JPH11212023A - 照明光学系および投写型表示装置 - Google Patents

照明光学系および投写型表示装置

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JPH11212023A
JPH11212023A JP10195007A JP19500798A JPH11212023A JP H11212023 A JPH11212023 A JP H11212023A JP 10195007 A JP10195007 A JP 10195007A JP 19500798 A JP19500798 A JP 19500798A JP H11212023 A JPH11212023 A JP H11212023A
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light
optical system
light beam
lens
illumination
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JP10195007A
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Takanori Ogawa
恭範 小川
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インテグレータ光学系を含む照明光学系にお
いて、光源から照明領域までの光路長をあまり増大させ
ることなく照明領域への入射角を小さくする。 【解決手段】 所定の光学装置の光入射面を照明領域と
し照明するために光源と、光源から射出された光束を複
数の部分光束に分割するとともに、複数の部分光束を照
明領域上でほぼ重畳させる分割重畳手段と、を備える。
分割重畳手段には、入射光束を入射光束の光束の幅より
も小さな光束の幅を有する射出光束に変換するアフォー
カル光学系の機能を有する光束縮小手段が備えられ、照
明領域で重畳される複数の部分光束の照明領域への入射
角を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源の射出光束を
複数の部分光束に分割した後に同一の照明領域上で重畳
させる照明光学系に関するものである。また、本発明
は、この照明光学系を用いて均一で明るい投写画像を形
成可能な投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】投写型表示装置では、「ライトバルブ」
と呼ばれる光変調装置を用いて、光変調装置に照射され
た照明光を表示したい画像情報に応じて変調し、この変
調光束をスクリーン上に投写して画像表示を実現してい
る。この光変調装置としては、通常、液晶パネルが用い
られている。ところで、投写型表示装置によって表示さ
れる画像は均一で明るいことが好ましく、これに組み込
まれた照明装置（照明光学系）から射出された照明光の
光利用効率が高いことが要求される。照明光の光の利用
効率を高める手段として、液晶パネルの１画素毎に対応
するように複数のマイクロレンズを液晶パネルの光の入
射面上に配置する方法が考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１５は、液晶パネル
の光の入射面側にマイクロレンズを配置した場合に、液
晶パネルに入射する光束を示す説明図である。なお、図
１５は、液晶パネル１０００および複数のマイクロレン
ズ１１１０で構成されたマイクロレンズアレイ１１００
の断面の概略を示している。液晶パネル１０００は、液
晶層１０１０が「ブラックマトリクス」と呼ばれる遮光
層１０２０に格子状に囲まれて構成されている。そし
て、マイクロレンズアレイ１１００は、液晶パネル１０
００の１画素の液晶層１０１０の中心と一つのマイクロ
レンズ１１１０の光軸とがほぼ一致するように、液晶パ
ネルの入射面側に配置されている。図１５（Ａ）に示す
ように、マイクロレンズ１１１０の光軸にほぼ平行に入
射した光束は、マイクロレンズ１１１０によって集光さ
れて液晶層１０１０を通過する。この結果、マイクロレ
ンズ１１１０がなければ、遮光層１０２０によって遮ら
れてしまう光束も利用可能となる。従って、マイクロレ
ンズを用いることによって、光の利用効率を高めること
ができる。
【０００４】一方、図１５（Ｂ）に示すように、マイク
ロレンズ１１１０の光軸に斜めに入射した光束もマイク
ロレンズ１１１０によって集光されるが、液晶層１０１
０を通過できないで遮光層１０２０で遮られてしまう光
束が発生することになる。この結果、マイクロレンズを
用いることによって、却って光の利用効率を悪くするこ
とになってしまう。この現象は、光軸に対する光束の角
度（入射角）が大きいほど顕著である。
【０００５】上記のような問題は液晶パネルへの光の入
射角を小さくすれば軽減され、光の利用効率は向上す
る。また、マイクロレンズを用いない場合でも、液晶パ
ネル以外の他の光学要素（例えば、液晶パネルから射出
された変調光束をスクリーン上に投写するための投写レ
ンズ）への入射角も小さくなるので、その光学要素にお
ける光の利用効率が向上し、投写型表示装置全体の光の
利用効率を向上させることができる。
【０００６】照明領域への入射角を小さくするには、光
源から照明領域までの光路長（特に照明領域の直前にあ
る光学要素から光源までの光路長）を増大させればよ
い。しかし、これは照明光学系のサイズを増大させるの
で好ましくない。
【０００７】インテグレータ光学系では光源の光束を複
数の部分光束に分割して、その後、複数の部分光束で照
明領域を重畳して照明するようにしている。従って、イ
ンテグレータ光学系を含む照明光学系においては、光路
長をあまり増大させずに照明領域への入射角を小さくす
るのは困難である。
【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、インテグレータ
光学系を含む照明光学系において、光源から照明領域ま
での光路長をあまり増大させることなく照明領域への入
射角を小さくす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】上
述の課題を解決するため、本発明の照明光学系は、所定
の光学装置の光入射面を照明領域とし照明するために、
光源から射出された光束を複数の部分光束に分割すると
ともに、該複数の部分光束を前記照明領域上でほぼ重畳
させる照明光学系であって、入射光束を該入射光束の光
束の幅よりも小さな光束の幅を有する射出光束に変換す
るアフォーカル光学系の機能を有する光束縮小手段を備
え、前記光束縮小手段は、前記アフォーカル光学系を実
現するための集光機能と光を平行化する機能とを備える
ことを要旨とする。
【００１０】上記照明光学系から射出される光束の光束
の幅は、アフォーカル光学系の機能を有する光束縮小手
段によって縮小されている。したがって、光源から照明
領域までの光路長をあまり増大させることなく照明領域
を照射する光束の入射角を小さくすることができる。一
般に、光学要素に入射する光束の入射角が小さい方がそ
の光学要素における光の利用効率がよい。従って、本発
明の照明光学系を用いれば、光の利用効率を向上させる
ことができる。
【００１１】本発明の照明光学系において、略平行な光
束を射出する光源と、前記光源から射出された光束を複
数の部分光束に分割するとともに、前記複数の部分光束
を前記照明領域上でほぼ重畳させる分割重畳手段と、を
備え、前記光束縮小手段は前記分割重畳手段に含まれて
いるようにすることができる。
【００１２】上記構成においても、光源から射出された
ほぼ平行な光束が分割重畳手段によって、その光束の幅
が全体として縮小された複数の部分光束に変換されると
ともに照明領域上で重畳されるので、各部分光束の照明
領域への入射角を小さくすることができる。これによ
り、照明光学系から射出される光の利用効率を向上させ
ることができる。
【００１３】また、上記照明光学系において、前記分割
重畳手段は、前記略平行な光束を複数の部分光束に分割
するための複数の小レンズを有する第１のレンズアレイ
の機能と、前記集光機能とを有する第１の光束分割手段
と、第１のレンズアレイに対応して複数の小レンズを有
する第２のレンズアレイの機能と、前記光を平行化する
機能とを有する第２の光束分割手段と、前記第２の光束
分割手段から射出された前記複数の部分光束を前記照明
領域上で重畳させる重畳手段と、を備えるようにするこ
とができる。
【００１４】上記照明光学系において、分割重畳手段を
上記のように構成すれば、第２の光束分割手段から射出
された複数の部分光束の全体としての光束の幅を、光束
縮小手段によって縮小することができる。これにより、
照明領域上で重畳される各部分光束の照明領域への入射
角を小さくすることができるので、照明光学系から射出
される光の利用効率を向上させることができる。また、
第２の光束分割手段から重畳手段までの各構成要素を小
型にすることができる。
【００１５】なお、前記第１の光束分割手段は、独立し
た光学要素としてそれぞれ形成された前記第１のレンズ
アレイと前記集光機能を有する第１の光学要素とを備え
るようにしてもよい。また、前記第１のレンズアレイの
機能と前記集光機能とが光学的に一体に構成された光学
要素であってもよい。ここで、「光学的に一体に構成す
る」とは、各光学要素が互いに密着していることや、複
数の機能を併せ持つ一つの光学要素であることを意味す
る。各光学要素を接着剤で貼り合わせたり、あるいは、
一体成形することによって、光学的に一体に構成するこ
とができる。また、前記第１の光束分割手段は、第１の
レンズアレイの機能と前記集光機能とを併せ持つ複数の
偏心レンズで構成された偏心レンズアレイとして形成す
ることもできる。
【００１６】さらに、前記第２の光束分割手段は、独立
した光学要素としてそれぞれ形成された前記第２のレン
ズアレイと前記光を平行化する機能を有する第２の光学
要素とを備えるようにしてもよい。また、前記第２のレ
ンズアレイの機能と前記光を平行化する機能とが光学的
に一体に構成された光学要素であってもよい。また、前
記第２の光束分割手段は、複数の偏心レンズを有する偏
心レンズアレイとすることもできる。
【００１７】上記のように、第１の光束分割手段、第２
の光束分割手段は、各機能を別々の光学要素で構成した
り光学的に一体に構成することも可能であるが、光学的
に一体に構成することにより、各光学要素の界面で発生
する光の損失を防止して、光の利用効率を向上させるこ
とができる。また、照明光学系の構成要素を削減するこ
とができる。
【００１８】上記照明光学系において、前記分割重畳手
段は、第１の光束分割手段と第２の光束分割手段とを備
え、前記第１の光束分割手段は、前記略平行な光束を複
数の部分光束に分割するための複数の小レンズを有する
第１のレンズアレイの機能と、前記集光機能と、該第１
の光束分割手段から射出される複数の部分光束を前記第
２の光束分割手段を介して前記照明領域上で重畳させる
機能と、を有し、前記第２の光束分割手段は、前記第１
のレンズアレイに対応して複数の小レンズを有する第２
のレンズアレイの機能と、前記光を平行化する機能と、
を有するようにすることもできる。
【００１９】分割重畳手段を上記のように構成しても、
第１の光束分割手段から射出された光束の幅を光束縮小
手段によって縮小することができる。これにより、照明
領域上で重畳される各部分光束の照明領域への入射角を
小さくすることができるので、照明光学系から射出され
る光の利用効率を向上させることができる。また、重畳
手段としての機能を第１の光束分割手段に有しているの
で、重畳手段を独立して備える必要がなく、照明光学系
の構成要素を削減することができる。
【００２０】なお、前記第１の光束分割手段は、独立し
た光学要素としてそれぞれ形成された前記第１のレンズ
アレイと、前記集光機能を有する第１の光学要素と、該
第１の光束分割手段から射出される複数の部分光束を前
記第２の光束分割手段を介して前記照明領域上で重畳さ
せる重畳レンズとを備えるようにしてもよい。また、前
記第１のレンズアレイの機能と、前記集光機能と、該第
１の光束分割手段から射出される複数の部分光束を前記
第２の光束分割手段を介して前記照明領域上で重畳させ
る機能とが光学的に一体に構成された光学要素であって
もよい。前記第１の光束分割手段は、複数の偏心レンズ
を有する偏心レンズアレイとすることもできる。
【００２１】さらに、前記第２の光束分割手段は、独立
した光学要素としてそれぞれ形成された前記第２のレン
ズアレイと前記光を平行化する機能を有する第２の光学
要素とを備えるようにしてもよい。また、前記第２のレ
ンズアレイの機能と、前記光を平行化する機能とが光学
的に一体に構成された光学要素であってもよい。前記第
２の光束分割手段は、複数の偏心レンズを有する偏心レ
ンズアレイとすることもできる。
【００２２】上記のように、第１の光束分割手段、第２
の光束分割手段は、各機能を別々の光学要素で構成した
り光学的に一体に構成することも可能であるが、光学的
に一体に構成することにより、各光学要素の界面で発生
する光の損失を防止して、光の利用効率を向上させるこ
とができる。また、照明光学系の構成要素を削減するこ
とができる。
【００２３】また、上記照明光学系において、前記分割
重畳手段は、前記光源から射出された略平行な光束を複
数の部分光束に分割する第１および第２の光束分割手段
と、前記複数の部分光束を前記照明領域上でほぼ重畳さ
せる重畳手段と、を備え、前記光束縮小手段は、前記光
源から前記第１の光束分割手段の射出面までの光路上に
設けられているようにすることもできる。
【００２４】なお、前記集光機能を有する第１の光学要
素が、前記光源と前記第１の光束分割手段との中間の位
置に設けられており、前記光を平行化する機能は、前記
第１の光束分割手段に含まれているようにすればよい。
【００２５】分割重畳手段を上記のように構成しても、
光源から射出された光束の幅を光束縮小手段によって縮
小し、第１の光束分割手段から射出された複数の部分光
束の全体としての光束の幅を縮小することができる。こ
れにより、照明領域上で重畳される各部分光束の照明領
域への入射角を小さくすることができるので、照明光学
系から射出される光の利用効率を向上させることができ
る。また、第１の光束分割手段から重畳手段までの各構
成要素を小型にすることができる。
【００２６】ここで、前記第１の光束分割手段は、前記
光を平行化する機能を含む一つの光学要素であってもよ
い。前記第１の光束分割手段は、複数の偏心レンズを有
する偏心レンズアレイとすることもできる。このように
すれば、各光学要素の界面で発生する光の損失を防止し
て、光の利用効率を向上させることができる。また、照
明光学系の構成要素を削減することができる。
【００２７】また、上記照明光学系において、前記分割
重畳手段は、前記光源から射出された略平行な光束を複
数の部分光束に分割する第１および第２の光束分割手段
と、前記複数の部分光束を前記照明領域上でほぼ重畳さ
せる重畳手段と、を備え、前記光束縮小手段は、前記第
２の光束分割手段の入射面から前記重畳手段の射出面ま
での光路上に設けられているようにすることもできる。
【００２８】なお、前記集光機能は、前記第２の光束分
割手段に含まれており、前記光を平行化する機能は、前
記重畳手段に含まれているようにすればよい。
【００２９】分割重畳手段を上記のように構成しても、
第１の光束分割手段から射出された複数の部分光束を第
２の光束分割手段の入射面から重畳手段の射出面までの
光路上に備えられた光束縮小手段によって、重畳手段か
ら射出された複数の部分光束の全体としての光束の幅を
縮小することができる。これにより、照明領域上で重畳
される各部分光束の照明領域への入射角を小さくするこ
とができるので、照明光学系から射出される光の利用効
率を向上させることができる。
【００３０】ここで、前記第１の光束分割手段は、前記
集光機能を含む一つの光学要素であってもよい。また、
前記重畳手段は、前記光を平行化する機能を含む一つの
光学要素であってもよい。これらのようにすれば、各光
学要素の界面で発生する光の損失を防止して、光の利用
効率を向上させることができる。また、照明光学系の構
成要素を削減することができる。
【００３１】また、上記照明光学系において、前記分割
重畳手段は、前記光源から射出された略平行な光束を複
数の部分光束に分割する第１および第２の光束分割手段
と、前記複数の部分光束を前記照明領域上でほぼ重畳さ
せる重畳手段と、を備え、前記光束縮小手段は、前記重
畳手段の入射面から前記照明領域までの光路上に設けら
れているようにすることもできる。
【００３２】なお、前記集光機能は、前記重畳手段に含
まれており、前記光を平行化する機能を有する第２の光
学要素は、前記重畳手段と前記照明領域との中間位置に
設けられているようにすればよい。
【００３３】分割重畳手段を上記のように構成しても、
重畳手段から射出された複数の部分光束を、重畳手段の
入射面から照明領域までの光路上に備えられた光束縮小
手段によって、重畳手段から射出された複数の部分光束
の全体としての光束の幅を縮小することができる。これ
により、照明領域上で重畳される各部分光束の照明領域
への入射角を小さくすることができるので、照明光学系
から射出される光の利用効率を向上させることができ
る。
【００３４】ここで、前記重畳手段は、前記集光機能を
含む一つの光学要素であってもよい。このようにすれ
ば、各光学要素の界面で発生する光の損失を防止して、
光の利用効率を向上させることができる。また、照明光
学系の構成要素を削減することができる。
【００３５】本発明の照明光学系において、前記集光機
能を有する第１の光学要素としてのリフレクタを有し、
収束する光束を射出する光源と、前記収束光束を複数の
部分光束に分割するとともに、前記複数の部分光束を前
記照明領域上でほぼ重畳させる分割重畳手段と、を備
え、前記光を平行化する機能は前記分割重畳手段に含ま
れているようにすることもできる。
【００３６】上記構成においても、光源から射出された
収束光束が分割重畳手段によって、その光束の幅が全体
として縮小された複数の部分光束に変換されるとともに
照明領域上で重畳される。これにより、各部分光束の照
明領域への入射角を小さくすることができるので、照明
光学系から射出される光の利用効率を向上させることが
できる。
【００３７】上記照明光学系において、前記分割重畳手
段は、前記収束光束を複数の部分光束に分割する第１お
よび第２の光束分割手段と、前記複数の部分光束を前記
照明領域上でほぼ重畳させる重畳手段と、を備え、前記
光を平行化する機能は、前記第１の光束分割手段に含ま
れているようにすることもできる。
【００３８】分割重畳手段を上記のように構成すれば、
第１の光束分割手段から射出された複数の部分光束の全
体としての光束の幅を、光源のリフレクタおよび光を平
行化する機能による光束縮小手段によって縮小すること
ができる。これにより、照明領域上で重畳される各部分
光束の照明領域への入射角を小さくすることができるの
で、照明光学系から射出される光の利用効率を向上させ
ることができる。また、第１の光束分割手段から重畳手
段までの各構成要素を小型にすることができる。
【００３９】なお、前記第１の光束分割手段は、前記光
を平行化する機能を含む一つの光学要素であってもよ
い。前記第１の光束分割手段は、複数の偏心レンズを有
する偏心レンズアレイとすることもできる。このように
すれば、各光学要素の界面で発生する光の損失を防止し
て、光の利用効率を向上させることができる。また、照
明光学系の構成要素を削減することができる。
【００４０】また、上記照明光学系において、前記分割
重畳手段は、前記収束光束を複数の部分光束に分割する
第１および第２の光束分割手段と、前記複数の部分光束
を前記照明領域上でほぼ重畳させる重畳手段と、を備
え、前記光を平行化する機能は、前記第２の光束分割手
段に含まれているようにすることもできる。
【００４１】分割重畳手段を上記のように構成しても、
第２の光束分割手段から射出された複数の部分光束の全
体としての光束の幅を、光源のリフレクタおよび光を平
行化する機能による光束縮小手段によって縮小すること
ができる。これにより、照明領域上で重畳される各部分
光束の照明領域への入射角を小さくすることができるの
で、照明光学系から射出される光の利用効率を向上させ
ることができる。また、第２の光束分割手段から重畳手
段までの各構成要素を小型にすることができる。
【００４２】なお、前記第２の光束分割手段は、前記光
を平行化する機能を含む一つの光学要素であってもよ
い。前記第２の光束分割手段は、複数の偏心レンズを有
する偏心レンズアレイとすることもできる。このように
すれば、各光学要素の界面で発生する光の損失を防止し
て、光の利用効率を向上させることができる。また、照
明光学系の構成要素を削減することができる。
【００４３】また、上記各照明光学系において、さら
に、前記照明光学系のいずれかの位置に、ランダムな偏
光方向を有する光束を偏光方向の揃った１種類の偏光光
束に変換して射出する偏光発生手段を備え、前記偏光発
生手段は、入射光束を互いに偏光方向が異なる２種類の
偏光光束に分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段
によって得られた一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏
光光束の偏光方向と同じとなるように偏光変換する偏光
変換手段とを備え、前記偏光発生手段によって得られた
前記偏光方向の揃った１種類の偏光光束によって前記照
明領域を照明するようにすることができる。
【００４４】上記の構成によれば、偏光方向が揃ったほ
ぼ１種類の偏光光束のみを照明光として使用することが
できるため、後述するように、この照明装置を投写型表
示装置等に組み込む場合に光の利用効率を向上させるこ
とが可能である。
【００４５】本発明の上記各照明光学系は、投写型表示
装置の照明光学系として利用することができる。投写型
表示装置としては、本発明の上記各照明光学系と、前記
照明光学系からの射出光を画像情報に応じて変調する光
変調手段と、前記光変調手段で得られる変調光束を投写
面上に投写する投写光学系とを備えるようにすることが
できる。
【００４６】前に述べたように、本発明の照明光学系
は、照明領域である光変調手段を照明する光束の入射角
を小さくすることができるので、照明光学系から射出さ
れる光の利用効率を向上させることができる。従って、
本発明の照明光学系が組み込まれた投写型表示装置等で
は、投写画像の明るさを向上させることができる。
【００４７】なお、本発明の照明光学系はインテグレー
タ光学系を有しているので、光源から射出された光束が
光束の断面内でその光強度分布に大きな偏りを有してい
た場合でも、明るさが均一で明るさや色むらの無い照明
光を得ることが可能となるため、投写面全体に渡って明
るさが均一で明るさや色むらの無い投写画像を得ること
ができる。
【００４８】さらに、本発明の照明光学系において、前
述したような偏光分離手段と偏光変換手段とを有する偏
光発生手段を備えるようにした場合には、次のような効
果を得ることができる。
【００４９】光変調手段として利用される液晶パネルに
おいては、偏光板等の偏光選択手段によって表示に不要
な偏光方向の異なる偏光光束を吸収した光束を利用する
ため、光の利用効率が極めて低下する。また、偏光選択
手段として偏光板を用いる場合には光の吸収によって偏
光板の温度が著しく上昇するため、偏光板を冷却するた
めの大がかりな冷却装置が必要である。しかしながら、
偏光発生手段を備えていれば、光源から射出された偏光
方向がランダムな光束を、全体としてほぼ１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、偏光方向
が揃ったほぼ１種類の偏光光束のみを光変調手段で利用
可能な照明光として使用することができる。従って、光
源から射出された光束の大部分を利用することが可能と
なり、極めて明るい投写画像を得ることが可能となる。
また、表示に不要な偏光方向の異なる偏光光束が照明光
にはほとんど含まれていないため、偏光板における光吸
収は少なく、偏光板の温度上昇を抑制することができ、
冷却装置の簡易化を図ることができる。
【００５０】なお、上記投写型表示装置は、さらに、照
明光学系からの射出光を少なくとも２色の色光束に分離
する色光分離手段と、前記色光分離手段により分離され
た各色光束をそれぞれ変調する複数の前記光変調手段
と、それぞれの前記光変調手段で変調された後の各色の
変調光束を合成する色光合成手段とを備え、前記色光合
成手段によって得られた合成光束が前記投写光学系を介
して投写するようにすることもできる。
【００５１】上記のように投写型表示装置を構成すれ
ば、極めて明るく均一でむらの無いカラー画像を投写表
示することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の各
実施例を説明する。尚、以下の各実施例においては、特
に断りのない限り、互いに直交する３つの方向を便宜的
にｘ軸方向（横方向）、ｙ軸方向（縦方向）、ｚ軸方向
（光軸と平行な方向）とする。
【００５３】Ａ．第１実施例：図１は、本発明の第１実
施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成
図である。この照明光学系１００は、ほぼ平行な光束を
射出する光源２０と、第１のレンズアレイ３０と、集光
レンズ６０と、発散レンズ７０と、第２のレンズアレイ
４０と、重畳レンズ５０と、を備えている。各構成要素
は、システム光軸１００ＬＣに沿って順に配置されてい
る。照明光学系１００は、照明領域８０を均一に照明す
るためのインテグレータ光学系である。
【００５４】光源２０は、放射状の光線を射出する放射
光源としての光源ランプ２２と、光源ランプ２２から射
出された放射光をほぼ平行な光線束として射出する凹面
鏡２４とを有している。凹面鏡２４としては、放物面鏡
を用いることが好ましい。
【００５５】インテグレータ光学系の機能は、これらの
各構成要素のうち、第１のレンズアレイ３０と、第２の
レンズアレイ４０と、重畳レンズ５０とによって実現さ
れている。第１と第２のレンズアレイ３０，４０は、本
発明における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３０は、光源２０からの
射出光を複数の部分光束に分割するとともに、各部分光
束をそれぞれ第２のレンズアレイ４０の近傍で集光させ
る機能を有している。また、第２のレンズアレイ４０
は、第１のレンズアレイ３０の各小レンズ３１から射出
された光を照明領域８０に照射する機能を有している。
重畳レンズ５０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照明領域８０上で重畳させる機能を
有する。
【００５６】図２は、第１のレンズアレイ３０の外観を
示す斜視図である。第１のレンズアレイ３０は、略矩形
形状の輪郭を有する小レンズ３１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。なお、図２は、Ｍ
＝６，Ｎ＝４の例を示している。第２のレンズアレイ４
０（図１）は、第１のレンズアレイ３０の小レンズ３１
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。但し、第２のレンズア
レイ４０は、後述するように第１のレンズアレイ３０に
比べて小さい。
【００５７】第１のレンズアレイ３０の各小レンズ３１
は、光源２０（図１）から射出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４０の近傍で集光させる。各小レンズ
３１をｚ方向から見た外形形状は、通常、照明領域８０
における実際に光を照射する領域の形状とほぼ相似形を
なすように設定されている。例えば、照明領域として液
晶パネルを想定し、画像の表示領域のアスペクト比（横
と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、小レンズ３
０のアスペクト比も４：３に設定する。
【００５８】第１のレンズアレイ３０と第２のレンズア
レイ４０との間に配置されている集光レンズ６０と発散
レンズ７０とは、入射光束の光束の幅よりも小さな光束
の幅を有する射出光束に変換するアフォーカル光学系を
構成している。これらのレンズ６０，７０は、本発明に
おける光束縮小手段に相当する。集光レンズ６０と発散
レンズ７０はアフォーカル光学系を構成しているので、
発散レンズ７０からの射出光束の角度は集光レンズ６０
の入射光束の角度と同じであり、光束の幅のみが縮小さ
れている。発散レンズ７０から射出した部分光束ＳＬ
は、第２のレンズアレイ４０を通過し、重畳レンズ５０
によって照明領域８０を照明する。なお、第２のレンズ
アレイ４０の最も外側の小レンズ４１を通過する部分光
束ＳＬが照明領域８０を照射するときの中心光路の入射
角をθ１とする。
【００５９】図１の破線は、一方、アフォーカル光学系
を有しない場合に使用される第２のレンズアレイ４０’
と、重畳レンズ５０’と、これらを通過する部分光束Ｓ
Ｌ’の光路とを示している。この第２のレンズアレイ４
０’は、第１のレンズアレイ３０と同じ大きさである。
なお、第２のレンズアレイ４０’と重畳レンズ５０’と
は、図を見やすくするために、z軸方向に少しずらして
図示してあるが、実際には、第２のレンズアレイ４０お
よび重畳レンズ５０と同じz方向位置に配置されている
ものとする。この時、第１のレンズアレイ３０の一番外
側の小レンズ３１から射出した部分光束ＳＬ’が照明領
域８０に照射されるときの中心光路の入射角をθ２とす
る。
【００６０】従来例で説明したように、照明領域８０の
照射面側にマイクロレンズのような光学要素を配置する
ような場合においては、マイクロレンズへの入射角がで
きる限り小さい方が光の利用効率を向上させることがで
きる。一般に、照明光学系（インテグレータ光学系）に
おいて照明領域への光束の入射角を小さくするには、照
明光学系から照明領域までの距離を大きくすることによ
り実現可能である。しかし、この方法によれば、装置の
大型化を招くことになる。また、照明光学系の光路が長
くなることによる光の損失を招くことになる。本実施例
では、集光レンズ６０および発散レンズ７０によって構
成されたアフォーカル光学系によって光束全体の光束の
幅を縮小しているので、第２のレンズアレイ４０から照
明領域８０までの距離が第２のレンズアレイ４０’から
照明領域８０までの距離に等しい場合でも、入射角θ１
は入射角θ２よりも小さくなる。従って、照明領域８０
を光入射面とする光学要素を用いるような場合において
は、従来の照明光学系に比べて装置の大型化を招くこと
なく、照明領域を有効に照射する光の効率を向上させる
ことができる。また、アフォーカル光学系から射出され
た光束全体の光束の幅が縮小されているので、アフォー
カル光学系よりも後段に配置された光学要素を小型化す
ることができるという利点もある。
【００６１】図３は、第１実施例における第１のレンズ
アレイ３０および集光レンズ６０の他の構成と、第２の
レンズアレイ４０および発散レンズ７０の他の構成を示
す説明図である。第１のレンズアレイ３０および集光レ
ンズ６０は、図１では、別々に配置されているが、これ
らを光学的に一体化するようにしてもよい。すなわち、
図３（Ａ−１）に示すように独立の光学要素としてそれ
ぞれ形成された第１のレンズアレイ３０と集光レンズ６
０とを接着剤で貼り合わせることによって光学的に一体
化してもよく、また、これらの機能を併せて有する１つ
の光学要素を一体成形するようにしてもよい。例えば、
第１のレンズアレイ３０と集光レンズ６０とを一体成形
する場合には、図３（Ａ−２）に示すように、第１のレ
ンズアレイ３０および集光レンズ６０の機能を併せ持つ
偏心レンズアレイ３０ａとして形成することが可能であ
る。図３（Ａ−１），（Ａ−２）のように、第１のレン
ズアレイ３０と集光レンズ６０とを光学的に一体化すれ
ば、各光学要素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ことが可能である。なお、
第１のレンズアレイ３０と集光レンズ６０との配置の前
後関係およびレンズの向き（凸面が光源側を向いている
か照明領域側を向いているか）は、図１および図３（Ａ
−１），（Ａ−２）に示したものとは逆にすることも可
能である。
【００６２】また、第２のレンズアレイ４０および発散
レンズ７０も、図１では、別々に配置しているが、同様
に、これらを光学的に一体化するようにしてもよい。す
なわち、図３（Ｂ−１）に示すように独立の光学要素と
してそれぞれ形成された第２のレンズアレイ４０と発散
レンズ７０とを接着剤で貼り合わせることによって光学
的に一体化してもよく、また、これらの機能を併せて有
する１つの光学要素を、一体成形するようにしてもよ
い。例えば、第２のレンズアレイ４０と発散レンズ７０
とを一体成形する場合には、図３（Ｂ−２）に示すよう
に、第２のレンズアレイ４０および発散レンズ７０の機
能を併せ持つ偏心レンズアレイ４０ａとして形成するこ
とが可能である。図３（Ｂ−１），（Ｂ−２）のよう
に、第２のレンズアレイ４０と発散レンズ７０とを光学
的に一体化すれば、各光学要素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ことが可能で
ある。なお、第２のレンズアレイ４０と発散レンズ７０
との配置の前後関係およびレンズの向き（凸面、凹面が
光源側を向いているか照明領域側を向いているか）も、
図１および図３（Ｂ−１），（Ｂ−２）に示したものと
は逆にすることも可能である。
【００６３】図４は、第１実施例としての照明光学系の
変形例を示す概略構成図である。この照明光学系１００
Ａは、照明光学系１００（図１）の集光レンズ６０と第
１のレンズアレイ３０の順序を入れ換えるとともに、そ
れぞれのレンズの凸面の向きを反対向きにして配置して
いる。また、第２のレンズアレイ４０と発散レンズ７０
を偏心レンズアレイ４０ａに置き換えるとともに、レン
ズの凸面を光の入射面側に向けて配置している。なお、
第１のレンズアレイ３０と集光レンズ６０とは図３（Ａ
−１）と同様に接着剤で貼り合わせるようにしてもよい
し、一体成形してもよい。
【００６４】この照明光学系１００Ａは照明光学系１０
０と同様に、光源から照明領域までの光路長をあまり増
大させることなく照明領域への入射角を小さくすること
ができるので、照明領域を有効に照射する光の効率を向
上させることができる。特に、照明光学系１００Ａは、
光源２０から射出された光を集光レンズ６０によって偏
心レンズアレイ４０ａに入射するような集光光（図の破
線）とし、この集光レンズ６０から射出された集光光を
第１のレンズアレイ３０で複数の部分光束に分割するよ
うにしている。これにより、第１実施例の第１のレンズ
アレイ３０から第２のレンズアレイ４０までの距離に比
べて第１のレンズアレイ３０から偏心レンズアレイ４０
ａまでの距離を短くすることが可能である。また、光源
２０から射出して偏心レンズアレイ４０ａに入射する光
の効率を、照明光学系１００の光源２０から射出して第
２のレンズアレイ４０に入射する光の効率に比べて向上
させることができる。
【００６５】図１に示した第１実施例では、集光レンズ
６０と発散レンズ７０とを用いてアフォーカル光学系を
構成しているが、他の種類の光学要素を用いてアフォー
カル光学系を構成することも可能である。図５は、アフ
ォーカル光学系の他の構成を示す説明図である。図５
は、比較的焦点距離の長い凸レンズ６０’と比較的Ｈ争
点距離の短い凸レンズ７０’とによってアフォーカル光
学系を構成している。
【００６６】なお、上述したように、近接して配置され
ているレンズ同士の前後関係を逆にしたり、光学的に一
体化したりする変形例は、後述する他の実施例において
も同様に適用可能である。また、図５に示すようなアフ
ォーカル光学系も他の実施例に使用することができる。
【００６７】Ｂ．第２実施例：図１に示した本発明の第
１の照明光学系は、１種類の偏光光束を利用する偏光照
明光学系とすることも可能である。図６は、照明光学系
１００を偏光照明光学系とした場合の要部を平面的に見
た概略構成図である。本例の照明光学系２００は、図１
に示した照明光学系１００とほぼ同じ構成である。異な
るのは、第２のレンズアレイ４０と重畳レンズ５０との
間に偏光発生素子１８０を備えている点である。以下、
説明を容易にするため、図に示す光束は、特に断りのな
い限りその中心光路のみを示すこととする。
【００６８】第２実施例の照明光学系２００において
も、光源２０から射出された光束は、第１のレンズアレ
イ３０で複数の部分光束に分割された後、集光レンズ６
０および発散レンズ７０によって、光束全体の光束の幅
が縮小されて第２のレンズアレイ４０から射出される。
そして、第２のレンズアレイ４０から射出された複数の
部分光束は、後述するように偏光発生素子１８０によっ
てランダムな偏光光束が偏光方向の揃ったほぼ１種類の
偏光光束に変換される。偏光方向のほぼ揃った複数の部
分光束は、重畳レンズ５０によって照明領域８０上で重
畳される。従って、前述した照明光学系１００と同様
に、照明領域８０を照明する照明光の入射角を小さくす
ることができる。ここで、光源２０と、第１のレンズア
レイ３０と、集光レンズ６０と、発散レンズ７０と、第
２のレンズアレイ４０とは、それらの光軸２０ＬＣがシ
ステム光軸２００ＬＣに対して一定の距離Ｄｐだけｘ軸
方向に平行移動した状態となるように配置されている。
なお、距離Ｄｐについては後述する。
【００６９】図７は、偏光発生素子１８０の構成を示す
説明図である。図７（Ａ）は、偏光発生素子１８０の斜
視図である。この偏光発生素子１８０は、遮光板１２０
と、偏光ビームスプリッタアレイ１４０と、選択位相差
板１６０とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ
１４０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１４０は、偏光分離膜１４
４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。偏光
分離膜１４４は誘電体多層膜で、また、反射膜１４５は
誘電体多層膜或いはアルミニウム膜で形成することがで
きる。
【００７０】遮光板１２０は、この図に示すように、複
数の遮光面１２２と複数の開口面１２３とがストライプ
状に配列して構成されたものである。遮光板１２０の遮
光面１２２に入射した光束は遮られ、開口面１２３に入
射した光束は遮光板１２０をそのまま通過する。従っ
て、遮光板１２０は、遮光板１２０上の位置に応じて透
過する光束を制御する機能を有しており、遮光面１２２
と開口面１２３の配列の仕方は、第２のレンズアレイ４
０から射出された部分光束が偏光ビームスプリッタアレ
イ１４０の偏光分離膜１４４にのみ入射し、反射膜１４
５には入射しないように設定されている。すなわち、遮
光板１２０のそれぞれの開口面１２３の中心と偏光ビー
ムスプリッタアレイ１４０の偏光分離膜１４４の中心が
ほぼ一致するように配置され、また、開口面１２３の開
口横幅（Ｘ方向の開口幅）は偏光分離膜１４４のｘ方向
の幅Ｗｐにほぼ等しい大きさに設定されている。その結
果、偏光分離膜１４４を経ずして反射膜１４５に直接入
射する部分光束は、予め遮光板１２０の遮光面１２２で
遮られるためほとんど存在せず、遮光板１２０の開口面
１２３を通過した光束はそのほとんど全てが偏光分離膜
１４４のみに入射することになる。遮光板１２０として
は、本例のように平板状の透明体（例えばガラス板）に
遮光性の膜（例えばクロム膜、アルミニウム膜、及び、
誘電体多層膜）を部分的に形成したものや、或いは、例
えばアルミニウム板のような遮光性の平板に開口部を設
けたもの等を使用できる。
【００７１】図７（Ｂ）は偏光発生素子の機能を示す説
明図である。第２のレンズアレイ４０から射出された光
束は、その主光線（中心光路）がシステム光軸２００Ｌ
Ｃにほぼ平行に遮光板１２０の開口面１２３を通過し
て、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偏光光とほぼ平行な状態
で射出される。選択位相差板１６０の偏光分離膜１４４
を通過する光の射出面部分にはλ／２位相差層１６２が
形成されており、反射膜１４５で反射された光の射出面
部分にはλ／２位相差層が形成されていない開口層１６
３を有している。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
変換されて射出する。この結果、偏光発生素子１８０に
入射したランダムな偏光光束は、ほとんどがｓ偏光光に
変換されて射出する。もちろん反射膜１４５で反射され
る光の射出面部分だけに選択位相差板１６０のλ／２位
相差層１６２を形成することにより、ほとんどの光束を
ｐ偏光光に変換して射出することもできる。
【００７２】なお、図７（Ｂ）から解るように、偏光発
生素子１８０から射出する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偏光光束
（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１６２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６に示すように、光源２０の光軸２０
ＬＣは、偏光発生素子１８０以降のシステム光軸２００
ＬＣから、Ｗｐ／２に等しい距離Ｄｐだけずれた位置に
設定されている。
【００７３】第２実施例の照明光学系２００の機能をま
とめると、第１のレンズアレイ３０と第２のレンズアレ
イ４０と重畳レンズ５０とによりインテグレータ光学系
が構成され、第１のレンズアレイ３０で分割された複数
の部分光束が重畳レンズ５０によって照明領域８０上で
重畳される。これと同時に、集光レンズ６０と発散レン
ズ７０とによりアフォーカル光学系が構成され、第２の
レンズアレイ４０に入射する光束の光束の幅を縮小させ
る。さらに、偏光発生素子１８０により、ランダムな偏
光光束である部分光束はほぼ偏光方向の揃った偏光光束
に変換される。ここで、偏光ビームスプリッタアレイ１
４０の入射側には遮光板１２０が配置され、偏光分離膜
１４４にだけ部分光束が入射する構成となっているた
め、反射膜１４５を経て偏光分離膜１４４に入射する部
分光束はほとんどなく、偏光発生素子１８０から射出さ
れる偏光光束の種類はほぼ１種類に限定される。従っ
て、照明領域８０はほとんど１種類の偏光光束でほぼ均
一に照明されることになる。なお、光源２０から射出さ
れる光束の平行性が良い場合には、第２のレンズアレイ
４０や遮光板１２０は省略することも可能である。
【００７４】以上説明したように、第２実施例の照明光
学系２００によれば、前述した照明光学系１００と同様
に、照明領域８０を照明する照明光の入射角を小さくす
ることができる。従って、照明領域８０を光入射面とす
るような光学要素を用いる場合においては、従来の照明
光学系に比べて装置の大型化を招くことなく、光の利用
効率を向上させることができる。また、アフォーカル光
学系から射出された光束全体の光束の幅が縮小されてい
るので、アフォーカル光学系よりも後段に配置された光
学要素を小型化することができる。
【００７５】これに加えて、第２実施例の照明光学系２
００では次のような効果を得ることができる。すなわ
ち、光源２０から射出されたランダムな偏光光束を、偏
光発生素子１８０により、ほぼ１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
８０を均一に照明できる。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、光源から射出され
る光の殆どすべてを照明領域８０へと導くことができ
る。従って、光の利用効率が極めて高いという特徴を有
する。さらに、偏光発生素子１８０には遮光板１２０が
配置されているため、照明領域８０を照明する偏光光束
中には偏光方向が異なる他の偏光光束が混じることがほ
とんどない。従って、液晶装置のように偏光光束を用い
て表示を行う変調手段を照明する光学系として本発明の
偏光照明光学系を用いた場合には、従来、変調手段の照
明光が入射する側に配置されていた偏光板を不要とでき
る場合がある。また、従来通りに偏光板を必要とする場
合でも、偏光板における光吸収量が非常に少ないため、
偏光板及び変調手段の発熱を抑制することができ、従来
偏光板の発熱を抑制するために必要であった冷却装置を
小型簡易化することができる。
【００７６】なお、図１に示す第１実施例と図６に示す
第２実施例とを比較すればわかるように、偏光発生素子
を含まない照明光学系も、偏光発生素子を含む照明光学
系も、偏光変換素子以外はほぼ同様な構成をとることが
できる。これは、以下に示す他の実施例でも同様であ
る。
【００７７】なお、第２実施例においても、図３（Ａ−
１），（Ａ−２）に示すように集光レンズ６０は第１の
レンズアレイ３０と光学的に一体化することも可能であ
る。また、図３（Ｂ−１），（Ｂ−２）に示すように発
散レンズ７０は第２のレンズアレイ４０と光学的に一体
化することも可能である。さらに、発散レンズ７０から
重畳レンズ５０までの各光学要素をすべて光学的に一体
化するようにしてもよい。
【００７８】Ｃ．第３実施例：図８は、本発明の第３実
施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成
図である。この照明光学系３００は、ほぼ平行な光束を
射出する光源３２０と、集光レンズ３６０と、発散レン
ズ３７０と、第１のレンズアレイ３３０と、第２のレン
ズアレイ３４０と、偏光発生素子３８０と、重畳レンズ
３５０と、を備えている。各構成要素は、システム光軸
３００ＬＣに沿って順に配置されている。この照明光学
系３００は、アフォーカル光学系を構成する集光レンズ
３６０および発散レンズ３７０を光源３２０と第１のレ
ンズアレイ３３０との間に配置した点を特徴としてい
る。第１のレンズアレイ３３０、第２のレンズアレイ３
４０、偏光発生素子３８０、重畳レンズ３５０は、アフ
ォーカル光学系で縮小された光束の幅に対応するように
構成されている。また、これらの各機能は前述した照明
光学系１００および２００における第１のレンズアレイ
３０、第２のレンズアレイ４０、偏光発生素子１８０、
重畳レンズ５０と同じであるので、説明を省略する。
【００７９】第３実施例の照明光学系３００では、光源
３２０から射出されたほぼ平行な光束の光束の幅をま
ず、集光レンズ３６０および発散レンズ３７０によって
縮小している。これにより、アフォーカル光学系（集光
レンズ３６０と発散レンズ３７０）の後段に配置された
各光学要素を小型化することができるとともに、照明領
域８０を照明する照明光の入射角を小さくすることがで
きる。
【００８０】なお、発散レンズ３７０は、第１のレンズ
アレイ３７０の直後に配置してもよい。また、第３実施
例においても、発散レンズ３７０は第１のレンズアレイ
３３０と光学的に一体化することも可能である。さら
に、第２のレンズアレイ３４０から重畳レンズ５０まで
の各光学要素をすべて光学的に一体化するようにしても
よい。
【００８１】Ｄ．第４実施例：図９は、本発明の第４実
施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構成
図である。この照明光学系４００は、ほぼ平行な光束を
射出する光源４２０と、第１のレンズアレイ４３０と、
第２のレンズアレイ４４０と、偏光発生素子４８０と、
重畳レンズ４５０と、集光レンズ４６０と、発散レンズ
４７０と、を備えている。各構成要素は、システム光軸
４００ＬＣに沿って順に配置されている。この照明光学
系４００は、アフォーカル光学系を構成する集光レンズ
４６０および発散レンズ４７０を重畳レンズ４５０の後
段、すなわち、重畳レンズ４５０と照明領域８０との間
に配置した点を特徴としている。第１のレンズアレイ４
３０、第２のレンズアレイ４４０、偏光発生素子４８
０、重畳レンズ４５０はアフォーカル光学系の前段に配
置されているので、各光学要素の大きさは、光源４２０
のサイズに対応している。また、これらの各光学要素の
機能は前述した照明光学系１００および２００における
第１のレンズアレイ３０、第２のレンズアレイ４０、偏
光発生素子１８０、重畳レンズ５０と同じであるので、
説明を省略する。
【００８２】第４実施例の照明光学系４００では、集光
レンズ４６０および発散レンズ４７０のアフォーカル光
学系としての機能により、重畳レンズ４５０から射出さ
れた複数の部分光束の全体としての幅を縮小する。な
お、本例では、アフォーカル光学系を射出した複数の部
分光束は、重畳されて照明領域８０を照明するのみであ
るので、アフォーカル光学系によって可能な限り光束全
体の光束の幅を縮小することができる。これにより、上
述した各実施例に比べてさらに、照明光の入射角を小さ
くすることができる。
【００８３】なお、第４実施例においては、アフォーカ
ル光学系の機能を明確にするために、集光レンズ４６０
と重畳レンズ４５０とを別々の光学要素として説明して
いるが、これらを光学的に一体化することが一般的であ
る。すなわち、集光レンズ４７０と重畳レンズ４５０と
を１つの集光レンズとすることができる。また、第２の
レンズアレイ４４０から集光レンズ４６０までの各光学
要素をすべて光学的に一体化するようにしてもよい。
【００８４】Ｅ．第５実施例：図１０は、本発明の第５
実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構
成図である。この照明光学系５００は、ほぼ平行な光束
を射出する光源５２０と、第１のレンズアレイ５３０
と、第２のレンズアレイ５４０と、偏光発生素子５８０
と、集光レンズ５６０と、発散レンズ５７０と、重畳レ
ンズ５５０と、を備えている。各構成要素は、システム
光軸５００ＬＣに沿って順に配置されている。この照明
光学系５００は、アフォーカル光学系を構成する集光レ
ンズ５６０および発散レンズ５７０を重畳レンズ５５０
の前段、すなわち、重畳レンズ５５０と偏光変換素子５
８０との間に配置した点を特徴としている。第１のレン
ズアレイ５３０、第２のレンズアレイ５４０、偏光発生
素子５８０はアフォーカル光学系の前段に配置されてい
るので、各光学要素の大きさは、光源５２０のサイズに
対応している。また、これらの各光学要素の機能は前述
した照明光学系１００および２００における第１のレン
ズアレイ３０、第２のレンズアレイ４０、偏光発生素子
１８０、と同じであるので、説明を省略する。
【００８５】第５実施例の照明光学系５００では、集光
レンズ偏光発生素子５８０から射出された複数の部分光
束は、集光レンズ５６０および発散レンズ５７０のアフ
ォーカル光学系としての機能により、複数の部分光束全
体としての光束の光束の幅が縮小される。また、発散レ
ンズ５７０から射出される複数の部分光束は、それらの
主光線がシステム光軸５００ＬＣにほぼ平行に、重畳レ
ンズ５５０に入射し、照明領域８０上で重畳される。な
お、第５実施例においても、第４実施例の照明光学系４
００と同様に、アフォーカル光学系を射出した複数の部
分光束は、重畳されて照明領域８０を照明するのみであ
るので、アフォーカル光学系によって可能な限り光束全
体の光束の幅を縮小することができる。これにより、重
畳レンズ５５０を小さくすることができるとともに、上
述した第１から第３実施例に比べてさらに、照明光の入
射角を小さくすることができる。
【００８６】なお、第５実施例における重畳レンズ５５
０と発散レンズ５７０とは、光学的に一体化することが
できる。また、第２のレンズアレイ５４０から集光レン
ズ５６０までの各光学要素をすべて光学的に一体化する
ようにしてもよい。
【００８７】Ｆ．第６実施例：図１１は、本発明の第６
実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構
成図である。この照明光学系６００は、ほぼ平行な光束
を射出する光源６２０と、第１のレンズアレイ６３０
と、集光レンズ６６０と、発散レンズ６７０と、第２の
レンズアレイ６４０と、偏光発生素子６８０と、を備え
ている。各構成要素は、システム光軸６００ＬＣに沿っ
て順に配置されている。この照明光学系６００は、アフ
ォーカル光学系を構成する集光レンズ６６０および発散
レンズ６７０を第１のレンズアレイ６３０と第２のレン
ズアレイ６４０との間に配置し、重畳レンズを省略した
点を特徴としている。アフォーカル光学系の後段に配置
された各光学要素は、アフォーカル光学系によって縮小
された光束の幅に対応して構成される。なお、第１のレ
ンズアレイ６３０、第２のレンズアレイ６４０、偏光発
生素子６８０の各機能は前述した照明光学系１００およ
び２００における第１のレンズアレイ３０、第２のレン
ズアレイ４０、偏光発生素子１８０、と同様であるの
で、説明を省略する。
【００８８】集光レンズ６６０および発散レンズ６７０
は、アフォーカル光学系としての機能を有しており、集
光レンズ６６０は第１のレンズアレイ６３０で分割され
た複数の部分光束を照明領域８０上で重畳させる機能を
有している。第１のレンズアレイ６３０から射出された
複数の部分光束は、集光レンズ６６０および発散レンズ
６７０で構成されるアフォーカル光学系としての機能に
より、複数の部分光束全体としての光束の幅が縮小され
る。さらに、発散レンズ６７０から射出された複数の部
分光束は、集光レンズ６６０の重畳機能によって、第２
のレンズアレイ６４０および偏光発生素子６８０を介し
て照明領域８０上で重畳される。これにより、前述した
各照明光学系と同様に、照明領域８０を照明する照明光
の入射角を小さくすることができる。また、アフォーカ
ル光学系から射出された光束全体の光束の幅が縮小され
ているので、アフォーカル光学系よりも後段に配置され
た光学系を小型化することができる。
【００８９】また、偏光発生素子６８０を用いているの
で、照明光学系２００において説明したように、ほぼ１
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８０を均一に照明できる。ただ
し、偏光発生素子６８０に入射する各部分光束は照明領
域８０上で重畳されるように、それらの主光線がシステ
ム光軸６００ＬＣに対して傾斜している。偏光発生素子
６８０に入射する光束は、偏光光の発生効率を考慮する
と、入射光束が光軸に対して平行であることが好まし
い。したがって、本例では、重畳レンズを省略すること
ができるという利点はあるものの、偏光光束の発生過程
において光損失が発生するため、光の利用効率が前述し
た各実施例に比べて悪くなる場合がある。
【００９０】なお、第６実施例においても、集光レンズ
６６０は第１のレンズアレイ６３０と光学的に一体化す
ることも可能である。また、発散レンズ６７０は第２の
レンズアレイ６４０と光学的に一体化することも可能で
ある。さらに、発散レンズ６７０から偏光発生素子６８
０までの各光学要素をすべて光学的に一体化するように
してもよい。
【００９１】Ｆ．第７実施例：図１２は、本発明の第７
実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構
成図である。この照明光学系７００は、光源７２０と、
第１のレンズアレイ７３０と、発散レンズ７７０と、第
２のレンズアレイ７４０と、偏光発生素子７８０と、重
畳レンズ７５０と、を備えている。各構成要素は、シス
テム光軸７００ＬＣに沿って順に配置されている。
【００９２】光源７２０は、放射状の光線を射出する放
射光源としての光源ランプ７２２と、光源ランプ７２２
から射出された放射光を反射して光源光軸７２０ＬＣ上
の所定の位置に集光させる凹面鏡７２４とを有してい
る。凹面鏡７２４としては、楕円面鏡を用いることが好
ましい。
【００９３】この照明光学系７００は、光源７２０の凹
面鏡７２４と発散レンズ７７０とによってアフォーカル
光学系を構成した点を特徴としている。第２のレンズア
レイ７４０、偏光発生素子７８０、重畳レンズ７５０
は、アフォーカル光学系で縮小された光束の幅に対応す
るように構成されている。なお、第１のレンズアレイ７
３０、第２のレンズアレイ７４０、偏光発生素子７８
０、重畳レンズ７５０の各機能は前述した照明光学系１
００および２００における第１のレンズアレイ３０、第
２のレンズアレイ４０、偏光発生素子１８０、重畳レン
ズ５０と同様であるので、説明を省略する。
【００９４】第７実施例の照明光学系７００では、光源
７２０から射出された光束は、集光されながら第１のレ
ンズアレイ７３０を通過して複数の部分光束に分割され
る。そして、複数の部分光束は、発散レンズ７７０によ
ってそれらの主光線がシステム光軸７００ＬＣにほぼ平
行な光束に変換される。この結果、複数の部分光束は、
全体としての光束の幅が縮小されて、第２のレンズアレ
イ７４０に入射し、偏光発生素子７８０および重畳レン
ズ７５０を介して照明領域８０を照明する。これによ
り、発散レンズ７７０の後段に配置された各光学系を小
型化することができるとともに、照明領域８０を照明す
る照明光の入射角を小さくすることができる。
【００９５】なお、本例においても、発散レンズ７７０
は第２のレンズアレイ７４０と光学的に一体化すること
も可能である。さらに、発散レンズ７７０から重畳レン
ズ７５０までの各光学要素をすべて光学的に一体化する
ようにしてもよい。
【００９６】Ｇ．第８実施例：図１３は、本発明の第８
実施例としての照明光学系の要部を平面的に見た概略構
成図である。この照明光学系８００は、光源８２０と、
発散レンズ８７０と、第１のレンズアレイ８３０と、第
２のレンズアレイ８４０と、偏光発生素子８８０と、重
畳レンズ８５０と、を備えている。各構成要素は、シス
テム光軸８００ＬＣに沿って順に配置されている。
【００９７】光源８２０は、光源６２０（図１２）と同
様に、放射状の光線を射出する放射光源としての光源ラ
ンプ８２２と、光源ランプ８２２から射出された放射光
を反射して光源光軸８２０ＬＣ上の所定の位置に集光さ
せる凹面鏡８２４とを有している。
【００９８】この照明光学系８００も、照明光学系６０
０（図１２）と同様に、光源８２０の凹面鏡８２４と発
散レンズ８７０とによってアフォーカル光学系を構成し
た点を特徴としている。第１のレンズアレイ８３０、第
２のレンズアレイ８４０、偏光発生素子８８０、重畳レ
ンズ８５０は、アフォーカル光学系で縮小された光束の
幅に対応するように構成されている。なお、これらの各
光学要素の各機能は、前述した照明光学系１００および
２００における第１のレンズアレイ３０、第２のレンズ
アレイ４０、偏光発生素子１８０、重畳レンズ５０と同
様であるので、説明を省略する。
【００９９】第８実施例の照明光学系８００では、光源
８２０から射出された集光光束は、発散レンズ８７０を
通過してその光束の幅が縮小されたほぼ平行な光束に変
換されて第１のレンズアレイに入射され、第２のレンズ
アレイ８４０、偏光発生素子８８０および重畳レンズ８
５０を介して照明領域８０を照明する。これにより、発
散レンズ８７０の後段に配置された光学系を小型化する
ことができるとともに、照明領域８０を照明する照明光
の入射角を小さくすることができる。
【０１００】なお、第８実施例においても、発散レンズ
８７０は第１のレンズアレイ８３０と光学的に一体化す
ることも可能である。また、第２のレンズアレイ８４０
から重畳レンズ８５０までの各光学要素をすべて光学的
に一体化するようにしてもよい。
【０１０１】Ｈ．第９実施例：図１４は、本発明の照明
光学系を用いた投写型表示装置の要部を平面的に見た概
略構成図である。この投写型表示装置９００は、第２実
施例としての照明光学系２００と基本的に同じ構成の照
明光学系２００’を用いている。照明光学系２００との
違いは、重畳レンズ５０の射出側に、反射ミラー９０を
備え、後述するダイクロイックミラー９１２に重畳レン
ズ５０から射出された光束を導くようにしている点であ
る。
【０１０２】この投写型表示装置９００は、照明光学系
２００’と、ダイクロイックミラー９１２，９１４と、
反射ミラー９１８，９２２，９２４と、入射側レンズ９
３０と、リレーレンズ９３２と、３枚のフィールドレン
ズ９４０，９４２，９４４と、３枚の液晶ライトバルブ
（液晶パネル）９５０，９５２，９５４と、クロスダイ
クロイックプリズム９６０と、投写レンズ系９７０とを
備えている。
【０１０３】照明光学系２００’は、上述したように、
偏光方向の揃えられた直線偏光光（上述の例では、ｓ偏
光光）の照明光を射出し、照明領域８０である液晶ライ
トバルブ９５０，９５２，９５４を照明する。なお、液
晶ライトバルブ９５０，９５２，９５４の光の入射面に
は、通常、偏光板が設けられているため、照明光学系２
００’から射出される直線偏光光の偏光方向を、これら
の偏光板が透過可能な偏光方向とする。このようにすれ
ば、照明光学系２００’から射出された照明光を効率よ
く利用することができる。
【０１０４】２枚のダイクロイックミラー９１２，９１
４は、照明光学系から射出された照明光（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９１２
は、照明光学系２００’から射出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９１２を透
過した赤色光は、反射ミラー９１８で反射され、フィー
ルドレンズ９４０を通って赤光用の液晶ライトバルブ９
５０に達する。このフィールドレンズ９４０は、重畳レ
ンズ５０から射出された各部分光束をその主光線に対し
てほぼ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９４２，９４４も同様
である。第１のダイクロイックミラー９１２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９１４によって反射され、フィールドレンズ
９４２を通って緑光用の液晶ライトバルブ９５２に達す
る。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー９１
４を透過し、入射側レンズ９３０、リレーレンズ９３２
および反射ミラー９２２，９２４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（射出側レンズ）９
４４を通って青色光用の液晶ライトバルブ９５４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９３０に入射した部分光束をそ
のまま、射出側レンズ９４４に伝えるためである。
【０１０５】３枚の液晶ライトバルブ９５０，９５２，
９５４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。なお、液晶ライトバルブ９５
０，９５２，９５４の入射面側には、液晶パネルの１画
素毎に対応して図示しないマイクロレンズが配置されて
いる。クロスダイクロイックプリズム９６０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。クロスダイクロイックプリズム９６
０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９
６０で生成された合成光は、投写レンズ系９７０の方向
に射出される。投写レンズ系９７０は投写光学系として
の機能を有し、クロスダイクロイックプリズム９６０で
生成された合成光を投写スクリーン９００上に拡大投写
して、カラー画像を表示する。
【０１０６】この投写型表示装置９００は、照明光学系
２００’を用いることによって、第２実施例において説
明したように液晶ライトバルブ９５０，９５２，９５４
の入射面側に配置されたマイクロレンズに入射する光束
の入射角を小さくすることができるので、マイクロレン
ズに入射した光束を効率よく集光して、液晶ライトバル
ブ９５０，９５２，９５４において効率よく利用するこ
とができる。また、照明光学系２００’の後段に配置さ
れた各レンズ、例えば、フィールドレンズ９４０，９４
２，９４４や、入射側レンズ９３０、リレーレンズ９３
２、投写レンズ系９７０に入射する光束の主光線の入射
角も小さくすることができるので、各レンズにおける光
の利用効率を向上させることもできる。これにより、よ
り明るく均一でむらの無い投写画像を実現することがで
きる。
【０１０７】また、照明光学系２００’からは一方の偏
光光束、例えばＳ偏光光束に偏光方向が揃った光束が射
出される。この結果、偏光方向の揃ったほぼ１種類の偏
光光束が３ヶ所の液晶ライトバルブ９５０，９５２，９
５４に導かれるので、これらに備えられている偏光板に
よる光吸収は非常に少なくいため、光の利用効率が向上
して明るい投写画像を得ることができる。また、光吸収
による発熱量も極めて少なくなるため、偏光板や液晶パ
ネルの温度上昇を抑制することができる。
【０１０８】また、この投写型表示装置９００の照明光
学系として上述した他の実施例における照明光学系を用
いてもほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１０９】なお、本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。
【０１１０】（１）上記各実施例で説明した照明光学系
は、集光レンズおよび発散レンズの２つの光学要素を用
いてアフォーカル光学系を構成し、光源と第１のレンズ
アレイとの間、第１のレンズアレイと第２のレンズアレ
イとの間、等にまとめて配置した例を示しているが、こ
れに限定されるものではなく、アフォーカル光学系の各
構成要素を、照明光学系のいずれかの個所に別々に配置
するようにしてもよい。要するに照明光学系から射出さ
れる光束が、照明領域に入射する角度が小さくなるよう
にできればよい。
【０１１１】（２）上述した第８実施例では、透過型の
投写型表示装置に本発明の照明光学系を適用した場合の
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できると共に、変調された３
色の光を再度合成して同一の方向に射出する色光合成手
段としても利用できる。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。
【０１１２】（３）また、第８実施例では、カラー画像
を表示する投写型表示装置を例に説明しているが、モノ
クロ画像を表示する投写型表示装置に適用することも可
能である。この場合にも、上記投写型表示装置と同様な
効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としての照明光学系の要部
を平面的に見た概略構成図である。
【図２】第１のレンズアレイ３０の外観を示す斜視図で
ある。
【図３】第１のレンズアレイ３０および集光レンズ６０
の他の構成と、第２のレンズアレイ４０および発散レン
ズ７０の他の構成とを示す説明図である。
【図４】第１実施例としての照明光学系の変形例を示す
概略構成図である。
【図５】アフォーカル光学系の他の構成を示す説明図で
ある。
【図６】照明光学系１００を偏光照明光学系とした場合
の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図７】偏光発生素子１８０の構成を示す説明図であ
る。
【図８】本発明の第３実施例としての照明光学系の要部
を平面的に見た概略構成図である。
【図９】本発明の第４実施例としての照明光学系の要部
を平面的に見た概略構成図である。
【図１０】本発明の第５実施例としての照明光学系の要
部を平面的に見た概略構成図である。
【図１１】本発明の第６実施例としての照明光学系の要
部を平面的に見た概略構成図である。
【図１２】本発明の第７実施例としての照明光学系の要
部を平面的に見た概略構成図である。
【図１３】本発明の第８実施例としての照明光学系の要
部を平面的に見た概略構成図である。
【図１４】本発明の照明光学系を用いた投写型表示装置
の要部を平面的に見た概略構成図である。
【図１５】液晶パネルの光の入射面側にマイクロレンズ
を配置した場合に、液晶パネルに入射する光束を示す説
明図である。
【符号の説明】
２０…光源 ２２…光源ランプ ２４…凹面鏡 ３０…第１のレンズアレイ ３０ａ…偏心レンズアレイ ３１…小レンズ ４０…第２のレンズアレイ ４０’…第２のレンズアレイ ４０ａ…偏心レンズアレイ ４１…小レンズ ５０…重畳レンズ ５０’…重畳レンズ ６０…集光レンズ ６０’…凸レンズ ７０…発散レンズ ７０’…凸レンズ ８０…照明領域 ９０…反射ミラー １００…照明光学系 １０００…液晶パネル １０１０…液晶層 １０１０…遮光層 １０２０…遮光層 １１００…マイクロレンズアレイ １１１０…マイクロレンズ １２０…遮光板 １２２…遮光面 １２３…開口面 １４０…偏光ビームスプリッタアレイ １４０…偏光発生素子 １４３…透光性板材 １４４…偏光分離膜 １４５…反射膜 １６０…選択位相差板 １６２…λ／２位相差層 １６３…開口層 １８０…偏光発生素子 ２００…照明光学系 ３００…照明光学系 ３２０…光源 ３３０…第１のレンズアレイ ３４０…第２のレンズアレイ ３５０…重畳レンズ ３６０…集光レンズ ３７０…発散レンズ ３８０…偏光発生素子 ４００…照明光学系 ４２０…光源 ４３０…第１のレンズアレイ ４４０…第２のレンズアレイ ４５０…重畳レンズ ４６０…集光レンズ ４７０…集光レンズ ４８０…偏光発生素子 ５００…照明光学系 ５２０…光源 ５３０…第１のレンズアレイ ５４０…第２のレンズアレイ ５５０…重畳レンズ ５６０…集光レンズ ５７０…発散レンズ ５８０…偏光発生素子 ６００…照明光学系 ６２０…光源 ６３０…第１のレンズアレイ ６４０…第２のレンズアレイ ６６０…集光レンズ ６７０…発散レンズ ６８０…偏光発生素子 ７００…照明光学系 ７２０…光源 ７２２…光源ランプ ７２４…凹面鏡 ７３０…第１のレンズアレイ ７４０…第２のレンズアレイ ７５０…重畳レンズ ７７０…発散レンズ ７８０…偏光発生素子 ８００…照明光学系 ８２０…光源 ８２２…光源ランプ ８２４…凹面鏡 ８３０…第１のレンズアレイ ８４０…第２のレンズアレイ ８５０…重畳レンズ ８７０…発散レンズ ８８０…偏光発生素子 ９００…投写型表示装置 ９１２…第１のダイクロイックミラー ９１４…第２のダイクロイックミラー ９１８…反射ミラー ９２２，９２４…反射ミラー ９３０…入射側レンズ ９３２…リレーレンズ ９４０…フィールドレンズ ９４２…フィールドレンズ ９４４…フィールドレンズ（射出側レンズ） ９５０，９５２，９５４…液晶ライトバルブ ９６０…クロスダイクロイックプリズム ９７０…投写レンズ系 ９８０…投写スクリーン

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の光学装置の光入射面を照明領域と
    して照明するために、光源から射出された光束を複数の
    部分光束に分割するとともに、該複数の部分光束を前記
    照明領域上でほぼ重畳させる照明光学系であって、 入射光束を該入射光束の光束の幅よりも小さな光束の幅
    を有する射出光束に変換するアフォーカル光学系の機能
    を有する光束縮小手段を備え、 前記光束縮小手段は、前記アフォーカル光学系を実現す
    るための集光機能と光を平行化する機能とを備える照明
    光学系。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の照明光学系であって、 前記照明光学系は、 略平行な光束を射出する光源と、 前記光源から射出された光束を複数の部分光束に分割す
    るとともに、前記複数の部分光束を前記照明領域上でほ
    ぼ重畳させる分割重畳手段と、を備え、 前記光束縮小手段は前記分割重畳手段に含まれている照
    明光学系。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の照明光学系であって、 前記分割重畳手段は、 前記略平行な光束を複数の部分光束に分割するための複
    数の小レンズを有する第１のレンズアレイの機能と、前
    記集光機能とを有する第１の光束分割手段と、 第１のレンズアレイに対応して複数の小レンズを有する
    第２のレンズアレイの機能と、前記光を平行化する機能
    とを有する第２の光束分割手段と、 前記第２の光束分割手段から射出された前記複数の部分
    光束を前記照明領域上で重畳させる重畳手段と、を備え
    る照明光学系。
  4. 【請求項４】 請求項２記載の照明光学系であって、 前記分割重畳手段は、 第１の光束分割手段と第２の光束分割手段とを備え、 前記第１の光束分割手段は、 前記略平行な光束を複数の部分光束に分割するための複
    数の小レンズを有する第１のレンズアレイの機能と、前
    記集光機能と、該第１の光束分割手段から射出される複
    数の部分光束を前記第２の光束分割手段を介して前記照
    明領域上で重畳させる機能と、を有し、 前記第２の光束分割手段は、 前記第１のレンズアレイに対応して複数の小レンズを有
    する第２のレンズアレイの機能と、前記光を平行化する
    機能と、を有する照明光学系。
  5. 【請求項５】 請求項２記載の照明光学系であって、 前記分割重畳手段は、 前記光源から射出された略平行な光束を複数の部分光束
    に分割する第１および第２の光束分割手段と、 前記複数の部分光束を前記照明領域上でほぼ重畳させる
    重畳手段と、を備え、 前記光束縮小手段は、前記光源から前記第１の光束分割
    手段の射出面までの光路上に設けられている照明光学
    系。
  6. 【請求項６】 請求項２記載の照明光学系であって、 前記分割重畳手段は、 前記光源から射出された略平行な光束を複数の部分光束
    に分割する第１および第２の光束分割手段と、 前記複数の部分光束を前記照明領域上でほぼ重畳させる
    重畳手段と、を備え、 前記光束縮小手段は、前記第２の光束分割手段の入射面
    から前記重畳手段の射出面までの光路上に設けられてい
    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、 前記分割重畳手段は、 前記光源から射出された略平行な光束を複数の部分光束
    に分割する第１および第２の光束分割手段と、 前記複数の部分光束を前記照明領域上でほぼ重畳させる
    重畳手段と、を備え、 前記光束縮小手段は、前記重畳手段の入射面から前記照
    明領域までの光路上に設けられている照明光学系。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の照明光学系であって、 前記照明光学系は、 前記集光機能を有する第１の光学要素としてのリフレク
    タを有し、収束する光束を射出する光源と、 前記収束光束を複数の部分光束に分割するとともに、前
    記複数の部分光束を前記照明領域上でほぼ重畳させる分
    割重畳手段と、を備え、 前記光を平行化する機能は前記分割重畳手段に含まれて
    いる照明光学系。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のいずれかに記
    載の照明光学系であって、さらに、 前記照明光学系のいずれかの位置に、ランダムな偏光方
    向を有する光束を偏光方向の揃った１種類の偏光光束に
    変換して射出する偏光発生手段を備え、 前記偏光発生手段は、入射光束を互いに偏光方向が異な
    る２種類の偏光光束に分離する偏光分離手段と、 前記偏光分離手段によって得られた一方の偏光光束の偏
    光方向を他方の偏光光束の偏光方向と同じとなるように
    偏光変換する偏光変換手段とを備え、 前記偏光発生手段によって得られた前記偏光方向の揃っ
    た１種類の偏光光束によって前記照明領域を照明する照
    明光学系。
  10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のいずれかに
    記載の照明光学系と、 前記照明領域としての光入射面を有し、前記照明光学系
    からの入射光を画像情報に応じて変調する光変調手段
    と、 前記光変調手段で得られる変調光束を投写面上に投写す
    る投写光学系と、を備える投写型表示装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の投写型表示装置で
    あって、 更に、前記照明光学系からの射出光を少なくとも２色の
    色光束に分離する色光分離手段と、 前記色光分離手段により分離された各色光束をそれぞれ
    変調する複数の前記光変調手段と、 それぞれの前記光変調手段で変調された後の各色の変調
    光束を合成する色光合成手段とを備え、 前記色光合成手段によって得られた合成光束が前記投写
    光学系を介して投写する投写型表示装置。
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