束分割レンズ
２０１とＸＹ平面での形状が相似形である集光レンズを
用いて構成した集光レンズアレイを用いてもよいことか
ら、本例の場合には、第１の光学要素２００と同じ光学
要素を集光レンズアレイ３１０として用いている。

【００６５】次に、偏光分離ユニットアレイ３２０は、
その外観を図３に示すように、複数の偏光分離ユニット
３３０がマトリックス状に配列した構成である。

【００６６】偏光分離ユニット３３０はその外観を図４
に示す様に、内部に偏光分離面３３１と反射面３３２と
を備えた四角柱状の構造体であり、偏光分離ユニットに
入射する中間光束のそれぞれをＰ偏光光束とＳ偏光光束
とに空間的に分離する作用を有している。偏光分離ユニ
ット３３０のＸＹ平面上における外形形状は、光束分割
レンズ２０１のＸＹ平面上における外形形状と相似形を
なしており、即ち、横長の矩形状である。従って、偏光
分離面３３１と反射面３３２とは横方向（Ｘ方向）に並
ぶように配置されている。ここで、偏光分離面３３１は
システム光軸Ｌに対して約４５度の傾きをなし、且つ、
反射面３３２は偏光分離面３３１と平行な状態をなし、
さらに、偏光分離面３３１がＸＹ平面上に投影する断面
積（後述するＰ出射面３３３の面積に等しい）と反射面
３３２がＸＹ平面上に投影する断面積（後述するＳ出射
面３３４の面積に等しい）が等しくなるように、偏光分
離面３３１と反射面３３２とが設定されている。従っ
て、本例では、偏光分離面３３１が存在する領域のＸＹ
平面上での横幅Ｗｐと反射面３３２が存在する領域のＸ
Ｙ平面上での横幅Ｗｍとは等しくなり、且つ、それぞれ
が偏光分離ユニット３３０のＸＹ平面上での横幅Ｗの半
分になるように設定されている。尚、一般的に、偏光分
離面３３１は誘電体多層膜で、また、反射面３３２はア
ルミニウム膜で形成することができる。

【００６７】偏光分離ユニット３３０に入射した光は、
偏光分離面３３１において、進行方向を変えずに偏光分
離面３３１を通過するＰ偏光光束３３５と、偏光分離面
３３１で反射され隣接する反射面３３２の方向に進行方
向を変えるＳ偏光光束３３６とに分離される。Ｐ偏光光
束３３５はそのままＰ出射面３３３を経て偏光分離ユニ
ットから出射され、Ｓ偏光光束３３６は再び反射面３３
２で進行方向を変え、Ｐ偏光光束３３５とほぼ平行な状
態となって、Ｓ出射面３３４を経て偏光分離ユニットか
ら出射される。従って、偏光分離ユニット３３０に入射
したランダムな偏光光束は偏光分離ユニットにより偏光
方向が異なるＰ偏光光束３３５とＳ偏光光束３３６の二
種類の偏光光束に分離され、偏光分離ユニットの異なる
場所（Ｐ出射面３３３とＳ出射面３３４）からほぼ同じ
方向に向けて出射される。偏光分離ユニットは上記の様
な作用を有することから、それぞれの偏光分離ユニット
３３０の偏光分離面３３１が存在する領域にそれぞれの
中間光束２０２を導く必要があり、そのため、偏光分離
ユニット内の偏光分離面の中央部に中間光束が入射する
ように、それぞれの偏光分離ユニット３３０とそれぞれ
の集光レンズ３１１の位置関係やそれぞれの集光レンズ
３１１のレンズ特性を調整しておく必要がある。本例の
場合には、それぞれの偏光分離ユニット３３０内の偏光
分離面３３１の中央部にそれぞれの集光レンズの中心軸
が来るように配置するため、集光レンズアレイ３１０
は、偏光分離ユニットの横幅Ｗの１／４に相当する距離
だけ、偏光分離ユニットアレイ３２０に対してＸ方向に
ずらした状態で配置されている。

【００６８】再び、図３に基づいて説明する。偏光分離
ユニットアレイ３２０を構成する複数の偏光分離ユニッ
ト３３０の配列様式は、第１の光学要素２００を構成す
る光束分割レンズ２０１、及び、集光レンズアレイ３１
０の配列様式と同じである。即ち、Ｙ方向に隣り合う偏
光分離ユニットは、Ｘ方向における配列ピッチのほぼ半
分の長さに相当する距離だけ、それぞれがＸ方向に相互
にずれた状態で配置されている。次に、この時のそれぞ
れの偏光分離ユニット３３０の配置状態、特に、それぞ
れの偏光分離ユニット内の偏光分離面と反射面の向きに
ついて説明する。図５は、それぞれの偏光分離ユニット
３３０内の偏光分離面３３１と反射面３３２の配置状態
（向き）を偏光分離ユニットアレイ３２０を構成する各
行毎に平面的に示したものである。ここで、各行の並び
は図３における各行の並びに対応している。図５に示す
様に、すべての偏光分離ユニット３３０において、その
内部に形成された偏光分離面３３１と反射面３３２がす
べて平行な状態となるように、且つ、Ｙ方向に隣り合う
偏光分離ユニット間においては、偏光分離面３３１と反
射面３３２とが必ず隣り合う状態となるように、それぞ
れの偏光分離ユニット３３０が配置されている。この様
な配列様式を取ることにより、第１の光学要素２００か
ら出射される中間光束を効率的に偏光分離ユニットに受
け入れ、同時に、偏光分離ユニットアレイ３２０の大き
さを最小化できる効果がある。

【００６９】偏光分離ユニットアレイ３２０の出射面の
側には、λ／２位相差板３８１が規則的に配置された選
択位相差板３８０が設置されている。即ち、偏光分離ユ
ニットアレイ３２０を構成する偏光分離ユニット３３０
のＰ出射面３３３の部分にのみλ／２位相差板３８１が
配置され、Ｓ出射面３３４の部分にはλ／２位相差板３
８１は設置されていない（図４を参照）。この様なλ／
２位相差板３８１の配置状態により、偏光分離ユニット
３３０から出射されたＰ偏光光束は、λ／２位相差板３
８１を通過する際に偏光方向の回転作用を受けＳ偏光光
束へと変換される。一方、Ｓ出射面３３４から出射され
たＳ偏光光束はλ／２位相差板３８１を通過しないの
で、偏光方向は変化せず、Ｓ偏光光束のまま選択位相差
板３８０を通過する。以上をまとめると、偏光分離ユニ
ットアレイ３２０と選択位相差板３８０により、偏光方
向がランダムな中間光束は一種類の偏光光束（この場合
はＳ偏光光束）に変換されたことになる。

【００７０】選択位相差板３８０の出射面の側には、出
射側レンズ３９０が配置されており、選択位相差板３８
０によりＳ偏光光束に揃えられた光束は、出射側レンズ
３９０により照明領域９０へと導かれ、照明領域上で重
畳結合される。ここで、出射側レンズ３９０は１つのレ
ンズ体である必要はなく、第１の光学要素２００のよう
に、複数のレンズの集合体であってもよい。

【００７１】第２の光学要素３００の機能をまとめる
と、第１の光学要素２００により分割された中間光束２
０２（つまり、光束分割レンズ２０１により切り出され
たイメージ面）は、第２の光学要素３００により照明領
域９０上で重畳結合される。これと同時に、途中の偏光
分離ユニットアレイ３２０により、ランダムな偏光光束
である中間光束は偏光方向が異なる二種類の偏光光束に
空間的に分離され、選択位相差板３８０を通過する際に
一種類の偏光光束に変換されて、殆どすべての光が照明
領域９０へと達する。このため、照明領域９０は殆ど一
種類の偏光光束でほぼ均一に照明されることになる。

【００７２】以上説明したように、本例の偏光照明装置
１によれば、光源部１０から出射されたランダムな偏光
光束を、第１の光学要素２００と第２の光学要素３００
により構成される偏光発生装置２０により、ほぼ一種類
の偏光光束に変換すると共に、その偏光方向の揃った光
束により照明領域９０を均一に照明できるという効果を
有する。また、偏光光束の発生過程においては光損失を
殆ど伴わないため、光源部から出射される光の殆どすべ
てを照明領域９０へと導くことができ、従って、光の利
用効率が極めて高いという特徴を有する。

【００７３】尚、本例では、第２の光学要素３００を構
成する集光レンズアレイ３１０、偏光分離ユニットアレ
イ３２０、選択位相差板３８０及び出射側レンズ３９０
は光学的に一体化されており、それらの界面において発
生する光損失を低減し、光利用効率を一層高める効果を
発揮している。

【００７４】また、第１の光学要素２００を構成する光
束分割レンズ２０１を、Ｙ方向に隣り合う光束分割レン
ズでは、Ｙ方向と直交するＸ方向における配列ピッチの
ほぼ半分の長さに相当する距離だけ、それぞれがＸ方向
に相互にずれた状態となるように配置しているため、光
源部から出射される光束が非常に不均一な強度分布を有
するような場合でも、必要以上に光束分割レンズの数を
増やすことなく、照明領域９０上において光強度分布や
その角度分布が極めて均一な高品位の偏光光束を照明光
として得ることができる。

【００７５】さらに、横長の矩形形状である照明領域９
０の形状に合わせて、第１の光学要素２００を構成する
光束分割レンズ２０１を横長の形状とし、同時に、偏光
分離ユニットアレイ３２０から出射された二種類の偏光
光束を横方向（Ｘ方向）に分離する形態としている。こ
のため、横長の矩形形状を有する照明領域９０を照明す
る場合でも、光量を無駄にすることなく、照明効率（光
利用効率）を高めることができる。

【００７６】一般に、偏光方向がランダムな光束をＰ偏
光光束とＳ偏光光束とに単純に分離すると、分離後の光
束全体の幅は２倍に拡がり、それに応じて光学系も大型
化してしまう。しかし、本発明の偏光照明装置では、第
１の光学要素２００により微小な複数の集光像２０３を
形成し、それらの形成過程で生じた光の存在しない空間
を上手く利用し、その空間に偏光分離ユニット３３０の
反射面３３２を配置することにより、２つの偏光光束に
分離することに起因して生じる光束の横方向への幅の広
がりを吸収しているので、光束全体の幅は広がらず、小
型の光学系を実現できるという特徴がある。

【００７７】（実施例２）実施例１に対して、偏光分離
ユニットアレイにおける偏光分離ユニットの配置様式を
変えることもできる。別の配列様式を備えた例を偏光照
明装置２とし、その要部を平面的にみた概略構成図を図
６に示す。尚、この図６は、第２の光学要素３００の中
心を通るＸＺ平面における断面図である。この偏光照明
装置２、および以下に説明する各実施例では、基本的な
構成が実施例１に係わる偏光照明装置１と同じであるた
め、同じ機能を有する部分には同じ符号を付して、その
説明を省略する。

【００７８】本例の偏光照明装置２の基本的な構成は実
施例１の偏光照明装置１と同じであるが、第１の光学要
素２００を構成する光束分割レンズ２０１の配列様式、
偏光分離ユニットアレイ３２０を構成する偏光分離ユニ
ット３３０の配列様式、及び、システム光軸Ｌに対する
光源部１０の位置関係等が偏光照明装置１の場合とはや
や異なる。

【００７９】図７は、偏光照明装置２で用いられる偏光
分離ユニットアレイ３２０の外観を示している。図７か
ら判るように、本例の偏光分離ユニットアレイ３２０で
は、実施例１の偏光分離ユニットアレイ３２０とは異な
り、Ｙ方向に隣り合う偏光分離ユニットが、Ｘ方向に相
互にずれることなくマトリックス状に配置されている。
ここで、この時のそれぞれの偏光分離ユニット３３０
の配置状態、特に、それぞれの偏光分離ユニット内の偏
光分離面と反射面の向きについて説明する。図８は、そ
れぞれの偏光分離ユニット３３０内の偏光分離面３３１
と反射面３３２の配置状態を偏光分離ユニットアレイ３
２０を構成する各行毎に平面的に示したものである。こ
こで、各行の並びは図７における各行の並びに対応して
いる。図８に示すように、Ｘ方向に並ぶ１つの行を構成
するすべての偏光分離ユニット３３０は、その内部に形
成された偏光分離面３３１と反射面３３２とがすべて平
行な状態となるように配列され、Ｙ方向に隣り合う偏光
分離ユニット間においては、偏光分離面３３１と反射面
３３２とが必ず隣り合う状態となるように、さらに、Ｙ
方向に隣り合う行間においては、偏光分離面３３１と反
射面３３２の方向がＹＺ平面を対称面として対称な配置
状態となるように配列されている。

【００８０】次に、本例において用いた第１の光学要素
２００の外観を図９に示す。図９から判るように、本例
の第１の光学要素２００では、各行を構成する光束分割
レンズ２０１の数はすべて同じである。この第１の光学
要素２００の中心に光源光軸Ｒが来るように、光源部１
０と第１の光学要素２００との位置関係が設定される。
この時、光源光軸Ｒに対して奇数行及び偶数行に位置す
る光束分割レンズ列の中心は、それぞれ光源光軸Ｒを境
に、対称な方向に、光束分割レンズの横幅の１／４に相
当する距離づつずれた配置となっている。従って、本例
の偏光照明装置２において、システム光軸Ｌと光源光軸
Ｒとは一致している。また、それぞれの偏光分離ユニッ
ト内の偏光分離面の中央部にそれぞれの集光レンズの中
心軸が来るように配置するため、集光レンズアレイ３１
０は、偏光分離ユニットの横幅Ｗの１／４に相当する距
離だけ偏光分離ユニットアレイ３２０に対してＸ方向に
ずれた状態で配置されている。

【００８１】以上のような構成を採用することにより、
第１の光学要素２００から出射されるそれぞれの中間光
束を効率的に受け入れ、ほぼ偏光方向の揃った一種類の
偏光光束とし、その偏光光束により照明領域を高い効率
で均一に照明できる。また、偏光分離ユニットアレイ３
２０の大きさを最小化できるため、光学系全体の大きさ
も小型化できる効果を有する。

【００８２】さらに、本例においても、第１の光学要素
２００を構成する光束分割レンズ２０１を、Ｙ方向に隣
り合う光束分割レンズではＸ方向における配列ピッチの
ほぼ半分の長さに相当する距離だけ、それぞれがＸ方向
に相互にずれた状態となるように配置しているため、光
源部から出射される光束が非常に不均一な強度分布を有
するような場合でも、必要以上に光束分割レンズの数を
増やすことなく、照明領域９０上において光強度分布や
その角度分布が極めて均一な高品位の偏光光束を照明光
として得ることができるという特徴を有する。

【００８３】（実施例３）第１の光学要素２００により
形成される集光像２０３の大きさとは、中間光束２０２
の光束径が最も細くなった状態における光束径と等価で
あり、それぞれの集光像２０３はすべて同じ寸法形状を
なしている訳ではない。即ち、光源光軸Ｒ付近に位置す
る光束分割レンズによって形成される集光像はその寸法
が大きく、光源光軸Ｒから離れた周辺部に位置する光束
分割レンズによって形成される集光像はその寸法が小さ
い。従って、第１の光学要素により形成されるそれぞれ
の集光像の寸法形状に合わせて、偏光分離ユニットアレ
イを構成するそれぞれの偏光分離ユニットの寸法形状を
最適化すれば、光学系の効率を一層向上させられると共
に、光学系の小型化を達成できる。この場合、２つの偏
光光束をＸ方向に分離しているため、偏光分離ユニット
のＸ方向とＺ方向の大きさを最適化するだけでも、諸望
する効果を期待することができる。

【００８４】図１０は、上記の点を考慮して構成した偏
光照明装置３の要部を平面的にみた概略構成図である。
尚、この図１０は、第２の光学要素３００の中心を通る
ＸＺ平面における断面図である。本例の偏光照明装置３
は実施例２の偏光照明装置２に基づいて構成しているた
め、その構成は偏光照明装置２とほぼ同じであるが、第
１の光学要素２００を構成する光束分割レンズ２０１の
レンズ特性、偏光分離ユニットアレイ３２０を構成する
それぞれの偏光分離ユニット３３０の寸法形状、選択位
相差板３８０を構成するλ／２位相差板３８１の大きさ
及び出射側レンズ３９０の構成等が偏光照明装置２の場
合とはやや異なっている。

【００８５】本例の偏光分離ユニットアレイ３２０は、
Ｘ方向とＺ方向の寸法が異なる（Ｙ方向の寸法は同じで
ある）２種類の偏光分離ユニット３４０、偏光分離ユニ
ット３４１を用いて構成されている。即ち、システム光
軸Ｌ付近に位置する偏光分離ユニット３４０は寸法の大
きな集光像に対応できるようにＸ方向とＺ方向の寸法が
大きく、一方、システム光軸Ｌから離れた周辺部に位置
する偏光分離ユニット３４１は寸法の小さな集光像に対
応できればよいからＸ方向とＺ方向の寸法は小さくなっ
ている。

【００８６】また、偏光分離ユニットアレイ３２０の出
射面の側に配置される選択位相差板３８０も、偏光分離
ユニット３３０の大きさに対応するように、λ／２位相
差板のＸＹ平面上における大きさが最適化されている。
即ち、システム光軸Ｌ付近には大きな寸法のλ／２位相
差板Ｌ３８２を、システム光軸Ｌから離れた周辺部には
小さな寸法の小さなλ／２位相差板Ｓ３８３を配置した
選択位相差板３８０を用いている。さらに、選択位相差
板３８０の出射面の側に配置される出射側レンズ３９０
も、偏光分離ユニット３３０の大きさに対応するよう
に、大きさ及びレンズ特性の異なる複数のレンズで構成
された複合レンズとなっている。

【００８７】偏光分離ユニットアレイ３２０を構成する
偏光分離ユニット３３０の大きさがその配置場所により
異なるため、第１の光学要素２００により形成される集
光像２０３の形成位置を偏光分離ユニット３３０の配置
場所に合わせる必要がある。そのため、本例では、偏心
系レンズからなる光束分割レンズ２０１を部分的に用い
て対応している。

【００８８】以上のような構成を採用することにより、
第１の光学要素２００により形成されるそれぞれの中間
光束２０２（集光像２０３）をほぼ完全に第２の光学要
素３００に取り込むことができるため、偏光光束の発生
過程で殆ど光損失を生じず、従って、光源光の利用効率
を一層向上させることができる。さらに、偏光分離ユニ
ット３３０の断面（ＸＹ平面）方向の大きさを必要以上
に大きくすることが無くなるため、偏光分離ユニットア
レイ３２０及び第２の光学要素３００を小型化できる効
果がある。

【００８９】尚、本例では、第１の光学要素２００によ
り形成されるそれぞれの集光像２０３の寸法形状に合わ
せて、偏光分離ユニットアレイ３２０を構成するそれぞ
れの偏光分離ユニット３３０の寸法形状を最適化した
が、同時に、集光レンズアレイ３１０を構成するそれぞ
れの集光レンズ３１１の寸法形状を集光像２０３の寸法
形状に合わせて最適化した構成を採用することもでき、
その場合においても、本例の場合と同様に、光源光の利
用効率を一層向上できると共に、集光レンズアレイを小
型化でき、同時に集光レンズアレイの低コスト化を達成
できる効果がある。

【００９０】（実施例１の偏光照明装置を用いた表示装
置）実施例１に示した偏光照明装置１が組み込まれた直
視型の表示装置の一例について説明する。尚、本例にお
いては、偏光照明装置からの出射光束を表示情報に基づ
いて変調する変調手段として液晶パネルを用いている。

【００９１】図１１は、本例の表示装置６００の要部を
示した概略構成図であり、ＹＺ平面における断面構造を
示している。本例の表示装置６００は、実施例１に示し
た偏光照明装置１、反射ミラー５１０、及び液晶パネル
５２０から大略構成されている。

【００９２】偏光照明装置１は、ランダムな偏光光束を
一方向に出射する光源部１０を備え、この光源部１０か
ら出射されたランダムな偏光光束は、偏光発生装置２０
によりほぼ一種類の偏光光束に変換される。この偏光照
明装置１から出射された偏光光束は、反射ミラー５１０
により光の進行方向を約９０度曲げられ、液晶パネル５
２０をほぼ一種類の偏光光束により照明する。液晶パネ
ルの前後には偏光板５２１が配置されている。尚、視野
角の改善を目的として光拡散板（図示せず）を液晶パネ
ル５２０の手前（反射ミラー５１０側）に配置した構造
としてもよい。

【００９３】このように構成した表示装置６００では、
一種類の偏光光束を変調するタイプの液晶パネルが用い
られている。従って、従来の照明装置を用いてランダム
な偏光光束を液晶パネルに導くと、ランダムな偏光光束
のうちの約半分の光は、偏光板５２１で吸収されて熱に
変わってしまい、光の利用効率が悪いという問題点があ
った。しかし、本例の表示装置６００では、かかる問題
点が大幅に改善されている。

【００９４】即ち、本例の表示装置６００では、偏光照
明装置１において、一方の偏光光束、例えばＰ偏光光束
のみに対して、λ／２位相差板によって偏光面の回転作
用を与え、他方の偏光光束、例えばＳ偏光光束と偏光方
向が揃った状態とする。それ故、偏光方向の揃ったほぼ
一種類の偏光光束が液晶パネル５２０に導かれるので、
偏光板５２１による光吸収は非常に少なく、従って、光
源光の利用効率が向上し、明るい表示状態を得ることが
できる。

【００９５】また、偏光照明装置１において、第１の光
学要素２００を構成する光束分割レンズ２０１を、Ｙ方
向に隣り合う光束分割レンズでは、Ｙ方向と直交するＸ
方向における配列ピッチのほぼ半分の長さに相当する距
離だけ、それぞれがＸ方向に相互にずれた状態となるよ
うに配置しているため、液晶パネル５２０上において光
強度分布やその角度分布が極めて均一な高品位の照明光
を得ることができ、従って、明るさムラや色ムラの少な
い明るい高品位な表示状態を得ることができる。

【００９６】なお、本例の表示装置では実施例１の偏光
照明装置１を用いたが、このかわりに前述した実施例２
の偏光照明装置２や、実施例３の偏光照明装置３を用い
ることができることは言うまでもない。

【００９７】（実施例１の偏光照明装置を用いた投写型
表示装置）実施例１に示した偏光照明装置１が組み込ま
れた投写型表示装置の一例について説明する。尚、本例
においては、偏光照明装置からの出射光束を表示情報に
基づいて変調する変調手段として液晶パネルを用いてい
る。

【００９８】図１２は、本例の投写型表示装置８００の
要部を示した概略構成図であり、ＸＺ平面における構成
を示している。本例の投写型表示装置８００は、実施例
１に示した偏光照明装置１、白色光束を３色の色光に分
離する色光分離手段、それぞれの色光を表示情報に基づ
いて変調し表示映像を形成する３枚の液晶パネル、３色
の色光を合成しカラー画像を形成する色光合成手段、そ
のカラー画像を投写表示する投写光学系とから大略構成
されている。

【００９９】本例の偏光照明装置１は、ランダムな偏光
光束を一方向に出射する光源部１０を備え、この光源部
１０から出射されたランダムな偏光光束は、偏光発生装
置２０によりほぼ一種類の偏光光束に変換される。

【０１００】この偏光照明装置１から出射された光束
は、まず、色光分離手段である青光緑光反射ダイクロイ
ックミラー８０１において、赤色光が透過し、青色光及
び緑色光が反射する。赤色光は、反射ミラー８０２で反
射され、赤光用液晶パネル８０３に達する。一方、青色
光及び緑色光のうち、緑色光は、やはり色光分離手段で
ある緑光反射ダイクロイックミラー８０４によって反射
され、緑光用液晶パネル８０５に達する。

【０１０１】ここで、青色光は各色光のうちで最も長い
光路長を持つので、青色光に対しては、入射レンズ８０
６、リレーレンズ８０８、及び出射レンズ８１０からな
るリレーレンズ系で構成された導光手段８５０を設けて
ある。即ち、青色光は、緑光反射ダイクロイックミラー
８０４を透過した後に、まず、入射レンズ８０６及び反
射ミラー８０７を経て、リレーレンズ８０８に導かれ、
このリレーレンズに集束された後、反射ミラー８０９に
よって出射レンズ８１０に導かれ、しかる後に、青光用
液晶パネル８１１に達する。ここで、３ヶ所の液晶パネ
ル８０３、８０５、８１１は、それぞれの色光を変調
し、各色光に対応した映像情報を含ませた後に、変調し
た色光を色光合成手段であるクロスダイクロイックプリ
ズム８１３に入射する。クロスダイクロイックプリズム
８１３には、赤光反射の誘電体多層膜と青光反射の誘電
体多層膜とが十字状に形成されており、それぞれの変調
光束を合成しカラー映像を形成する。ここで形成された
カラー映像は、投写光学系である投写レンズ８１４によ
りスクリーン８１５上に拡大投影され、投写映像を形成
することになる。

【０１０２】このように構成した投写型表示装置８００
では、一種類の偏光光束を変調するタイプの液晶パネル
が用いられている。従って、従来の照明装置を用いてラ
ンダムな偏光光束を液晶パネルに導くと、ランダムな偏
光光束のうちの約半分の光は、偏光板（図示せず）で吸
収されて熱に変わってしまうので、光の利用効率が悪い
と共に、偏光板の発熱を抑える大型で騒音の大きな冷却
装置が必要であるという問題点があった。しかし、本例
の投写型表示装置８００では、かかる問題点が大幅に改
善されている。

【０１０３】即ち、本例の投写型表示装置８００では、
偏光照明装置１において、一方の偏光光束、例えばＰ偏
光光束のみに対して、λ／２位相差板によって偏光面の
回転作用を与え、他方の偏光光束、例えばＳ偏光光束と
偏光方向が揃った状態とする。それ故、偏光方向の揃っ
たほぼ一種類の偏光光束が３ヶ所の液晶パネル８０３、
８０５、８１１に導かれるので、偏光板による光吸収は
非常に少なく、従って、光の利用効率が向上し、明るい
投写映像を得ることができる。また、偏光板による光吸
収量が低減するので、偏光板での温度上昇が抑制され、
従って、冷却装置の小型化と低騒音化を達成でき、高性
能な投写型表示装置を実現できる。

【０１０４】また、本例の投写型表示装置８００におい
ては、色光合成手段としてクロスダイクロイックプリズ
ム８１３を用いているが、このクロスダイクロイックプ
リズム８１３は赤光反射の誘電体多層膜と青光反射の誘
電体多層膜を形成した４つの直角プリズムからなる複合
体であるため、それらの直角プリズムが十字状に接合さ
れた境界面では局部的に大きな光散乱を生じる。従っ
て、このクロスダイクロイックプリズムを用いて投写型
表示装置を構成すると、クロスダイクロイックプリズム
の中央部で生じる局部的な光散乱の影響で、投写映像の
中央部が縦方向に暗くなり、非常に目障りなものとなる
という問題があった。この問題を解決するためには、ク
ロスダイクロイックプリズムを通過する光の均質性（光
強度分布やその角度分布を均一化すること）を高めるこ
とが必要であり、即ちそれは、液晶パネルを照明する光
の均質性を高めることに他ならない。これに対して、本
例の投写型表示装置８００では、かかる問題点が大幅に
改善されている。

【０１０５】即ち、本例の投写型表示装置８００を構成
する偏光照明装置１においては、第１の光学要素２００
を構成する光束分割レンズ２０１を、Ｙ方向に隣り合う
光束分割レンズでは、Ｙ方向と直交するＸ方向における
配列ピッチのほぼ半分の長さに相当する距離だけ、それ
ぞれがＸ方向に相互にずれた状態となるように配置して
いるため、各液晶パネル８０３、８０５、８１１上にお
いて極めて光強度分布やその角度分布が均一な高品位の
照明光を得ることができる。この光の均質性が高い照明
光を利用して投写映像を形成するため、クロスダイクロ
イックプリズム８１３における局部的な光散乱の影響を
回避でき、投写映像の中央部が縦方向に暗くなることな
く、高品位な映像をスクリーン８１５上に映し出すこと
ができる。

【０１０６】さらに、偏光照明装置１では、第２の光学
要素３００において、２種類の偏光光束を横方向（Ｘ方
向）に空間的に分離している。従って、光量を無駄にす
ることがなく、横長の矩形形状をした液晶パネルを照明
するのに都合がよい。

【０１０７】先の実施例１に関して説明したように、本
例の偏光照明装置１では、偏光変換光学要素を組み入れ
ているにもかかわらず、偏光分離ユニットアレイ３２０
を出射する光束の幅の広がりが抑えられている。このこ
とは、液晶パネルを照明する際に、大きな角度を伴って
液晶パネルに入射する光が殆どないことを意味してい
る。従って、Ｆナンバーの小さな極めて大口径の投写レ
ンズ系を用いなくても明るい投写映像を実現でき、その
結果、小型の投写型表示装置を実現できる。

【０１０８】また、本例では、色光合成手段として、ク
ロスダイクロイックプリズム８１３を用いているので、
装置の小型化が可能である。また、液晶パネル８０２、
８０５、８１１と投写レンズ系との間の光路長が短いの
で、比較的小さな口径の投写レンズ系を用いても、明る
い投写映像を実現できる。また、各色光は、３光路のう
ちの１光路のみ、その光路長が異なるが、本例では光路
長が最も長い青色光に対しては、入射レンズ８０６、リ
レーレンズ８０８、及び出射レンズ８１０からなるリレ
ーレンズ系で構成した導光手段８５０を設けてあるの
で、色ムラなどが生じない。

【０１０９】尚、２枚のダイクロイックミラーを色光合
成手段として用いたミラー光学系により投写型表示装置
を構成することもできる。勿論、その場合においても本
例の偏光照明装置を組み込むことが可能であり、本例の
場合と同様に、光の利用効率に優れた明るい高品位の投
写映像を形成することができる。

【０１１０】最後に、本例の投写型表示装置では実施例
１の偏光照明装置１を用いたが、このかわりに前述した
実施例２の偏光照明装置２や、実施例３の偏光照明装置
３を用いることができることは言うまでもない。

【０１１１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の光学素子
は、非常に高い効率で特定の偏光光束を発生させること
が可能であり、また、明るさが均一で色むらのない偏光
光束を得ることが可能である。

【０１１２】また、本発明の偏光発生装置は、ランダム
な偏光光束である入射光束から、照明領域における光強
度分布やその角度分布が入射光束のそれよりも均一であ
り、偏光方向がほぼ揃った出射光束を非常に高い効率で
発生することができる。

【０１１３】さらに、本発明の表示装置ならびに投写型
表示装置は、表示面並びに投写面全体に渡ってきわめて
均一な画像を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係わる偏光照明装置の光学
系を示す概略構成図である。

【図２】本発明の実施例１に係わる第１の光学要素の斜
視図である。

【図３】本発明の実施例１に係わる偏光分離ユニットア
レイの斜視図である。

【図４】図３の偏光分離ユニットの機能を説明するため
の図である。

【図５】図３の偏光分離ユニットアレイを構成する、そ
れぞれの偏光分離ユニット内部における偏光分離面及び
反射面の配置状態を示した図である。

【図６】本発明の実施例２に係わる偏光照明装置の光学
系を示す概略構成図である。

【図７】本発明の実施例２に係わる偏光分離ユニットア
レイの斜視図である。

【図８】図７の偏光分離ユニットアレイを構成する、そ
れぞれの偏光分離ユニット内部における偏光分離面及び
反射面の配置状態を示した図である。

【図９】本発明の実施例２に係わる第１の光学要素の斜
視図である。

【図１０】本発明の実施例３に係わる偏光照明装置の光
学系を示す概略構成図である。

【図１１】図１の偏光照明装置が組み込まれた、本発明
の実施例４に係わる表示装置の一例を示す光学系の概略
構成図である。

【図１２】図１の偏光照明装置が組み込まれた、本発明
の実施例５に係わる投写型表示装置の一例を示す光学系
の概略構成図である。

【図１３】特開平７−２９４９０６号公報に開示されて
いる偏光光学系の概略構成図である。

【符号の説明】

１、２、３ 偏光照明装置 １０ 光源部 ２０ 偏光発生装置 ９０ 照明領域 １０１ 光源ランプ １０２ 放物面リフレクター ２００ 第１の光学要素 ２０１ 光束分割レンズ ２０２ 中間光束 ２０３ 集光像 ３００ 第２の光学要素 ３１０ 集光レンズアレイ ３１１ 集光レンズ ３２０ 偏光分離ユニットアレイ ３３０ 偏光分離ユニット ３３１ 偏光分離面 ３３２ 反射面 ３３３ Ｐ出射面 ３３４ Ｓ出射面 ３３５ Ｐ偏光光束 ３３６ Ｓ偏光光束 ３４０ 偏光分離ユニット ３４１ 偏光分離ユニット ３８０ 選択位相差板 ３８１ λ／２位相差板 ３８２ λ／２位相差板 ３８３ λ／２位相差板 ３９０ 出射側レンズ ６００ 表示装置 ５１０、８０２、８０７、８０９ 反射ミラー ５２０、９５０ 液晶パネル ５２１ 偏光板 ８００ 投写型表示装置 ８０１ 青光緑光反射ダイクロイックミラー ８０３ 赤光用液晶パネル ８０４ 緑光反射ダイクロイックミラー ８０５ 緑光用液晶パネル ８０６ 入射レンズ ８０８ リレーレンズ ８１０ 出射レンズ ８１１ 青光用液晶パネル ８１３ クロスダイクロイックプリズム ８１４ 投写レンズ ８１５ スクリーン ８５０ 導光手段 ９１０ レンズ板 ９２０ 偏光ビームスプリッタ ９３０ 反射プリズム ９４０ λ／２位相差板

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射面と偏光光束分離面とを備え、光束
   をＳ偏光光束とＰ偏光光束とに分離する偏光光束分離手
   段と、 前記偏光光束分離手段によって分離された前記Ｐ偏光光
   束、前記Ｓ偏光光束のうち、いずれか一方の偏光方向を
   他方の偏光方向に変換する偏光変換手段とを有し、 前記偏光光束分離手段が行方向、列方向に複数配置され
   た光学素子であって、 前記偏光光束分離手段は、前記列方向に、前記反射面と
   前記偏光光束分離面とが交互に配列されるように配置さ
   れてなることを特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 前記行方向及び前記列方向の前記反射面
   と前記偏光光束分離面とは互いに平行に配列されてなる
   ことを特徴とする請求項１記載の光学素子。
3. 【請求項３】 前記行方向の前記反射面と前記偏光光束
   分離面とは互いに平行に配列されてなり、 前記列方向の前記反射面と前記偏光光束分離面とは互い
   に垂直に配列されてなることを特徴とする請求項１記載
   の光学素子。
4. 【請求項４】 入射光束を集光し、互いに空間的に分離
   された複数の中間光束に変換する第１の光学要素と、 前記中間光束が収束する位置付近に配置された第２の光
   学要素とを有し前記第１の光学要素は、 マトリックス状に配置された複数の光束分割レンズから
   なり、 前記複数の光束分割レンズは、列方向に隣り合う光束分
   割レンズが行方向に相互にずれた状態で配列され、 前記第２の光学要素は、 前記中間光束のそれぞれをＳ偏光光束とＰ偏光光束とに
   空間的に分離する偏光光束分離手段と、前記偏光光束分
   離手段によって分離された前記Ｐ偏光光束、前記Ｓ偏光
   光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光方向に
   変換する偏光変換手段とを備え、前記偏光光束分離手段
   が行方向、列方向に複数配置された光学素子と、 前記他方の偏光光束と、前記偏光変換手段によって偏光
   方向が変換された前記一方の偏光光束とを重畳結合させ
   て出射光束に変換する重畳結合手段とを有することを特
   徴とする偏光発生装置。
5. 【請求項５】 前記偏光光束分離手段は反射面と偏光光
   束分離面とを備え、 前記列方向に、前記反射面と前記偏光光束分離面とが交
   互に配列されるように配置されてなることを特徴とする
   請求項４記載の偏光発生装置。
6. 【請求項６】 前記行方向及び前記列方向の前記反射面
   と前記偏光光束分離面とは互いに平行に配列されてなる
   ことを特徴とする請求項５記載の偏光発生装置。
7. 【請求項７】 前記行方向の前記反射面と前記偏光光束
   分離面とは互いに平行に配列されてなり、 前記列方向の前記反射面と前記偏光光束分離面とは互い
   に垂直に配列されてなることを特徴とする請求項５記載
   の偏光発生装置。
8. 【請求項８】 前記光学素子の前記偏光光束分離手段の
   配置形状が、前記第１の光学要素の前記光束分割レンズ
   の配置形状と一致することを特徴とする請求項４記載の
   偏光発生装置。
9. 【請求項９】 前記光束分割レンズが矩形であることを
   特徴とする請求項４記載の偏光発生装置。
10. 【請求項１０】 前記行方向と前記列方向とで形成され
    る平面における前記偏光光束分離手段の形状と、前記行
    方向と前記列方向とで形成される平面における前記光束
    分割レンズの形状とが相似形であることを特徴とする請
    求項８または９記載の偏光発生装置。
11. 【請求項１１】 前記第２の光学要素が、更に、前記第
    １の光学要素によって空間的に分離された複数の前記中
    間光束をそれぞれ集光する集光手段を有し、 前記集光手段はマトリックス状に配置された複数の集光
    レンズからなることを特徴とする請求項４から７のいず
    れかに記載の偏光発生装置。
12. 【請求項１２】 前記集光レンズの行方向の配列ピッチ
    と、前記偏光光束分離手段の行方向の配列ピッチとは同
    一であり、 前記集光手段と前記光学素子とは、前記集光レンズと前
    記偏光光束分離手段とが行方向に１／４ピッチずつずれ
    るように配置されてなることを特徴とする請求項１１記
    載の偏光発生装置。
13. 【請求項１３】 光源部と、 前記光源部からの光束を集光し、互いに空間的に分離さ
    れた複数の中間光束に変換する第１の光学要素と、 前記中間光束が収束する位置付近に配置された第２の光
    学要素と、 前記第２の光学要素から出射された光を変調する変調手
    段とを有する表示装置であって、 前記第１の光学要素は、 マトリックス状に配置された複数の光束分割レンズから
    なり、 前記複数の光束分割レンズは、列方向に隣り合う光束分
    割レンズが行方向に相互にずれた状態で配列され、 前記第２の光学要素は、 前記中間光束のそれぞれをＳ偏光光束とＰ偏光光束とに
    空間的に分離する偏光光束分離手段と、前記偏光光束分
    離手段によって分離された前記Ｐ偏光光束、前記Ｓ偏光
    光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光方向に
    変換する偏光変換手段とを備え、前記偏光光束分離手段
    が行方向、列方向に複数配置された光学素子と、 前記他方の偏光光束と、前記偏光変換手段によって偏光
    方向が変換された前記一方の偏光光束とを重畳結合させ
    て出射光束に変換する重畳結合手段とを有することを特
    徴とする表示装置。
14. 【請求項１４】 前記偏光光束分離手段は、反射面と偏
    光光束分離面とを有し、 前記列方向に、前記反射面と前記偏光光束分離面とが交
    互に配列されるように配置され、 前記行方向及び前記列方向の前記反射面と前記偏光光束
    分離面とは互いに平行に配列されてなることを特徴とす
    る請求項１３記載の表示装置。
15. 【請求項１５】 前記偏光光束分離手段は、反射面と偏
    光光束分離面とを有し、 前記列方向に、前記反射面と前記偏光光束分離面とが交
    互に配列されるように配置され、 前記行方向の前記反射面と前記偏光光束分離面とは互い
    に平行に配列されてなり、 前記列方向の前記反射面と前記偏光光束分離面とは互い
    に垂直に配列されてなることを特徴とする請求項１３記
    載の表示装置。
16. 【請求項１６】 光源部と、 前記光源部からの光束を集光し、互いに空間的に分離さ
    れた複数の中間光束に変換する第１の光学要素と、 前記中間光束が収束する位置付近に配置された第２の光
    学要素と、 前記第２の光学要素から出射された光を変調する変調手
    段と、 前記変調手段によって変調された光を投写する投写光学
    手段とを有する投写型表示装置であって、 前記第１の光学要素は、 マトリックス状に配置された複数の光束分割レンズから
    なり、 前記複数の光束分割レンズは、列方向に隣り合う光束分
    割レンズが行方向に相互にずれた状態で配列され、 前記第２の光学要素は、 前記中間光束のそれぞれをＳ偏光光束とＰ偏光光束とに
    空間的に分離する偏光光束分離手段と、前記偏光光束分
    離手段によって分離された前記Ｐ偏光光束、前記Ｓ偏光
    光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光方向に
    変換する偏光変換手段とを備え、前記偏光光束分離手段
    が行方向、列方向に複数配置された光学素子と、 前記他方の偏光光束と、前記偏光変換手段によって偏光
    方向が変換された前記一方の偏光光束とを重畳結合させ
    て出射光束に変換する重畳結合手段とを有することを特
    徴とする投写型表示装置。
17. 【請求項１７】 前記偏光光束分離手段は、反射面と偏
    光光束分離面とを有し、 前記列方向に、前記反射面と前記偏光光束分離面とが交
    互に配列されるように配置され、 前記行方向及び前記列方向の前記反射面と前記偏光光束
    分離面とは互いに平行に配列されてなることを特徴とす
    る請求項１６記載の投写型表示装置。
18. 【請求項１８】 前記偏光光束分離手段は、反射面と偏
    光光束分離面とを有し、 前記列方向に、前記反射面と
    前記偏光光束分離面とが交互に配列されるように配置さ
    れ、 前記行方向の前記反射面と前記偏光光束分離面とは互い
    に平行に配列されてなり、 前記列方向の前記反射面と前記偏光光束分離面とは互い
    に垂直に配列されてなることを特徴とする請求項１６記
    載の投写型表示装置。
19. 【請求項１９】 前記複数の偏光光束分離手段のうち、
    前記光源の光軸付近に位置する前記偏光光束分離手段の
    寸法が、前記光源の光軸から離れた周辺部に位置する前
    記偏光光束分離手段の寸法よりも大きいことを特徴とす
    る請求項１６記載の投写型表示装置。
20. 【請求項２０】 前記第２の光学要素が、さらに、前記
    中間光束を集光する集光手段を有し、 前記集光手段はマトリックス状に配置された複数の集光
    レンズからなり、 前記集光レンズの行方向の配列ピッチと前記光学素子の
    前記偏光光束分離手段の行方向の配列ピッチとは同一で
    あり、 前記集光手段と前記光学素子とは、前記集光レンズと前
    記偏光光束分離手段とが行方向に１／４ピッチずれるよ
    うに配置されてなることを特徴とする請求項１６記載の
    投写型表示装置。
21. 【請求項２１】 更に、前記偏光照明装置からの光束を
    ２以上の色光に分離する色光分離手段と、 前記それぞれの色光に対応して設けられた２以上の前記
    変調手段と、 それぞれの前記変調手段によって変調された色光を合成
    する色光合成手段とを有し、 前記色光合成手段により合成された光束が、前記投写光
    学手段を介して投写されることを特徴とする請求項１６
    記載の投写型表示装置。
22. 【請求項２２】 前記色光合成手段は、ダイクロイック
    膜を十字状に配置したクロスダイクロイックプリズムか
    らなることを特徴とする請求項２１記載の投写型表示装
    置。