JPH10288765A - 照明光学系、およびこれを用いた投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロスダイクロイックプリズムの中心軸に起
因する暗線を目立たなくする。 【解決手段】 光路偏光手段１８０は、同じ列方向に沿
ってほぼ並ぶ部分光束のうち上から第３行目および第４
行目の部分光束が通過する光路を他の部分光束の光路か
ら偏向させるように光路偏光部１８０ｂ、１８０ｃが配
置されている。光路偏向部１８０ｂを通過した部分光束
は、他の部分光束による照明領域５５６ｌａに対して−
ｘ方向にずれた照明領域５５７ｌａを照明する。一方、
光路偏向部１８０ｃは光路偏向部１８０ｂを上下反転さ
せた構造を有しており、これを通過した部分光束は、照
明領域５５６ｌａに対して＋ｘ方向にずれた照明領域５
５８ｌａを照明する。これにより、クロスダイクロイッ
クプリズムの中心軸に起因する暗線を目立たなくするこ
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】この発明は、色光合成手段を
備えた投写型表示装置およびそのための照明光学系に関
する。

【０００２】

【従来の技術】カラー画像を投写スクリーンに投写する
投写型表示装置には、クロスダイクロイックプリズムが
用いられていることが多い。例えば透過型の液晶プロジ
ェクタでは、クロスダイクロイックプリズムは、赤、
緑、青の３色の光を合成して同一の方向に出射する色光
合成手段として利用される。また、反射型の液晶プロジ
ェクタでは、クロスダイクロイックプリズムは、白色光
を赤、緑、青の３色の光に分離する色光分離手段として
利用されると共に、変調された３色の光を再度合成して
同一の方向に出射する色光合成手段としても利用され
る。クロスダイクロイックプリズムを用いた投写型表示
装置としては、例えば特開平１−３０２３８５号公報に
記載されたものが知られている。

【０００３】図２２は、投写型表示装置の要部を示す概
念図である。この投写型表示装置は、３つの液晶ライト
バルブ４２，４４，４６と、クロスダイクロイックプリ
ズム４８と、投写レンズ系５０とを備えている。クロス
ダイクロイックプリズム４８は、３つの液晶ライトバル
ブ４２，４４，４６で変調された赤、緑、青の３色の光
を合成して、投写レンズ系５０の方向に出射する。投写
レンズ系５０は、合成された光を投写スクリーン５２上
に結像させる。

【０００４】図２３は、クロスダイクロイックプリズム
４８の一部を分解した斜視図である。クロスダイクロイ
ックプリズム４８は、４つの直角プリズムの互いの直角
面を、光学接着剤で貼り合わせることによって作製され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図２４は、クロスダイ
クロイックプリズム４８を利用した場合の問題点を示す
説明図である。図２４（Ａ）に示すように、クロスダイ
クロイックプリズム４８は、４つの直角プリズムの直角
面で形成されるＸ字状の界面において、略Ｘ字状に配置
された赤色光反射膜６０Ｒと青色光反射膜６０Ｂとを有
している。しかし、４つの直角プリズムの隙間には光学
接着剤層６２が形成されているので、反射膜６０Ｒ，６
０Ｂも、クロスダイクロイックプリズム４８の中心軸４
８ａの部分において隙間を有している。

【０００６】クロスダイクロイックプリズム４８の中心
軸４８ａを通る光が投写スクリーン５２上に投影される
と、中心軸４８ａに起因する暗線が画像中に形成される
ことがある。図２４（Ｂ）は、このような暗線ＤＬの一
例を示している。この暗線ＤＬは、他の部分とは異なる
色がついた、やや暗い線状の領域であり、投写された画
像のほぼ中心に形成される。この暗線ＤＬは、中心軸４
８ａ付近の反射膜の間隙において光線が散乱されること
や、赤色光や青色光が反射されないことに起因している
と考えられる。なお、この問題は、赤色反射膜、青色反
射膜等の選択反射膜がそれぞれ形成された２種類のダイ
クロイックミラーをＸ字状に交差させたクロスダイクロ
イックミラーにおいても同様に発生する。この場合に
も、ミラーの中心軸に起因する暗線が画像中に形成され
ることとなる。

【０００７】このように、従来の投写型表示装置では、
クロスダイクロイックプリズム４８やクロスダイクロイ
ックミラーの中心軸によって、投写される画像のほぼ中
心に暗線が形成されてしまうことがあるという問題があ
った。

【０００８】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、クロスダイクロ
イックプリズムやクロスダイクロイックミラー等、Ｘ字
状に配置された２種類のダイクロイック膜を備えた光学
手段の中心軸に起因する暗線を目立たなくすることので
きる技術を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】

（課題を解決するための原理の説明）まずはじめに、課
題を解決するための原理を、具体的な例に基づき、図１
ないし図４を用いて説明する。図面では、光の進行方向
をｚ方向、光の進行方向（ｚ方向）からみて３時の方向
をｘ方向、１２時の方向をｙ方向として統一してある。
また、下記説明に置いて、便宜的に、ｘ方向は行方向、
ｙ方向は列方向を表すものとする。なお、下記の原理
は、説明を容易にするために具体的な例に基づいて説明
を行っているが、本発明はそのような具体的な構成に限
定されるものではない。

【００１０】投写型表示装置において、光源からの光を
複数の部分光束に分割して照明光の面内照度むらを低減
する技術として、ＷＯ９４／２２０４２号公報に記載さ
れたような、複数の小レンズを有する２つのレンズアレ
イを用いた照明光学系（インテグレータ光学系という）
が知られている。

【００１１】図１は、クロスダイクロイックプリズムを
用いた投写型表示装置にインテグレータ光学系を採用し
た場合の、暗線発生原理を説明する図である。図１（Ａ
−１），（Ｂ−１）は、ｘ方向の位置が互いに異なる小
レンズ１０、すなわち、異なる列方向に存在する小レン
ズ１０を通過した光束（図中実線で示す）、および、そ
の中心光軸（図中細かい点線で示す）の追跡図、図１
（Ａ−２），（Ｂ−２）はスクリーン７上の暗線ＤＬ
ａ、ＤＬｂの形成位置を示す図である。

【００１２】光源（図示省略）から出射された光束は、
それぞれ複数の小レンズ１０を有する第１と第２のレン
ズアレイ１，２によって複数の部分光束に分割される。
第１と第２のレンズアレイ１，２に設けられた各小レン
ズ１０を通過した光束は、平行化レンズ１５によってそ
の中心軸に平行な光束に変換される。平行化レンズ１５
を通過した部分光束は、液晶ライトバルブ３上で重畳さ
れ、その所定領域を均一に照明する。なお、図１におい
ては１枚の液晶ライトバルブ３のみが図示されている
が、他の２枚の液晶ライトバルブにおいてもインテグレ
ータ光学系の原理、暗線の発生原理は同様である。

【００１３】図２は第１と第２のレンズアレイ１，２の
外観を示す斜視図である。第１と第２のレンズアレイ
１，２は、それぞれ略矩形状の輪郭を有する小レンズ１
０がＭ行Ｎ列のマトリクス状に配置された構成を有して
いる。この例では、Ｍ＝１０，Ｎ＝８であり、図１（Ａ
−１）には２列目の小レンズ１０を通過した部分光束の
追跡図、図１（Ｂ−１）には７列目の小レンズ１０を通
過した部分光束の追跡図が示されていることになる。

【００１４】液晶ライトバルブ３上に重畳された光束
は、液晶ライトバルブ３で画像情報に応じた変調を受け
た後、クロスダイクロイックプリズム４に入射する。ク
ロスダイクロイックプリズム４から出射された光束は、
投写レンズ系６を介してスクリーン７上に投影される。

【００１５】図１（Ａ−１），（Ｂ−１）にそれぞれ荒
い点線で示すように、クロスダイクロイックプリズム４
の中心軸５（図中ｙ方向に沿っている）部分を通過する
光も、それぞれスクリーン７上のＰａ，Ｐｂの位置に投
影されることとなる。ところが、従来技術において述べ
たように、この中心軸５付近の反射膜の間隙において光
線が散乱されたり、反射されるべき光が反射されなかっ
たりするため、中心軸５付近を通過する光の光量が減少
してしまう。よって、図１（Ａ−２），（Ｂ−２）に示
すように、投写スクリーン７上に周囲よりも輝度の低い
部分、すなわち、暗線ＤＬａ，ＤＬｂが形成されてしま
う。

【００１６】ここで、暗線と、第１と第２のレンズアレ
イ１，２との関係を説明する。図１（Ａ−１）を一部拡
大して示してある図３（Ａ）から解るように、液晶ライ
トバルブ３によって形成された像は、投写レンズ系６に
よって反転され、かつ拡大されて投写スクリーン７上に
投影される。なお、図３（Ｂ）は、クロスダイクロイッ
クプリズム４の中心軸５を含むｘｙ平面における断面図
である。図３（Ａ），（Ｂ）において、ｒ１は、部分光
束をクロスダイクロイックプリズム４の中心軸５を含む
ｘｙ平面で切断したときの、部分光束の断面８の一方の
端１１から中心軸５までの距離を示し、ｒ２は、部分光
束の断面８の他方の端１２から中心軸５までの距離を示
す。部分光束の断面８の像は、投写レンズ系６によって
反転され、かつ拡大されて投写スクリーン７上に投影さ
れるので、投写スクリーン７上における投写領域９の一
方の端１３から暗線ＤＬａまでの距離Ｒ２と投写領域９
の他方の端から暗線ＤＬａまでの距離Ｒ１との比は、距
離ｒ２と距離ｒ１との比に等しい。すなわち、暗線ＤＬ
ａが形成される位置は、クロスダイクロイックプリズム
４の中心軸５を含むｘｙ平面における部分光束の断面８
が、中心軸５に対してどのような位置に存在するかに依
存している。

【００１７】ここで、図１（Ａ−１）と（Ｂ−１）とを
比較すれば解るように、図１（Ａ−１）と（Ｂ−１）と
では、クロスダイクロイックプリズム４の中心軸５を含
むｘｙ平面におけるそれぞれの部分光束の断面の位置が
異なっている。従って、暗線ＤＬａとＤＬｂとはそれぞ
れ異なる位置に形成されることとなる。同様に、第１と
第２のレンズアレイ１，２のうち、２列目、７列目以外
の列に存在する小レンズ１０を通過した部分光束の、ク
ロスダイクロイックプリズム４の中心軸５を含むｘｙ平
面における断面の位置もそれぞれ異なるため、投写スク
リーン７上には、第１と第２のレンズアレイ１，２の列
数だけ、すなわち、Ｎ本の暗線が形成されることにな
る。

【００１８】なお、第１と第２のレンズアレイ１，２の
同じ列方向位置に並ぶＭ個の小レンズ１０を通過する部
分光束は、図４に示したように、投写スクリーン７上の
ほぼ等しい位置に暗線ＤＬｃを形成する。従って、Ｎ本
の暗線のそれぞれは、第１と第２のレンズアレイ１，２
の同じ列方向位置に並ぶＭ個の小レンズ１０を通過する
部分光束が重なり合って形成されており、その暗度は、
それぞれの小レンズ１０によって形成される暗線の暗度
の総和にほぼ等しい。

【００１９】以上をまとめると、以下の原理が導き出せ
る。

【００２０】（第１の原理）まず、第１に、クロスダイ
クロイックプリズム４の中心軸５に対する部分光束の中
心軸の位置が異なれば暗線の形成される位置も異なる。
第１と第２のレンズアレイ１，２の異なる列を通過する
部分光束は、クロスダイクロイックプリズム４の中心軸
５に対する位置が互いに異なるので、異なる位置に暗線
を形成する。

【００２１】（第２の原理）第２に、クロスダイクロイ
ックプリズム４の中心軸５を含むｘｙ平面における部分
光束の断面の位置が異なるのは、クロスダイクロイック
プリズム４に入射する部分光束の角度が異なるからであ
る（図１参照）。第１と第２のレンズアレイ１，２の異
なる列を通過する部分光束は、クロスダイクロイックプ
リズム４に対して異なる角度で入射するので、中心軸５
に対する部分光束の位置が異なる。

【００２２】従って、クロスダイクロイックプリズム４
に入射する部分光束の角度が異なれば、あるいは、液晶
ライトバルブ３上に重畳される部分光束の角度が異なれ
ば、暗線の形成される位置も異なることになる。

【００２３】（結論）先に述べた通り、第１と第２のレ
ンズアレイ１，２の同じ列方向位置に並ぶＭ個の小レン
ズ１０を通過する部分光束が、投写スクリーン７上のほ
ぼ等しい位置にそれぞれ暗線を形成することにより、そ
の暗線の暗度は、それぞれの小レンズ１０によって形成
される暗線の暗度の総和にほぼ等しい。従って、このＭ
個の小レンズ１０を通過する部分光束のそれぞれにより
形成される暗線が、投写スクリーン７上の異なる位置に
形成されるようにすれば良い。すなわち、このようにす
れば、暗線の数は増加するものの、１本あたりの暗線の
暗度を減少させることが可能となるため、結果として暗
線が非常に目立ちにくくなる。なお、Ｍ個の小レンズ１
０を通過する暗線のすべてが異なる位置に形成されるよ
うにする必要はなく、一部が異なる位置に形成されるよ
うにするだけで十分である。

【００２４】なお、暗線を異なる位置に形成させること
は、先に述べた第１の原理、第２の原理のいずれかによ
り可能である。

【００２５】すなわち、第１の原理に基づけば、同じ列
方向位置に並ぶＭ個の小レンズ１０を通過する部分光束
のうち、一部について、クロスダイクロイックプリズム
４の中心軸５に対する部分光束の中心軸の位置を他と変
化させれば良い。

【００２６】さらに、第２の原理に基づけば、同じ列方
向位置に並ぶＭ個の小レンズ１０を通過する部分光束の
うち、一部について、液晶ライトバルブ３上に重畳され
る部分光束の角度、あるいはクロスダイクロイックプリ
ズム４に入射する部分光束の角度を他と変化させれば良
い。

【００２７】本発明は、上記のような原理を追求するこ
とによって、前に述べたような従来技術における課題を
解決することができたのである。以下に、その手段、お
よび、作用・効果について述べる。

【００２８】（課題を解決するための手段およびその作
用・効果）第１の発明は、照明光を出射する照明光学系
であって、光源と、前記光源から出射される光束を複数
の部分光束に分割する光束分割手段と、前記複数の部分
光束を所定の直線偏光光に変換して出力する偏光変換素
子と、前記複数の部分光束が、それぞれ被照明領域上の
所定の照明位置を照明するように重畳結合する重畳レン
ズと、前記偏光変換素子と前記重畳レンズの間に設けら
れた、所定の第１の方向に沿ってほぼ並ぶ複数の部分光
束の少なくとも１列の部分光束のうち、少なくとも２つ
の部分光束の少なくとも一方の部分光束の照明位置が前
記所定の照明位置から前記第１の方向にほぼ垂直な第２
の方向に沿って異なった位置となるように、少なくとも
前記一方の部分光束の光路を偏向させる光路偏向手段
と、を備えることを特徴とする。

【００２９】第１の発明を適用する投写型表示装置とし
て、照明光を、３色の光に分離する色光分離手段と、与
えられた画像信号に基づいて３色の光をそれぞれ変調す
る３組の光変調手段と、Ｘ字状に配置された２種類のダ
イクロイック膜を備え、該ダイクロイック膜が互いに交
差する位置に相当する中心軸を有し、前記３組の光変調
手段により変調された３色の光を合成して同一方向に出
射する色光合成手段と、色光合成手段により合成された
光を投写面上に投写する投写手段とを備えている投写型
表示装置がある。ここで、被照明領域は投写型表示装置
の光変調手段の光入射面に相当し、所定の第１の方向は
色光合成手段の中心軸と平行な方向である。このような
投写型表示装置では、通常、光束分割手段で分割された
複数の部分光束のうちで、第１の方向に沿ってほぼ並ぶ
複数の部分光束の少なくとも１列の部分光束は、被照明
領域上のほぼ同じ所定の照明位置を通過して、色光合成
手段の中心軸をスクリーン上のほぼ同じ位置に投影して
暗線を形成する。

【００３０】第１の発明においては、１列の部分光束の
うち、少なくとも１つの部分光束の照明位置が、光路偏
向手段によって第２の方向に対して所定の照明位置と異
なるので、上記第１の原理に基づき、１列の部分光束に
よって色光合成手段の中心軸がほぼ同じ位置に投影され
るのを防止できる。この結果、投写される画像に形成さ
れる暗線を目立ちにくくすることが可能である。

【００３１】第１の発明において、前記光路偏向手段
は、前記１列の部分光束のうち比較的大きい光量の複数
の部分光束の照明位置が、前記所定の照明位置から互い
に異なった位置となるように、前記複数の部分光束の少
なくとも一部を偏向させることが好ましい。

【００３２】部分光束の光量が比較的大きい部分光束、
すなわち、光強度が大きい部分光束によって形成される
暗線の暗度は比較的大きいため、このような部分光束に
よる照明位置が同じであると、投写される画像に形成さ
れる暗線がより目立ちやすくなる。上記のようにすれ
ば、このような比較的光量の大きい部分光束による照明
位置が互いに異なる位置となるので、投写される画像に
形成される暗線を目立ちにくくすることができる。

【００３３】また、上記第１の発明において、前記光路
偏向手段は、前記１列の複数の部分光束の光路を、それ
ぞれ異なった方向に偏向させるように、前記１列の複数
の部分光束の少なくとも一部を偏向させることも好まし
い。

【００３４】このようにしても、一列の複数の部分光束
による照明位置を互いに異なるようにでき、１列の複数
の部分光束によって色光合成手段の中心軸が互いに異な
った位置に投影される。この結果、投写される画像に形
成される暗線を目立ちにくくすることが可能である。

【００３５】また、上記第１の発明において、前記光路
偏向手段は、前記１列の部分光束は複数の組に組分けさ
れ、同一の組に含まれる部分光束は同じ照明位置を照明
し、異なる組の部分光束は異なる照明位置を照明するよ
うに、前記１列の部分光束の少なくとも一部を偏向させ
るようにすることも好ましい。

【００３６】このようにしても、１列の部分光束による
照明領域が、異なる組の部分光束による照明領域毎に第
２の方向に対して異なるようにでき、１列の部分光束の
異なる組毎に、色光合成手段の中心軸が互いに異なった
位置に投影される。この結果、投写される画像に形成さ
れる暗線を目立ちにくくすることが可能である。

【００３７】このとき、前記複数の組は、それぞれの組
に含まれる部分光束の光量の総和がほぼ等しくなるよう
に組分けされていることが好ましい。

【００３８】それぞれの組の部分光束の光量の総和が異
なると、それぞれの組を通過する部分光束によって投影
される色光合成手段の中心軸に相当する暗線の暗度もそ
れぞれ異なる。これらの暗線を目立たなくすることが本
発明の目的であるが、相対的な比較による光の識別能力
は比較的高いため、暗線の暗度が異なることは、暗線を
目立たなくさせるという意味からはあまり好ましくな
い。それぞれの組の部分光束の光量の総和が等しけれ
ば、それぞれの組の部分光束による暗線の暗度を等しく
することができる。

【００３９】上記各場合において、前記光路偏向手段
は、入射面が前記第１および第２の方向を含む平面に平
行な平面を有し、出射面が前記入射面に対して所定の角
度を有する変角プリズムを含むようにしてもよい。ま
た、前記光路偏向手段は、光路の偏向方向が異なる複数
の変角プリズムを含むようにしてもよい。

【００４０】変角プリズムは、その入射面に対する出射
面の角度によって、これに入射した光束の光路の偏向量
を簡単に変化させることが可能である。したがって、こ
の変角プリズムを適用すれば、種々の光路偏向量を有す
る光路偏向手段を簡単に構成することができる。

【００４１】第２の発明は、照明光を出射する照明光学
系であって、光源と、前記光源から出射される光束を複
数の部分光束に分割する光束分割手段と、偏光分離面と
反射面の複数の組を有し、前記複数の部分光束をそれぞ
れ２種類の直線偏光光に分離する偏光ビームスプリッタ
アレイと、前記偏光ビームスプリッタアレイで分離され
た前記２種類の直線偏光成分の偏向方向を揃える偏光変
換手段とを有し、前記複数の部分光束を所定の直線偏光
光に変換して出力する偏光変換素子と、前記複数の部分
光束が、それぞれ被照明領域上の所定の照明位置を照明
するように重畳結合する重畳レンズと、を備え、前記偏
光変換素子は、所定の第１の方向に沿ってほぼ並ぶ複数
の部分光束の少なくとも１列の部分光束のうち、少なく
とも１つの部分光束に対応する偏光分離面と反射面の少
なくとも一方が、前記１列の他の部分光束の偏光分離面
および反射面に対して異なった傾きを有していることを
特徴とする。

【００４２】上記構成において、１列の部分光束のう
ち、少なくとも１つの部分光束に対応する偏光分離面と
反射面の少なくとも一方が、他の部分光束に対応する偏
光分離面と反射面に対して異なった傾きを有しているの
で、異なった傾きを有している偏光分離面あるいは反射
面から出射する部分光束による照明位置が、他の部分光
束による照明位置と異なることになる。したがって、上
記第１の原理に基づき、１列の部分光束によって色光合
成手段の中心軸がほぼ同じ位置に投影されるのを防止で
きる。この結果、投写される画像に形成される暗線を目
立ちにくくすることが可能である。

【００４３】第３の発明は、投写型表示装置であって、
第１の発明または第２の発明による照明光学系と、前記
照明光を、３色の光に分離する色光分離手段と、前記被
照明領域としての光入射面をそれぞれ有し、前記３色の
光を与えられた画像信号に基づいてそれぞれ変調する３
組の光変調手段と、Ｘ字状に配置された２種類のダイク
ロイック膜を備え、前記ダイクロイック膜が互いに交差
する位置に相当する中心軸を前記第１の方向に沿って有
し、前記３組の光変調手段により変調された３色の光を
合成して同一方向に出射する色光合成手段と、前記色光
合成手段により合成された光を投写面上に投写する投写
手段と、を備えることを特徴とする。

【００４４】第１の発明あるいは第２の発明による照明
光学系を投写型表示装置に用いることによって、第１の
発明あるいは第２の発明と同様に、投射された画像に形
成される暗線を目立たなくすることができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】

Ａ．第１実施例：次に、本発明の実施の形態を実施例に
基づき説明する。図５は、この発明の第１実施例として
の投写型表示装置の要部を示す概略平面図である。な
お、以下の説明では、光の進行方向をｚ方向、光の進行
方向（ｚ方向）からみて３時の方向をｘ方向、１２時の
方向をｙ方向とする。この投写型表示装置は、照明光学
系１００と、ダイクロイックミラー２１０，２１２と、
反射ミラー２１８，２２２，２２４と、入射側レンズ２
３０と、リレーレンズ２３２と、３枚のフィールドレン
ズ２４０，２４２，２４４と、３枚の液晶ライトバルブ
（液晶パネル）２５０，２５２，２５４と、クロスダイ
クロイックプリズム２６０と、投写レンズ系２７０とを
備えている。

【００４６】照明光学系１００は、ほぼ平行な光束を出
射する光源１１０と、第１のレンズアレイ１２０と、第
２のレンズアレイ１３０と、光路偏向手段１８０と、重
畳レンズ１５０と、反射ミラー１６０とを備えている。
照明光学系１００は、被照明領域である３枚の液晶ライ
トバルブ２５０，２５２，２５４をほぼ均一に照明する
ためのインテグレータ光学系である。

【００４７】光源１１０は、放射状の光線を出射する放
射光源としての光源ランプ１１２と、光源ランプ１１２
から出射された放射光をほぼ平行な光線束として出射す
る凹面鏡１１４とを有している。凹面鏡１１４として
は、放物面鏡を用いることが好ましい。

【００４８】第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０
は、光束分割手段としての機能を有している。そのう
ち、第１のレンズアレイ１２０は、光源１１０からの出
射光を複数の部分光束に分割するとともに、各部分光束
を集光させる機能を有している。また、第２のレンズア
レイ１３０は、各部分光束の中心軸をシステム光軸に平
行に揃える機能を有している。また、偏光変換素子１４
０は、入射された光束を所定の直線偏光光に変換する機
能を有している。光路偏向手段１８０は、入射された部
分光束のうち少なくとも一部の部分光束の光路を偏向さ
せる機能を有している。なお、光路偏向手段１８０の詳
細は後述する。さらに、重畳レンズ１５０は、システム
光軸に平行な中心軸を有する複数の部分光束を、所定の
被照明領域（すなわち液晶ライトバルブ２５０，２５
２，２５４）で重畳させる機能を有する。また、フィー
ルドレンズ２４０，２４２，２４４は、照明領域を照明
する各部分光束をそれぞれの中心軸に平行な光束に変換
する機能を有する。

【００４９】図６は、第１のレンズアレイ１２０の外観
を示す斜視図である。第１のレンズアレイ１２０は略矩
形状の輪郭を有する小レンズ１２２がＭ行Ｎ列のマトリ
クス状に配列された構成を有している。この例では、Ｍ
＝６，Ｎ＝４である。また、第２のレンズアレイ１３０
は、第１のレンズアレイ１２０の小レンズ１２２に対応
するように、小レンズがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列
された構成を有している。各小レンズ１２２は、光源１
１０（図５）から出射された光束を複数の（すなわちＭ
×Ｎ個の）部分光束に分割し、各部分光束を第２のレン
ズアレイ１３０の近傍で結像させる。各小レンズ１２２
をｚ方向から見た外形形状は、液晶ライトバルブ２５
０，２５２，２５４の形状とほぼ相似形をなすように設
定されている。この実施例では、小レンズ１２２のアス
ペクト比（横と縦の寸法の比率）は４：３に設定されて
いる。

【００５０】第２のレンズアレイ１３０は、各部分光束
の中心軸をシステム光軸に平行に揃える機能を有してい
る。光源部１１０から出射される光束がシステム光軸に
平行な平行光であれば、第１のレンズアレイ１２０の小
レンズ１２２から出射される部分光束もその中心軸がシ
ステム光軸に平行であるため、第２のレンズアレイ１３
０を省略することができる。しかし、光源１１０から、
光の中心軸がシステム光軸に対してある角度をもった光
が出射されると、小レンズ１２２から出射される部分光
束の中心軸もシステム光軸に平行ではない。このような
傾いた中心軸を有する部分光束は、本来照明すべき所定
の領域、すなわち、液晶ライトバルブ２５０，２５２，
２５４を照明することができない場合がある。このこと
は、投写型表示装置において、光の利用効率を低下させ
ることになる。第２のレンズアレイ１３０は、このよう
な光の中心軸がシステム光軸に対してある角度をもった
部分光束が小レンズ１３２に入射された場合に、その中
心軸をシステム光軸に平行となるように変換し、光の利
用効率を向上させる。

【００５１】図７は、偏光変換素子１４０（図５）の構
成を示す説明図である。この偏光変換素子１４０は、偏
光ビームスプリッタアレイ１４１と、選択位相差板１４
２とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ１４１
は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性板
材１４３が、交互に貼り合わされた形状を有している。
透光性板材１４３の界面には、偏光分離膜１４４と反射
膜１４５とが交互に形成されている。なお、この偏光ビ
ームスプリッタアレイ１４１は、偏光分離膜１４４と反
射膜１４５が交互に配置されるように、これらの膜が形
成された複数枚の板ガラスを貼り合わせて、所定の角度
で斜めに切断することによって作製される。

【００５２】第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０
を通過した光は、偏光分離膜１４４でｓ偏光光とｐ偏光
光とに分離される。ｐ偏光光は、偏光分離膜１４４をそ
のまま透過する。一方、ｓ偏光光は、ｓ偏光光の偏光分
離膜１４４で反射され、さらに反射膜１４５で反射され
て、偏光分離膜１４４をそのまま通過したｐ偏光光とほ
ぼ並行な状態で出射される。選択位相差板１４２は、偏
光分離膜１４４を通過する光の出射面部分にはλ／２位
相差層１４６が形成されており、反射膜１４５で反射さ
れた光の出射面部分にはλ／２位相差層が形成されてい
ない光学素子である。従って、偏光分離膜１４４を透過
したｐ偏光光は、λ／２位相差層１４６によってｓ偏光
光に変換されて出射する。この結果、偏光変換素子１４
０に入射したランダムな偏光方向を有する光束は、ほと
んどがｓ偏光光に変換されて出射する。もちろん反射膜
１４５で反射される光の出射面部分にだけ選択位相差板
１４２のλ／２位相差層１４６を形成することにより、
ｐ偏光光に変換して出射することもできる。

【００５３】なお、図７（Ａ）から解るように、偏光変
換素子１４０から出射する２つのｓ偏光光の中心（２つ
のｓ偏光光の中央）は、入射するランダムな光束（ｓ偏
光光＋ｐ偏光光）の中心よりもｘ方向にずれている。こ
のずれ量は、λ／２位相差層１４６の幅Ｗｐ（すなわち
偏光分離膜１４４のｘ方向の幅）の半分に等しい。この
ため、図５に示すように、光源１１０の光軸（２点鎖線
で示す）は、偏光変換素子１４０以降のシステム光軸
（一点鎖線で示す）から、Ｗｐ／２に等しい距離Ｌだけ
ずれた位置に設定されている。

【００５４】図５に示す投写型表示装置において、光源
１１０から出射された平行光束は、インテグレータ光学
系を構成する第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０
によって、複数の部分光束に分割される。第１のレンズ
アレイ１２０の各小レンズ１２２から出射された部分光
束は、小レンズ１２２の集光作用によって偏光変換素子
１４０の偏光分離膜１４４の近傍で光源１１０の光源像
が形成されるように集光される。また、既に説明したよ
うに、偏光変換素子１４０に入射した部分光束は、偏光
分離膜１４４および反射膜１４５によって、２つの偏光
光に変換（分離）される。したがって、偏光変換素子１
４０の偏光分離膜１４４上に２次光源像が形成されると
ともに、実効的には反射膜１４５上にも２次光源像が形
成されているとほぼみなすことができる。つまり、偏光
変換素子１４０内には、第１と第２のレンズアレイ１２
０，１３０を通過した部分光束の数の２倍の２次光源像
が、偏光分離膜１４４上および反射膜１４５上の対応す
る各位置に形成される。

【００５５】重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０
内に形成された２次光源像の位置から出射された部分光
束を重畳させて、被照明領域である液晶ライトバルブ２
５０，２５２，２５４に集光させる重畳光学系としての
機能を有する。また、反射ミラー１６０は、重畳レンズ
１５０から出射された光束をダイクロイックミラー２１
０の方向に反射する機能を有するが、装置の構成によっ
ては、必ずしも必要とされるものではない。上記の結
果、各液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４は、ほ
ぼ均一に照明される。

【００５６】２枚のダイクロイックミラー２１０，２１
２は、重畳レンズ１５０で集光された白色光を、赤、
緑、青の３色の色光に分離する色光分離手段としての機
能を有する。第１のダイクロイックミラー２１０は、照
明光学系１００から出射された白色光束の赤色光成分を
透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射
する。第１のダイクロイックミラー２１０を透過した赤
色光は、反射ミラー２１８で反射され、フィールドレン
ズ２４０を通って赤光用の液晶ライトバルブ２５０に達
する。このフィールドレンズ２４０は、第２のレンズア
レイ１３０から出射された各部分光束をその中心軸に対
して平行な光束に変換する。他の液晶ライトバルブの前
に設けられたフィールドレンズ２４２，２４４も同様で
ある。第１のダイクロイックミラー２１０で反射された
青色光と緑色光のうちで、緑色光は第２のダイクロイッ
クミラー２１２によって反射され、フィールドレンズ２
４２を通って緑光用の液晶ライトバルブ２５２に達す
る。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー２１
２を透過し、入射側レンズ２３０、リレーレンズ２３２
および反射ミラー２２２，２２４を備えたリレーレンズ
系を通り、さらにフィールドレンズ（出射側レンズ）２
４４を通って青色光用の液晶ライトバルブ２５４に達す
る。なお、青色光にリレーレンズ系が用いられているの
は、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも
長いため、光の利用効率の低下を防止するためである。
すなわち、入射側レンズ２３０に入射した部分光束をそ
のまま、出射側レンズ２４４に伝えるためである。

【００５７】３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，
２５４は、与えられた画像情報（画像信号）に従って、
３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調手
段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズ
ム２６０は、３色の色光を合成してカラー画像を形成す
る色光合成手段としての機能を有する。なお、クロスダ
イクロイックプリズム２６０の構成は、図２２および図
２３で説明したものと同じである。すなわち、クロスダ
イクロイックプリズム２６０には、赤光を反射する誘電
体多層膜と、青光を反射する誘電体多層膜とが、４つの
直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。これ
らの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カ
ラー画像を投写するための合成光が形成される。クロス
ダイクロイックプリズム２６０で生成された合成光は、
投写レンズ系２７０の方向に出射される。投写レンズ系
２７０は、この合成光を投写スクリーン３００上に投写
して、カラー画像を表示する投写光学系としての機能を
有する。

【００５８】さて、図５に示す第１実施例の投写型表示
装置は、光路偏向手段１８０に特徴がある。図８は、第
１実施例における光路偏向手段１８０を示す説明図であ
る。図８（Ａ）はｚ方向からみた正面図である。この光
路偏向手段１８０は、図８（Ｂ）に示すように、第２の
レンズアレイ１３０の第１，第２行目および第５，第６
行目に相当する部分に対応するそれぞれ透光部１８０ａ
と、第３行目に対応する光路偏向部１８０ｂと、第４行
目に対応する光路偏向部１８０ｃとを順に並べたものと
等価なものであり、通常は、型成形によって一体成形さ
れることが多い。透光部１８０ａは、入射した光束をそ
のまま透過させる機能を有する透光板である。したがっ
て、必ずしも必要とするものではなく省略することも可
能である。光路偏向部１８０ｂ，１８０ｃは、入射した
光束の光路を偏向させる機能を有し、一般的には「変角
プリズム」と呼ばれる光学素子によって実現される。変
角プリズムは入射面と出射面とが平行でなくある角度を
有しており、この角度の大きさによって、変角プリズム
に入射した光束の光路を偏向させる。光路偏向部１８０
ｂはその出射面が入射面（ｘ軸正方向）に対して＋θ１
の角度を有し、１８０ｃはその出射面が入射面（ｘ軸正
方向）に対して−θ２の角度を有している。おり、入射
した光束をそれぞれ異なる方向に偏向させる。以下、こ
の出射面の入射面に対する角度を「出射面角度」と呼
ぶ。また、出射面のｘ軸正方向に対してｚ軸正方向への
角度を正（＋）、ｚ軸負方向への角度を負（−）とす
る。本実施例では、角度θ１と角度θ２はほぼ等しい値
に設定されている。したがって、光路偏向部１８０ｃ
は、光路偏向部１８０ｂと同じ変角プリズムを上下反転
させたものに等しい。ただし、必ずしも等しくする必要
はない。

【００５９】図９、１０、１１は、第１実施例における
光路偏向手段１８０の機能を示す説明図である。図９は
透光部１８０ａを通過する部分光束の光路を示してお
り、図１０は光路偏向部１８０ｂを通過する部分光束の
光路を、図１１は光路偏向部１８０ｃを通過する部分光
束の光路を示している。なお、簡単のため、光源部１１
０から液晶ライトバルブ２５２までの光路上の主要部の
みを示している。また、第１と第２のレンズアレイ１２
０，１３０の第２列目に着目して説明する。

【００６０】まず、図９を用いて透光部１８０ａを通過
する部分光束の光路について説明する。また、第１と第
２のレンズアレイ１２０，１３０の第２列目の部分光束
のうち、第１，第２，第５，第６行目の部分光束が透光
部１８０ａを通過し、紙面（ｘｚ平面）上に記述される
部分光束の光路はすべて同じとなるので、第２行目の部
分光束を例に説明する。光源部１１０から出射され第１
のレンズアレイ１２０の第２行目の小レンズ１２２によ
って分割された部分光束５５６は、偏光変換素子１４０
の偏光分離膜１４４上に集光される。集光された部分光
束５５６のうち、偏光分離膜１４４をそのまま透過した
部分光束５５６ａは、透光部１８０ａをそのまま透過
し、重畳レンズ１５０の集光作用によって液晶ライトバ
ルブ２５２の光の入射面である被照明領域２５２ａを照
明する。また、偏光分離膜１４４で反射され、さらに反
射膜１４５で反射された部分光束５５６ｂも、同様に被
照明領域２５２ａを照明する。このとき、２つの部分光
束５５６ａ，５５６ｂは、それらの中心軸５５６ｃｌ
ａ，５５６ｃｌｂが被照明領域２５２ａの中心２５２ｃ
ｌａを通過する。したがって、部分光束５５６ａ，５５
６ｂによって実際に照明される照明領域５５６ｌａは、
被照明領域２５２ａの中央にある。

【００６１】次に、図１０を用いて光路偏向部１８０ｂ
を通過する部分光束の光路について説明する。光源部１
１０から出射され第１のレンズアレイ１２０の第３行目
の小レンズ１２２によって分割された部分光束５５７
も、偏光変換素子１４０の偏光分離膜１４４上に集光さ
れる。集光された部分光束５５７のうち、偏光分離膜１
４４をそのまま透過した部分光束５５７ａは、光路偏向
部１８０ｂの偏向作用によってその光路が＋ｘ方向に少
し偏向される。光路偏向部１８０ｂを通過した部分光束
５５７ａは、重畳レンズ１５０の集光作用によって液晶
ライトバルブ２５２の光の入射面である被照明領域２５
２ａを照明する。また、偏光分離膜１４４で反射され、
さらに反射膜１４５で反射された部分光束５５７ｂも、
同様に被照明領域２５２ａを照明する。ここで、光路偏
向部１８０ｂの出射面は出射面角度＋θ１を有するため
（図８参照）、その偏向作用によって２つの部分光束５
５７ａ，５５７ｂは、それらの中心軸５５７ｃｌａ，５
５７ｃｌｂが被照明領域２５２ａの中心よりも＋ｘ方向
にずれた位置２５２ｃｌｂにおいて被照明領域２５２ａ
を通過する。したがって、部分光束５５７ａ，５５７ｂ
によって実際に照明される照明領域５５７ｌａは、被照
明領域２５２ａの中央から＋ｘ方向にずれている。

【００６２】さらに、図１１を用いて光路偏向部１８０
ｃを通過する部分光束の光路について説明する。光源部
１１０から出射され第１のレンズアレイ１２０の第４行
目の小レンズ１２２によって分割された部分光束５５８
も、偏光変換素子１４０の偏光分離膜１４４上に集光さ
れる。集光された部分光束５５８のうち、偏光分離膜１
４４をそのまま透過した部分光束５５８ａは、光路偏向
部１８０ｃの偏向作用によってその光路が−ｘ方向に少
し偏向される。光路偏向部１８０ｃを通過した部分光束
５５８ａは、重畳レンズ１５０の集光作用によって液晶
ライトバルブ２５２の光の入射面である被照明領域２５
２ａを照明する。また、偏光分離膜１４４で反射され、
さらに反射膜１４５で反射された部分光束５５８ｂも、
同様に被照明領域２５２ａを照明する。ここで、光路偏
向部１８０ｃの出射面は出射面角度−θ２を有するため
（図８参照）、その偏向作用によって２つの部分光束５
５８ａ，５５８ｂは、それらの中心軸５５８ｃｌａ，５
５８ｃｌｂが被照明領域２５２ａの中心よりも−ｘ方向
にずれた位置２５２ｃｌｃにおいて被照明領域２５２ａ
を通過する。したがって、部分光束５５８ａ，５５８ｂ
によって実際に照明される照明領域５５８ｌａは、被照
明領域２５２ａの中央から−ｘ方向にずれている。

【００６３】図１２は、液晶ライトバルブ２５２上に、
光路偏向手段１８０を通過した部分光束が重畳レンズ１
５０によって重畳される様子を示す概念図である。な
お、この図は、液晶ライトバルブ２５２を重畳レンズ１
５０側から見た図であり、透光部１８０ａを通過する部
分光束による照明領域５５６ｌａを実線で示し、光路偏
向部１８０ｂを通過する部分光束による照明領域５５７
ｌａを点線で示し、光路偏向部１８０ｃを通過する部分
光束による照明領域５５８ｌａを一点鎖線で示してい
る。また、照明領域５５６ｌａ，５５７ｌａ，５５８ｌ
ａのｙ方向のずれについては、それぞれの位置の相違を
明確にするためにずらして描かれているだけであり、実
際はほとんどずれが無い。図から解るように、照明領域
５５６ｌａに対して照明領域５５７ｌａは＋ｘ方向に、
照明領域５５８ｌａは−ｘ方向にそれぞれずれている。
ここで、照明領域５５６ｌａ，５５７ｌａ，５５８ｌａ
のｘ方向の位置がずれると、液晶ライトバルブ２５２の
両端部に照明むらが生じるが、実際には投写に用いられ
る有効な領域２５３が液晶ライトバルブ２５２の外形よ
りもひとまわり小さく設定されており、他の部分は投写
されないため問題ない。

【００６４】図１３は、光路偏向手段１８０を通過する
部分光束が、クロスダイクロイックプリズム２６０を通
過する様子を示す説明図である。なお、理解しやすくす
るため、説明に必要のない部分は省略している。透光部
１８０ａを通過した部分光束の中心軸５５６ｃｌａは液
晶ライトバルブ２５２の被照明領域２５２ａの中心位置
２５２ｃｌａを通過してクロスダイクロイックプリズム
２６０に入射する。一方、光路偏向部１８０ｂを通過し
た部分光束の中心軸５５７ｃｌａと光路偏向部１８０ｃ
を通過した部分光束の中心軸５５８ｃｌａとは、中心位
置２５２ｃｌａから＋ｘ方向にずれた位置２５２ｃｌｂ
と−ｘ方向にずれた位置２５２ｃｌｃをそれぞれ通過
し、クロスダイクロイックプリズム２６０に入射する。
クロスダイクロイックプリズム２６０に入射した各部分
光束の中心軸５５６ｃｌａ、５５７ｃｌａ、５５８ｃｌ
ａは、クロスダイクロイックプリズム２６０の中心軸２
６２を含むｘｙ平面（中心平面）２６４において、中心
軸２６２に対してそれぞれ異なる位置を通過する。先
に、第１の原理として述べたように、クロスダイクロイ
ックプリズム２６０の中心軸２６２に対する部分光束の
中心軸の位置が異なれば暗線の形成される位置も異なる
ことになる。よって、同じ列方向に並ぶＭ個の小レンズ
を通過する部分光束のそれぞれにより形成される暗線が
１ヶ所に集中することがなく、暗線を目立ちにくくする
ことが可能となる。また、上記の説明では、偏光変換素
子１４０の偏光分離膜１４４を透過した部分光束５５６
ａ，５５７ａ，５５８ａについて説明しているが、対応
する反射膜１４５で反射された部分光束５５６ｂ，５５
７ｂ，５５８ｂについてもほぼ同様である。なお、反射
膜で反射された部分光束の中心軸は、偏光分離膜１４４
を透過した部分光束の中心軸間隔のちょうど中間を通過
する。

【００６５】ところで、すでに説明したように、光路偏
向手段１８０は、第２のレンズアレイ１３０の第３行目
と第４行目の部分光束が通過する位置に光路偏向部１８
０ｂおよび１８０ｃを備え、これらの光路偏向部１８０
ｂと１８０ｃを通過する部分光束は、透光部１８０ａを
通過する部分光束が投写スクリーン３００（図５）上に
投影する暗線位置とそれぞれ異なる位置に暗線を投影す
るようにしている。これは、以下の理由による。図１４
は、光源部１１０から出射される光量について示してい
る。一般に、ランプ光源１１２の光軸中心近傍が最も明
るく、光軸中心から離れるに従って暗くなる。したがっ
て、光軸中心近傍の部分光束によって形成される暗線の
ほうが、光軸中心から離れた位置の部分光束によって形
成される暗線よりも目立ちやすく、光束の光量の比較的
大きい部分光束によって形成される暗線どうしが重なる
と一層暗線が目立ちやすくなる。よって、比較的光量の
大きい部分光束の光路を偏向させてそれぞれの暗線形成
位置を極力離すことが好ましい。

【００６６】本実施例では、光路偏向手段１８０は、第
２のレンズアレイ１３０の第３、第４行目に対応する位
置に光路偏向部１８０ｂと１８０ｃを有し、かつ光路偏
向部１８０ｂの出射面角度＋θ１の大きさと光路偏向部
１８０ｃの出射面角度−θ２の大きさが等しくなるよう
にしている。しかし、これに限定されるものではなく。
同じ列方向の部分光束のそれぞれにより形成される暗線
が１ヶ所に集中しなようにすることができればよく、そ
の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実
施することが可能である。以下で、他の実施例について
説明する。

【００６７】Ｂ．第２実施例：図１５は、第２実施例の
光路偏向手段１８０Ａを示す説明図である。光路偏向手
段１８０Ａは、図１５（Ａ）の斜視図に示すように、２
つの光路偏向部１８０Ａｂ，１８０Ａｃで構成されてい
る。光路偏向部１８０Ａｂは第２のレンズアレイ１３０
の第１ないし第３行目に相当する部分に対応し、光路偏
向部１８０Ａｃは第４ないし第６行目に相当する部分に
対応するように上下に配置されている。光路偏向部１８
０Ａｂは出射面角度＋θＡｂを有し、光路偏向部１８０
Ａｃは出射面角度−θＡｃを有している。また、本実施
例では、出射面角度の大きさθＡｂとθＡｃはほぼ等し
い値に設定されており、光路偏向部１８０Ａｃは光路偏
向部１８０Ａｂと同じ変角プリズムを上下反転させたも
のに等しい。ただし、必ずしも等しくする必要はない。
例えば、どちらか一方のみを変角プリズムとしてもよ
い。また、出射面角度の大きさは異なるが同じ方向に偏
向させるものであってもよい。

【００６８】この光路偏向手段１８０Ａを図５に示す投
写型表示装置に適用した場合、図１５（Ｂ）に示すよう
に、光路偏向部１８０Ａｂを通過した部分光束による照
明領域は、＋ｘ方向にずれる。また、光路偏向部１８０
Ａｃを通過した部分光束による照明領域は、−ｘ方向に
ずれる。したがって、この場合にも、同じ列方向に並ぶ
第２のレンズアレイ１３０のＭ個の小レンズを通過する
部分光束のうち、偏光変換素子１４０の同じ列方向に形
成されたＭ個の光源像から出射された部分光束により形
成される暗線が２ヶ所に分離して形成されるため、光路
偏向手段１８０を適用した場合と同様に暗線を目立ちに
くくすることが可能となる。また、この場合には、１種
類の変角プリズムを２つ用いることにより実現できるの
で、光路偏向手段１８０に比べて容易に光路偏向手段１
８０Ａを構成することが可能である。

【００６９】Ｃ．第３実施例：図１６は、第３実施例の
光路偏向手段１８０Ｂを示す説明図である。光路偏向手
段１８０Ｂは図１６（Ａ）の斜視図に示すように、それ
ぞれ異なった出射面角度を有する光路偏向部１８０Ｂａ
ないし１８０Ｂｆが第２のレンズアレイ１３０の第１行
目から第６行目に対応する位置に順に配置されている。
第１実施例で説明したように第３行目と第４行目を通過
する部分光束の光量が比較的大きいので、それぞれの部
分光束の光路を最も相対的に偏向させるように、１行目
から３行目の光路偏向部の出射面角度を正、３行目から
６行目の出射面角度を負としている。また、第１ないし
第３行目の光路偏向部１８０Ｂａないし１８０Ｂｃの出
射面角度の大きさθａ〜θｃは、θｃ＞θｂ＞θｃとし
ている。ただし、光路偏向手段１８０Ｂのすべてを光路
偏向部で構成して光路を偏向させる必要はないので、本
実施例では、第１行目の光路偏向部１８０Ｂａの出射面
角度θａ＝０としている。すなわち、第１実施例におけ
る透光部１８０ａと同様としている。さらに、第４ない
し第６行目の光路偏向部１８０Ｂｄないし１８０Ｂｆの
出射面角度の大きさθｄ〜θｆは、θｄ＞θｅ＞θｆと
している。ここで、出射面角度の大きさθｃとθｄ、θ
ｂとθｅ、θａとθｆは、その方向が異なるので、同じ
大きさであっても異なる大きさであってもよい。

【００７０】この光路偏向手段１８０Ｂを図５に示す投
写型表示装置に適用した場合、図１６（Ｂ）に示すよう
に、第１行目の光路偏向部１８０Ｂａを通過した部分光
束による照明領域を基準にすると、第２行目の光路偏向
部１８０Ｂｂを通過した部分光束による照明領域は、＋
ｘ方向にずれる。第３行目の光路偏向部１８０Ｂｃを通
過した部分光束による照明領域は、第２行目の部分光束
による照明領域よりも＋ｘ方向にずれる。また、第６行
目の光路偏向部１８０Ｂｆを通過した部分光束による照
明領域は、第１行目の光路偏向部１８０Ｂａを通過した
部分光束による照明領域を基準にすると、−ｘ方向にず
れる。第５行目の光路偏向部１８０Ｂｅを通過した部分
光束による照明領域は、第６行目の部分光束による照明
領域よりも−ｘ方向にずれる。第４行目の光路偏向部１
８０Ｂｄを通過した部分光束による照明領域は、第５行
目の部分光束による照明領域よりもさらに−ｘ方向にず
れる。したがって、この場合にも、同じ列方向に並ぶ第
２のレンズアレイ１３０のＭ個の小レンズを通過する部
分光束のうち、偏光変換素子１４０の同じ列方向に形成
されたＭ個の光源像から出射された部分光束により形成
される暗線が部分光束ごとに分離して形成されるため、
同様に暗線を目立ちにくくすることが可能となる。ただ
し、実際には、同じ列方向に並ぶ部分光束ごとに光路を
偏向させる必要は必ずしもなく、光路を偏向させる部分
光束の数や偏向させる部分光束の選択は、部分光束の分
割数や、光源の光量および特性等で種々異なる。したが
って、実際の適用条件に応じて適切な構成をとればよ
い。

【００７１】Ｄ．第４実施例：図１７は、第４実施例の
光路偏向手段１８０Ｃを示す説明図である。光路偏向手
段１８０Ｃは、図１７（Ａ）の斜視図に示すように、第
２のレンズアレイ１３０の第２行目と第５行目に対応す
る位置には透光部１８０Ｃａ、第３行目と第６行目に対
応する位置には出射面角度＋θ３の光路偏向部１８０Ｃ
ｂ、第１行目と第４行目に対応する位置には出射面角度
−θ４の光路偏向部１８０Ｃｃが配置されている。

【００７２】この光路偏向手段１８０Ｃを図５に示す投
写型表示装置に適用した場合、図１７（Ｂ）に示すよう
に、第２行目および第５行目の透光部１８０Ｃａを通過
した部分光束の照明領域を基準として、第１行目および
第４行目の光路偏向部１８０Ｃｃを通過した部分光束に
よる照明領域は、−ｘ方向にずれる。また、第３行目お
よび第６行目の光路偏向部１８０Ｃｂを通過した部分光
束による照明領域は、＋ｘ方向にずれる。したがって、
この場合にも、同じ列方向に並ぶ第２のレンズアレイ１
３０のＭ個の小レンズを通過する部分光束のうち、偏光
変換素子１４０の同じ列方向に形成されたＭ個の光源像
から出射された部分光束により形成される暗線が３ヶ所
に分離して形成されるため、同様に暗線を目立ちにくく
することが可能となる。

【００７３】ところで、本実施例では、上記説明のよう
に、光路偏向手段１８０Ｃの第１行目と第４行目、第２
行目と第５行目、第３行目と第６行目を組として、それ
ぞれの組を通過する部分光束毎に同じ照明領域を照明し
てスクリーン上の同じ位置に暗線を形成する。それぞれ
の組を通過する部分光束の光量が異なると、形成された
３本の暗線の暗度もそれぞれ異なることになる。相対的
な比較による光の識別能力は比較的高いため、複数の暗
線の暗度が互いに異なると、暗線が目立ちやすくなる傾
向にある。そこで、それぞれの組を通過する部分光束の
光量が等しくなるように、光路偏向手段を配置すれば、
それぞれの組を通過する部分光束による３本の暗線の暗
度をほぼ等しくすることができ、より一層暗線を目立ち
にくくさせることができる。

【００７４】図１４に示すように、光源部１１０は、ラ
ンプ光源１１２の光軸中心近傍が最も明るく、光軸中心
から離れるに従って暗くなる。すなわち、光路偏向手段
１８０Ｃを通過する部分光束の明るさは、図１７（Ａ）
に示すように、行方向に着目し第２、５行目の明るさを
中ぐらいと仮定すると、第３、４行目の明るさは大き
く、第１、６行目は小さくなる。そこで、本実施例で
は、図１７（Ａ）に示すように、第１行目と第４行目を
第１組とし、第２行目と第５行目を第２組、第３行目と
第６行目を第３組として、第１組に光路偏向部１８０Ｃ
ｃを、第２組に透光部１８０Ｃａを、第３組に光路偏向
部１８０Ｃｂを配置した。この結果、ほぼ等しい暗さの
暗線が３ヶ所に分離して形成されるため、単に暗線が３
ヶ所に分離して形成される場合よりもさらに暗線を目立
ちにくくすることが可能となる。

【００７５】なお、光路偏向手段の構成は、上記第１実
施例ないし第４実施例に限定されるものではなく、部分
光束の分割数や、光源の光量および特性等で種々異な
る。したがって、実際の適用条件に応じて適切な構成を
とればよい。たとえば、光路偏向手段を上部、中部、下
部の３つのブロックに分割し、上部と下部の光路をそれ
ぞれ異なった方向に偏向させてもよい。また、中部の光
路のみを偏向させてもよい。また、上記実施例は、光路
偏向部として変角プリズムを用いた例を示しているが、
光路偏向手段全体を変角プリズムとして、光路を偏向さ
せたい部分光束に対応する箇所の屈折率が他の箇所と異
なるようにすることによっても実現可能である。すなわ
ち、一般には、暗線発生の原因となるクロスダイクロイ
ックプリズムの中心軸に相当する第１の方向（ｙ軸方
向）に並ぶ少なくとも１列の部分光束のうち、少なくと
も１つの部分光束による被照明領域（液晶ライトバル
ブ）における照明位置が、他の部分光束による照明位置
から第１の方向にほぼ垂直な第２の方向に沿って異なっ
た位置となるように、光路偏向手段を設けてその光路を
偏向させればよい。

【００７６】Ｅ．第５実施例：図１８は、第５実施例の
偏光変換素子６４０を示す説明図である。第５実施例
は、この偏光変換素子６４０を用いること、光路偏向手
段１８０を使用しないこと以外は第１実施例と同じ構成
を有している。

【００７７】図１８（Ａ）は、偏光変換素子６４０を出
射面側（ｚ軸正方向）からみた正面図を示している。こ
の偏光変換素子６４０は、第２のレンズアレイ１３０の
第１行目および第２行目に対応する第１の偏光変換素子
６４０ａと、第３行目に対応する第２の偏光変換素子６
４０ｂと、第４行目に対応する第３の偏光変換素子６４
０ｃと、第５行目および第６行目に対応する第４の偏光
変換素子６４０ｄが配置されている。このうち第１と第
４の偏光変換素子６４０ａおよび６４０ｄは、第１実施
例における偏光変換素子１４０と全く同様の構成と機能
（図７）を有するため、説明を省略する。

【００７８】図１８（Ｂ）は、第２の偏光変換素子６４
０ｂの平面図を示している。この偏光変換素子６４０ｂ
は、偏光分離膜６４４ｂを有する偏光分離プリズム６４
１ｂと反射膜６４５ｂを有する反射プリズム６４２ｂを
１ブロックとして４列に並べたものである。また、それ
らの出射面には、選択位相差板６４３ｂを備えている。
偏光変換素子６４０ｂの基本的な機能は偏光変換素子１
４０と同じであるが、以下の点で特徴を有している。図
７で説明した偏光変換素子１４０においては、偏光分離
膜１４４も反射膜１４５も、光の入射面に対してほぼ４
５度の角度を有して配置されており、偏光分離膜１４４
と反射膜１４５とはほぼ平行な状態であった。一方、図
１８（Ｂ）に示す反射プリズム６４２ｂの反射膜６４５
ｂは、偏光分離プリズム６４１ｂの偏光分離膜６４４ｂ
と平行ではなく、光の入射面と反射膜６４５ｂとのなす
角度θR1が４５度よりも小さくなるように配置されてい
る。なお、図１８（Ｂ）においては、光の入射面から４
５度の方向が参考のために点線で描かれている。偏光分
離膜６４４ｂの配置間隔Ｗｍは、偏光分離膜６４４ｂの
ｘ方向の幅すなわち光の入射面の幅Ｗｐと等しくしてい
るため、反射膜６４５ｂが入射面および出射面に接する
ように配置することができず、反射膜６４５ｂは偏光分
離膜６４４ｂとの境界でカットされている。したがっ
て、偏光分離膜６４４ｂで反射された光束のうち反射膜
６４５ｂで反射されない光束が発生してしまう場合があ
る。図１８（Ｂ）の左端部に示すように、この偏光変換
素子６４０ｂに入射した光束のうち、偏光分離膜６４４
ｂと反射膜６４５ｂで反射されて出射する光束は、偏光
分離膜６４４ｂを透過して出射する光束に対して平行で
はなく、ｚ方向よりも−ｘ方向側に寄った方向に出射さ
れる。したがって、このように傾いて出射された光束の
照明領域は、傾かずにｚ方向に出射される光束による照
明領域から−ｘ方向にずれることになる。照明領域がず
れれば、第１の原理で説明したように、暗線形成位置を
分離することができる。

【００７９】図１８（Ｃ）は、第３の偏光変換素子６４
０ｃの平面図を示している。この偏光変換素子６４０ｃ
も、偏光分離膜６４４ｃを有する偏光分離プリズム６４
１ｃと反射膜６４５ｃを有する反射プリズム６４２ｃを
１ブロックとして４列に並べたものである。また、それ
らの出射面には、選択位相差板６４３ｃを備えている。
偏光変換素子６４０ｃも、以下の点で特徴を有してい
る。この偏光変換素子６４０ｃでは、反射プリズム６４
２ｃの反射膜６４５ｃは、偏光分離プリズム６４１ｃの
偏光分離膜６４４ｃと平行ではなく、光の入射面と反射
膜６４５ｃとのなす角度θR2が４５度よりも大きくなる
ように配置されている。なお、図１８（Ｃ）において
も、光の入射面から４５度の方向が参考のために点線で
描かれている。偏光分離膜６４４ｃの配置間隔Ｗｍを偏
光分離膜６４４ｃのｘ方向の幅すなわち光の入射面の幅
Ｗｐと等しくするため、反射膜６４５ｃが偏光分離膜６
４４ｃとの境界位置で入射面および出射面にちょうど接
するように配置することができず、光の入射面側からみ
て反射膜６４５ｃの存在しない領域が存在する。図１８
（Ｃ）の左端部に示すように、この偏光変換素子６４０
ｃに入射した光束のうち、偏光分離膜６４４ｃと反射膜
６４５ｃで反射されて出射する光束は、偏光分離膜６４
４ｃを透過して出射する光束に対して平行ではなく、ｚ
方向よりも＋ｘ方向側に寄った方向に出射される。した
がって、このように傾いて出射された光束の照明領域
は、傾かずにｚ方向に出射される光束による照明領域か
ら＋ｘ方向にずれることになる。照明領域がずれれば、
第１の原理で説明したように、暗線形成位置を分離する
ことができる。

【００８０】上記説明からわかるように、第５実施例に
よれば、同じ列方向に並ぶ第２のレンズアレイ１３０の
Ｍ個の小レンズを通過する部分光束のうち、偏光変換素
子６４０を通過する部分光束のうち、第２と第３の偏光
変換素子６４０ｂおよび６４０ｃの反射膜６４５ｂおよ
び６４５ｃで反射されて出射する部分光束により形成さ
れる暗線が、第１と第４の偏光変換素子６４０ａおよび
６４０ｄの反射膜６４５ａおよび６４５ｄで反射されて
出射する部分光束により形成される暗線からそれぞれ分
離して形成されるため、暗線を目立ちにくくすることが
可能となる。

【００８１】なお、第５実施例に示す発明の要旨は、偏
光変換素子に有する偏光分離膜に対して反射膜の角度を
変化させることにより、少なくとも同じ列方向に並ぶ部
分光束のうち、偏光変換素子の反射膜で反射されて出射
する部分光束により形成される暗線の形成位置を分離す
ることにある。

【００８２】Ｆ．第６実施例：図１９は、第６実施例の
偏光変換素子７４０を示す説明図である。第６実施例
は、第５実施例の偏光変換素子６４０を偏光変換素子７
４０に置き換えたものである。

【００８３】図１９（Ａ）は、偏光変換素子７４０を出
射面側（ｚ軸正方向）からみた正面図を示している。こ
の偏光変換素子７４０は、第２のレンズアレイ１３０の
第１行目および第２行目に対応する第１の偏光変換素子
７４０ａと、第３行目に対応する第２の偏光変換素子７
４０ｂと、第４行目に対応する第３の偏光変換素子７４
０ｃと、第５行目および第６行目に対応する第４の偏光
変換素子７４０ｄが配置されてなる複合的な構成であ
る。図１９（Ｂ）は、第１と第４の偏光変換素子７４０
ａおよび７４０ｄの平面図を示している。この偏光変換
素子７４０ａは、偏光分離膜７４３を有する偏光分離プ
リズム７４１と反射膜７４４を有する反射プリズム７４
２を１ブロックとして２行４列に並べたものである。偏
光分離プリズム７４１のｘ方向の幅Ｗｐと反射プリズム
７４２の幅Ｗｍは等しく、ｚ方向の厚みは偏光分離プリ
ズム７４１および反射プリズム７４２のどちらもｘ方向
の幅Ｗｐに等しい。この偏光変換素子７４０ａの機能
は、第１実施例の偏光変換素子１４０と同じであり、こ
れに置き換えることも可能である。

【００８４】図１９（Ｃ）は、第２の偏光変換素子７４
０ｂの平面図を示している。この偏光変換素子７４０ｂ
は、第１の偏光変換素子７４０ａの反射プリズム７４２
を反射プリズム７４２ｂに置き換えたものである。この
反射プリズム７４２ｂは、ｚ方向の厚みＴ２をｘ方向の
幅Ｗｍ（＝Ｗｐ）よりも小さくし、光の入射面に対する
反射膜７４４ｂの角度θR3が４５度より小さくなるよう
にしたものである。λ／２位相差板７４６は、偏光分離
プリズム７４１から出射した偏向光を所定の偏向光に変
換するするものであり、図７に示す選択位相差板１４２
のλ／２位相差層１４６と同じ機能を有する。図１９
（Ｃ）の左端部に示すように、偏光分離プリズム７４１
に入射された光束のうち、偏光分離膜７４３を透過した
光束はそのままλ／２位相差板１４６で所定の偏向光束
に変換されて出射する。一方、偏光分離膜７４３と反射
膜７４４ｂとが平行でないため、偏光分離膜７４３で反
射され反射プリズム７４２ｂの反射膜７４４ｂで反射さ
れた光束は、偏光分離膜７４３を透過して出射する光束
に対して平行ではなく、軸（ｚ方向）に対して−ｘ方向
側に寄った方向に出射する。したがって、このように傾
いて出射された光束の照明領域は、傾かずにｚ方向に出
射される光束による照明領域から−ｘ方向にずれること
になる。照明領域がずれれば、第５実施例と同様に暗線
形成位置を分離することができる。

【００８５】図１９（Ｄ）は、第３の偏光変換素子７４
０ｃの平面図を示している。この偏光変換素子７４０ｃ
は、偏光変換素子７４０ａの反射プリズム７４２を反射
プリズム７４２ｃに置き換えたものである。この反射プ
リズム７４２ｃは、ｚ方向の厚みＴ３をｘ方向の幅Ｗｍ
（＝Ｗｐ）よりも大きくし、光の入射面に対する反射膜
７４４ｃの角度θR4が４５度より大きくなるようにした
ものである。図１９（Ｄ）の左端部に示すように、この
偏光変換素子７４０ｃに入射された光束のうち偏光分離
膜７４３で反射され反射プリズム７４２ｃの反射膜７４
４ｃで反射された光束は、偏光分離膜７４３と反射膜７
４４ｃが平行でないため、偏光分離膜７４３を透過して
出射する光束に平行ではなく、軸（ｚ方向）に対して＋
ｘ方向側に寄った方向に出射する。したがって、このよ
うに傾いて出射された光束の照明領域は、傾かずにｚ方
向に出射される光束による照明領域から＋ｘ方向にずれ
ることになる。照明領域がずれれば、第５実施例と同様
に暗線形成位置を分離することができる。

【００８６】上記説明からわかるように、第６実施例に
よれば、第５実施例と同様に、同じ列方向に並ぶ第２の
レンズアレイ１３０のＭ個の小レンズを通過する部分光
束のうち、偏光変換素子７４０を通過する部分光束のう
ち、第２と第３の偏光変換素子７４０ｂおよび７４０ｃ
の反射膜７４４ｂおよび７４４ｃで反射されて出射する
部分光束により形成される暗線が、第１と第４の偏光変
換素子７４０ａおよび７４０ｄの反射膜７４４で反射さ
れて出射する部分光束により形成される暗線からそれぞ
れ分離して形成されるため、暗線を目立ちにくくするこ
とが可能となる。

【００８７】Ｇ．第７実施例：図２０は、第７実施例の
偏光変換素子８４０を示す説明図である。第７実施例
は、第５実施例の偏光変換素子６４０をこの偏光変換素
子８４０に置き換え、また、第２のレンズアレイ１３０
を第２のレンズアレイ８３０に置き換えたものである。
図２１は第２のレンズアレイ８３０を示す説明図である
が、その詳細については後述する。

【００８８】図２０（Ａ）は、偏光変換素子８４０を出
射面側（ｚ軸正方向）からみた正面図を示している。こ
の偏光変換素子８４０は、第２のレンズアレイ８３０の
第１行目および第２行目に対応する第１の偏光変換素子
８４０ａと、第３行目に対応する第２の偏光変換素子８
４０ｂと、第４行目に対応する第３の偏光変換素子８４
０ｃと、第５行目および第６行目に対応する第４の偏光
変換素子８４０ｄが順に配置されている。このうち第１
と第４の偏光変換素子８４０ａおよび８４０ｄは、第５
実施例と同様に、第１実施例における偏光変換素子１４
０と全く同様の構成と機能（図７）を有するため、説明
を省略する。

【００８９】図２０（Ｂ）は、第２の偏光変換素子８４
０ｂの平面図を示している。この偏光変換素子８４０ｂ
は、偏光ビームスプリッタアレイ８４１ｂと選択位相差
板８４２ｂとを備えている。偏光変換素子８４０ｂも、
基本的には偏光変換素子１４０と同じであるが、偏光ビ
ームスプリッタ８４１ｂの構造に特徴がある。図７で説
明した偏光変換素子１４０においては、偏光分離膜１４
４も反射膜１４５も、光の入射面に対してほぼ４５度の
角度を有して配置されており、偏光分離膜１４４と反射
膜１４５とはほぼ平行な状態である。一方、偏光ビーム
スプリッタ８４１ｂの反射膜８４５ｂは、偏光分離膜８
４４ｂと平行ではなく、第５実施例の偏第２の偏光変換
素子６４０ｂ（図１８）と同様に、光の入射面と反射膜
８４５ｂとのなす角度θR5が４５度よりも小さくなるよ
うに配置されている。ただし第２の偏光変換素子６４０
ｂとの違いは、反射膜８４５ｂが偏光分離膜８４４ｂと
の境界でちょうど入射面と出射面に接するように、偏光
分離膜８４４ｂの配置間隔Ｗｍ１を偏光分離膜８４４ｂ
のｘ方向の幅Ｗｐよりも大きくしていることである。図
２０（Ｂ）の左端部に示すように、偏光変換素子８４０
ｂに入射した光束のうち、偏光分離膜８４４ｂと反射膜
８４５ｂで反射されて出射する光束は、偏光分離膜８４
４ｂを透過して出射する光束に平行ではなく、軸（ｚ方
向）に対して−ｘ方向側に寄った方向に出射する。した
がって、このように傾いて出射された光束の照明領域
は、傾かずにｚ方向に出射される光束による照明領域か
ら−ｘ方向にずれることになる。照明領域がずれれば、
第５実施例と同様に暗線形成位置を分離することができ
る。

【００９０】図２０（Ｃ）は、第３の偏光変換素子８４
０ｃの平面図を示している。この偏光変換素子８４０ｃ
は、偏光ビームスプリッタアレイ８４１ｃと選択位相差
板８４２ｃとを備えている。偏光変換素子８４０ｃも、
偏光変換素子８４０ｂと同様に、偏光ビームスプリッタ
８４１ｃの構造に特徴がある。偏光ビームスプリッタ８
４１ｃの反射膜８４５ｃは、偏光分離膜８４４ｃと平行
ではなく、第５実施例の第３の偏光変換素子６４０ｃ
（図１８）と同様に、光の入射面と反射膜８４５ｃとの
なす角度θR6が４５度よりも大きくなるように配置され
ている。ただし第３の偏光変換素子６４０ｃとの違い
は、反射膜８４５ｃが偏光分離膜８４４ｃとの境界でち
ょうど入射面と出射面に接するように、偏光分離膜８４
４ｃの配置間隔Ｗｍ２を偏光分離膜８４４ｃのｘ方向の
幅Ｗｐよりも小さくしていることである。図２０（Ｃ）
の左端部に示すように、この偏光変換素子８４０ｃに入
射した光束のうち、偏光分離膜８４４ｃと反射膜８４５
ｃで反射されて出射する光束は、偏光分離膜８４４ｃを
透過して出射する光束に平行ではなく、軸（ｚ方向）に
対して＋ｘ方向側に寄った方向に出射する。したがっ
て、このように傾いて出射された光束の照明領域は、傾
かずにｚ方向に出射される光束による照明領域から＋ｘ
方向にずれることになる。照明領域がずれれば、第５実
施例と同様に暗線形成位置を分離することができる。

【００９１】なお、図２０（Ａ）に示すように、第２と
第３の偏光変換素子８４０ｂおよび８４０ｃは、第１と
第４の偏光変換素子８４０ａおよび８４０ｄに比べてｘ
方向のサイズが異なることになるため、第１実施例ない
し第６実施例で適用される第２のレンズアレイでは、効
率的な光の利用が望めない。そこで、図２１に示す第２
のレンズアレイ８３０を適用することが望ましい。ま
た、第１のレンズアレイ８２０も第２のレンズアレイ８
３０に対応する構成とすることが望ましい（図示省
略）。第２のレンズアレイ８３０は、偏光変換素子８４
０ａおよび８４０ｄに対応する位置に、偏光変換素子８
４０ａおよび８４０ｄの偏光分離膜間隔（図示しない）
（Ｗｍ（＝Ｗｐ）＋Ｗｐ）に等しいｘ方向の幅を有する
小レンズ８３３ａおよび８３３ｄがｙ方向中心線を基準
に配列されている。偏光変換素子８４０ｂに対応する位
置には、偏光変換素子８４０ｂの偏光分離膜８４４ｂの
配置間隔（Ｗｍ１＋Ｗｐ）に等しいｘ方向の幅を有する
小レンズ８３３ｂが中心線を基準に配列されている。ま
た、偏光変換素子８４０ｃに対応する位置には、偏光変
換素子８４０ｃの偏光分離膜８４４ｃの配置間隔（Ｗｍ
２＋Ｗｐ）に等しいｘ方向の幅を有する小レンズ８３３
ｃが中心線を基準に配列されている。

【００９２】ここで、第１と第２のレンズアレイ８２
０，８３０の役割は、偏光変換素子８４０の偏光分離膜
８４４（８４４ａ，８４４ｂ，８４４ｃ，８４４ｄ）上
のみに光を集光させることにあり、小レンズのｘ方向の
幅は、偏光分離膜８４４のｘ方向の幅Ｗｐにのみ依存す
る。したがって、各小レンズ８３３ａ（８３３ｄ），８
３３ｂ，８３３ｃのｘ方向の幅は、必ずしも偏光分離膜
８４４のｘ方向の幅Ｗｐと反射膜８４５（８４５ａ，８
４５ｄ），８４５ｂ，８４５ｃのｘ方向の幅Ｗｍ，Ｗｍ
１，Ｗｍ２との和（Ｗｍ＋Ｗｐ），（Ｗｍ１＋Ｗｐ），
（Ｗｍ２＋Ｗｐ）に等しくする必要はない。ただし、第
１と第２のレンズアレイ８２０，８３０の各小レンズ８
３３ａ（８３３ｄ），８３３ｂ，８３３ｃを通過した部
分光束が、偏光変換素子８４０の偏光分離膜８４４にほ
ぼ４５度の入射角で集光されるように、レンズの光軸を
調整することが望ましい。なお、図２１に示すように、
第２のレンズアレイ８３０の小レンズの大きさ８３３ａ
（８３３ｄ），８３３ｂ，８３３ｃを、偏光分離膜８４
４のｘ方向の幅Ｗｐと反射膜８４５（８４５ａ，８４５
ｄ），８４５ｂ，８４５ｃのｘ方向の幅Ｗｍ，Ｗｍ１，
Ｗｍ２との和（Ｗｍ＋Ｗｐ），（Ｗｍ１＋Ｗｐ），（Ｗ
ｍ２＋Ｗｐ）に等しくすれば、小レンズを隙間なく配置
できるので、レンズアレイを一体成型することができる
という利点がある。

【００９３】上記説明からわかるように、第７実施例に
よっても、同じ列方向に並ぶ第２のレンズアレイ８３０
のＭ個の小レンズを通過する部分光束のうち、偏光変換
素子６４０を通過する部分光束のうち、第２と第３の偏
光変換素子８４０ｂおよび８４０ｃの反射膜８４５ｂお
よび８４５ｃで反射されて出射する部分光束により形成
される暗線が、第１と第４の偏光変換素子８４０ａおよ
び８４０ｄの反射膜８４５ａおよび８４５ｄ（図示しな
い）で反射されて出射する部分光束により形成される暗
線からそれぞれ分離して形成されるため、暗線を目立ち
にくくすることが可能となる。さらに、本実施例におい
ては、第２と第３の偏光変換素子８４０ｂおよび８４０
ｃの偏光分離膜８４４ｂおよび８４４ｃの配置間隔が変
化するため、偏光分離膜８４４ｂおよび８４４ｃを透過
して出射する部分光束により形成される暗線が、第１と
第４の偏光変換素子８４０ａおよび８４０ｄの偏光分離
膜８４４ａおよび８４４ｄ（図示しない）を透過して出
射する部分光束により形成される暗線から分離して形成
されるため、これによっても暗線を目立ちにくくするこ
とができる。

【００９４】なお、第５実施例ないし第７実施例では、
第２のレンズアレイの第３行目および第４行目の部分光
束に対応する位置の偏光変換素子について、入射面に対
する反射膜（反射膜）の角度を変化させた例を示してい
るが、これに限定される必要はなく、第２実施例ないし
第４実施例と同様に、同じ列方向に並ぶ部分光束に対応
する反射膜毎にその角度を変化させるようにしてもよ
い。また、反射膜ではなく、偏光分離膜を４５度以外の
角度に設定しても同様な効果がえられる。また、一部の
反射膜と偏光分離膜をともに４５度以外の角度に設定し
てもよい。すなわち、一般には、同じ列方向に並ぶ複数
組の反射膜と偏光分離膜の少なくとも一部について、反
射膜と偏光分離膜の少なくとも一方を、他の反射膜か偏
光分離膜とは異なる傾きに設定すればよい。

【００９５】さらに、この発明は上記の実施例や実施形
態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
において種々の態様において実施することが可能であ
り、例えば次のような変形も可能である。

【００９６】（１）上記実施例では、偏光変換素子を備
えた投写型表示装置を例に説明しているが、偏光変換素
子を備えない投写型表示装置においても同様に適用可能
である。

【００９７】（２）上記実施例では、透過型の投写型表
示装置に本発明を適用した場合の例について説明したが
本発明は、反射型の投写型表示装置にも適用することが
可能である。ここで、「透過型」とは、液晶ライトバル
ブ等の光変調手段が光を透過するタイプであることを意
味しており、「反射型」とは、光変調手段が光を反射す
るタイプであることを意味している。反射型の投写型表
示装置では、クロスダイクロイックプリズムは、白色光
を赤、緑、青の３色の光に分離する色光分離手段として
利用されると共に、変調された３色の光を再度合成して
同一の方向に出射する色光合成手段としても利用され
る。反射型の投写型表示装置にこの発明を適用した場合
にも、透過型の投写型表示装置とほぼ同様な効果を得る
ことができる。

【００９８】（３）上記実施例では、光源からの光束を
マトリクス状の複数の光束に分割していたが、本発明
は、少なくともほぼ１列に並ぶ複数の光束に分割される
場合に適用することができる。また、少なくとも１列に
並ぶ光束のうちの一部の光束の照明位置が列方向とほぼ
垂直な方向に沿って他とは異なる位置になるようにすれ
ば、暗線を見えにくくすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】クロスダイクロイックプリズムを用いた投写型
表示装置にインテグレータ光学系を採用した場合の、暗
線発生原理を説明する図。

【図２】第１と第２のレンズアレイ１，２の外観を示す
斜視図。

【図３】図１（Ａ−１）の一部拡大図、及び、クロスダ
イクロイックプリズム４の中心軸５を含むｘｙ平面にお
ける断面図。

【図４】２つのレンズアレイ１，２のＮ列目の小レンズ
を通過した部分光束が投写スクリーン７上に投写される
様子を示す概念図。

【図５】この発明の第１実施例としての投写型表示装置
の要部を示す概略平面図。

【図６】第１のレンズアレイ１２０の外観を示す斜視
図。

【図７】偏光変換素子１４０の構成を示す説明図。

【図８】第１実施例における光路偏向手段１８０を示す
説明図。

【図９】第１実施例における光路偏向手段１８０の機能
を示す説明図。

【図１０】第１実施例における光路偏向手段１８０の機
能を示す説明図。

【図１１】第１実施例における光路偏向手段１８０の機
能を示す説明図。

【図１２】液晶ライトバルブ２５２上に、第２のレンズ
アレイ１３０を通過した部分光束が重畳レンズ１５０に
よって重畳される様子を示す概念図。

【図１３】光路偏向手段１８０を通過する部分光束が、
クロスダイクロイックプリズム２６０を通過する様子を
示す説明図。

【図１４】光源部１１０から出射される光量について示
す説明図。

【図１５】第２実施例の光路偏向手段１８０Ａを示す説
明図。

【図１６】第３実施例の光路偏向手段１８０Ｂを示す説
明図。

【図１７】第４実施例の光路偏向手段１８０Ｃを示す説
明図。

【図１８】第５実施例の偏光変換素子６４０を示す説明
図。

【図１９】第６実施例の偏光変換素子７４０を示す説明
図。

【図２０】第７実施例の偏光変換素子８４０を示す説明
図。

【図２１】第２のレンズアレイ８３０を示す説明図。

【図２２】投写型表示装置の要部を示す概念図。

【図２３】クロスダイクロイックプリズム４８の一部を
分解した斜視図。

【図２４】クロスダイクロイックプリズム４８を利用し
た場合の問題点を示す説明図。

【符号の説明】

１…第１のレンズアレイ ２…第２のレンズアレイ ３…液晶ライトバルブ ４…クロスダイクロイックプリズム ５…中心軸 ６…投写レンズ系 ７…投写スクリーン ８…部分光束の断面 ９…投写領域 １０…小レンズ １１…部分光束の断面８の一方の端 １２…部分光束の断面８の他方の端 １３…投写領域９の一方の端 １４…投写領域９の他方の端 ４２，４４，４６…液晶ライトバルブ ４８…クロスダイクロイックプリズム ４８ａ…中心軸 ５０…投写レンズ系 ５２…投写スクリーン ６０Ｂ…青色光反射膜 ６０Ｒ…赤色光反射膜 ６２…光学接着剤層 １００…照明光学系 １１０…光源 １１２…光源ランプ １１４…凹面鏡 １２０…第１のレンズアレイ １２２…小レンズ １３０…第２のレンズアレイ １３２…小レンズ １４０…偏光変換素子 １４１…偏光ビームスプリッタアレイ １４２…選択位相差板 １４３…透光性板材 １４４…偏光分離膜 １４５…反射膜 １４６…λ／２位相差層 １５０…重畳レンズ １６０…反射ミラー １８０…光路偏向手段 １８０Ａ…光路偏向手段 １８０Ａｂ，１８０Ａｃ…光路偏向部 １８０Ｂ…光路偏向手段 １８０Ｂａ〜１８０Ｂｆ…光路偏向部 １８０Ｃ…光路偏向手段 １８０Ｃａ…透光部 １８０Ｃｂ…光路偏向部 １８０Ｃｃ…光路偏向部 １８０ａ…透光部 １８０ｂ，１８０ｃ…光路偏向部 ２１０，２１２…ダイクロイックミラー ２１８，２２２，２２４…反射ミラー ２３０…入射側レンズ ２３２…リレーレンズ ２４０，２４２…フィールドレンズ ２４４…出射側レンズ（フィールドレンズ） ２５０，２５２，２５４…液晶ライトバルブ ２５２ａ…被照明領域 ２５３…投写に用いられる有効な領域２５３ ２６０…クロスダイクロイックプリズム ２６２…中心軸 ２６４…中心平面 ２７０…投写レンズ系 ３００…投写スクリーン ５５６…部分光束 ５５６ａ，５５７ａ，５５８ａ…部分光束 ５５６ｂ，５５７ｂ，５５８ｂ…部分光束 ５５６ｃｌａ，５５６ｃｌｂ…中心軸 ５５６ｌａ，５５７ｌａ，５５８ｌａ…照明領域 ５５７…部分光束 ５５７ｃｌａ，５５７ｃｌｂ…中心軸 ５５８…部分光束 ５５８ｃｌａ，５５８ｃｌｂ…中心軸 ６４０…偏光変換素子 ６４０ａ…偏光変換素子 ６４０ｂ…偏光変換素子 ６４０ｃ…偏光変換素子 ６４０ｄ…偏光変換素子 ６４１ｂ…偏光分離プリズム ６４１ｃ…偏光分離プリズム ６４２ｂ…反射プリズム ６４２ｃ…反射プリズム ６４３ｂ…選択位相差板 ６４３ｃ…選択位相差板 ６４４ｂ…偏光分離膜 ６４４ｃ…偏光分離膜 ６４５ａ…反射膜 ６４５ｂ…反射膜 ６４５ｃ…反射膜 ６４５ｄ…反射膜 ７４０…偏光変換素子 ７４０ａ…偏光変換素子 ７４０ｂ…偏光変換素子 ７４０ｃ…偏光変換素子 ７４０ｄ…偏光変換素子 ７４１…偏光分離プリズム ７４２…反射プリズム ７４２ｂ…反射プリズム ７４２ｃ…反射プリズム ７４３…偏光分離膜 ７４４…反射膜 ７４４ｂ…反射膜 ７４４ｃ…反射膜 ８３０…第２のレンズアレイ ８３３ａ…小レンズ ８３３ｂ…小レンズ ８３３ｃ…小レンズ ８３３ｄ…小レンズ ８４０…偏光変換素子 ８４０ａ…偏光変換素子 ８４０ｂ…偏光変換素子 ８４０ｃ…偏光変換素子 ８４０ｄ…偏光変換素子 ８４１ｂ…偏光ビームスプリッタアレイ ８４１ｃ…偏光ビームスプリッタアレイ ８４２ｂ…選択位相差板 ８４２ｃ…選択位相差板 ８４４…偏光分離膜 ８４４ａ…偏光分離膜 ８４４ｂ…偏光分離膜 ８４４ｃ…偏光分離膜 ８４４ｄ…偏光分離膜 ８４５…反射膜 ８４５ａ…反射膜 ８４５ｂ…反射膜 ８４５ｃ…反射膜 ８４５ｄ…反射膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光を出射する照明光学系であって、 光源と、 前記光源から出射される光束を複数の部分光束に分割す
   る光束分割手段と、 前記複数の部分光束を所定の直線偏光光に変換して出力
   する偏光変換素子と、 前記複数の部分光束が、それぞれ被照明領域上の所定の
   照明位置を照明するように重畳結合する重畳レンズと、 前記偏光変換素子と前記重畳レンズの間に設けられた、
   所定の第１の方向に沿ってほぼ並ぶ複数の部分光束の少
   なくとも１列の部分光束のうち、少なくとも１つの部分
   光束の照明位置が前記所定の照明位置から前記第１の方
   向にほぼ垂直な第２の方向に沿って異なった位置となる
   ように、少なくとも前記一方の部分光束の光路を偏向さ
   せる光路偏向手段と、を備えることを特徴とする照明光
   学系。
2. 【請求項２】 請求項１記載の照明光学系であって、 前記光路偏向手段は、前記１列の部分光束のうち比較的
   大きい光量の複数の部分光束の照明位置が、前記所定の
   照明位置から互いに異なった位置となるように、前記複
   数の部分光束の少なくとも一部を偏向させることを特徴
   とする照明光学系。
3. 【請求項３】 請求項１記載の照明光学系であって、 前記光路偏向手段は、前記１列の複数の部分光束の光路
   を、それぞれ異なった方向に偏向させるように、前記１
   列の複数の部分光束の少なくとも一部を偏向させること
   を特徴とする照明光学系。
4. 【請求項４】 請求項１記載の照明光学系であって、 前記光路偏向手段は、 前記１列の部分光束は複数の組に組分けされ、 同一の組に含まれる部分光束は同じ照明位置を照明し、 異なる組の部分光束は異なる照明位置を照明するよう
   に、 前記１列の部分光束の少なくとも一部を偏向させること
   を特徴とする照明光学系。
5. 【請求項５】 前記複数の組は、それぞれの組に含まれ
   る部分光束の光量の総和がほぼ等しくなるように組分け
   されていることを特徴とする請求項４記載の照明光学
   系。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の照明光学系であって、 前記光路偏向手段は、入射面が前記第１および第２の方
   向を含む平面に平行な平面を有し、出射面が前記入射面
   に対して所定の角度を有する変角プリズムを含むことを
   特徴とする照明光学系。
7. 【請求項７】 前記光路偏向手段は、光路の偏向方向が
   異なる複数の変角プリズムを含むことを特徴とする請求
   項６記載の照明光学系。
8. 【請求項８】 照明光を出射する照明光学系であって、 光源と、 前記光源から出射される光束を複数の部分光束に分割す
   る光束分割手段と、 偏光分離面と反射面の複数の組を有し、前記複数の部分
   光束をそれぞれ２種類の直線偏光光に分離する偏光ビー
   ムスプリッタアレイと、前記偏光ビームスプリッタアレ
   イで分離された前記２種類の直線偏光成分の偏光方向を
   揃える偏光変換手段とを有し、前記複数の部分光束を所
   定の直線偏光光に変換して出力する偏光変換素子と、 前記複数の部分光束が、それぞれ被照明領域上の所定の
   照明位置を照明するように重畳結合する重畳レンズと、
   を備え、 前記偏光変換素子は、 所定の第１の方向に沿ってほぼ並ぶ複数の部分光束の少
   なくとも１列の部分光束のうち、少なくとも１つの部分
   光束に対応する偏光分離面と反射面の少なくとも一方
   が、前記１列の他の部分光束の偏光分離面および反射面
   に対して異なった傾きを有していることを特徴とする照
   明光学系。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のいずれかに記
   載の照明光学系と、 前記照明光を、３色の光に分離する色光分離手段と、 前記被照明領域としての光入射面をそれぞれ有し、前記
   ３色の光を与えられた画像信号に基づいてそれぞれ変調
   する３組の光変調手段と、 Ｘ字状に配置された２種類のダイクロイック膜を備え、
   前記ダイクロイック膜が互いに交差する位置に相当する
   中心軸を前記第１の方向に沿って有し、 前記３組の光変調手段により変調された３色の光を合成
   して同一方向に出射する色光合成手段と、 前記色光合成手段により合成された光を投写面上に投写
   する投写手段と、を備えることを特徴とする投写型表示
   装置。