JPH10325954A - 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】 第１のレンズアレイ１２０の上部と下部
は、相対的にｘ方向にずれて配置されている。第２のレ
ンズアレイは１３０は第１のレンズアレイに対応するよ
うに同じようにずれて配置されている。第１と第２のレ
ンズアレイの上部を通過した部分光束Ｌ３２（Ｌ３２
ａ，Ｌ３２ｂ）が被照明領域２５２ａを照明する角度
と、第１と第２のレンズアレイの下部を通過した部分光
束Ｌ４２（Ｌ４２ａ，Ｌ４２ｂ）が被照明領域２５２ａ
を照明する角度とでは、その角度が異なることになり、
それぞれの部分光束によって発生する暗線は、スクリー
ン上の異なった位置に発生することになる。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１６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
に投写する。

【０００４】図１７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１８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１８（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１８（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複数の小レンズを有する第１のレ
ンズアレイと、前記第１のレンズアレイの前記複数の小
レンズにそれぞれ対応する複数の小レンズを有する第２
のレンズアレイとを備え、前記第１と第２のレンズアレ
イのそれぞれは、所定の行方向に沿った少なくとも１本
の区分線によって複数の領域に区分されており、前記複
数の領域のそれぞれには複数行の小レンズが含まれてお
り、前記複数の領域の互いに隣接する領域は互いに相対
的に前記行方向にずれた位置に配置され、前記各領域の
前記複数行の小レンズは前記行方向にほぼ一致して配置
されてい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、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、この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、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、この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、「所定の行方向」は、色光
合成手段の中心軸に相当する方向と異なる方向である。
列方向は、この中心軸に相当する方向に平行な方向であ
る。行方向は、列方向に対して垂直な方向である必要は
ない。また、３組の光変調手段が第１の発明により照明
される被照明領域に相当する。このような投写型表示装
置では、通常、第１と第２のレンズアレイで分割された
複数の部分光束のうちで、列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
上をほぼ同じ所定の角度で通過して、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、第１と第２のレン
ズアレイの所定の行方向に沿って区分された複数の領域
のうち互いに隣接する領域は、相対的に行方向にずれた
位置に配置されている。これにより、第２のレンズアレ
イから出射して列方向に沿ってほぼ並ぶ部分光束のう
ち、複数の領域の隣接する一方の領域を通過した部分光
束は、他の領域を通過した部分光束が被照明領域を通過
する角度とは異なった角度で通過し、クロスダイクロイ
ックプリズムの異なる位置を通過する。したがって、上
記第１の原理に基づき、列方向に沿ってほぼ並ぶ部分光
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ために行列状に配置された複数
の小レンズを有する第１のレンズアレイと、前記第１の
レンズアレイの前記複数の小レンズにそれぞれ対応する
複数の小レンズを有する第２のレンズアレイとを備え、
前記第１のレンズアレイの所定の列方向に沿ってほぼ並
ぶ少なくとも１列の小レンズのうち、少なくとも１つの
行の第１の小レンズは、該第１の小レンズを通過した部
分光束を他の行の小レンズを通過した部分光束の光路と
は異なる方向に偏向させるように、該第１の小レンズの
幾何学的中心に対して光学的中心が行方向にずれた偏心
レンズであり、第１のレンズアレイの前記少なくとも１
列の小レンズに対応する第２のレンズアレイの小レンズ
のうち、前記第１の小レンズを通過した部分光束が通過
する第２の小レンズは、他の行の小レンズから所定の量
だけ前記行方向にずれた位置に配置されるとともに、該
第２の小レンズを通過した光束を前記第１の小レンズに
入射する部分光束と同じ方向に進む部分光束とする光学
手段であることを特徴とする。

【００３２】そして、前記光学手段は、前記第１の小レ
ンズの幾何学的中心に対する光学的中心のずれ方向とは
反対の方向にずれた光学的中心を有する偏心レンズであ
ることが好ましい。

【００３３】第２の発明を上記第１の発明と同様の投写
型表示装置に適用した場合において、「所定の列方向」
は、色光合成手段の中心軸に相当する方向である。行方
向は、この中心軸に相当する方向と異なる方向である。
行方向は、列方向に対して垂直な方向である必要はな
い。第２の発明において、列方向に沿ってほぼ並ぶ１列
の部分光束のうち、第１の小レンズと第２の小レンズを
通過した部分光束は、他の行の小レンズを通過した部分
光束が被照明領域を通過する角度とは異なった角度で被
照明領域を通過し、クロスダイクロイックプリズムの異
なる位置を通過する。したがって、上記第１の原理に基
づき、列方向に沿ってほぼ並ぶ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。

【００３４】上記第２の発明において、前記第２のレン
ズアレイは、前記列方向に沿ってほぼ並ぶ少なくとも１
列の小レンズのうち、該少なくとも１列の小レンズを通
過した部分光束のうちで比較的大きい光量を有する部分
光束が通過する小レンズが、前記行方向に沿って他の小
レンズとは異なる位置にずれていることが好ましい。

【００３５】部分光束の光量が比較的大きい部分光束に
よって形成される暗線の暗度は比較的大きいため、この
ような部分光束の被照明領域上を通過する角度が同じで
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の被照明領域上を通過する角度が互
いに異なることになるので、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。

【００３６】また、上記第２の発明において、前記第２
のレンズアレイは、前記所定の列方向に沿ってほぼ並ぶ
少なくとも１列の小レンズのうち、奇数行と偶数行の小
レンズが、前記行方向に交互に異なる位置にずれている
ことも好ましい。

【００３７】このようにしても、列方向に沿ってほぼ並
ぶ１列の部分光束のうち、第１と第２のレンズアレイの
奇数行を通過した部分光束が被照明領域を通過する角度
と、偶数行を通過した部分光束が被照明領域を通過する
角度が異なるので、列方向に沿ってほぼ並ぶ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。

【００３８】また、上記第２の発明において、前記第２
のレンズアレイは、前記所定の行方向に沿った少なくと
も１本の区分線によって、複数の領域に区分されてお
り、前記複数の領域の少なくとも一部の領域が他の領域
から前記行方向にずれた位置に配置されていることも好
ましい。

【００３９】このようにしても、列方向に沿ってほぼ並
ぶ１列の部分光束のうち、第２のレンズアレイの一部の
領域を通過した部分光束の被照明領域を通過する角度
と、他の領域を通過した部分光束の被照明領域を通過す
る角度が異なるので、列方向に沿ってほぼ並ぶ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。

【００４０】また、上記第２の発明において、前記第２
のレンズアレイの複数の小レンズのうちで、前記所定の
行方向に沿ってほぼ並ぶ複数行の小レンズが複数の組に
組分けされ、同じ組の小レンズは、前記行方向の同じ位
置に配置され、異なる組の小レンズは、前記行方向の互
いに異なる位置に配置されていることも好ましい。

【００４１】このようにしても、列方向に沿ってほぼ並
ぶ１列の部分光束のうち、異なる組の小レンズを通過し
た部分光束毎に被照明領域上を通過する角度が異なるの
で、列方向に沿ってほぼ並ぶ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。

【００４２】このとき、前記複数の組は、それぞれの組
を通過す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。

【００４３】それぞれの組を通過するの部分光束の光量
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。

【００４４】上記第１、第２の発明の各場合において、
同じ列方向の小レンズのうち、前記行方向の異なる位置
にずれて配置されている小レンズ同士のずれ量は、該小
レンズの前記行方向の幅の約１／２または２／３である
ことが好ましい。

【００４５】このようにすれば、ある行の小レンズを通
過する部分光束によって発生する暗線間隔を等間隔で区
分する位置に、その行に対してずれて配置されている行
の小レンズを通過する部分光束による暗線を発生させる
ことができる。

【００４６】また、上記第１、第２の発明の各場合にお
いて、前記第２のレンズアレイの出射面側に、さらに、
前記第１のレンズアレイおよび前記第２のレンズアレイ
の複数の小レンズを通過する複数の部分光束を、前記光
変調手段上の照明位置でほぼ重畳結合する重畳結合レン
ズと、前記第２のレンズアレイと前記重畳結合手段との
間に設けられた偏光変換素子と、を備え、前記偏光変換
素子は、互いに平行な偏光分離膜と反射膜の複数の組を
有し、前記第２のレンズアレイの複数の小レンズを通過
した複数の部分光束をそれぞれ２種類の直線偏光成分に
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、を備えるよう
にしてもよい。

【００４７】このようにすれば、ランダムな偏光光を有
する照明光を一種類の直線偏光光に変換して利用できる
ので、光の利用効率を高めることができる。

【００４８】上記偏光変換素子を備える場合には、同じ
列方向の小レンズのうち、前記行方向の異なる位置にず
れて配置されている小レンズ同士のずれ量は、該小レン
ズの前記行方向の幅の約１／４または１／３であること
が好ましい。

【００４９】第２のレンズアレイから出射した光束は、
偏光変換素子の偏光分離膜から出射する直線偏光光と、
反射膜から出射する行方向にずれた直線偏光光に変換さ
れる。すなわち、偏光変換素子を備える場合には、行方
向の部分光束の間隔は、偏光変換素子を備えない場合の
１／２となる。したがって、上記のようにすれば、ある
行の小レンズを通過する部分光束によって発生する暗線
間隔を等間隔で区分する位置に、その行に対してずれて
配置されている行の小レンズを通過する部分光束による
暗線を発生させることができる。

【００５０】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列方向に沿って有し、
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。

【００５１】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。

【００５２】

【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。

【００５３】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、偏光変換素子１４０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。

【００５４】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。

【００５５】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。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。

【００５６】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２次元的にＭ行×
Ｎ列配列された構成を有している。ここで、ｘ方向がレ
ンズアレイの行方向、ｙ方向が列方向に対応している。
この例では、Ｍ＝６，Ｎ＝４のレンズアレイを示してい
る。ただし、上から３行目までのレンズアレイと４行目
から６行目までのレンズアレイは、ｙ方向中心線Ｌｙに
対してそれぞれ−ｘ方向および＋ｘ方向、すなわち行方
向にずれている。このようなレンズアレイは、２つのレ
ンズアレイをずらして配置することにより実現可能であ
るが、通常は型成形によって一体成形される場合が多
い。なお、このレンズのずれについては後で説明する。
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１１０（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２５０，２５２，２５４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。

【００５７】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。

【００５８】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、図
７（Ａ）の斜視図に示すように、偏光ビームスプリッタ
アレイ１４１と、選択位相差板１４２とを備えている。
ただし、図６に示した第１と第２のレンズアレイ１２０
および１３０に対応するように上から第３行目までに相
当する偏光変換素子と、第４行目から第６行目に相当す
る偏光変換素子とが、ｙ方向中心線Ｓｙに対してそれぞ
れ−ｘ方向および＋ｘ方向にずれて配置されている。な
お、この偏光変換素子のずれについては後で説明する。
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。

【００５９】第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０
を通過した光は、偏光変換素子１４０に入射され、図７
（Ｂ）に示すように偏光分離膜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をそのまま透過したｐ偏光光と
ほぼ平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１４６が形成
されていない光学素子である。従って、偏光分離膜１４
４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１４０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。

【００６０】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
（２次光源像）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つの偏光光に変換される。したがって、偏光変換
素子１４０のほぼ偏光分離膜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１２０，１３０を通過した部分光束の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。

【００６１】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２５０，
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２１０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、ほぼ一種類
の偏光光（本実施例ではｓ偏光光）によって均一に照明
される。

【００６２】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、さらに出射側レンズ（フィールドレンズ）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。

【００６３】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１７および図
１８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。

【００６４】さて、図５に示す第１実施例の投写型表示
装置は、先に概説した第１のレンズアレイ１２０と第２
のレンズアレイ１３０および偏光変換素子１４０の構成
に特徴がある。図８は、第１実施例における第１のレン
ズアレイ１２０と第２のレンズアレイ１３０と偏光変換
素子１４０をｚ方向からみた正面図である。図８（Ａ）
に示した第１のレンズアレイ１２０と図８（Ｂ）に示し
た第２のレンズアレイ１３０の位置は、光源光軸ＬＣを
含むｙ方向中心線Ｌｙを基準にして示している。また図
８（Ｃ）に示した偏光変換素子１４０の位置は、システ
ム光軸ＳＣを含むｙ方向中心線Ｓｙを基準に示してい
る。これらの２本の中心線Ｌｙ，Ｓｙは、ｘ方向に距離
ｄ４だけずれている。なお、ｘ方向中心線ＬｘおよびＳ
ｘは、図示の便宜上、第１のレンズアレイ１２０と第２
のレンズアレイ１３０および偏光変換素子１４０の各正
面図ごとに示されているが、実際には、同じｙ方向位置
で重なっている。すなわち、光源光軸ＬＣとシステム光
軸ＳＣとは、ｙ方向位置は同じでｘ方向位置が異なって
いる。中心線Ｌｙは、第１と第２のレンズアレイ１２
０，１３０のｙ方向中心線に等しい。また、中心線Ｓｙ
は、偏光変換素子１４０のｙ方向中心線に等しい。第１
と第２のレンズアレイ１２０，１３０において、それら
の上部１２０ｕ（上から３行目まで）と下部１２０ｄ
（４行目から６行目まで）は、中心線Ｌｙに対してずれ
量ｄ３でそれぞれ−ｘ方向および＋ｘ方向にずれてい
る。したがって、上部１２０ｕに対する下部１２０ｄの
相対的なずれ量ｄ２は、中心線Ｌｙを基準としたずれ量
ｄ３の２倍に等しい。偏光変換素子１４０は、第１と第
２のレンズアレイ１２０，１３０におけるずれに対応す
るように、その上部と下部が中心線Ｓｙに対してそれぞ
れ−ｘ方向および＋ｘ方向にずれて配置されている。

【００６５】前述したように、偏光変換素子１４０のｙ
方向中心線Ｓｙは、第１と第２のレンズアレイ１２０，
１３０のｙ方向中心線Ｌｙからずれ量ｄ４だけ−ｘ方向
にずれている。このずれ量ｄ４は、偏光変換素子１４０
の偏光分離膜１４４のｘ方向の幅Ｗｐの半分Ｗｐ／２に
ほぼ等しい（なお、反射膜１４５のｘ方向の幅と偏向分
離膜１４４のｘ方向の幅は互いに等しい）。図７で説明
したように、偏光変換素子１４０に入射した光束の半分
はそのまま通過し、他の半分は−ｘ方向に膜の幅Ｗｐだ
けずれて出射される。このようにして偏光変換素子１４
０から出射する２つの光束の中心は、偏光変換素子１４
０に入射する光束の中心から−ｘ方向にＷｐ／２だけず
れている。偏光変換素子１４０のｙ方向中心線Ｓｙと、
第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０のｙ方向中心
線Ｌｙのずれ量ｄ４は、このような偏光変換素子１４０
の入射光束と出射光束の中心のずれに対応している。こ
のように、偏光変換素子１４０を位置決めすれば、第１
と第２のレンズアレイ１２０，１３０の各小レンズの中
心が偏光分離膜１４４のｘ方向の中心にほぼ一致する。
各小レンズを通過した部分光束は、偏光分離膜１４４の
ほぼ中心に入射されるので、第１と第２のレンズアレイ
１２０，１３０を通過した部分光束を効率よく利用する
ことができる。

【００６６】図９は、第１実施例における第１と第２の
レンズアレイ１２０，１３０および偏光変換素子１４０
の機能を示す説明図である。図９（Ａ）は上から第３行
目の小レンズを通過する光束の光路を示し、図９（Ｂ）
は上から第４行目の小レンズを通過する光束の光路を示
す。なお、上から第１行目と第２行目の小レンズを通過
する光束の光路は、図９（Ａ）に示す第３行目の小レン
ズを通過する光束の光路と同じである。また、上から第
５行目と第６行目の小レンズを通過する光束の光路は、
図９（Ｂ）に示す第４行目の小レンズを通過する光束の
光路と同じである。なお、簡単のため、図９では、光源
部１１０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１２０，１３０の第２列目の小レンズを通過する光束
の光路を描いている。

【００６７】図９（Ａ）に示すように、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Ｌ３２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Ｌ３２の
うち、偏光分離膜１４４をそのまま透過した部分光束Ｌ
３２ａ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上の被照明領域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１４
５で反射された部分光束Ｌ３２ｂ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Ｌ３２
ａ，Ｌ３２ｂは、それらの中心軸３２ａｃｌ，３２ｂｃ
ｌが被照明領域２５２ａの中心を被照明領域２５２ａに
対する入射角度θ３２ａ，θ３２ｂでそれぞれ通過す
る。

【００６８】一方、図９（Ｂ）に示すように、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Ｌ４２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Ｌ
４２のうち、偏光分離膜１４４をそのまま透過した部分
光束Ｌ４２ａ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上の被照明領域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Ｌ４２ｂ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
Ｌ４２ａ，Ｌ４２ｂは、それらの中心軸４２ａｃｌ，４
２ｂｃｌが被照明領域２５２ａの中心を被照明領域２５
２ａに対する入射角度θ４２ａ，θ４２ｂでそれぞれ通
過する。

【００６９】第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０
の３行目と４行目は中心線Ｌｙに対してｘ方向に互いに
ずれて配置されているので、部分光束Ｌ３２（Ｌ３２ａ
およびＬ３２ｂ）と部分光束Ｌ４２（Ｌ４２ａおよびＬ
４２ｂ）とでは、重畳レンズ１５０への入射位置がｘ方
向にずれている。この結果、被照明領域２５２ａに入射
する際の部分光束Ｌ３２の入射角度θ３２（θ３２ａお
よびθ３２ｂ）と部分光束Ｌ４２の入射角度θ４２（θ
４２ａおよびθ４２ｂ）とが互いに異なることになる。
図９の例では、θ４２ｂ＜θ３２ｂ＜θ４２ａ＜θ３２
ａとなる。

【００７０】図１０は、第１と第２のレンズアレイ１２
０，１３０の第３行目と第４行目に対応する部分光束が
クロスダイクロイックプリズム２６０内を通過する様子
を示す説明図である。なお、簡単のため、説明に必要の
ない部分は省略している。図に示された実線は、第３行
第１列目の小レンズを通過した部分光束の中心軸Ｌ３１
ｂｃｌ，Ｌ３１ａｃｌおよび第３行第２列目の小レンズ
を通過した部分光束の中心軸Ｌ３２ｂｃｌ，Ｌ３２ａｃ
ｌを示している。また、図に示された点線は、第４行第
１列目の小レンズを通過した部分光束の中心軸Ｌ４１ｂ
ｃｌ，Ｌ４１ａｃｌおよび第４行第２列目の小レンズを
通過した部分光束の中心軸Ｌ４２ｂｃｌ，Ｌ４２ａｃｌ
を示している。第３行目の第１列目と第２列目の小レン
ズを通過した部分光束の中心軸Ｌ３１ｂｃｌ，Ｌ３１ａ
ｃｌ，Ｌ３２ｂｃｌ，Ｌ３２ａｃｌは、被照明領域２５
２ａ上の中心を通過してクロスダイクロイックプリズム
２６０に入射し、クロスダイクロイックプリズム２６０
の中心軸２６２を含み液晶ライトバルブ２５２に平行な
中心平面２６４上の異なる点３１ｂ，３１ａ，３２ｂ，
３２ａを通過する。このとき、暗線発生の原理で説明し
たように、第３行目の第１列目と第２列目の小レンズを
通過した部分光束によって発生する暗線は、これらの各
通過点と中心軸２６２との間隔にほぼ比例したピッチで
発生する。一方、第４行目の第１列目と第２列目の小レ
ンズを通過した各部分光束の中心軸Ｌ４１ｂｃｌ，Ｌ４
１ａｃｌ，Ｌ４２ｂｃｌ，Ｌ４２ａｃｌも、被照明領域
２５２ａ上の中心を通過してクロスダイクロイックプリ
ズム２６０に入射し、中心平面２６４上の異なる点４１
ｂ，４１ａ，４２ｂ，４２ａを通過する。ここで、図９
で説明したように、第４行目の小レンズを通過した各部
分光束の中心軸の被照明領域２５２ａへの入射角度が、
第３行目の小レンズを通過した各部分光束の中心軸の入
射角度と異なるため、中心平面２６４上の点４１ｂ，４
１ａ，４２ｂ，４２ａは、点３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，
３２ａの中間に位置する。この結果、第４行目の第１列
目と第２列目の小レンズを通過した部分光束によって発
生する暗線は、第３行目の部分光束による暗線の中間に
発生する。したがって、同じ列方向で分割されたＭ個の
部分光束（本実施例では第１のレンズアレイ１２０のう
ちの１列によって分割された部分光束）のそれぞれによ
って形成される暗線が、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である。

【００７１】なお、同じ列方向のＭ個の部分光束による
暗線は、第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０の上
部と下部に対応して２ヶ所に分離される。ただし、同じ
列方向のＭ個の部分光束は、偏光変換素子１４０の偏光
分離膜１４４による部分光束反射膜１４５による部分光
束に元々分離されており、暗線も２本発生している。し
たがって、上記「上部と下部に対応して２ヶ所に分離さ
れている」というのは、これらの２本の暗線がそれぞれ
２ヶ所にさらに分離されることを意味している。

【００７２】上記説明のように、暗線の間隔は、中心平
面２６３上の各点３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３２ａ，…
および４１ｂ，４１ａ，４２ｂ，４２ａ…と中心軸２６
２との間隔にほぼ比例する。暗線を目立ちにくくするた
めには、各部分光束による暗線が重ならないことが好ま
しく、点４１ｂ，４１ａ，４２ｂ，４２ａ，…が、点３
１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３２ａ，…の中間に位置するよ
うにすることが好ましい。特に、できる限り暗線間隔を
あけることが好ましく、点４１ｂ，４１ａ，４２ｂ，４
２ａ，…が、点３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３２ａ，…の
間隔のちょうど中央に位置するようにすることが好まし
い。例えば、図８に示した第１のレンズアレイ１２０と
第２のレンズアレイ１３０とのずらし量ｄ２を小レンズ
１２２のｘ方向の幅ｄ１の１／４とすることが好まし
い。こうすれば、点４１ｂ，４１ａ，４２ｂ，４２ａ，
…が、点３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３２ａ，…のちょう
ど中間となるようにすることができる。本実施例におけ
る第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０および偏光
変換素子１４０の各ずらし量の好ましい関係をまとめる
と以下のようになる。

【００７３】 ｄ２＝ｄ１／４，ｄ３＝ｄ２／２，ｄ４＝ｄ１／４ …（１） 但し、ｄ１は小レンズのｘ方向の幅である。

【００７４】なお、本実施例では、偏光変換素子１４０
を備える投写型表示装置を例に説明しているが、偏光変
換素子１４０を備えない場合にも本発明を適用すること
が可能である。この場合には、第１実施例において偏光
変換素子１４０の反射膜１４５による部分光束が存在し
ない状態と実質的に等価であり、図８に示した第１のレ
ンズアレイ１２０と第２のレンズアレイ１３０とのずら
し量ｄ２を小レンズ１２２のｘ方向の幅ｄ１の１／２と
すればよい。また、偏光変換素子１４０を省略した場合
には、第２のレンズアレイ１３０と重畳レンズ１５０を
別体とする必要はなく第２のレンズアレイ１３０と重畳
レンズ１５０（図５）の機能を合わせ持つレンズアレイ
としてもよい。偏光変換素子１４０を備えない場合にお
ける第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０の各ずら
し量の好ましい関係をまとめると以下のようになる。

【００７５】 ｄ２＝ｄ１／２，ｄ３＝ｄ２／２ …（２） 但し、ｄ１は小レンズのｘ方向の幅である。

【００７６】なお、第１実施例では、第１のレンズアレ
イ１２０および第２のレンズアレイ１３０をそれぞれ上
側の３行の小レンズと下側の３行の小レンズの２つの領
域に区分（分割）し、上側の領域と下側の領域を互いに
行方向にずらした場合を示している。この代わりに、６
行の小レンズを２本の区分線によって２行の小レンズ毎
に３つの領域に区分し、隣接する領域同士を互いに相対
的に行方向にずらすように配置してもよい。すなわち、
第１と第２のレンズアレイは、所定の行方向に沿った少
なくとも１本の区分線によって複数の領域に区分され、
複数の領域のそれぞれには複数行の小レンズが含まれて
おり、複数の領域の互いに隣接する領域が互いに相対的
に行方向にずれた位置に配置され、各領域の複数行の小
レンズは行方向にほぼ一致して配置されているようにす
ればよい。このようにしても、列方向に沿ってほぼ並ぶ
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。

【００７７】Ｂ．第２実施例：図１１は、第２実施例に
おける第１のレンズアレイ１２０Ａと第２のレンズアレ
イ１３０Ａおよび偏光変換素子１４０Ａをｚ方向からみ
た正面図である。

【００７８】第１のレンズアレイ１２０ＡではＭ行Ｎ列
（Ｍ＝６，Ｎ＝４）のずれのないマトリクス状に小レン
ズが配置されている。一方、第２のレンズアレイ１３０
Ａは、その上部１３０Ａｕ（上から３行目まで）と下部
１３０Ａｄ（４行目から６行目まで）が中心線Ｌｙに対
してずれ量ｄ３Ａでそれぞれ−ｘ方向および＋ｘ方向に
ずれて配置されている。したがって、上部１３０Ａｕと
下部１３０Ａｄの相対的なずれ量ｄ２Ａは、中心線Ｌｙ
を基準としたずれ量ｄ３Ａの２倍に等しい。

【００７９】偏光変換素子１４０Ａは、第２のレンズア
レイ１３０Ａの上部１３０Ａｕと下部１３０Ａｄのずれ
に対応するように、中心線Ｓｙに対してずれ量ｄ３Ａで
それぞれ−ｘ方向および＋ｘ方向にずれて配置されてい
る。また、各小レンズの中心が偏光変換素子１４０Ａの
偏光分離膜１４４のｘ方向の中心にほぼ一致するよう
に、中心線Ｓｙは、偏光変換素子１４０Ａの偏光分離膜
１４４あるいは反射膜１４５のｘ方向の幅Ｗｐの半分に
ほぼ等しいずれ量ｄ４Ａだけ中心線Ｌｙから−ｘ方向に
ずれている。なお、偏光変換素子１４０Ａの構成要素お
よび基本的な機能は、図７に示した偏光変換素子１４０
と全く同じであるため、説明を省略する。

【００８０】第１と第２のレンズアレイ１２０Ａ，１３
０Ａの小レンズは、第１実施例における第１と第２のレ
ンズアレイ１２０，１３０の小レンズ１２２とは異なっ
ている。第１実施例の小レンズ１２２は、レンズの光軸
（光学的中心）とレンズ中心（幾何学的中心）とが一致
したレンズである。一方、第２実施例における第１と第
２のレンズアレイ１２０Ａ，１３０Ａを構成する小レン
ズは、レンズの光軸とレンズ中心とが一致していない偏
心レンズである。図１１において、各小レンズに描かれ
た実線の十字は各小レンズの光軸の位置を示している。

【００８１】第１のレンズアレイ１２０Ａの上部１２０
Ａｕ（上から３行目まで）の小レンズ１２２Ａａの光軸
の位置は小レンズのレンズ中心に対して−ｘ方向にずれ
量ｄ３Ａだけずれており、これに対応する第２のレンズ
アレイ１３０Ａの上部１３０Ａｕの小レンズ１３２Ａａ
の光軸の位置は小レンズのレンズ中心に対して＋ｘ方向
にずれ量ｄ３Ａだけずれている。一方、第１のレンズア
レイ１２０Ａの下部１２０Ａｄ（４行目から６行目）の
小レンズ１２２Ａｂの光軸の位置は小レンズのレンズ中
心に対して＋ｘ方向にずれ量ｄ３Ａだけずれており、こ
れに対応する第２のレンズアレイ１３０Ａの下部１３０
Ａｄの小レンズ１３２Ａｂの光軸の位置は小レンズのレ
ンズ中心に対して−ｘ方向にずれ量ｄ３Ａだけずれてい
る。図１１（Ｄ）は、上記のような光軸の位置のずれた
小レンズ（偏心レンズ）の構造例を示している。小レン
ズ１２２Ａａ（１３２Ａｂ）や１３２Ａａ（１２２Ａ
ｂ）は図に示すように、球面レンズを所定の位置でカッ
トすることにより、カット後のレンズ中心に対して光軸
の位置がずれたレンズと等価な構造を有する偏心レンズ
である。通常は、型成形によって、レンズアレイ全体を
一体成形する場合が多い。なお、各小レンズ１２２Ａ
ａ，１２２Ａｂ，１３２Ａａ，１３２Ａｂのレンズ中心
に対する光軸の位置のずれ量は、第２のレンズアレイ１
３０Ａにおける上部および下部の中心線Ｌｙに対するず
れ量ｄ３Ａに等しい。

【００８２】図１２は、第１と第２のレンズアレイ１２
０Ａ，１３０Ａの一部を拡大して示す説明図である。図
１２（Ａ）は上部の一つ、図１２（Ｂ）は下部の一つを
ｙ方向からみた図である。図１２（Ａ）に示すように、
第１のレンズアレイ１２０Ａの上部の小レンズ１２２Ａ
ａと対応する第２のレンズアレイ１３０Ａの小レンズ１
３２Ａａとは、小レンズ１２２Ａａのレンズ中心１２２
ａ(GC)と小レンズ１３２Ａａの光軸１３２ａ(OC)とが一
致するとともに、小レンズ１２２Ａａの光軸１２２ａ(O
C)と小レンズ１３２Ａａのレンズ中心１３２ａ(GC)とが
一致するように配置されている。同様に、図１２（Ｂ）
に示すように、第１のレンズアレイ１２０Ａの下部の小
レンズ１２２Ａｂと対応する第２のレンズアレイ１３０
Ａの小レンズ１３２Ａｂとは、小レンズ１２２Ａｂのレ
ンズ中心１２２ｂ(GC)と小レンズ１３２Ａｂの光軸１３
２ｂ(OC)とが一致するとともに、小レンズ１２２Ａｂの
光軸１２２ｂ(OC)と小レンズ１３２Ａｂのレンズ中心１
３２ｂ(GC)とが一致するように配置されている。このと
き、小レンズ１２２Ａａに入射した部分光束Ｌ１の中心
軸は、小レンズ１２２Ａａによって対応する小レンズ１
３２Ａａの中心を通過するように偏向される。偏光され
た部分光束Ｌ１は、小レンズ１３２Ａａを通過すると、
小レンズ１２２Ａａ入射時の部分光束の進行方向に平行
となるように偏向される。したがって、部分光束Ｌ１の
光路の位置は、小レンズ１２２Ａａへの入射時に対して
−ｘ方向にずれ量ｄ３Ａだけ平行にずれたことになる。
一方、小レンズ１２２ｂに入射した部分光束Ｌ２の光路
の位置も、同様に、小レンズ１２２ｂおよび１３２ｂの
偏向作用によって、小レンズ１２２Ａｂへの入射時に対
して＋ｘ方向にずれ量ｄ３Ａだけ平行にずれる。したが
って、第１と第２のレンズアレイ１２０Ａ，１３０Ａの
同じ列の上部と下部を通過した部分光束の光路の位置
は、相対的にずれ量ｄ３Ａの２倍だけずれることにな
る。

【００８３】図１３は、第２実施例における第１と第２
のレンズアレイ１２０Ａ，１３０Ａおよび偏光変換素子
１４０Ａの機能を示す説明図である。

【００８４】図１３（Ａ）は第１と第２のレンズアレイ
１２０Ａ，１３０Ａの第３行目第２列を通過する２つの
部分光束Ｌ３２Ａａ，Ｌ３２Ａｂの光路を示している。
２つの部分光束Ｌ３２Ａａ，Ｌ３２Ａｂは、それらの中
心軸３２Ａａｃｌ，３２Ａｂｃｌが被照明領域２５２ａ
に対する入射角度θ３２Ａａ，θ３２Ａｂで被照明領域
２５２ａの中心をそれぞれ通過する。

【００８５】一方、図１３（Ｂ）は、第１と第２のレン
ズアレイ１２０Ａ，１３０Ａの第４行目第２列を通過す
る２つの部分光束Ｌ４２Ａａ，Ｌ４２Ａｂの光路を示し
ている。２つの部分光束Ｌ４２Ａａ，Ｌ４２Ａｂは、そ
れらの中心軸４２Ａａｃｌ，４２Ａｂｃｌが被照明領域
２５２ａに対する入射角度θ４２Ａａ，θ４２Ａｂで被
照明領域２５２ａの中心をそれぞれ通過する。

【００８６】ここで、部分光束Ｌ３２Ａ（Ｌ３２Ａａお
よびＬ３２Ａｂ）と部分光束Ｌ４２Ａ（Ｌ４２Ａａおよ
びＬ４２Ａｂ）とが重畳レンズ１５０へ入射する入射位
置は、先に説明したように第１と第２のレンズアレイ１
２０Ａ，１３０Ａの対応する小レンズ１２２Ａａと１３
２Ａａおよび１２２Ａｂと１３２Ａｂの偏光作用によっ
て、ｘ方向で異なることになる。その結果、部分光束の
中心軸の入射角度、すなわち部分光束Ｌ３２Ａの入射角
度θ３２Ａ（θ３２Ａａおよびθ３２Ａｂ）と部分光束
Ｌ４２Ａ入射角度θ４２Ａ（θ４２Ａａおよびθ４２Ａ
ｂ）とが異なることになる。本実施例では、θ３２Ａｂ
＜θ４２Ａｂ＜θ３２Ａａ＜θ４２Ａａとなる。部分光
束の入射角度がことなれば、第１実施例でも説明したよ
うに、それぞれの部分光束によって形成される暗線の位
置が異なることになる。したがって、同じ列方向で分割
されたＭ個の部分光束のそれぞれによって形成される暗
線が、１ヶ所に集中することがなく、暗線を目立ちにく
くすることが可能である。このとき、同じ列方向のＭ個
の部分光束による暗線は、第１と第２のレンズアレイ１
２０Ａ，１３０Ａの上部と下部に対応して２ヶ所に分離
される。

【００８７】第１実施例でも説明したように、暗線を目
立ちにくくするためには、各部分光束による暗線が重な
らないことが好ましく、できる限り暗線間隔をあけるこ
とが望ましい。そこで、上部の各列の部分光束毎によっ
て発生する暗線間隔を等間隔で区分する位置に下部の各
列によって発生する暗線が形成されるように、図１１に
示した第２のレンズアレイ１３０Ａの上部と下部のずら
し量ｄ２Ａを、小レンズ１３２Ａ（１３２Ａａ、１３２
Ａｂ）のｘ方向の幅ｄ１Ａの１／４に設定することが好
ましい。こうすれば、上部の部分光束による暗線間隔の
ちょうど中間に下部の暗線が形成されるようにすること
ができる。第２実施例における第１と第２のレンズアレ
イ１２０Ａ，１３０Ａおよび偏光変換素子１４０Ａの各
ずらし量の好ましい関係をまとめると以下のようにな
る。

【００８８】 ｄ２Ａ＝ｄ１Ａ／４，ｄ３Ａ＝ｄ２Ａ／２，ｄ４Ａ＝ｄ１Ａ／４ …（３） 但し、ｄ１Ａは小レンズのｘ方向の幅である。

【００８９】なお、本実施例では、偏光変換素子１４０
Ａを備える投写型表示装置を例に説明しているが、第１
実施例と同様に、偏光変換素子１４０Ａを備えない場合
にも本発明を適用することが可能である。この場合に
は、第２実施例において偏光変換素子１４０の反射膜１
４５による部分光束が存在しない状態と実質的に等価で
あり、図１１に示した第２のレンズアレイ１３０Ａのず
らし量ｄ２を小レンズ１３２Ａ（１３２Ａａ，１３２Ａ
ｂ）のｘ方向の幅ｄ１Ａの１／２とすればよい。偏光変
換素子１４０Ａを備えない場合における第１と第２のレ
ンズアレイ１２０Ａ，１３０Ａの各ずらし量の好ましい
関係をまとめると以下のようになる。

【００９０】 ｄ２Ａ＝ｄ１Ａ／２，ｄ３Ａ＝ｄ２Ａ／２ …（４） 但し、ｄ１Ａは小レンズのｘ方向の幅である。

【００９１】Ｃ．第３実施例：図１４は、第３実施例に
おける第１のレンズアレイ１２０Ｂと第２のレンズアレ
イ１３０Ｂおよび偏光変換素子１４０Ｂをｚ方向からみ
た正面図である。

【００９２】上述した第２実施例において第２のレンズ
アレイ１３０Ａの上部１３０Ａｕ（上から３行目まで）
と下部１３０Ａｄ（４行目から６行目まで）とがずれて
配置されているのに対して、第３実施例では、第２のレ
ンズアレイ１３０Ｂの奇数行と偶数行とが中心線Ｌｙに
対してずれ量ｄ３Ｂでそれぞれ−ｘ方向および＋ｘ方向
にずれて配置されている。奇数行に対する偶数行のずれ
量ｄ２Ｂは、中心線Ｌｙを基準としたずれ量ｄ３Ｂの２
倍に等しい。

【００９３】第１のレンズアレイ１２０Ｂの奇数行の小
レンズ１２２Ｂａの光軸は小レンズのレンズ中心に対し
て−ｘ方向にずれ量ｄ３Ｂだけずれ、対応する第２のレ
ンズアレイ１３０Ｂの小レンズ１３２Ｂａの光軸は小レ
ンズのレンズ中心に対して＋ｘ方向にずれ量ｄ３Ｂだけ
ずれている。また、図１２で説明したように互いのレン
ズ中心と光軸とがｘ方向の同じ位置で一致するように配
置されている。一方、第１のレンズアレイ１２０Ｂの偶
数行の小レンズ１２２Ｂｂの光軸は、奇数行と同様に、
小レンズのレンズ中心に対して＋ｘ方向にずれ量ｄ３Ｂ
だけずれ、対応する第２のレンズアレイ１３０Ｂの小レ
ンズ１３２Ｂｂの光軸は小レンズのレンズ中心に対して
−ｘ方向にずれ量ｄ３Ｂだけずれている。また、互いの
レンズ中心と光軸とがｘ方向の同じ位置で一致するよう
に配置されている。

【００９４】偏光変換素子１４０Ｂは、第２のレンズア
レイ１３０Ｂにおけるずれに対応するように、その奇数
行と偶数行とが中心線Ｓｙに対してそれぞれ−ｘ方向と
＋ｘ方向とにずれて配置されている。また、第２のレン
ズアレイ１３０Ｂの各小レンズの中心が偏光分離膜１４
４のｘ方向の中心にほぼ一致するように、中心線Ｓｙ
は、偏光変換素子１４０の偏光分離膜１４４あるいは反
射膜１４５のｘ方向の幅Ｗｐの半分にほぼ等しいずれ量
ｄ４だけ中心線Ｌｙから−ｘ方向にずれている。

【００９５】第３実施例においても、第２実施例の場合
と同様に、第２のレンズアレイ１２０Ｂの奇数行を通過
した部分光束と偶数行を通過した部分光束をｘ方向で相
対的にずらすことができる。したがって、同じ列方向に
並ぶ部分光束によって形成される暗線を、奇数行の部分
光束による暗線と偶数行の部分光束による暗線の２つに
分離することができるので、暗線を目立ちにくくするこ
とができる。

【００９６】また、第３実施例は、以下のような効果も
有する。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。さらに、上下左右方向で対称とは限らない。すなわ
ち、第１と第２のレンズアレイ１２０Ｂ、１３０Ｂを通
過する部分光束の明るさは、図１４（Ｄ）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１４に示
すように、第１行目と第３行目と第５行目を第１組と
し、第２行目と第４行目と第６行目を第２組として、第
１組と第２組のｘ方向で異なる位置にずらして配置して
いるとみることもできる。この結果、ほぼ等しい暗さの
暗線が２ヶ所に分離して形成されるため、単に暗線が２
ヶ所に分離して形成され、それぞれの暗線の暗さが異な
る場合よりも暗線を目立ちにくくすることが可能とな
る。なお、組分けは、奇数行と偶数行の組に限定され
ず、各組の部分光束の光量の総和がほぼ等しくなるよう
にできればよい。例えば、２組ではなく３組の組分けで
もよい。また、上下方向で光源の光量変化が対称であれ
ば、第２実施例であってもよい。

【００９７】なお、第２実施例と第３実施例は、同じ列
に並ぶ部分光束によって発生する暗線を２ヶ所に分離す
る点においては同じである。但し、第２実施例の方が、
第３実施例に比べて、第１と第２のレンズアレイおよび
偏光変換素子の構成が簡単であるという利点を有する。

【００９８】第１，第２実施例でも説明したように、暗
線を目立ちにくくするためには、各部分光束による暗線
が重ならないことが好ましく、できる限り暗線間隔をあ
けることが望ましい。そこで、本実施例においても奇数
行の部分光束による暗線間隔を等間隔で区分する位置に
偶数行の暗線が形成されるように、図１４に示した第２
のレンズアレイ１３０Ｂの偶数行と奇数行のずらし量ｄ
２Ｂは、小レンズ１３２Ｂ（１３２Ｂａ、１３２Ｂｂ）
のｘ方向の幅ｄ１Ｂの１／４に設定されることが好まし
い。こうすれば、奇数行の部分光束による暗線間隔のち
ょうど中間の位置に偶数行の暗線が形成されるようにす
ることができる。本実施例における第１と第２のレンズ
アレイ１２０Ｂ，１３０Ｂおよび偏光変換素子１４０Ｂ
の各ずらし量の好ましい関係をまとめると以下のように
なる。

【００９９】 ｄ２Ｂ＝ｄ１Ｂ／４，ｄ３Ｂ＝ｄ２Ｂ／２，ｄ４Ｂ＝ｄ１Ｂ／４ …（５） 但し、ｄ１Ｂは小レンズのｘ方向の幅である。

【０１００】なお、第３実施例も、偏光変換素子１４０
Ａを備える投写型表示装置を例に説明しているが、第
１、第２実施例と同様に、偏光変換素子１４０Ｂを備え
ない場合にも本発明を適用することが可能である。この
場合には、第３実施例において偏光変換素子１４０Ｂの
反射膜１４５による部分光束が存在しない状態と実質的
に等価であり、図１４に示した第２のレンズアレイ１３
０Ｂのずらし量ｄ２を小レンズ１３２Ｂ（１３２Ｂａ，
１３２Ｂｂ）のｘ方向の幅ｄ１Ｂの１／２とすればよ
い。偏光変換素子１４０Ｂを備えない場合における第１
と第２のレンズアレイ１２０Ｂ，１３０Ｂの各ずらし量
の好ましい関係をまとめると以下のようになる。

【０１０１】 ｄ２Ｂ＝ｄ１Ｂ／２，ｄ３Ｂ＝ｄ２Ｂ／２ …（６） 但し、ｄ１Ｂは小レンズのｘ方向の幅である。

【０１０２】Ｄ．第４実施例：図１５は、第４実施例に
おける第１のレンズアレイ１２０Ｃと第２のレンズアレ
イ１３０Ｃおよび偏光変換素子１４０Ｃをｚ方向からみ
た正面図である。

【０１０３】第４実施例では、第２のレンズアレイ１３
０Ｃの第３行目と第４行目が中心線Ｌｙに対してそれぞ
れ＋ｘ方向、−ｘ方向にずれ量ｄ３Ｃだけずれて配置さ
れている。第３行目に対する第４行目のずれ量ｄ２Ｃは
中心線Ｌｙを基準としたずれ量ｄ３Ｃの２倍である。

【０１０４】第１のレンズアレイ１２０Ｃの第３行目の
小レンズ１２２Ｃａの光軸は小レンズのレンズ中心に対
して＋ｘ方向にずれ量ｄ３Ｃだけずれ、対応する第２の
レンズアレイ１３０Ｃの小レンズ１３２Ｃａの光軸は小
レンズのレンズ中心に対して−ｘ方向にずれ量ｄ３Ｃだ
けずれている。また、図１２で説明したように互いのレ
ンズ中心と光軸とがｘ方向の同じ位置で一致するように
配置されている。一方、第１のレンズアレイ１２０Ｃの
第４行目の小レンズ１２２Ｃｂの光軸は小レンズのレン
ズ中心に対して−ｘ方向にずれ量ｄ３Ｃだけずれ、対応
する第２のレンズアレイ１３０Ｃの小レンズ１３２Ｃｂ
の光軸は小レンズのレンズ中心に対して＋ｘ方向にずれ
量ｄ３Ｃだけずれている。また、互いのレンズ中心と光
軸とがｘ方向の同じ位置で一致するように配置されてい
る。なお、その他の行の小レンズは、レンズ中心と光軸
とが一致した通常の集光レンズである。

【０１０５】偏光変換素子１４０Ｃは、第２のレンズア
レイ１３０Ｃにおけるずれに対応するように、その第３
行目と第４行目が中心線Ｓｙに対してそれぞれ＋ｘ方向
および−ｘ方向にずれて配置されている。また、第２の
レンズアレイ１３０Ｃの各小レンズの中心が偏光分離膜
１４４のｘ方向の中心にほぼ一致するように、中心線Ｓ
ｙは、偏光変換素子１４０Ｃの偏光分離膜１４４あるい
は反射膜１４５のｘ方向の幅Ｗｐの半分にほぼ等しいず
れ量ｄ４Ｃだけ中心線Ｌｙから−ｘ方向にずれている。

【０１０６】第４実施例においても、第２，第３実施例
の場合と同様に、第２のレンズアレイ１２０Ｃの第３行
目を通過する部分光束と第４行目を通過する部分光束と
その他の行を通過する部分光束をｘ方向で相対的にずら
すことができる。したがって、同じ列方向に並ぶ部分光
束によって形成される暗線を、第３行目の部分光束によ
る暗線と第４行目の部分光束による暗線とその他の行に
よる暗線の３つに分離することができるので、暗線を目
立ちにくくすることができる。なお、使用される光源の
光軸中心の光量が特に強く、かつ中心から離れると弱い
ような場合には、光源光軸中心付近の部分光束によって
発生した暗線のみが特に目立ちやすい。このような場合
には、光源光軸中心付近の部分光束により発生する暗線
が重ならないようにしてやればよい。第４実施例は、こ
のような場合に有効な実施例である。

【０１０７】第１ないし第３実施例でも説明したよう
に、暗線を目立ちにくくするためには、各部分光束によ
る暗線が重ならないことが好ましく、できる限り暗線間
隔をあけることが望ましい。本実施例においては、同じ
列の第３行目と第４行目の部分光束による暗線は、他の
行の部分光束による暗線に対して±ｘ方向にずれて形成
される。したがって、ずらし量ｄ３Ｃの設定値によって
は、隣の列の第４行目または第３行目の部分光束による
暗線と重なってしまう場合がある。そこで、特に、第３
行目および第４行目を除く行の部分光束によって形成さ
れる暗線間隔を、第３行目の部分光束による暗線と第４
行目の部分光束による暗線とでほぼ３等分するようにす
ることが好ましい。これを達成するには、図１５に示し
た第２のレンズアレイ１３０Ｃの第３行目と第４行目の
ずらし量ｄ２Ｃを、小レンズ１３２Ｃ（１３２Ｃａ、１
３２Ｃｂ）のｘ方向の幅ｄ１Ｃの１／３に設定すればよ
い。こうすれば、第３行目と第４行目およびこれらを除
く行の部分光束によって形成される暗線間隔がほぼ均等
間隔とすることができ、最も暗線間隔を離すことができ
る。第４実施例における第１と第２のレンズアレイ１２
０Ｃ，１３０Ｃおよび偏光変換素子１４０Ｃの各ずらし
量の好ましい関係をまとめると以下のようになる。

【０１０８】 ｄ２Ｃ＝ｄ１Ｃ／３，ｄ３Ｃ＝ｄ２Ｃ／２，ｄ４Ｃ＝ｄ１Ｃ／４ …（７） 但し、ｄ１Ｃは小レンズのｘ方向の幅である。

【０１０９】なお、本実施例も、偏光変換素子１４０Ｃ
を備える投写型表示装置を例に説明しているが、第１な
いし第３実施例と同様に、偏光変換素子１４０Ｃを備え
ない場合にも本発明を適用することが可能である。この
場合には、偏光変換素子１４０Ｃの反射膜１４５による
部分光束が存在しない状態と実質的に等価であり、図１
５に示した第２のレンズアレイ１３０Ｃのずらし量ｄ２
Ｃを小レンズ１３２Ｃ（１３２Ｃａ，１３２Ｃｂ）のｘ
方向の幅ｄ１Ｃの２／３とすればよい。偏光変換素子１
４０Ｃを備えない場合における第１と第２のレンズアレ
イ１２０Ｃ，１３０Ｃの各ずらし量の好ましい関係をま
とめると以下のようになる。

【０１１０】 ｄ２Ｃ＝ｄ１Ｃ×（２／３），ｄ３Ｃ＝ｄ２Ｃ／２ …（８） 但し、ｄ１Ｃは小レンズのｘ方向の幅である。

【０１１１】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。

【０１１２】（１）上記第２ないし第４実施例におい
て、第２のレンズアレイは、各行毎または行方向の区分
線に沿って区分された複数の領域毎に、行方向のすべて
異なった位置にずらすことも可能である。また、１つの
行または１つの領域のみを行方向の異なった位置にずら
すことも可能である。さらに、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
分割する場合にも適用することができる。すなわち、第
２のレンズアレイの少なくとも同じ列方向に並ぶ複数行
の小レンズのうち、少なくとも１つの行の第２の小レン
ズを、他の行の小レンズから所定の量だけ行方向にずれ
た位置に配置すればよい。このとき、このずれた第２の
小レンズに、第１のレンズアレイから出射された光束が
うまく入射することが望ましい。このためには、例え
ば、第２の小レンズに対応する第１のレンズアレイの第
１の小レンズを、小レンズの幾何学的中心に対してその
光学的中心が行方向にずれた偏心レンズとすればよい。
また、第２のレンズアレイから出射した同じ列方向に並
ぶ１列の部分光束は、各小レンズの行方向のずれ量に係
わらず、被照明領域上の同じ位置を照明することが望ま
しい。このためには、例えば、第２のレンズアレイの第
２の小レンズに入射した偏向光束が、その前段の第１の
レンズアレイの第１の小レンズに入射する部分光束と同
じ方向に進む部分光束となるように、第２の小レンズを
第１の小レンズの幾何学的中心に対する光学的中心のず
れ方向とは反対の方向にずれた光学的中心を有する偏心
レンズとすればよい。

【０１１３】こうすれば、例えば、第２のレンズアレイ
の後段に配置される重畳レンズによって、同じ列方向に
並ぶ１列の部分光束を同じ照明領域上で重畳することが
できる。このとき、第１と第２の小レンズを通過した部
分光束の被照明領域に入射する入射角度は他の小レンズ
を通過した部分光束の入射角度とは異なることになる。
これによって、クロスダイクロイックプリズムの中心軸
に対する部分光束の位置が、第１と第２の小レンズを通
過した部分光束と他の小レンズを通過した部分光束とで
異なることになって暗線の発生位置を分離することがで
きる。したがって、クロスダイクロイックプリズムに起
因して発生する暗線を目立ちにくくすることができる。

【０１１４】（２）上記各実施例では、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。

【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実施例における第１のレンズアレイ１２０
と第２のレンズアレイ１３０と偏光変換素子１４０をｚ
方向からみた正面図。

【図９】第１実施例における第１と第２のレンズアレイ
１２０，１３０および偏光変換素子１４０の機能を示す
説明図。

【図１０】第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０の
第３行目と第４行目に対応する部分光束がクロスダイク
ロイックプリズム２６０内を通過する様子を示す説明
図。

【図１１】第２実施例における第１のレンズアレイ１２
０Ａと第２のレンズアレイ１３０Ａおよび偏光変換素子
１４０Ａをｚ方向からみた正面図。

【図１２】第１と第２のレンズアレイ１２０Ａ，１３０
Ａの一部を拡大して示す説明図。

【図１３】第２実施例における第１と第２のレンズアレ
イ１２０Ａ，１３０Ａおよび偏光変換素子１４０Ａの機
能を示す説明図。

【図１４】第３実施例における第１のレンズアレイ１２
０Ｂと第２のレンズアレイ１３０Ｂおよび偏光変換素子
１４０Ｂをｚ方向からみた正面図。

【図１５】第４実施例における第１のレンズアレイ１２
０Ｃと第２のレンズアレイ１３０Ｃおよび偏光変換素子
１４０Ｃをｚ方向からみた正面図。

【図１６】投写型表示装置の要部を示す概念図。

【図１７】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１８】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 １２０Ａ…第１のレンズアレイ １２０Ａｄ…第１のレンズアレイの下部 １２０Ａｕ…第１のレンズアレイの上部 １２０Ｂ…第１のレンズアレイ １２０Ｃ…第１のレンズアレイ １２０ｄ…第１のレンズアレイの下部 １２０ｕ…第１のレンズアレイの上部 １２２…小レンズ １２２Ａａ，１２２Ａｂ…小レンズ １２２Ｂａ，１２２Ｂｂ…小レンズ １２２Ｃａ，１２２Ｃｂ…小レンズ １３０…第２のレンズアレイ １３０Ａ…第２のレンズアレイ １３０Ａｄ…第１のレンズアレイの下部 １３０Ａｕ…第１のレンズアレイの上部 １３０Ｂ…第２のレンズアレイ １３０Ｃ…第２のレンズアレイ １３０ｄ…第１のレンズアレイの下部 １３０ｕ…第１のレンズアレイの上部 １３２…小レンズ １３２Ａａ，１３２Ａｂ…小レンズ １３２Ｂａ，１３２Ｂｂ…小レンズ １３２Ｃａ，１３２Ｃｂ…小レンズ １４０…偏光変換素子 １４０Ａ…偏光変換素子 １４０Ｂ…偏光変換素子 １４０Ｃ…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 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 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

Claims (12)

【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
   る複数の小レンズを有する第１のレンズアレイと、 前記第１のレンズアレイの前記複数の小レンズにそれぞ
   れ対応する複数の小レンズを有する第２のレンズアレイ
   とを備え、 前記第１と第２のレンズアレイのそれぞれは、所定の行
   方向に沿った少なくとも１本の区分線によって複数の領
   域に区分されており、 前記複数の領域のそれぞれには複数行の小レンズが含ま
   れており、前記複数の領域の互いに隣接する領域は互い
   に相対的に前記行方向にずれた位置に配置され、前記各
   領域の前記複数行の小レンズは前記行方向にほぼ一致し
   て配置されていることを特徴とする照明光学系。
2. 【請求項２】 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
   るために行列状に配置された複数の小レンズを有する第
   １のレンズアレイと、 前記第１のレンズアレイの前記複数の小レンズにそれぞ
   れ対応する複数の小レンズを有する第２のレンズアレイ
   とを備え、 前記第１のレンズアレイの所定の列方向に沿ってほぼ並
   ぶ少なくとも１列の小レンズのうち、少なくとも１つの
   行の第１の小レンズは、該第１の小レンズを通過した部
   分光束を他の行の小レンズを通過した部分光束の光路と
   は異なる方向に偏向させるように、該第１の小レンズの
   幾何学的中心に対して光学的中心が行方向にずれた偏心
   レンズであり、 第１のレンズアレイの前記少なくとも１列の小レンズに
   対応する第２のレンズアレイの小レンズのうち、前記第
   １の小レンズを通過した部分光束が通過する第２の小レ
   ンズは、他の行の小レンズから所定の量だけ前記行方向
   にずれた位置に配置されるとともに、該第２の小レンズ
   を通過した光束を前記第１の小レンズに入射する部分光
   束と同じ方向に進む部分光束とする光学手段であること
   を特徴とする照明光学系。
3. 【請求項３】 前記光学手段は、前記第１の小レンズの
   幾何学的中心に対する光学的中心のずれ方向とは反対の
   方向にずれた光学的中心を有する偏心レンズであること
   を特徴とする請求項２記載の照明光学系。
4. 【請求項４】 請求項２記載の照明光学系であって、 前記第２のレンズアレイは、前記列方向に沿ってほぼ並
   ぶ少なくとも１列の小レンズのうち、該少なくとも１列
   の小レンズを通過した部分光束のうちで比較的大きい光
   量を有する部分光束が通過する小レンズが、前記行方向
   に沿って他の小レンズとは異なる位置にずれていること
   を特徴とする照明光学系。
5. 【請求項５】 請求項２記載の照明光学系であって、 前記第２のレンズアレイは、前記所定の列方向に沿って
   ほぼ並ぶ少なくとも１列の小レンズのうち、奇数行と偶
   数行の小レンズが、前記行方向に交互に異なる位置にず
   れていることを特徴とする照明光学系。
6. 【請求項６】 請求項２記載の照明光学系であって、 前記第２のレンズアレイは、前記所定の行方向に沿った
   少なくとも１本の区分線によって、複数の領域に区分さ
   れており、前記複数の領域の少なくとも一部の領域が他
   の領域から前記行方向にずれた位置に配置されているこ
   とを特徴とする照明光学系。
7. 【請求項７】 請求項２記載の照明光学系であって、 前記第２のレンズアレイの複数の小レンズのうちで、前
   記所定の行方向に沿ってほぼ並ぶ複数行の小レンズが複
   数の組に組分けされ、 同じ組の小レンズは、前記行方向の同じ位置に配置さ
   れ、 異なる組の小レンズは、前記行方向の互いに異なる位置
   に配置されていることを特徴とする照明光学系。
8. 【請求項８】 前記複数の組は、それぞれの組を通過す
   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７記載の照明光学
   系。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のいずれかに記
   載の照明光学系であって、 同じ列方向の小レンズのうち、前記行方向の異なる位置
   にずれて配置されている小レンズ同士のずれ量は、該小
   レンズの前記行方向の幅の約１／２または２／３である
   ことを特徴とする照明光学系。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項８のいずれかに
    記載の照明光学系であって、 前記第２のレンズアレイの出射面側に、さらに、 前記第１のレンズアレイおよび前記第２のレンズアレイ
    の複数の小レンズを通過する複数の部分光束を、前記光
    変調手段上の照明位置でほぼ重畳結合する重畳結合レン
    ズと、 前記第２のレンズアレイと前記重畳結合手段との間に設
    けられた偏光変換素子と、を備え、 前記偏光変換素子は、互いに平行な偏光分離膜と反射膜
    の複数の組を有し、前記第２のレンズアレイの複数の小
    レンズを通過した複数の部分光束をそれぞれ２種類の直
    線偏光成分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、
    を備えることを特徴とする照明光学系。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の照明光学系であっ
    て、 同じ列方向の小レンズのうち、前記行方向の異なる位置
    にずれて配置されている小レンズ同士のずれ量は、該小
    レンズの前記行方向の幅の約１／４または１／３である
    ことを特徴とする照明光学系。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１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
    中心軸を前記列方向に沿って有し、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。