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JP2001042430A - Illumination optical system and projection display device using the same - Google Patents

Illumination optical system and projection display device using the same

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Publication number
JP2001042430A
JP2001042430A JP11213358A JP21335899A JP2001042430A JP 2001042430 A JP2001042430 A JP 2001042430A JP 11213358 A JP11213358 A JP 11213358A JP 21335899 A JP21335899 A JP 21335899A JP 2001042430 A JP2001042430 A JP 2001042430A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens array
optical system
lens
light
small
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11213358A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3684927B2 (en
Inventor
Takanori Ogawa
恭範 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Priority to US09/620,556 priority patent/US6527393B1/en
Priority to EP00306404A priority patent/EP1072923B1/en
Priority to EP04025394A priority patent/EP1510850A1/en
Priority to DE60036581T priority patent/DE60036581T2/en
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  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明光学系の光の利用効率の向上を図る。ま
た、分割光学系に用いられるレンズアレイを容易に製造
する。 【解決手段】 本発明の照明光学系は、光源と、分割光
学系と、重畳光学系とを備える。分割光学系は、光源か
ら射出された光を複数の部分光線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、第1のレンズア
レイの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る。第2のレン
ズアレイは、第1のレンズアレイから射出された複数の
部分光線束が集光される近傍位置に配置されており、複
数の小レンズで構成される複数のレンズ列の間には、そ
れぞれ平面部が形成されている。第2のレンズアレイの
複数の小レンズは、それぞれ対応する第1のレンズアレ
イの複数の小レンズによって集光された部分光線束の輪
郭形状に応じて、略矩形形状以外の多角形形状に形成さ
れている。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve the light use efficiency of an illumination optical system. Further, a lens array used for the split optical system is easily manufactured. An illumination optical system according to the present invention includes a light source, a split optical system, and a superposition optical system. The splitting optical system includes a first lens array having a plurality of small lenses for splitting light emitted from the light source into a plurality of partial light beams, and a plurality of small lenses respectively corresponding to the plurality of small lenses of the first lens array. A second lens array having a lens. The second lens array is disposed at a position where a plurality of partial light beams emitted from the first lens array are condensed, and is located between a plurality of lens arrays including a plurality of small lenses. , Respectively, are formed with flat portions. The plurality of small lenses of the second lens array are formed in a polygonal shape other than the substantially rectangular shape according to the contour shape of the partial light beam collected by the corresponding plurality of small lenses of the first lens array. Have been.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光源の射出光を複
数の部分光線束に分割した後に、それぞれを同一の照明
領域上でほぼ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
るい画像を表示可能な投写型表示装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system which divides the light emitted from a light source into a plurality of partial light beams and superimposes each light beam substantially on the same illumination area. The present invention also relates to a projection display device capable of displaying a uniform and bright image using the illumination optical system.

【0002】[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に照射された照明光学系からの照
明光を、表示させたい画像情報(画像信号)に応じて変
調し、この変調光をスクリーン上に投写して画像表示を
実現している。
2. Description of the Related Art In a projection display device, a "light valve" is used.
Illumination light from an illumination optical system, which is applied to a light modulator, is modulated in accordance with image information (image signal) to be displayed, and the modulated light is projected on a screen to realize image display. .

【0003】このような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い。しかし、照明
光学系の光源から射出される光は、通常、光源の光軸付
近の光の強度が最も高く、光軸から離れるに従って低く
なる傾向にある。このような光をそのまま照明光とする
と、投写型表示装置において不均一な画像が表示される
ことになる。このような問題を解決するため、従来よ
り、照明領域である光変調装置を均一に照明する光学系
としてインテグレータ光学系が利用されている。
It is preferable that an image displayed by such a projection display device is uniform and bright. However, the light emitted from the light source of the illumination optical system generally has the highest light intensity near the optical axis of the light source, and tends to decrease as the distance from the optical axis increases. If such light is used as illumination light as it is, an uneven image will be displayed on the projection display device. In order to solve such a problem, an integrator optical system has been conventionally used as an optical system for uniformly illuminating a light modulator which is an illumination area.

【0004】このインテグレータ光学系としては、光源
から射出される光を複数の部分光線束に分割し、分割さ
れた複数の部分光線束のそれぞれを、照明領域上で重畳
することにより、均一な照明を実現するものが一般的で
ある。
The integrator optical system divides light emitted from a light source into a plurality of partial light beams, and superimposes each of the plurality of divided partial light beams on an illumination area to provide uniform illumination. Is generally realized.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】照明光学系の光源に用
いられる光源ランプは、点光源であることが理想である
が、点光源を実現することは困難である。このため、上
記インテグレータ光学系においては、光源からの光を複
数の部分光線束に分割するとともに照明領域上で重畳す
る際に、光源から射出された光の利用効率が低下し、無
効な光が構成部品を発熱させる場合がある。
The light source lamp used for the light source of the illumination optical system is ideally a point light source, but it is difficult to realize a point light source. Therefore, in the integrator optical system, when the light from the light source is divided into a plurality of partial light beams and superimposed on the illumination area, the use efficiency of the light emitted from the light source is reduced, and invalid light is reduced. Components may generate heat.

【0006】しかし、投写型表示装置によって表示され
る画像は、より明るいことが好ましため、これに用いら
れる照明光学系としては、光の利用効率がより高いこと
が望まれている。
However, it is preferable that the image displayed by the projection display device is brighter, and it is desired that the illumination optical system used for the image display device has higher light use efficiency.

【0007】また、インテグレータ光学系の分割光学系
は、複数の小レンズが敷き詰め配置されたレンズアレイ
を用いて構成されることが一般的であるが、このレンズ
アレイを精度よく製造することが難しいという問題もあ
る。
[0007] In general, the split optical system of the integrator optical system is configured using a lens array in which a plurality of small lenses are spread, but it is difficult to accurately manufacture this lens array. There is also a problem.

【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、照明光学系の光
の利用効率の向上を図り、構成部品の発熱を低く押さえ
ることができる技術を提供することを第1の目的とす
る。また、分割光学系に用いられるレンズアレイを容易
に製造する技術を提供することを第2の目的とする。さ
らに、投写型表示装置において、均一でより明るい投写
画像を得ることを第3の目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and provides a technique capable of improving the efficiency of use of light of an illumination optical system and suppressing heat generation of constituent parts. The first purpose is to do so. It is another object of the present invention to provide a technique for easily manufacturing a lens array used for a split optical system. Further, a third object is to obtain a uniform and brighter projected image in the projection display device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、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
て照明する照明光学系であって、光源と、前記光源から
射出された光を複数の部分光線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2
のレンズアレイは、前記第1のレンズアレイから射出さ
れた複数の部分光線束が集光される近傍位置に配置され
ており、前記複数の小レンズで構成される複数のレンズ
列の間には、それぞれ平面部が形成されていることを特
徴とする。
In order to solve at least a part of the above problems, an illumination optical system according to the present invention provides an illumination optical system that illuminates a light incident surface of a predetermined optical device as an illumination area. A first lens array having a light source, a plurality of small lenses that divide light emitted from the light source into a plurality of partial light beams, and a plurality of small lenses of the first lens array. A second lens array having a corresponding plurality of lenslets;
Is arranged at a position where a plurality of partial light beams emitted from the first lens array are condensed, and between the plurality of lens rows constituted by the plurality of small lenses, , Each of which has a flat portion.

【0010】また、本発明の照明光学系の第2のレンズ
アレイは、前記複数の小レンズで構成される複数のレン
ズ列の間にそれぞれ平面部が形成されているので、各小
レンズ同士は互いに平面部を介して接続され、互いに直
接接することはない。これにより、レンズ同士が直接接
している場合に比べて、第2のレンズアレイを容易に精
度良く製造することができる。
In the second lens array of the illumination optical system according to the present invention, a plane portion is formed between each of the plurality of lens rows composed of the plurality of small lenses. They are connected to each other via a plane portion and do not directly contact each other. Thus, the second lens array can be easily and accurately manufactured as compared with the case where the lenses are in direct contact with each other.

【0011】なお、前記第2のレンズアレイの複数の小
レンズは、それぞれ対応する第1のレンズアレイの複数
の小レンズによって集光された部分光線束の輪郭形状に
応じて、略矩形形状以外の多角形形状に形成されている
ことが好ましい。
The plurality of small lenses of the second lens array may have a shape other than a substantially rectangular shape depending on the contour shape of the partial light beam condensed by the corresponding plurality of small lenses of the first lens array. Is preferably formed in a polygonal shape.

【0012】第1のレンズアレイの各小レンズから射出
された部分光線束は、対応する第2のレンズアレイの各
小レンズに入射しないと、有効な照明光として利用でき
ない場合がある。この結果として照明光学系の光の利用
効率が低下する場合がある。これに対して、本発明の照
明光学系においては、それぞれ対応する第1のレンズア
レイの複数の小レンズによって集光された部分光線束の
輪郭形状に応じて、略矩形形状以外の多角形形状に形成
されていることにより、第1のレンズアレイの各小レン
ズから射出された部分光線束が、対応する第2のレンズ
アレイの小レンズに隣接する他の小レンズに入射するこ
とを抑制することができる。これにより、照明光学系の
光の利用効率を向上させることができる。なお、「略矩
形形状」とは、完全に矩形形状(長方形や正方形)であ
る場合のみならず、設計誤差等で完全に矩形形状となっ
ていない場合や、多少の角の面取り加工が加えられた形
状を含む。すなわち、レンズの設計思想として矩形形状
であることを意味する。
A partial light beam emitted from each small lens of the first lens array may not be used as effective illumination light unless it enters each corresponding small lens of the second lens array. As a result, the light use efficiency of the illumination optical system may decrease. On the other hand, in the illumination optical system of the present invention, a polygonal shape other than a substantially rectangular shape is used in accordance with the contour shape of the partial light beam condensed by the plurality of small lenses of the corresponding first lens array. Is formed, the partial light beam emitted from each small lens of the first lens array is prevented from entering another small lens adjacent to the corresponding small lens of the second lens array. be able to. Thereby, the light use efficiency of the illumination optical system can be improved. The “substantially rectangular shape” means not only a completely rectangular shape (rectangular or square) but also a case where the shape is not completely rectangular due to a design error or the like, and chamfering of some corners is added. Including the shape. That is, it means that the lens has a rectangular shape as a design concept.

【0013】また、前記第2のレンズアレイの平面部
は、前記平面部を有せずに複数の小レンズが敷き詰め配
置されていると仮定したときに、前記複数の小レンズの
うち前記偏光変換光学系の前記無効入射面に光を入射さ
せる部分の少なくとも一部に形成されていることが好ま
しい。
Further, when it is assumed that a plurality of small lenses are spread and arranged without having the flat portion, the plane of the second lens array has the polarization conversion function of the plurality of small lenses. It is preferable that the optical system be formed on at least a part of a portion where light is incident on the invalid incidence surface of the optical system.

【0014】偏光変換光学系の無効入射面に入射する光
は、偏光変換光学系において有効に利用できない光であ
る。従って、上記構成においては、平面部を有せずに複
数の小レンズが敷き詰め配置されていると仮定したとき
と比べて、照明光学系の光の利用効率をほとんど低下さ
せることがない。
Light incident on the invalid incidence surface of the polarization conversion optical system is light that cannot be effectively used in the polarization conversion optical system. Therefore, in the above-described configuration, the light use efficiency of the illumination optical system is hardly reduced as compared with the case where it is assumed that a plurality of small lenses are laid out without a flat portion.

【0015】ここで、前記第2のレンズアレイの中心を
通り、互いに垂直な2つの基準軸を定義したときに、前
記第2のレンズアレイの複数の小レンズを区分する区分
線のうち少なくとも一部は、前記2つの基準軸から離れ
るに従って、前記2つの基準軸に対する傾きが大きくな
るように形成されていることが好ましい。
Here, when two reference axes passing through the center of the second lens array and perpendicular to each other are defined, at least one of the dividing lines for dividing the plurality of small lenses of the second lens array. It is preferable that the portion is formed so that the inclination with respect to the two reference axes increases as the distance from the two reference axes increases.

【0016】また、前記第2のレンズアレイの複数の小
レンズの少なくとも一部は、前記2つの基準線のうち、
一方の基準線に平行な2つの区分線と、他方の基準線に
対して傾いた2つの区分線とで区分された台形形状を有
しているようにしてもよい。
[0016] At least a part of the plurality of small lenses of the second lens array is one of the two reference lines.
It may have a trapezoidal shape divided by two division lines parallel to one reference line and two division lines inclined with respect to the other reference line.

【0017】上記のようにすれば、入射する部分光線束
の輪郭形状の傾きに応じて第2のレンズアレイの小レン
ズを形成することができる。
According to the above arrangement, the small lenses of the second lens array can be formed according to the inclination of the contour shape of the incident partial light beam.

【0018】また、前記平面部の表面には光拡散面が形
成されていることが好ましい。
It is preferable that a light diffusing surface is formed on the surface of the flat portion.

【0019】このようにすれば、前記平面部に入射した
光は拡散されるので、偏光変換光学系の無効入射面に入
射する光を減少させることができる。偏光変換光学系の
無効入射面に入射する光を減少させれば、偏光板等の偏
光子での発熱を低く押さえることができる。
With this configuration, since the light incident on the flat portion is diffused, the light incident on the ineffective incident surface of the polarization conversion optical system can be reduced. If the light incident on the ineffective incident surface of the polarization conversion optical system is reduced, heat generated by a polarizer such as a polarizing plate can be reduced.

【0020】また、前記平面部の表面には遮光面が形成
されているようにしてもよい。
Further, a light-shielding surface may be formed on the surface of the flat portion.

【0021】前記平面部に遮光面を形成すれば、偏光変
換光学系の無効入射面に入射するような光を容易に遮光
することができる。
If a light-shielding surface is formed on the flat portion, light that enters the ineffective incident surface of the polarization conversion optical system can be easily shielded.

【0022】上記照明光学系において、前記第1のレン
ズアレイは、M列(Mは2以上の整数)の小レンズ列を
有しており、前記第2のレンズアレイは、N列(NはM
よりも小さな1以上の整数)の小レンズ列を有してお
り、前記第1のレンズアレイ内の複数の小レンズ列で形
成された複数列の部分光線束を、より少ない列にまとめ
て前記第2のレンズアレイに入射させることによって、
前記第1のレンズアレイのM列の小レンズ列で分割され
た部分光線束が前記第2のレンズアレイのN列の小レン
ズ列に入射するように構成されているようにしてもよ
い。
In the above illumination optical system, the first lens array has M rows (M is an integer of 2 or more) of small lens rows, and the second lens array has N rows (N is an integer). M
(A smaller integer of 1 or more), and a plurality of rows of partial light beams formed by a plurality of small lens rows in the first lens array are grouped into a smaller number of rows. By being incident on the second lens array,
The partial light beam split by the M small lens rows of the first lens array may be configured to be incident on the N small lens rows of the second lens array.

【0023】上記構成によれば、第1のレンズアレイの
M列の小レンズ列で分割された部分光線束が第2のレン
ズアレイのN列の小レンズ列に入射するようにすること
ができるので、第2のレンズアレイから射出される部分
光線束の列の間隔を広げることができる。これにより、
第2のレンズアレイと、当該第2のレンズアレイから射
出された光を照明領域に重畳させる重畳光学系との間に
複数の部分光線束の各列に対応する光学要素を備えた場
合に、この各列に対応する光学要素の列方向の幅を大き
くすることができるので、この各列に対応する光学要素
への光の入射効率を向上させることができる。この結
果、照明光学系の光の利用効率の向上を図ることができ
る。
According to the above arrangement, the partial light beam split by the M small lens rows of the first lens array can be incident on the N small lens rows of the second lens array. Therefore, it is possible to widen the interval between the rows of partial light beams emitted from the second lens array. This allows
When an optical element corresponding to each column of the plurality of partial light beams is provided between the second lens array and a superimposing optical system that superimposes light emitted from the second lens array on an illumination area, Since the width of the optical element corresponding to each row in the column direction can be increased, the efficiency of light incidence on the optical element corresponding to each row can be improved. As a result, it is possible to improve the light use efficiency of the illumination optical system.

【0024】ここで、前記第1のレンズアレイ内の前記
複数の小レンズ列は2列の小レンズ列であり、前記2列
の小レンズ列は、前記2列の小レンズ列のうち外側の1
列の各小レンズの位置が、列の方向に沿って、内側の1
列の各小レンズの位置からずれて配列されており、前記
第1のレンズアレイの前記2列の小レンズ列に対応する
前記第2のレンズアレイの1列の小レンズ列は、前記第
1のレンズアレイの前記外側の1列の小レンズに対応す
る第1の小レンズと、前記内側の1列の小レンズに対応
する第2の小レンズとが交互に配列されていることが好
ましい。
Here, the plurality of small lens rows in the first lens array are two small lens rows, and the two small lens rows are outer ones of the two small lens rows. 1
The position of each lenslet in the row, along the row direction,
One small lens row of the second lens array corresponding to the two small lens rows of the first lens array is arranged so as to be shifted from the position of each small lens in the row. It is preferable that the first small lenses corresponding to the outer one row of small lenses and the second small lenses corresponding to the inner one row of small lenses are alternately arranged.

【0025】このようにすれば、第1のレンズアレイの
2列の小レンズ列から射出された複数の部分光線束を、
容易に、1列に並ぶ複数の部分光線束として第2のレン
ズアレイに入射させることができる。
In this way, the plurality of partial light beams emitted from the two small lens rows of the first lens array are
It is possible to easily enter the second lens array as a plurality of partial light beams arranged in a line.

【0026】上記照明光学系において、入射光線束を前
記入射光線束の幅よりも小さな幅を有する射出光線束に
変換するアフォーカル光学系を備えることが好ましい。
In the illumination optical system, it is preferable that the illumination optical system includes an afocal optical system that converts an incident light beam into an exit light beam having a width smaller than the width of the incident light beam.

【0027】アフォーカル光学系を備えれば、照明光学
系から射出される光線束の幅が、アフォーカル光学系を
備えない場合に比べて縮小することができるので、照明
領域を照射する光線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線束の入射角が小さ
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、上記構成の照明光学系によれば、光の利用効率を
向上させることができる。
With the afocal optical system, the width of the light beam emitted from the illumination optical system can be reduced as compared with the case without the afocal optical system. Can be made smaller. Generally, the smaller the angle of incidence of the light beam incident on the optical element, the better the light use efficiency of the optical element. Therefore, according to the illumination optical system having the above configuration, the light use efficiency can be improved.

【0028】ここで、前記第1のレンズアレイの近傍
に、前記アフォーカル光学系を実現するための集光機能
を有する集光レンズを備えており、前記第2のレンズア
レイの複数の小レンズは、前記アフォーカル光学系を実
現するための光を平行化する機能を有していることが好
ましい。
Here, a condenser lens having a condenser function for realizing the afocal optical system is provided near the first lens array, and a plurality of small lenses of the second lens array are provided. Preferably has a function of collimating light for realizing the afocal optical system.

【0029】上記構成によれば、アフォーカル光学系を
容易に実現できる。
According to the above configuration, an afocal optical system can be easily realized.

【0030】本発明の投写型表示装置は、上記各照明光
学系のいずれか1つと、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信号に応じ
て変調する光変調装置と、前記光変調装置で得られる変
調光を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とす
る。
The projection display apparatus of the present invention has one of the above-mentioned illumination optical systems and a light incident surface as the illumination area, and modulates incident light from the illumination optical system according to an image signal. And a projection optical system for projecting the modulated light obtained by the light modulation device.

【0031】上述したように、本発明の照明光学系は、
従来に比べて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
装置では、投写画像の明るさを向上させることができ
る。
As described above, the illumination optical system according to the present invention comprises:
Light utilization efficiency can be improved as compared with the related art.
Therefore, in a projection display device incorporating the illumination optical system of the present invention, the brightness of a projected image can be improved.

【0032】なお、本発明の照明光学系は、分割光学系
によるインテグレータ光学系を有しているので、光源か
ら射出された光が光線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。
Since the illumination optical system of the present invention has an integrator optical system using a split optical system, the light emitted from the light source has a large deviation in the light intensity distribution within the cross section of the light beam. Even if it is, it is possible to obtain illumination light with uniform brightness and without brightness or color unevenness, so that it is possible to obtain a projection image with uniform brightness over the entire projection surface and without brightness or color unevenness. it can.

【0033】上記投写型表示装置は、さらに、前記照明
光学系からの射出光を少なくとも2色の色光に分離する
色光分離光学系と、前記色光分離光学系により分離され
た各色光をそれぞれ変調する複数の前記光変調装置と、
それぞれの前記光変調装置で変調された後の各色の変調
光を合成する色光合成光学系と、を備え、前記色光合成
手段によって得られた合成光が前記投写光学系を介して
投写されるようにすることもできる。
The projection display apparatus further includes a color light separation optical system that separates the light emitted from the illumination optical system into at least two color lights, and modulates the color lights separated by the color light separation optical system. A plurality of the light modulation devices,
A color light synthesizing optical system that synthesizes the modulated light of each color after being modulated by each of the light modulation devices, and the synthesized light obtained by the color light synthesizing means is projected through the projection optical system. You can also

【0034】このようにすれば、従来より明るく均一で
むらの無いカラー画像を投写表示することができる。
This makes it possible to project and display a brighter, more uniform, and more even color image than in the prior art.

【0035】[0035]

【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、光の進行方向をz軸方向(光軸と平
行な方向)とし、z軸方向から見て12時の方向をy軸
方向(縦方向)とし、3時の方向をx軸方向(横方向)
とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the following embodiments, unless otherwise specified, the traveling direction of light is the z-axis direction (direction parallel to the optical axis), and the direction at 12:00 when viewed from the z-axis direction is the y-axis direction (vertical direction). Direction) and the 3 o'clock direction is the x-axis direction (lateral direction)
And

【0036】A.第1実施例の全体構成:図1は、第1
実施例としての照明光学系100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、光源20
と、分割光学系30と、偏光変換光学系60と、重畳光
学系(重畳レンズ)70と、を備えている。これらの各
光学要素20,30,60,70は、それぞれの中心軸
が照明光学系100のシステム光軸100axに一致す
るように配置されている。分割光学系30および重畳光
学系70は、照明領域LAの有効照明領域ELAをほぼ
均一に照明するためのインテグレータ光学系を構成して
いる。
A. FIG. 1 shows an overall configuration of the first embodiment.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an illumination optical system 100 according to an embodiment, as viewed in plan. The illumination optical system 100 includes a light source 20
, A split optical system 30, a polarization conversion optical system 60, and a superimposing optical system (superimposing lens) 70. These optical elements 20, 30, 60, 70 are arranged such that their respective central axes coincide with the system optical axis 100 ax of the illumination optical system 100. The split optical system 30 and the superimposing optical system 70 constitute an integrator optical system for illuminating the effective illumination area ELA of the illumination area LA almost uniformly.

【0037】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。光源ランプ22としては、通
常、メタルハライドランプや高圧水銀灯などの高圧放電
灯が用いられる。凹面鏡24としては、放物面鏡を用い
ることが好ましい。なお、放物面鏡に代えて、楕円面鏡
や球面鏡なども用いることができる。
The light source 20 has a light source lamp 22 as a radiation light source for emitting a radial light beam, and a concave mirror 24 for emitting the radiation light emitted from the light source lamp 22 as a substantially parallel light beam. As the light source lamp 22, a high-pressure discharge lamp such as a metal halide lamp or a high-pressure mercury lamp is usually used. As the concave mirror 24, it is preferable to use a parabolic mirror. Note that, instead of a parabolic mirror, an elliptical mirror, a spherical mirror, or the like can be used.

【0038】分割光学系30は、第1のレンズアレイ4
0と、第2のレンズアレイ50とを備えている。第1の
レンズアレイ40は、光源20から射出された略平行な
光を、複数の部分光線束に分割するとともに、それぞれ
の部分光線束を集光して第2のレンズアレイ50および
偏光変換光学系60の近傍に集光像を形成する機能を有
している。
The split optical system 30 includes the first lens array 4
0 and a second lens array 50. The first lens array 40 divides the substantially parallel light emitted from the light source 20 into a plurality of partial light beams, and collects the respective partial light beams to form a second lens array 50 and a polarization conversion optical system. It has a function of forming a condensed image near the system 60.

【0039】図2は、第1のレンズアレイ40を示す説
明図である。図2(A)は光の入射面側(光源20側)
から見た正面図である。図2(B)および(C)は平面
図および側面図である。第1のレンズアレイ40は、略
矩形形状の輪郭を有する平凸状の第1の小レンズ42が
複数行(M行)複数列(N列)に敷き詰め配列された構
成を有している。なお、レンズアレイの大きさは、複数
行複数列に敷き詰め配列された小レンズ全体の大きさを
いい、それ以外の周辺部分を含まない。なお、図2は、
M=8,N=6の例を示している。第1の小レンズ42
は、外形形状が略矩形形状を有しているが、レンズの光
軸はレンズの中心にある。以下では、このようにレンズ
の中心と光軸が一致しているレンズを「同心レンズ」と
呼ぶ。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the first lens array 40. FIG. 2A shows the light incident surface side (light source 20 side).
It is the front view seen from. 2 (B) and 2 (C) are a plan view and a side view. The first lens array 40 has a configuration in which first convex small lenses 42 each having a substantially rectangular outline are arranged in a plurality of rows (M rows) and a plurality of columns (N columns). Note that the size of the lens array refers to the size of the entire small lens arrayed in a plurality of rows and columns, and does not include other peripheral portions. In addition, FIG.
An example where M = 8 and N = 6 is shown. First small lens 42
Has a substantially rectangular outer shape, but the optical axis of the lens is at the center of the lens. Hereinafter, such a lens whose optical axis coincides with the center of the lens is referred to as a “concentric lens”.

【0040】各第1の小レンズ42をz軸方向に向かっ
て見た外形形状は、通常、有効照明領域ELA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、有効照明領域である画
像の形成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、第1の小レンズ42のアスペクト
比も4:3に設定することが好ましい。
The outer shape of each first small lens 42 as viewed in the z-axis direction is usually set to be substantially similar to the shape of the effective illumination area ELA. For example, assuming a liquid crystal panel as an illumination area, if the aspect ratio (ratio of horizontal to vertical dimensions) of an image formation area, which is an effective illumination area, is 4: 3, the aspect ratio of the first small lens 42 Is also preferably set to 4: 3.

【0041】図3は、第2のレンズアレイ50を示す説
明図である。図3(A)は光の入射面側(第1のレンズ
アレイ40側)から見た正面図である。図3(B)およ
び(C)は平面図および側面図である。第1のレンズア
レイ40の第1の小レンズ42と同じ数の第2の小レン
ズ52が、ほぼマトリクス状に配列された構成を有して
いる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the second lens array 50. FIG. 3A is a front view as viewed from the light incident surface side (the first lens array 40 side). 3 (B) and 3 (C) are a plan view and a side view. The first lens array 40 has a configuration in which the same number of second small lenses 52 as the first small lenses 42 are arranged substantially in a matrix.

【0042】ここで、中心軸50axを通りy軸方向に
沿った線を基準線50yとし、中心軸50axを通りx
軸方向に沿った線を基準線50xとする。複数の第2の
小レンズ52は、基準線50yを中心として左右両方向
(±x軸方向)に3列ずつ配列されている。右側の各列
には、基準線50xを中心として上下方向に8個の第2
の小レンズ52が配列されている。各第2の小レンズ5
2は、その配置位置に応じてそれぞれ異なった形状を有
している。左側の各列は、右側の各列と同様である。な
お、以下では、左側または右側を省略して各列を示す場
合もある。この場合には、左側または右側の列を示して
いる。
Here, a line passing through the central axis 50ax along the y-axis direction is defined as a reference line 50y, and x
A line along the axial direction is defined as a reference line 50x. The plurality of second small lenses 52 are arranged in three rows in both left and right directions (± x-axis directions) around the reference line 50y. Each of the columns on the right side has eight second vertical lines centered on the reference line 50x.
Are arranged. Each second small lens 5
2 have different shapes depending on the arrangement position. Each column on the left is the same as each column on the right. In the following, each column may be indicated by omitting the left side or the right side. In this case, the left or right column is shown.

【0043】第2の小レンズ52の各列は、第1のレン
ズアレイ40のように第1の小レンズ42の各列が敷き
詰め配列されるのではなく(図2)、平面部54を介し
て離間して配列されている。但し、左右の第1列同士
は、敷き詰め配列されている。なお、左右の第1列同士
も、他の列と同様に平面部54を介して離間配列される
ようにしてもよい。
Each row of the second small lenses 52 is not arranged by laying out the rows of the first small lenses 42 like the first lens array 40 (FIG. 2), but via a plane portion 54. Are spaced apart from each other. However, the first rows on the left and right are laid out and arranged. Note that the first rows on the left and right may also be arranged separately from each other via the plane portion 54 as in the other rows.

【0044】第2のレンズアレイ50の縦方向の高さお
よび横方向の長さL50は、第1のレンズアレイ40の
縦方向の高さH40(図2)および横方向の長さL40
にほぼ等しい。但し、左右両端の平面部54に相当する
長さだけ小さくなっている。
The vertical height L50 and the horizontal length L50 of the second lens array 50 are the vertical height H40 (FIG. 2) and the horizontal length L40 of the first lens array 40.
Is approximately equal to However, the length is reduced by a length corresponding to the plane portions 54 at the left and right ends.

【0045】なお、第2のレンズアレイ50の第2の小
レンズ52の形状および平面部54については、後述す
る。
The shape of the second small lens 52 of the second lens array 50 and the plane portion 54 will be described later.

【0046】図4は、第2のレンズアレイ50および第
1のレンズアレイ40をz軸方向から示す正面図であ
る。なお、図4に示す破線は、第1のレンズアレイ40
を示している。また、+印は、第1のレンズアレイの各
第1の小レンズ42の光軸を示している。第2のレンズ
アレイ50の各第2の小レンズ52の光軸は、対応する
第1のレンズアレイ40の第1の小レンズ42の光軸と
一致するように構成されている。
FIG. 4 is a front view showing the second lens array 50 and the first lens array 40 from the z-axis direction. The dashed line shown in FIG.
Is shown. Further, the + mark indicates the optical axis of each first small lens 42 of the first lens array. The optical axis of each second small lens 52 of the second lens array 50 is configured to coincide with the optical axis of the corresponding first small lens 42 of the first lens array 40.

【0047】なお、第1のレンズアレイ40のレンズの
向きは、図1に示す向きに限定される必要はなく、射出
面側に凸面を有するように配置してもよい。第2のレン
ズアレイ50も図1に示す向きに限定される必要はな
く、射出面側に凸面を有するように配置してもよい。ま
た、重畳光学系70も、図1に示す向きに限定される必
要はなく、入射面側に凸面を有するように配置してもよ
い。
The direction of the lenses of the first lens array 40 need not be limited to the direction shown in FIG. 1, but may be arranged so as to have a convex surface on the exit surface side. The second lens array 50 does not need to be limited to the direction shown in FIG. 1 and may be arranged so as to have a convex surface on the exit surface side. Further, the superposition optical system 70 need not be limited to the direction shown in FIG. 1 and may be arranged so as to have a convex surface on the incident surface side.

【0048】図1の偏光変換光学系60は、システム光
軸100axを中心として第2のレンズアレイ50の−
x軸方向側から射出される各部分光線束が入射する第1
の偏光変換素子アレイ60aと、+x軸方向側から射出
される各部分光線束が入射する第2の偏光変換素子アレ
イ60bと、を備えている。
The polarization conversion optical system 60 shown in FIG. 1 has a structure in which the second lens array 50 has a negative optical axis around the system optical axis 100ax.
The first where each partial light beam emitted from the x-axis direction enters
And a second polarization conversion element array 60b on which the respective partial light beams emitted from the + x-axis direction side are incident.

【0049】図5は、第1の偏光変換素子アレイ60a
の構成を示す斜視図である。第1の偏光変換素子アレイ
60aは、遮光板62と、偏光ビームスプリッタアレイ
64と、偏光ビームスプリッタアレイ64の光射出面の
一部に選択的に配置されたλ/2位相差板68とを備え
ている。偏光ビームスプリッタアレイ64は、それぞれ
断面が平行四辺形の柱状の複数の第1の透光性部材64
aが順次貼り合わされ、その両端に断面が台形の柱状の
第2と第3の透光性部材64b,64cが貼り合わされ
た形状を有している。なお、第2と第3の透光性部材6
4b、64cは、第1の透光性部材64aと同じ断面が
平行四辺形の柱状体であってもよい。また、断面が略直
角三角形の柱状体であってもよい。
FIG. 5 shows a first polarization conversion element array 60a.
It is a perspective view which shows a structure of. The first polarization conversion element array 60a includes a light shielding plate 62, a polarization beam splitter array 64, and a λ / 2 phase difference plate 68 selectively disposed on a part of the light exit surface of the polarization beam splitter array 64. Have. The polarizing beam splitter array 64 includes a plurality of first translucent members 64 each having a columnar shape having a parallelogram cross section.
a are sequentially bonded, and the second and third translucent members 64b and 64c having a trapezoidal cross section are bonded to both ends thereof. The second and third translucent members 6
4b and 64c may be columnar bodies having the same cross section as the first translucent member 64a and having a parallelogram shape. Further, the section may be a columnar body having a substantially right triangle.

【0050】各透光性部材64a,64b、64cの界
面には、偏光分離膜66aと反射膜66b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
64は、偏光分離膜66aと反射膜66bとが交互に配
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66aは誘電体多層膜
で、また、反射膜66bは誘電体多層膜あるいはアルミ
ニウム膜で形成することができる。
At the interface between the translucent members 64a, 64b, 64c, the polarization separation films 66a and the reflection films 66b are formed alternately. The polarization beam splitter array 64 is formed by bonding a plurality of glass plates having these films formed thereon such that the polarization separation films 66a and the reflection films 66b are alternately arranged, and is inclined at a predetermined angle. It is made by cutting. The polarization separation film 66a can be formed of a dielectric multilayer film, and the reflection film 66b can be formed of a dielectric multilayer film or an aluminum film.

【0051】λ/2位相差板68は、偏光分離膜66a
あるいは反射膜66bの光の射出面のx方向の写像部分
に、選択的に配置されている。この例では、偏光分離膜
66aの光の射出面のx方向の写像部分にλ/2位相差
板68が選択配置されている。
The λ / 2 retardation plate 68 includes a polarization separation film 66 a
Alternatively, it is selectively disposed on the mapping portion in the x direction of the light exit surface of the reflection film 66b. In this example, a λ / 2 retardation plate 68 is selectively disposed at a portion in the x direction on the light exit surface of the polarization separation film 66a.

【0052】遮光板62は、複数の遮光面62aと複数
の開口面62bとがストライプ状に配列して構成された
ものである。この例では、反射膜66bの光の入射面の
x方向の写像部分に遮光面62aが配列され、偏光分離
膜66aの光の入射面のx方向の写像部分に開口面62
bが配列されている。これにより、第1の偏光変換素子
アレイ60aに入射する光のうち開口面62bを通過し
た光が、偏光分離膜66aにのみ入射する。遮光板62
としては、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、あるいは、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。
The light-shielding plate 62 has a plurality of light-shielding surfaces 62a and a plurality of opening surfaces 62b arranged in a stripe pattern. In this example, the light-shielding surface 62a is arranged in the x-direction image portion of the light incident surface of the reflection film 66b, and the aperture surface 62 is arranged in the x-direction image portion of the light incidence surface of the polarization separation film 66a.
b are arranged. Accordingly, of the light incident on the first polarization conversion element array 60a, the light that has passed through the opening surface 62b is incident only on the polarization splitting film 66a. Light shield plate 62
The light-shielding film (for example, a chromium film, an aluminum film, and a dielectric multilayer film) is partially formed on a flat transparent body (for example, a glass plate). A light-blocking flat plate provided with an opening or the like can be used.

【0053】図6は、第1の偏光変換素子アレイ60a
の機能を示す説明図である。遮光板62の開口面62b
を通過した非偏光な光線束(s偏光光+p偏光光)は、
偏光ビームスプリッタアレイ64の偏光分離膜66aに
入射し、2種類の直線偏光光(s偏光光とp偏光光と)
に分離される。p偏光光のほとんどは、偏光分離膜66
aをそのまま透過する。一方、s偏光光のほとんどは、
偏光分離膜66aで反射され、さらに反射膜66bで反
射されて、偏光分離膜66a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。偏光分離膜66aを
透過したp偏光光は、λ/2位相差板68によってs偏
光光に変換されて射出する。この結果、第1の偏光変換
素子アレイ60aに入射した非偏光な光のほとんどはs
偏光光に変換されて射出する。もちろん反射膜66bで
反射される光の射出面部分だけにλ/2位相差層68を
形成することにより、ほとんどの光線束をp偏光光に変
換して射出することもできる。
FIG. 6 shows a first polarization conversion element array 60a.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the function of FIG. Opening surface 62b of light shielding plate 62
The unpolarized light beam (s-polarized light + p-polarized light) that has passed through
The light enters the polarization splitting film 66a of the polarization beam splitter array 64 and is divided into two types of linearly polarized light (s-polarized light and p-polarized light).
Is separated into Most of the p-polarized light is
a is transmitted as it is. On the other hand, most of s-polarized light is
The light is reflected by the polarization separation film 66a, further reflected by the reflection film 66b, and emitted in a state substantially parallel to the p-polarized light that has passed through the polarization separation film 66a as it is. The p-polarized light transmitted through the polarization separation film 66a is converted into s-polarized light by the λ / 2 retardation plate 68 and emitted. As a result, most of the non-polarized light incident on the first polarization conversion element array 60a is s.
The light is converted into polarized light and emitted. Of course, by forming the λ / 2 retardation layer 68 only on the exit surface of the light reflected by the reflection film 66b, almost all light beams can be converted into p-polarized light and emitted.

【0054】ここで、非偏光な光が偏光分離膜66aで
はなく、反射膜66bに直接入射するとすると、第1の
偏光変換素子アレイ60aからは、s偏光光ではなくp
偏光光の光が射出されることになる。上述したように、
本実施例では、遮光板62の遮光面62aによって反射
膜66bに光が入射するのを防止している。従って、反
射膜66bに非偏光な光が入射して、第1の偏光変換素
子アレイ60aから望ましくない直線偏光光が射出され
るのを防止することができる。
Here, assuming that the non-polarized light is directly incident on the reflection film 66b instead of the polarization separation film 66a, the first polarization conversion element array 60a outputs p light instead of s-polarized light.
The polarized light is emitted. As mentioned above,
In the present embodiment, light is prevented from being incident on the reflection film 66b by the light-shielding surface 62a of the light-shielding plate 62. Therefore, it is possible to prevent the unpolarized light from being incident on the reflection film 66b and emitting the undesired linearly polarized light from the first polarization conversion element array 60a.

【0055】なお、隣り合う1つの偏光分離膜66aお
よび1つの反射膜66bと、1つのλ/2位相差板68
とを含む1つのブロックを、1列の偏光変換素子とみな
すことができる。偏光変換素子アレイ60aは、このよ
うな偏光変換素子が、x方向に複数列配列されたもので
ある。この実施例では、3列の偏光変換素子で構成され
ている。
Incidentally, one adjacent polarization splitting film 66a and one reflecting film 66b, and one λ / 2 retardation plate 68
Can be regarded as one row of polarization conversion elements. In the polarization conversion element array 60a, such polarization conversion elements are arranged in a plurality of rows in the x direction. In this embodiment, it is composed of three rows of polarization conversion elements.

【0056】第2の偏光変換素子アレイ60bは、シス
テム光軸100axを対称軸として偏光変換素子アレイ
60aと対称な構造を有しており、同様の機能を有して
いるので、説明を省略する。
The second polarization conversion element array 60b has a structure symmetrical to the polarization conversion element array 60a with the system optical axis 100ax as the axis of symmetry, and has the same function. .

【0057】なお、以上の説明からわかるように、遮光
板62の遮光面62aに対応する偏光変換素子アレイ6
0a,60bの光の入射面が偏光変換光学系60の無効
入射面に相当し、遮光板62の開口面62bに対応する
偏光変換素子アレイ60a,60bの光の入射面が偏光
変換光学系60の有効入射面に相当する。本実施例で
は、偏光変換素子アレイ60a,60bの反射膜66b
のx方向の写像部分が無効入射面に相当し、偏光分離膜
66aのx方向の写像部分が有効入射面に相当する。
As can be seen from the above description, the polarization conversion element array 6 corresponding to the light shielding surface 62a of the light shielding plate 62
The incident surfaces of the light beams 0a and 60b correspond to the ineffective incident surface of the polarization conversion optical system 60, and the light incident surfaces of the polarization conversion element arrays 60a and 60b corresponding to the aperture surfaces 62b of the light shielding plate 62 correspond to the polarization conversion optical system 60. Corresponds to the effective incident surface. In this embodiment, the reflection film 66b of the polarization conversion element arrays 60a and 60b is used.
Of the polarization separation film 66a corresponds to the effective incident surface.

【0058】なお、上記偏光変換光学系60としては、
2つの偏光変換素子アレイ60a,60bではなく、1
つの偏光変換素子アレイを備えるようにすることも可能
である。
The polarization conversion optical system 60 includes:
Instead of two polarization conversion element arrays 60a and 60b, 1
It is also possible to provide one polarization conversion element array.

【0059】図1の光源20から射出された光は、第1
のレンズアレイ40の複数の第1の小レンズ42によっ
て複数の部分光線束に分割される。分割された複数の部
分光線束は、第2のレンズアレイ50の対応する第2の
小レンズ52に入射されるように集光されて、第2のレ
ンズアレイ50および偏光変換光学系60の近傍でそれ
ぞれそれぞれ集光像を形成する。なお、図1は、説明を
容易にするため、各部分光線束の中心軸を実線で示して
いる。第2のレンズアレイ50は、各第2の小レンズ5
2に入射した光が照明領域LAに有効に照射されるよう
に集光する機能を有している。各第2の小レンズ52か
ら射出された部分光線束は、偏光変換光学系60の偏光
分離膜66aに入射する。偏光変換光学系60に入射し
た複数の部分光線束は、上述したように、ほとんど1種
類の直線偏光光にそれぞれ変換される。偏光変換光学系
60から射出された複数の部分光線束は、重畳光学系7
0に入射し、重畳光学系70の重畳作用によって、照明
領域LAの有効照明領域ELA上でほぼ重畳される。こ
の結果、有効照明領域ELAは、ほとんど1種類の直線
偏光光でほぼ均一に照明されることになる。
The light emitted from the light source 20 in FIG.
Are divided into a plurality of partial light beams by the plurality of first small lenses 42 of the lens array 40. The plurality of divided partial light beams are condensed so as to be incident on the corresponding second small lenses 52 of the second lens array 50, and are located near the second lens array 50 and the polarization conversion optical system 60. Respectively form a condensed image. In FIG. 1, the central axis of each partial light beam is shown by a solid line for ease of explanation. The second lens array 50 is provided for each second small lens 5.
2 has a function of condensing light so that the light incident on the illumination area LA is effectively irradiated on the illumination area LA. The partial light beam emitted from each second small lens 52 enters the polarization splitting film 66 a of the polarization conversion optical system 60. As described above, the plurality of partial light beams incident on the polarization conversion optical system 60 are converted into almost one type of linearly polarized light, respectively. The plurality of partial light beams emitted from the polarization conversion optical system 60 are
0, and are substantially superimposed on the effective illumination area ELA of the illumination area LA by the superposition action of the superposition optical system 70. As a result, the effective illumination area ELA is almost uniformly illuminated with one kind of linearly polarized light.

【0060】なお、第2のレンズアレイ50と、偏光変
換光学系60と、重畳光学系70とは、離間して示され
ている。しかしながら、通常は、それぞれの界面におけ
る光の損失を低減するために、それぞれを接着剤で貼り
合わせるなどして、密接して配置されることが好まし
い。また、重畳光学系70は、省略することも可能であ
る。
The second lens array 50, the polarization conversion optical system 60, and the superposition optical system 70 are shown separated from each other. However, usually, in order to reduce the loss of light at each interface, it is preferable that they are closely arranged by bonding each other with an adhesive or the like. Further, the superposition optical system 70 can be omitted.

【0061】B.第2のレンズアレイ50の機能:以下
では、第2のレンズアレイ50の機能を説明するため、
まず、図7に示す比較例のレンズアレイ50Mの機能を
説明する。この比較例のレンズアレイ50Mは、小レン
ズ列の間に平面部が形成されていない点以外は、図3に
示した第2のレンズアレイ50と同じである。
B. Function of the second lens array 50: In the following, in order to describe the function of the second lens array 50,
First, the function of the lens array 50M of the comparative example shown in FIG. 7 will be described. The lens array 50M of this comparative example is the same as the second lens array 50 shown in FIG. 3 except that no flat portion is formed between the small lens rows.

【0062】図8は、第1のレンズアレイ40によって
形成される集光像について示す説明図である。図の集光
像は、等高線によって示された光強度によって表されて
いる。図8は、第2のレンズアレイ50の右上部にある
1/4の部分の集光像のみを示している。なお、通常、
光源20から射出される光の特性は、光軸を中心として
対称となるため、左半分の集光像は右半分の集光像に対
して左右対称となり、下半分の集光像は上半分の集光像
に対して上下対称となる。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a condensed image formed by the first lens array 40. The condensed image in the figure is represented by the light intensity indicated by the contour lines. FIG. 8 shows only the condensed image of the 1 / portion at the upper right of the second lens array 50. Usually,
Since the characteristics of the light emitted from the light source 20 are symmetric about the optical axis, the left half condensed image is left-right symmetric with respect to the right half condensed image, and the lower half condensed image is the upper half. Is vertically symmetrical with respect to the condensed image.

【0063】光源20を構成する光源ランプ22は、点
光源ではないため、各部分光線束の集光像も、光源ラン
プの形状に応じた形状を有している。この例では、シス
テム光軸100axと集光像の形成される位置とを結ぶ
方向(以下、「放射方向」と呼ぶ)に沿って細長い形状
(略長円形状や略楕円形状)を有している。また、光源
20から射出される光は、システム光軸100axから
離れるほど平行性に優れる傾向にあるため、周辺の集光
像ほど全体の大きさが小さくなる傾向にある。
Since the light source lamp 22 constituting the light source 20 is not a point light source, the condensed image of each partial light beam also has a shape corresponding to the shape of the light source lamp. In this example, it has an elongated shape (substantially elliptical shape or approximately elliptical shape) along a direction (hereinafter, referred to as “radiation direction”) connecting the system optical axis 100ax and the position where the condensed image is formed. I have. In addition, since the light emitted from the light source 20 tends to have more excellent parallelism as the distance from the system optical axis 100ax is increased, the overall size of the condensed image in the periphery tends to be smaller.

【0064】このような場合、第2のレンズアレイが、
第1のレンズアレイ40と同じ形状を有するレンズアレ
イであると仮定すると、図8に示すように、各部分光線
束による集光像が対応する小レンズからはみ出してしま
う部分が多く発生する場合がある(図中、斜線で示
す)。第1のレンズアレイおよび第2のレンズアレイに
よって構成される分割光学系は、それぞれ対応する小レ
ンズを通過した光線束が、重畳光学系70を介して有効
照明領域ELAに照射されるように設定されている。従
って、対応する小レンズ以外のレンズに入射した光線束
は、有効照明領域ELAに有効に照射されない場合があ
る。上記のように、はみ出している部分が多いと、それ
だけ照明光学系としての光の利用効率が低下することに
なる。
In such a case, the second lens array is
Assuming that the lens array has the same shape as the first lens array 40, as shown in FIG. 8, there are cases where many portions where the condensed image by each partial light beam protrudes from the corresponding small lens occur. (Indicated by oblique lines in the figure). The split optical system constituted by the first lens array and the second lens array is set so that the light beam passing through the corresponding small lens is irradiated to the effective illumination area ELA via the superimposing optical system 70. Have been. Therefore, the light beam incident on the lens other than the corresponding small lens may not be effectively irradiated on the effective illumination area ELA. As described above, if there are many protruding portions, the light use efficiency of the illumination optical system is reduced accordingly.

【0065】図9は、第1のレンズアレイ40によって
比較例である第2のレンズアレイ50Mの近傍位置に形
成された集光像と第2のレンズアレイ50Mとの関係に
ついて示す説明図である。各集光像の長軸のx軸に対す
る傾きは、放射方向、すなわち、システム光軸100a
xと各集光像の中心とを結ぶ線とx軸との成す角に応じ
て変化する。例えば、図9の下から第1行目の集光像
は、長軸がx軸方向に沿うように形成されており、図9
の左から第1列目の集光像は、長軸がy軸方向に沿うよ
うに形成されている。第2、第3列目の第2、第3行目
の集光像は、長軸がその位置に応じて傾いて形成されて
いる。そこで、第2のレンズアレイ50Mは、各部分光
線束によって形成される集光像の長軸の傾き応じて、各
集光像を効率良く区分するように、それぞれの位置に応
じた台形形状の第2の小レンズ52Mによって構成され
ている。具体的には、各集光像は、第2のレンズアレイ
50Mの各第2の小レンズ52Mによって以下のように
区分されている。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the condensed image formed by the first lens array 40 at a position near the second lens array 50M, which is a comparative example, and the second lens array 50M. . The inclination of the long axis of each condensed image with respect to the x-axis depends on the radiation direction, that is, the system optical axis 100a.
It changes according to the angle between the line connecting x and the center of each condensed image and the x-axis. For example, the condensed image in the first row from the bottom in FIG. 9 is formed such that the major axis is along the x-axis direction.
Is formed so that the major axis is along the y-axis direction. The condensed images in the second and third rows of the second and third columns are formed such that the major axis is inclined according to the position. Therefore, the second lens array 50M has a trapezoidal shape corresponding to each position so as to efficiently separate each condensed image according to the inclination of the long axis of the condensed image formed by each partial light beam. It is constituted by a second small lens 52M. Specifically, each condensed image is divided as follows by each second small lens 52M of the second lens array 50M.

【0066】各列は、y軸に平行に区分されている。各
行は、集光像の長軸の傾きに応じて異なった傾き(x軸
に対する傾き)で区分されている。例えば、システム光
軸100axから離れた行ほど集光像の長軸の傾きが大
きくなるので、これに応じて各行間の区分線の傾きは大
きくなる。但し、システム光軸100axから第1列目
の各集光像は、その長軸がほとんどy軸に沿うようにた
っているので、各行間の区分線は、各集光像の長軸の傾
きに応じて若干傾きを有しているが、ほぼx軸に沿って
区分されている。
Each row is sectioned parallel to the y-axis. Each row is divided by a different inclination (inclination with respect to the x-axis) according to the inclination of the long axis of the condensed image. For example, the inclination of the long axis of the condensed image increases in a row farther from the system optical axis 100ax, and accordingly, the inclination of the dividing line between the rows increases. However, each condensed image in the first column from the system optical axis 100ax has its major axis almost aligned with the y-axis. Although it has a slight inclination, it is divided substantially along the x-axis.

【0067】上記のように構成された第2のレンズアレ
イ50Mの場合、各集光像が、対応する第2の小レンズ
52Mからはみ出すことを抑制することができるので、
第2のレンズアレイとして第1のレンズアレイ40と同
様な略矩形形状の小レンズで構成されたレンズアレイを
用いた場合に比べて、照明光学系の効率を向上させるこ
とができる。
In the case of the second lens array 50M configured as described above, each condensed image can be prevented from protruding from the corresponding second small lens 52M.
The efficiency of the illumination optical system can be improved as compared with the case where a lens array formed of substantially rectangular small lenses similar to the first lens array 40 is used as the second lens array.

【0068】なお、第2のレンズアレイ50Mは、第2
のレンズアレイ50Mを構成する第2の小レンズ52M
が台形形状である場合を示しているが、これに限定され
るものではない。また、上記説明では、光源から射出さ
れる光の特性が、システム光軸100axを中心として
対称であるとして説明しているが、対称でない場合にも
適用可能である。要するに、第2のレンズアレイを、各
集光像を効率良く区分するように、対応する集光像の大
きさや傾き等の輪郭形状に応じて、矩形形状以外の多角
形形状を有する小レンズで構成するようにすれば、各集
光像が、対応する第2の小レンズからはみ出すことを抑
制することができるので、第2のレンズアレイとして第
1のレンズアレイ40と同様な略矩形形状の小レンズで
構成されたレンズアレイを用いた場合に比べて、照明光
学系の効率を向上させることができる。
Note that the second lens array 50M is
Second lens 52M constituting the lens array 50M of FIG.
Has a trapezoidal shape, but the present invention is not limited to this. In the above description, the characteristics of the light emitted from the light source are described as being symmetric about the system optical axis 100ax. However, the present invention can be applied to a case where the characteristics are not symmetric. In short, the second lens array is a small lens having a polygonal shape other than a rectangular shape according to the contour shape such as the size and inclination of the corresponding condensed image so as to efficiently partition each condensed image. With such a configuration, each condensed image can be prevented from protruding from the corresponding second small lens, so that the second lens array has a substantially rectangular shape similar to that of the first lens array 40. The efficiency of the illumination optical system can be improved as compared with the case where a lens array constituted by small lenses is used.

【0069】図9は、第2のレンズアレイ50Mと、第
1のレンズアレイ40によって第2のレンズアレイ50
Mの近傍位置に形成された集光像との関係について示す
説明図である。各集光像の長軸のx軸に対する傾きは、
放射方向とx軸との成す角、すなわち、システム光軸1
00axと各集光像の中心とを結ぶ方向とx軸との成す
角に応じて変化する。例えば、図9の下から1行目の集
光像は、長軸がx軸方向に沿うように形成されており、
図9の左から1列目の集光像は、長軸がy軸方向に沿う
ように形成されている。第2、第3列目の第2、第3行
目の集光像は、長軸がその位置に応じて傾いて形成され
ている。そこで、第2のレンズアレイ50Mは、各部分
光線束によって形成される集光像の長軸の傾き応じて、
各集光像を効率良く区分するように、それぞれの位置に
応じた台形形状の第2の小レンズ52Mによって構成さ
れている。具体的に、第2のレンズアレイ50Mの各第
2の小レンズ52Mは以下のように区分されている。
FIG. 9 shows a second lens array 50M formed by the second lens array 50M and the first lens array 40.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship with a converged image formed at a position near M. The inclination of the long axis of each condensed image with respect to the x axis is
The angle between the radiation direction and the x axis, that is, the system optical axis 1
It changes according to the angle between the direction connecting 00ax and the center of each condensed image and the x-axis. For example, the condensed image in the first row from the bottom in FIG. 9 is formed such that the major axis is along the x-axis direction,
The condensed image in the first column from the left in FIG. 9 is formed such that the long axis is along the y-axis direction. The condensed images in the second and third rows of the second and third columns are formed such that the major axis is inclined according to the position. Therefore, the second lens array 50M adjusts the inclination of the long axis of the condensed image formed by each partial light beam,
A trapezoidal second small lens 52M corresponding to each position is configured to efficiently separate each condensed image. Specifically, each second small lens 52M of the second lens array 50M is divided as follows.

【0070】第2のレンズアレイ50Mの各列を区分す
る区分線は、y軸方向に平行な直線で区分されている。
なお、各列を区分する区分線は、必ずしも直線でなくて
もよく、また、y軸に平行でなくてもよい。但し、以下
の理由からy軸方向に平行な直線であることが好まし
い。
The dividing line for dividing each row of the second lens array 50M is divided by a straight line parallel to the y-axis direction.
It should be noted that the dividing line for dividing each column is not necessarily a straight line, and may not be parallel to the y-axis. However, a straight line parallel to the y-axis direction is preferable for the following reasons.

【0071】図9の下部には、偏光変換光学系60が参
考的に示されている。偏光変換光学系60の遮光面62
aおよび開口面62bは、第2のレンズアレイ50Mの
各列毎に配置されている。また、各列の開口面62b
は、第2のレンズアレイ50から射出された部分光線束
がそれぞれ入射するように配列されており、遮光面62
aは各列の開口面62bの間に配列されている。従っ
て、各列を区分するy軸に沿った区分線のx軸方向の位
置は、遮光面62aのx軸方向の幅の中にあることが好
ましい。そこで、第2のレンズアレイ50Mの各列は、
y軸方向に平行な直線で区分されている。このようにす
れば、各列の区分が容易である。
In the lower part of FIG. 9, a polarization conversion optical system 60 is shown for reference. Light shielding surface 62 of polarization conversion optical system 60
a and the opening surface 62b are arranged for each column of the second lens array 50M. Also, the opening surfaces 62b of each row
Are arranged such that partial light beams emitted from the second lens array 50 are respectively incident thereon,
a is arranged between the opening surfaces 62b of each row. Therefore, it is preferable that the position in the x-axis direction of the division line along the y-axis dividing each column is within the width of the light-shielding surface 62a in the x-axis direction. Therefore, each row of the second lens array 50M is
It is divided by a straight line parallel to the y-axis direction. This makes it easy to divide each column.

【0072】第2のレンズアレイ50Mの各行は、集光
像の長軸の傾きに応じて異なった傾き(x軸に対する傾
き)で区分されている。例えば、システム光軸100a
xから離れた行ほど集光像の長軸の傾きが大きくなるの
で、これに応じて各行間の区分線の傾きは大きくなる。
但し、第1列目の各集光像は、その長軸がほとんどy軸
に沿うように立っているので、各行間の区分線は、各集
光像の長軸の傾きに応じて若干傾きを有しているが、ほ
ぼx軸に沿って区分されている。
Each row of the second lens array 50M is divided by a different inclination (inclination with respect to the x-axis) according to the inclination of the long axis of the condensed image. For example, the system optical axis 100a
The inclination of the long axis of the condensed image increases as the distance from the row x increases, and accordingly, the inclination of the dividing line between the rows increases.
However, since each condensed image in the first column stands with its major axis almost along the y-axis, the dividing line between each row is slightly inclined according to the inclination of the major axis of each condensed image. , But are generally sectioned along the x-axis.

【0073】また、第2のレンズアレイ50は以下のよ
うに区分されていると見ることもできる。すなわち、シ
ステム光軸100axを通り、x軸に平行な基準線(基
準軸)を50xとし、y軸に平行な基準線(基準軸)を
50yとすると、基準線50xに沿った1行目および基
準線50yに沿った1列目の第2の小レンズ52を区分
する区分線以外の第2の小レンズの区分線は、少なくと
も2つの基準線50x,50yから離れるに従って、2
つの基準線50x,50yに対する傾きが大きくなるよ
うに形成されている。
The second lens array 50 can be regarded as being divided as follows. That is, assuming that a reference line (reference axis) parallel to the x-axis and passing through the system optical axis 100ax is 50x and a reference line (reference axis) parallel to the y-axis is 50y, the first line along the reference line 50x and The division line of the second small lens other than the division line dividing the second small lens 52 in the first row along the reference line 50y becomes 2 as the distance from the at least two reference lines 50x and 50y increases.
The inclination with respect to the two reference lines 50x and 50y is formed to be large.

【0074】上記のように構成された第2のレンズアレ
イ50Mを用いた場合、各集光像が、対応する第2の小
レンズ52Mからはみ出すことを抑制することができる
ので、第2のレンズアレイとして第1のレンズアレイと
同じ形状のレンズアレイを用いた場合に比べて、照明光
学系の効率を向上させることができる。
When the second lens array 50M configured as described above is used, each condensed image can be prevented from protruding from the corresponding second small lens 52M. The efficiency of the illumination optical system can be improved as compared with the case where a lens array having the same shape as the first lens array is used as the array.

【0075】なお、上記説明では、第2のレンズアレイ
50Mを構成する第2の小レンズ52Mが台形形状であ
る場合を示しているが、これに限定されるものではな
い。例えば、三角形や五角形、あるいは菱形であっても
よい。また、上記説明では、光源20から射出される光
の特性が、システム光軸100axを中心として対称で
あるとして説明しているが、対称でない場合にも適用可
能である。要するに、第2のレンズアレイを、各集光像
を効率良く区分するように、対応する集光像の大きさや
傾き等の輪郭形状に応じて、矩形形状以外の多角形形状
を有する小レンズで構成するようにすればよい。
In the above description, the case where the second small lens 52M constituting the second lens array 50M has a trapezoidal shape is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the shape may be a triangle, a pentagon, or a rhombus. Further, in the above description, the characteristics of the light emitted from the light source 20 are described as being symmetrical about the system optical axis 100ax. In short, the second lens array is a small lens having a polygonal shape other than a rectangular shape according to the contour shape such as the size and inclination of the corresponding condensed image so as to efficiently partition each condensed image. What is necessary is just to comprise.

【0076】本実施例の第2のレンズアレイ50は、上
記比較例の第2のレンズアレイ50Mの各小レンズM列
方向の端部を平面部54としている。この変形は、以下
の利点を有している。
In the second lens array 50 of the present embodiment, the flat lens 54 has an end in the direction of each small lens M of the second lens array 50M of the comparative example. This variant has the following advantages.

【0077】第2のレンズアレイ50Mのように小レン
ズが敷き詰め配置されているようなレンズアレイを作製
する場合、小レンズ同士が接する境界の形状が劣化しや
すい。例えば、接している曲面の傾斜が小さくなったり
大きくなったりする場合があり、これにより、その境界
部分の厚みが厚くなったり、薄くなったりしてしまう。
この境界部分が薄くなりすぎて分離してしまう場合もあ
る。このような分離を防ぐため、通常、薄くなることを
考慮してある程度厚みのあるレンズアレイを作製してい
る。このような問題は、レンズ面同士が接している場合
よりも、レンズ面と平面とが接する場合のほうが起こり
にくい。
When manufacturing a lens array in which small lenses are spread all over like the second lens array 50M, the shape of the boundary where the small lenses contact each other is likely to deteriorate. For example, the slope of the curved surface that is in contact may become smaller or larger, which results in the boundary portion becoming thicker or thinner.
In some cases, this boundary portion becomes too thin and separates. In order to prevent such separation, a lens array having a certain thickness is usually manufactured in consideration of thinning. Such a problem is less likely to occur when the lens surface and the plane contact each other than when the lens surfaces contact each other.

【0078】従って、第2のレンズアレイ50は、遮光
面62aと開口面62bとが並ぶ方向に沿った各第2の
小レンズ52同士が互いに平面部54を介して形成され
ているので、製造が容易であるという利点がある。
Accordingly, the second lens array 50 is manufactured because the second small lenses 52 along the direction in which the light-shielding surface 62a and the opening surface 62b are aligned with each other via the plane portion 54. Is easy.

【0079】また、上述したように、比較例の第2のレ
ンズアレイ50Mの各列の各小レンズ52Mの列方向の
端部は、偏光変換光学系60の遮光面62aに相当する
位置にある。遮光面62aは無効入射面であるので、各
小レンズ52Mのうち、遮光面62aに入射する光を射
出する部分が無くても、照明光学系全体の光の利用効率
は変わらない。そこで、本実施例の第2のレンズアレイ
50は、比較例の第2のレンズアレイ50Mのうち、遮
光面62aに入射する光を射出する部分、すなわち、第
2のレンズアレイ50Mの各列の端部を平面部54とし
たものである。
Further, as described above, the end of each small lens 52M in each column of the second lens array 50M of the comparative example in the column direction is located at a position corresponding to the light shielding surface 62a of the polarization conversion optical system 60. . Since the light-shielding surface 62a is an invalid incident surface, even if there is no portion of each small lens 52M that emits light incident on the light-shielding surface 62a, the light use efficiency of the entire illumination optical system does not change. Therefore, the second lens array 50 of the present embodiment is a portion of the second lens array 50M of the comparative example that emits light incident on the light-shielding surface 62a, that is, the second lens array 50M of each column of the second lens array 50M. The end portion is a flat portion 54.

【0080】なお、各小レンズ52Mのうち、遮光面6
2aに入射する光を射出する部分全体を平面部とする必
要は無く、少なくとも一部を平面部とするようにすれば
良い。すなわち、第2のレンズアレイの平面部は、この
ような平面部を有せずに複数の小レンズが敷き詰め配置
されていると仮定したときに、複数の小レンズのうち偏
光変換光学系の無効入射面に光を入射させる部分の少無
くとも一部に形成されていれば良い。このようにすれ
ば、第2のレンズアレイを容易に製造することができ
る。なお、平面部の幅は、少なくとも約2mm以上あれ
ばよい。
The light shielding surface 6 of each of the small lenses 52M
It is not necessary to make the entire part that emits the light incident on 2a a flat part, and at least a part may be made a flat part. In other words, when it is assumed that the plane portion of the second lens array does not have such a plane portion and a plurality of small lenses are spread and arranged, the invalidity of the polarization conversion optical system among the plurality of small lenses is considered. What is necessary is just to form at least part of the part which makes light incident on an incident surface. In this case, the second lens array can be easily manufactured. The width of the flat portion may be at least about 2 mm or more.

【0081】また、平面部54の表面に遮光面を形成す
れば、偏光変換素子アレイ60a,60bに設けられた
遮光板62を省略することもできる。この遮光面は、平
面部54の表面上に、遮光板を貼りつけたり、遮光性の
膜を形成することにより実現できる。また、平面部54
の表面に拡散面を形成すれば、この平面部54を通過し
て偏光変換素子アレイ60a,60bの遮光面62aに
入射する光を削減することができる。これにより、偏光
変換素子アレイ60a,60bに設けられた遮光板62
を省略することもできる。このような拡散面は、例え
ば、平面部54の表面を金剛砂ですることによって形成
することができる。
If a light-shielding surface is formed on the surface of the flat portion 54, the light-shielding plate 62 provided on the polarization conversion element arrays 60a and 60b can be omitted. This light-shielding surface can be realized by attaching a light-shielding plate or forming a light-shielding film on the surface of the flat portion 54. Also, the flat portion 54
If a diffusion surface is formed on the surface of the light-emitting device, the amount of light passing through the flat portion 54 and entering the light-shielding surface 62a of the polarization conversion element arrays 60a and 60b can be reduced. Thereby, the light shielding plate 62 provided in the polarization conversion element arrays 60a and 60b is provided.
Can also be omitted. Such a diffusing surface can be formed, for example, by forming the surface of the flat portion 54 with sand.

【0082】以上説明したように、本実施例の照明光学
系100は、第2のレンズアレイ50を用いることによ
り、照明光学系の効率を向上させることができる。ま
た、この第2のレンズアレイ50は、製造が容易であ
る。
As described above, the illumination optical system 100 of the present embodiment can improve the efficiency of the illumination optical system by using the second lens array 50. The second lens array 50 is easy to manufacture.

【0083】C.第2実施例:図11は、第2実施例と
しての照明光学系100A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100Aは、第1実施例の
分割光学系30と偏光変換光学系60とを変更したもの
であり、他の構成は第1実施例と同じである。
C. Second Embodiment FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a main part of an illumination optical system 100A according to a second embodiment as viewed in plan. This illumination optical system 100A is obtained by changing the split optical system 30 and the polarization conversion optical system 60 of the first embodiment, and the other configuration is the same as that of the first embodiment.

【0084】第2実施例の分割光学系30Aは、第1の
レンズアレイ40Aと、第2のレンズアレイ50Aとを
備えている。
The split optical system 30A according to the second embodiment includes a first lens array 40A and a second lens array 50A.

【0085】図11は、第1のレンズアレイ40Aを示
す説明図である。図11(A)は、第1のレンズアレイ
40Aの斜視図である。図11(B)は光の入射面側
(光源20側)から見た正面図である。図11(C)お
よび(D)は平面図および底面図であり、図11(E)
および(D)は、左側面図および右側面図である。第1
のレンズアレイ40Aは、第1実施例の第1のレンズア
レイ40(図2)と同様に、略矩形形状の輪郭を有する
平凸状の第1の小レンズ42Aが複数行複数列に敷き詰
め配列された構成を有している。但し、各列の行数(各
列に含まれる小レンズの数)は必ずしも同じである必要
はない。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the first lens array 40A. FIG. 11A is a perspective view of the first lens array 40A. FIG. 11B is a front view seen from the light incident surface side (the light source 20 side). FIGS. 11C and 11D are a plan view and a bottom view, respectively, and FIG.
(D) is a left side view and a right side view. First
As in the first lens array 40 (FIG. 2) of the first embodiment, a first convex small lens 42A having a substantially rectangular contour is spread and arranged in a plurality of rows and a plurality of columns. It has the structure which was done. However, the number of rows in each column (the number of small lenses included in each column) does not necessarily need to be the same.

【0086】ここで、中心軸40Aaxを通りy軸方向
に沿った線を基準線40Ayとし、中心軸40Aaxを
通りx軸方向に沿った線を基準線40Axとする。複数
の第1の小レンズ42Aは、基準線40Ayを中心とし
て左右両方向(±x軸方向)に3列ずつ配列されてい
る。右側第1と第2列目の各列には、基準線40Axを
中心として上下方向に8個の第1の小レンズ42Aが配
列されており、右側第3列目の列には7個の第1の小レ
ンズ42が敷き詰め配列されている。また、右側第3列
目の列の各行の第1の小レンズ42は、右側第2列目の
列の各行の第1の小レンズ42のちょうど行間に配列さ
れている。なお、左側の各列は、右側の各列と同様であ
る。なお、以下では、左側または右側を省略して各列を
示す場合もある。この場合には、左側または右側の列を
示している。
Here, a line passing through the central axis 40Aax in the y-axis direction is defined as a reference line 40Ay, and a line passing through the central axis 40Aax in the x-axis direction is defined as a reference line 40Ax. The plurality of first small lenses 42A are arranged in three rows in both left and right directions (± x-axis directions) around the reference line 40Ay. In each of the first and second columns on the right side, eight first small lenses 42A are arranged vertically with respect to the reference line 40Ax, and seven in the third column on the right side. The first small lenses 42 are laid out and arranged. Further, the first small lenses 42 in each row of the third column on the right side are arranged exactly between rows of the first small lenses 42 in each row of the second column on the right side. Each column on the left is the same as each column on the right. In the following, each column may be indicated by omitting the left side or the right side. In this case, the left or right column is shown.

【0087】図11(B)に示す・,×,+印は、各第
1の小レンズ42Aの光軸の位置を示している。各第1
の小レンズ42Aの光軸の位置は、配列されている位置
に応じて異なった位置に設定されている。・印は第1列
目の第1の小レンズ42Aの光軸の位置を示している。
+印は、2列目の第1の小レンズ42Aの光軸の位置を
示し、×印は、3列目の第1の小レンズ42Aの光軸の
位置を示している。
In FIG. 11 (B), the symbols .times., .Times., And + indicate the positions of the optical axes of the first small lenses 42A. Each first
The position of the optical axis of the small lens 42A is set to a different position according to the arrangement position. The mark indicates the position of the optical axis of the first small lens 42A in the first column.
The + mark indicates the position of the optical axis of the first small lens 42A in the second row, and the X mark indicates the position of the optical axis of the first small lens 42A in the third row.

【0088】図12は、第2のレンズアレイ50Aを示
す説明図である。図12(A)は、第2のレンズアレイ
50Aの斜視図である。図12(B)は光の入射面側
(第1のレンズアレイ40A側)から見た正面図であ
る。図12(C)および(D)は平面図および底面図で
あり、図12(E)および(D)は、左側面図および右
側面図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the second lens array 50A. FIG. 12A is a perspective view of the second lens array 50A. FIG. 12B is a front view as viewed from the light incident surface side (the first lens array 40A side). 12C and 12D are a plan view and a bottom view, and FIGS. 12E and 12D are a left side view and a right side view.

【0089】ここで、中心軸50Aaxを通りy軸方向
に沿った線を基準線50Ayとし、中心軸50Aaxを
通りx軸方向に沿った線を基準線50Axとする。複数
の第2の小レンズ52Aは、基準線50Ayを中心とし
て左右両方向(±x軸方向)に2列ずつ配列されてい
る。右側の第1列目には、基準線50Axを中心として
上下方向に8個の第2の小レンズ52Aが配列されてい
る。右側の第2列目には、15個の第2の小レンズ52
Aが配列されている。各列の列方向の端部には、第1実
施例の第2のレンズアレイ50(図3)と同様に、平面
部54Aが設けられている。左側の各列も同様である。
但し、左右の第1列同士は、敷き詰め配列されている。
なお、左右の第1列同士も、他の列と同様に平面部54
Aを介して離間配列されるようにしてもよい。各第2の
小レンズ52Aは、その配置位置に応じてそれぞれ異な
った形状を有している。なお、以下では、左側または右
側を省略して各列を示す場合もある。この場合には、左
側または右側の列を示している。
Here, a line passing through the central axis 50Aax in the y-axis direction is defined as a reference line 50Ay, and a line passing through the central axis 50Aax in the x-axis direction is defined as a reference line 50Ax. The plurality of second small lenses 52A are arranged in two rows in both the left and right directions (± x-axis directions) around the reference line 50Ay. In the first column on the right side, eight second small lenses 52A are arranged in the vertical direction about the reference line 50Ax. In the second column on the right side, 15 second small lenses 52
A is arranged. At the end in the column direction of each column, a plane portion 54A is provided similarly to the second lens array 50 (FIG. 3) of the first embodiment. The same applies to each column on the left.
However, the first rows on the left and right are laid out and arranged.
Note that the left and right first rows are also similar to the other rows in the plane portion 54.
It may be arranged to be spaced apart through A. Each of the second small lenses 52A has a different shape depending on the arrangement position. In the following, each column may be indicated by omitting the left side or the right side. In this case, the left or right column is shown.

【0090】第2のレンズアレイ50Aの縦方向の高さ
および横方向の長さL50Aは、第1のレンズアレイ4
0の縦方向の高さH40A(図2)および横方向の長さ
L40Aにほぼ等しい。但し、左右両端の平面部54A
に相当する長さだけ小さくなっている。
The height in the vertical direction and the length L50A in the horizontal direction of the second lens array 50A are equal to those of the first lens array 4A.
It is approximately equal to a vertical height H40A (FIG. 2) and a horizontal length L40A of zero. However, the flat portions 54A at both left and right ends
Is reduced by a length corresponding to.

【0091】偏光変換光学系60Aは、第2のレンズア
レイ50Aの列数に応じた列数の偏光変換素子を有する
偏光変換素子アレイを、システム光軸100Aaxに対
して対称に備えている。本実施例では、偏光変換素子ア
レイ60a(図5)よりも1列少ない偏光変換素子アレ
イが用いられている。
The polarization conversion optical system 60A has a polarization conversion element array having polarization conversion elements of the number of rows corresponding to the number of rows of the second lens array 50A symmetrically with respect to the system optical axis 100Aax. In this embodiment, a polarization conversion element array one row smaller than the polarization conversion element array 60a (FIG. 5) is used.

【0092】第2のレンズアレイ50Aも第1実施例の
第2のレンズアレイ50と同様に、図13に示す第2の
レンズアレイ50Nの各第2の小レンズの列方向の端部
を平面部としたものである。以下では、第2のレンズア
レイ50Aの説明を容易にするため、第2のレンズアレ
イ50Aを第2のレンズアレイ50Nとして説明する。
Similarly to the second lens array 50 of the first embodiment, the end of each second small lens of the second lens array 50N shown in FIG. Part. Hereinafter, in order to facilitate the description of the second lens array 50A, the second lens array 50A will be described as a second lens array 50N.

【0093】図13は、第2のレンズアレイ50Nを示
す説明図である。図13(A)は、第2のレンズアレイ
50Nの斜視図である。図13(B)は光の入射面側
(第1のレンズアレイ40A側)から見た正面図であ
る。図13(C)および(D)は平面図および底面図で
あり、図13(E)および(D)は、左側面図および右
側面図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the second lens array 50N. FIG. 13A is a perspective view of the second lens array 50N. FIG. 13B is a front view as viewed from the light incident surface side (the first lens array 40A side). FIGS. 13C and 13D are a plan view and a bottom view, respectively, and FIGS. 13E and 13D are a left side view and a right side view.

【0094】この第2のレンズアレイ50Nは、第1実
施例で説明した第1の機能を有する第2のレンズアレイ
50Mと同様に、配置位置に応じて異なった形状を有す
る第2の小レンズ52Mが複数行複数列配列された構成
を有している。第2のレンズアレイ50Nは、第1のレ
ンズアレイ40Aの各第1の小レンズ42Aに対応する
ように、第1の小レンズ42Aと同じ数の第2の小レン
ズ52Nを有している。但し、第1のレンズアレイ40
Aの第2列目と第3列目の小レンズに対応する第2のレ
ンズアレイ50Nの小レンズは、第2列目のみに、すな
わち1列に並べられている。第2のレンズアレイ50N
の縦方向の高さH50Nおよび横方向の長さL50N
は、第1のレンズアレイ40Aの縦方向の高さH40A
(図11(B))および横方向の長さL40Aにほぼ等
しい。なお、中心軸50Naxを通りy軸方向に沿った
線を基準線50Nyとし、中心軸50Naxを通りx軸
方向に沿った線を基準線50Nxとする。
The second lens array 50N has the same shape as the second lens array 50M having the first function described in the first embodiment. 52M has a configuration in which a plurality of rows and a plurality of columns are arranged. The second lens array 50N has the same number of second small lenses 52N as the first small lenses 42A so as to correspond to each first small lens 42A of the first lens array 40A. However, the first lens array 40
The small lenses of the second lens array 50N corresponding to the small lenses in the second and third rows of A are arranged only in the second row, that is, in one row. Second lens array 50N
Vertical height H50N and horizontal length L50N
Is the vertical height H40A of the first lens array 40A.
(FIG. 11B) and the length L40A in the horizontal direction. Note that a line passing through the central axis 50Nax along the y-axis direction is referred to as a reference line 50Ny, and a line passing through the central axis 50Nax along the x-axis direction is referred to as a reference line 50Nx.

【0095】図13(B)に示す・,×,+印は、各第
2の小レンズ52Nの光軸の位置を示している。各第2
の第2の小レンズ52Nの光軸の位置は、配列されてい
る位置に応じて異なった位置に設定されている。・印は
第1列目の第2の小レンズ52Nの光軸の位置を示して
いる。+印は、2列目の上から奇数行の第2の小レンズ
52Nの光軸の位置を示し、×印は、偶数行の第2の小
レンズ52Nの光軸の位置を示している。
In FIG. 13B, the symbols .times., .Times., And + indicate the positions of the optical axes of the second small lenses 52N. Each second
The position of the optical axis of the second small lens 52N is set to a different position according to the arrangement position. The mark indicates the position of the optical axis of the second small lens 52N in the first column. The + mark indicates the position of the optical axis of the second small lens 52N in the odd-numbered row from the second column, and the X mark indicates the position of the optical axis of the second small lens 52N in the even-numbered row.

【0096】以下では、この第2のレンズアレイ50N
の説明を容易にするために、まず、図14に示す仮想的
な第2のレンズアレイ50Bを用いた場合を例に説明す
る。図14(A)は、第2のレンズアレイ50Bの光を
入射面側(第1のレンズアレイ40A側)から見た正面
図を示している。図14(B)は底面図を示している。
In the following, the second lens array 50N
In order to facilitate the description, first, an example in which a virtual second lens array 50B shown in FIG. 14 is used will be described. FIG. 14A is a front view of the light of the second lens array 50B as viewed from the incident surface side (the first lens array 40A side). FIG. 14B shows a bottom view.

【0097】第2のレンズアレイ50Bは、略矩形形状
の輪郭を有する平凸状の第2の小レンズ52Bが複数行
複数列に敷き詰め配列された構成を有している。第2の
レンズアレイ50Bは、第1のレンズアレイ40Aの各
第1の小レンズ42Aに対応するように、第1の小レン
ズ42Aと同じ数の第2の小レンズ52Bを有してい
る。但し、以下に説明するように、第1のレンズアレイ
40Aの第2列目と第3列目の小レンズに対応する第2
のレンズアレイ50Bの小レンズは、第2列目のみに、
すなわち1列に並べられている。第2のレンズアレイ5
0Bの縦方向の高さH50Bおよび横方向の長さL50
Bは、レンズアレイ40Aの縦方向の高さH40A(図
11(B))および横方向の長さL40Aにほぼ等し
い。なお、中心軸50Baxを通りy軸方向に沿った線
を基準線50Byとし、中心軸50Baxを通りx軸方
向に沿った線を基準線50Bxとする。
The second lens array 50B has a configuration in which plano-convex second small lenses 52B having a substantially rectangular outline are arranged in a plurality of rows and columns. The second lens array 50B has the same number of second small lenses 52B as the first small lenses 42A so as to correspond to each first small lens 42A of the first lens array 40A. However, as described below, a second lens array corresponding to the small lenses in the second and third columns of the first lens array 40A.
The small lenses of the lens array 50B are only in the second row,
That is, they are arranged in one line. Second lens array 5
0B vertical height H50B and horizontal length L50
B is substantially equal to the vertical height H40A (FIG. 11B) and the horizontal length L40A of the lens array 40A. Note that a line passing through the central axis 50Bax along the y-axis direction is referred to as a reference line 50By, and a line passing through the central axis 50Bax along the x-axis direction is referred to as a reference line 50Bx.

【0098】複数の第2の小レンズ52Bは、基準線5
0Byを中心として左右両方向(±x軸方向)に2列ず
つ配列されている。右側第1列には、第1のレンズアレ
イ40Aの右側第1列に配列されている第1の小レンズ
42A(図11(B))と同じ数の第2の小レンズ52
Bが配列されている。すなわち、基準線50Bxを中心
として上下両方向にそれぞれ4行の第2の小レンズ52
Bが配列されている。右側第2列目の列には、第1のレ
ンズアレイ40Aの右側第2、第3列目に配列された第
1の小レンズ42Aの数の和と同じ数、すなわち15個
の第2の小レンズ52Bが配列されている。右側第2列
目の列の奇数行の第2の小レンズ52Bは、第1のレン
ズアレイ40Aの右側第2列目の第1の小レンズ42A
に対応しいる。また、偶数行の第2の小レンズ52B
は、第1のレンズアレイ40Aの右側第3列目の第1の
小レンズ42Aに対応している。
The plurality of second small lenses 52B are connected to the reference line 5
Two rows are arranged in both left and right directions (± x-axis direction) with 0By as the center. In the first column on the right side, the same number of the second small lenses 52 as the first small lenses 42A (FIG. 11B) arranged in the first column on the right side of the first lens array 40A are provided.
B are arranged. That is, four rows of the second small lenses 52 in both the upper and lower directions around the reference line 50Bx.
B are arranged. The second column on the right side has the same number as the sum of the numbers of the first small lenses 42A arranged on the second and third columns on the right side of the first lens array 40A, that is, fifteen second lenses. The small lenses 52B are arranged. The second small lenses 52B in odd-numbered rows in the second column on the right side are the first small lenses 42A in the second column on the right side of the first lens array 40A.
It corresponds to. Further, the second small lenses 52B in the even rows
Corresponds to the first small lens 42A in the third column on the right side of the first lens array 40A.

【0099】右側各列のy軸方向の全体の長さは同じに
設定されている。但し、各第2の小レンズ52のz軸方
向から見たy方向の長さは、その位置に応じて異なった
大きさを有している。なお、第2のレンズアレイ50B
の左側の各第2の小レンズ52Aも右側と同様である。
The entire length of each row on the right side in the y-axis direction is set to be the same. However, the length of each second small lens 52 in the y direction as viewed from the z-axis direction has a different size depending on its position. The second lens array 50B
Each of the second small lenses 52A on the left side is similar to that on the right side.

【0100】図14(A)に示す・,×,+印は、各第
2の小レンズ52Bの光軸の位置を示している。・印は
第1列目の第2の小レンズ52Bの光軸の位置を示して
いる。+印は、2列目の上から奇数行の第2の小レンズ
52Bの光軸の位置を示し、×印は、偶数行の第2の小
レンズ52Aの第2の小レンズ52Bの光軸の位置を示
している。各第2の小レンズ52Bの光軸の位置も、第
1のレンズアレイ40Aの各第1の小レンズ42Aと同
様に、配列されている位置に応じて異なった位置に設定
されている。これは、以下の理由による。
[0100] In Fig. 14A, the marks-,-and + indicate the position of the optical axis of each second small lens 52B. The mark indicates the position of the optical axis of the second small lens 52B in the first column. The + mark indicates the position of the optical axis of the second small lens 52B in the odd row from the second column, and the x mark indicates the optical axis of the second small lens 52B of the second small lens 52A in the even row. The position of is shown. Similarly to the first small lenses 42A of the first lens array 40A, the position of the optical axis of each second small lens 52B is set to a different position according to the arranged position. This is for the following reason.

【0101】図15は、第1のレンズアレイ40Aと第
2のレンズアレイ50Bとの配置関係を示す平面図であ
る。システム光軸100Aaxよりも−x方向側と+x
方向側とは、対称な構成であるので、ここでは、−x方
向側において説明する。
FIG. 15 is a plan view showing the positional relationship between the first lens array 40A and the second lens array 50B. + X side from the system optical axis 100Aax and + x
Since the configuration is symmetrical with the direction side, a description will be given here on the −x direction side.

【0102】第2のレンズアレイ50Bは、第1のレン
ズアレイ40Aとほぼ同じ大きさを有しているが、図1
1および図14に示したように第1のレンズアレイ40
Aの列数に比べて1列少ない。従って、第2のレンズア
レイ50Bの第2の小レンズ52B(52Ba〜52B
c)は、第1のレンズアレイ40Aの第1の小レンズ4
2A(42Aa〜42Ac)に比べて、個々の小レンズ
のx軸方向の幅が大きい。このため、第1のレンズアレ
イ40Aの第1〜第3列目の第1の小レンズ42Aa〜
42Acは、対応する第2のレンズアレイ50Bの第2
の小レンズ52Ba〜52Bcに各部分光線束をそれぞ
れ入射させるように、それぞれ異なった位置に光軸を有
するレンズで構成されている。また、第1のレンズアレ
イ40Aの第1の小レンズ42Aa〜42Acに対応す
る第2のレンズアレイ50Bの第2の小レンズ52Ba
〜52Bcも、それぞれ異なった位置に光軸を有するレ
ンズで構成されている。また、第1のレンズアレイ40
Aの第2列目に対応する第2の小レンズ52Bbと第3
列目に対応する第2の小レンズ52Bcは、上述したよ
うに、第2のレンズアレイ50の第3列目を構成するよ
うに1列に配列されている。より具体的には第2の小レ
ンズ52Bcと第2の小レンズ52Bbとが交互に配列
されている。
The second lens array 50B has substantially the same size as the first lens array 40A.
1 and the first lens array 40 as shown in FIG.
One column is smaller than the number of columns of A. Therefore, the second small lenses 52B (52Ba to 52B) of the second lens array 50B
c) shows the first small lens 4 of the first lens array 40A.
The width of each small lens in the x-axis direction is larger than that of 2A (42Aa to 42Ac). Therefore, the first small lenses 42Aa to 42Aa of the first to third columns of the first lens array 40A are formed.
42Ac is the second lens array 50B corresponding to the second lens array 50B.
Each of the small lenses 52Ba to 52Bc is configured with a lens having an optical axis at a different position so that each of the partial light beams is incident. In addition, the second small lenses 52Ba of the second lens array 50B corresponding to the first small lenses 42Aa to 42Ac of the first lens array 40A.
52Bc are also constituted by lenses having optical axes at different positions. Further, the first lens array 40
The second small lens 52Bb corresponding to the second column of A and the third
As described above, the second small lenses 52Bc corresponding to the rows are arranged in one row so as to form the third rows of the second lens array 50. More specifically, the second small lenses 52Bc and the second small lenses 52Bb are alternately arranged.

【0103】第1のレンズアレイ40Aの各第1の小レ
ンズ42Aa〜42Acから射出された各部分光線束
は、各レンズの位置に応じて偏向され、第2のレンズア
レイ50Bの対応する各第2の小レンズ52Ba〜52
Bcに入射する。各第2の小レンズ52Ba〜52Bc
入射した各部分光線束は、それぞれの中心軸がシステム
光軸100Aaxにほぼ平行となるように偏向される。
Each of the partial light beams emitted from each of the first small lenses 42Aa to 42Ac of the first lens array 40A is deflected according to the position of each lens, and the corresponding partial light beam of each of the second lens arrays 50B. 2 small lenses 52Ba-52
Bc. Each of the second small lenses 52Ba to 52Bc
Each of the incident partial light beams is deflected such that its central axis is substantially parallel to the system optical axis 100Aax.

【0104】図16は、第1のレンズアレイ40Aによ
って第2のレンズアレイ50Bの近傍位置に形成された
集光像について示す説明図である。図16は、図8と同
様に、右上半分の集光像のみを示している。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a condensed image formed at a position near the second lens array 50B by the first lens array 40A. FIG. 16 shows only the upper right half condensed image similarly to FIG.

【0105】第2のレンズアレイ50Bの近傍に形成さ
れる光の集光像は、図16に示すように、2列に並ぶの
で、同じ幅の中に3列の集光像が形成される場合に比べ
て、集光像の列の間隔を広げることができる。このこと
は以下の利点を有している。
The condensed images of light formed near the second lens array 50B are arranged in two rows as shown in FIG. 16, so that three rows of condensed images are formed within the same width. Compared with the case, the interval between the rows of the condensed images can be increased. This has the following advantages.

【0106】偏光変換光学系は、図5及び図6を用いて
説明したように、隣り合う偏光分離膜66aと反射膜6
6bとを含む偏光変換素子を第2のレンズアレイの列数
に応じた数だけ配列された構成を有しており、偏光変換
素子に含まれる偏光分離膜66aに入射した光をほぼ1
種類の直線偏光光に変換するものである。従って、偏光
分離膜66aへの光の入射効率が高いほど光の利用効率
が良い。
As described with reference to FIGS. 5 and 6, the polarization conversion optical system includes the adjacent polarization separation film 66a and reflection film 6a.
6b are arranged in a number corresponding to the number of columns of the second lens array, and the light incident on the polarization splitting film 66a included in the polarization conversion element is substantially 1
It converts the light into linearly polarized light. Therefore, the higher the efficiency of light incidence on the polarization separation film 66a, the better the light use efficiency.

【0107】第1のレンズアレイ40Aと第2のレンズ
アレイ50Bにより分割光学系30Bを構成した場合に
は、集光像の列の間隔(部分光線束の列間隔)を広げる
ことができるので、偏光変換素子の列方向の幅を大きく
することができる。これにより、偏光変換素子に含まれ
る偏光分離膜66aの幅を大きくすることができるの
で、第2のレンズアレイ50Bから射出された光の偏光
変換光学系60Aへの入射効率を向上させることができ
る。この結果、照明光学系の光の利用効率を向上させる
ことができる。
When the splitting optical system 30B is constituted by the first lens array 40A and the second lens array 50B, the interval between the columns of the condensed images (the interval between the partial light beams) can be increased. The width of the polarization conversion element in the column direction can be increased. Thereby, the width of the polarization splitting film 66a included in the polarization conversion element can be increased, so that the efficiency of incidence of light emitted from the second lens array 50B to the polarization conversion optical system 60A can be improved. . As a result, the light use efficiency of the illumination optical system can be improved.

【0108】また、集光像の列の間隔を、列数を少なく
しない場合の集光像の間隔と同じとすれば、第2のレン
ズアレイおよび偏光変換光学系を小さくすることができ
る。この場合には、後段に配置される光学要素に入射す
る光線束の入射角を小さくすることができる。光学要素
に入射する光線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良いので、結果として照明光学
系の光の利用効率を向上させることができる。
If the interval between the columns of the condensed images is the same as the interval between the condensed images when the number of columns is not reduced, the size of the second lens array and the polarization conversion optical system can be reduced. In this case, the incident angle of the light beam incident on the optical element arranged at the subsequent stage can be reduced. The smaller the incident angle of the light beam incident on the optical element, the higher the light use efficiency of the optical element, and as a result, the light use efficiency of the illumination optical system can be improved.

【0109】第2のレンズアレイ50Nは、上記第2の
レンズアレイ50Bによる機能と第1実施例の第2のレ
ンズアレイ50Mの機能とを併せ持っている。すなわ
ち、第2のレンズアレイ50Bの近傍に形成される集光
像は、図16に示すように、その位置に応じて対応する
小レンズからはみ出してしまう部分が発生する場合があ
る。そこで、第2のレンズアレイ50Nは、図17に示
すように、各部分光線束によって形成される集光像を集
光像の形状に応じて区分するように形成された多角形形
状の第2の小レンズ52Nで構成することとした。これ
により、各部分光線束の集光像が対応する第2のレンズ
アレイ50Nの第2の小レンズ52Nからはみ出すこと
を抑制することができるので、仮想的な第2のレンズア
レイ50Bを用いた場合に比べて、照明光学系の光の利
用効率を向上させることができる。
The second lens array 50N has both the function of the second lens array 50B and the function of the second lens array 50M of the first embodiment. That is, the condensed image formed in the vicinity of the second lens array 50B may have a portion that protrudes from the corresponding small lens depending on the position, as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 17, the second lens array 50N has a polygonal second shape formed so as to divide the condensed image formed by each partial light beam according to the shape of the condensed image. Of the small lens 52N. Thereby, it is possible to suppress the condensed image of each partial light beam from protruding from the corresponding second small lens 52N of the second lens array 50N, so that the virtual second lens array 50B is used. As compared with the case, the light use efficiency of the illumination optical system can be improved.

【0110】本実施例の実施例の第2のレンズアレイ5
0Aは、上述の第2のレンズアレイ50Nの各第2の小
レンズの列方向の端部を平面部としたものであり、第2
のレンズアレイ50Nと同様の機能を有している。従っ
て、本実施例の照明光学系100Aは、第2のレンズア
レイとして第1のレンズアレイ40と同様な略矩形形状
の小レンズで構成されたレンズアレイを用いた場合に比
べて、照明光学系の効率を向上させることができる。
The second lens array 5 of the embodiment of the present embodiment
0A indicates that the end of each second small lens of the second lens array 50N in the column direction is a plane portion.
Has the same function as the lens array 50N. Therefore, the illumination optical system 100A of the present embodiment is different from the illumination optical system 100A in which a lens array including substantially rectangular small lenses similar to the first lens array 40 is used as the second lens array. Efficiency can be improved.

【0111】また、第2のレンズアレイ50Aは、各第
2の小レンズ52Nの列方向の端部が平面部54で構成
されているので、製造が容易である。さらに、以下に示
す利点もある。
Further, the second lens array 50A is easy to manufacture because the end of each second small lens 52N in the column direction is constituted by the flat portion 54. Further, there are the following advantages.

【0112】図18は、第2のレンズアレイ50Nの第
2列目の上から第2行目の第2の小レンズ52Nと、第
2のレンズアレイ50Aの第2列目の上から2行目の第
2の小レンズ52Aとを示す概略側面図である。図18
(A)および(B)からわかるように、第2のレンズア
レイ50Aの第2の小レンズ52の端部には、第2のレ
ンズアレイ50Nの第2の小レンズ52Nの端部に相当
する部分に平面部54Aが形成されている。このため、
第2のレンズアレイ50Aの第2の小レンズ52Aのレ
ンズ面が基板部56に潜り込む度合いは、第2の小レン
ズ52Nのレンズ面が基板部56に潜り込む度合いに比
べて小さくすることができる。これにより、第2のレン
ズアレイ50Nに比べて基板部56の厚みを薄くするこ
とができるという利点がある。
FIG. 18 shows the second small lenses 52N in the second row from the second column of the second lens array 50N and the two rows from the second column in the second lens array 50A. It is a schematic side view which shows the 2nd small lens 52A of an eye. FIG.
As can be seen from (A) and (B), the end of the second small lens 52 of the second lens array 50A corresponds to the end of the second small lens 52N of the second lens array 50N. A flat portion 54A is formed in the portion. For this reason,
The degree to which the lens surface of the second small lens 52A of the second lens array 50A sinks into the substrate 56 can be made smaller than the degree to which the lens surface of the second small lens 52N sinks into the substrate 56. Thereby, there is an advantage that the thickness of the substrate portion 56 can be reduced as compared with the second lens array 50N.

【0113】なお、本実施例の照明光学系100Aにお
いては、第1のレンズアレイ40Aで分割された複数の
部分光線束のうち、左端の2列および右端の2列によっ
て形成される集光像をそれぞれ1列に配列するようにし
ている。しかし、これに限定されるものではない。例え
ば、3列以上の複数の列の部分光線束によって形成され
る集光像を1列に配列するようにしてもよい。また、左
右両端の2列をそれぞれ1列にまとめる必要はなく、い
ずれか、一方のみを1列にまとめてもよい。また、最端
の2列である必要もない。さらに、3列を2列にまとめ
るようにしてもよい。すなわち、一般には、第1のレン
ズアレイ内の複数の小レンズ列で形成された複数列の部
分光線束を、より少ない列にまとめて第2のレンズアレ
イに入射させるようにすればよい。なお、以上の変形
は、以下の第3実施例においても同様に適用可能であ
る。
In the illumination optical system 100A of this embodiment, a condensed image formed by the leftmost two columns and the rightmost two columns of the plurality of partial light beams divided by the first lens array 40A. Are arranged in a line. However, it is not limited to this. For example, the condensed images formed by the partial light beam bundles of three or more rows may be arranged in one row. Further, it is not necessary to combine the two rows at the left and right ends into one row, and only one of them may be combined into one row. Further, it is not necessary to have the last two rows. Further, three rows may be combined into two rows. That is, in general, a plurality of rows of partial light beams formed by a plurality of small lens rows in the first lens array may be collected into a smaller number of rows and incident on the second lens array. The above modification can be similarly applied to the following third embodiment.

【0114】E.第3実施例:図19は、第3実施例と
しての照明光学系100C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100Cは、第2実施例の
分割光学系30Aと偏光変換光学系60Aとを変更した
ものであり、他の構成は第2実施例と同じである。
E. Third Embodiment FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a main part of an illumination optical system 100C according to a third embodiment as viewed in plan. This illumination optical system 100C is obtained by changing the split optical system 30A and the polarization conversion optical system 60A of the second embodiment, and the other configuration is the same as that of the second embodiment.

【0115】第3実施例の分割光学系30Cは、第1の
レンズアレイ40Cと、第2のレンズアレイ50Cとを
備えている。
The split optical system 30C according to the third embodiment includes a first lens array 40C and a second lens array 50C.

【0116】図20は、第1のレンズアレイ40Cを示
す説明図である。図20(A)は、第1のレンズアレイ
40Cの斜視図である。図20(B)は光の入射面側
(光源20側)から見た正面図である。図20(C)お
よび(D)は平面図および底面図であり、図20(E)
および(D)は、左側面図および右側面図である。第1
のレンズアレイ40Cは、第2実施例の第1のレンズア
レイ40A(図11)の第1の小レンズ42Aが形成さ
れた面とは反対側に、第1のレンズアレイ40Aよりも
大きな集光レンズ44を備えた構成を有している。集光
レンズ44は平凸レンズである。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing the first lens array 40C. FIG. 20A is a perspective view of the first lens array 40C. FIG. 20B is a front view seen from the light incident surface side (the light source 20 side). FIGS. 20C and 20D are a plan view and a bottom view, respectively, and FIG.
(D) is a left side view and a right side view. First
Is larger than the first lens array 40A on the side opposite to the surface on which the first small lenses 42A of the first lens array 40A (FIG. 11) of the second embodiment are formed. It has a configuration provided with a lens 44. The condenser lens 44 is a plano-convex lens.

【0117】第2のレンズアレイ50Cは、集光レンズ
44によって集光される光線束の大きさに応じて、第2
実施例の第2のレンズアレイ50A(図12)を全体に
縮小した形状を有している。但し、各第2の小レンズ5
2Cは、集光レンズ44によって集光される光を平行光
に戻す機能と、第2のレンズアレイ50Aの各第2の小
レンズ52Aの機能とを併せ持つように構成されてい
る。
The second lens array 50C has a second lens array 50C corresponding to the size of the light beam condensed by the condenser lens 44.
The second lens array 50A (FIG. 12) of the embodiment has a shape that is entirely reduced. However, each second small lens 5
2C is configured to have both the function of returning the light condensed by the condenser lens 44 to parallel light and the function of each second small lens 52A of the second lens array 50A.

【0118】図21は、第1のレンズアレイ40Cの集
光レンズ44の機能を示す説明図である。図21は、光
源20と、集光レンズ44と、第1のレンズアレイ40
Dと、第2のレンズアレイ50Dとが順に配置された構
成を示している。第1のレンズアレイ40Dの各第1の
小レンズ42Dは、第1実施例のレンズアレイ40を構
成する第1の小レンズ42と同じ同心レンズである。第
2のレンズアレイ50Dは、第1のレンズアレイの第1
の小レンズ42Dよりも小さい第2の小レンズ52Dで
構成されている。各第2の小レンズ52Dは、その配置
位置に応じて光軸の位置が異っている。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing the function of the condenser lens 44 of the first lens array 40C. FIG. 21 shows a light source 20, a condenser lens 44, and a first lens array 40.
D and a second lens array 50 </ b> D are sequentially arranged. Each first small lens 42D of the first lens array 40D is the same concentric lens as the first small lens 42 constituting the lens array 40 of the first embodiment. The second lens array 50D is the first lens array of the first lens array.
Is composed of a second small lens 52D smaller than the small lens 42D. The position of the optical axis of each of the second small lenses 52D differs depending on the arrangement position.

【0119】光源20から射出された略平行な光は、集
光レンズ44の集光作用によって集光光となる。集光レ
ンズ44から射出された集光光は、第1のレンズアレイ
40Dの各第1の小レンズ42Dによって複数の部分光
線束に分割される。各第1の小レンズ42Dから射出さ
れた部分光線束は、各部分光線束の中心軸が集光レンズ
44の集光作用によってシステム光軸100Daxの方
向に傾くように偏向され、第2のレンズアレイ50Dの
対応する第2の小レンズ52Dに入射する。第2の小レ
ンズ52Dは、入射した部分光線束の中心軸がシステム
光軸100Daxに平行となるように偏向する機能を有
している。この結果、第2のレンズアレイ50Dから射
出される光の全体は、集光レンズ44に入射した時の光
の全体の幅よりも縮小される。このように、集光レンズ
44および第2のレンズアレイ50Dは、集光レンズ4
4に入射した光線束をその幅よりも小さな幅を有する光
線束に変換するアフォーカル光学系として機能する。集
光レンズ44は、アフォーカル光学系を実現するための
集光機能を有しており、第2のレンズアレイ50Dはア
フォーカル光学系を実現するための光を平行化する機能
を有している。
The substantially parallel light emitted from the light source 20 becomes condensed light by the condensing action of the condensing lens 44. The condensed light emitted from the condenser lens 44 is divided into a plurality of partial light beams by each first small lens 42D of the first lens array 40D. The partial light beam emitted from each first small lens 42D is deflected such that the central axis of each partial light beam is inclined toward the system optical axis 100Dax by the light condensing function of the light condensing lens 44, and the second lens The light enters the corresponding second lenslet 52D of the array 50D. The second small lens 52D has a function of deflecting the central axis of the incident partial light beam so as to be parallel to the system optical axis 100Dax. As a result, the entire light emitted from the second lens array 50D is smaller than the entire width of the light that has entered the condenser lens 44. As described above, the condenser lens 44 and the second lens array 50 </ b> D
4 functions as an afocal optical system that converts the light beam incident on the light beam into a light beam having a width smaller than the width of the light beam. The condensing lens 44 has a condensing function for realizing an afocal optical system, and the second lens array 50D has a function for collimating light for realizing an afocal optical system. I have.

【0120】アフォーカル光学系から射出された光は、
全体として縮小されているので、アフォーカル光学系の
ない場合に比べて、後段に配置される光学系への入射角
を小さくすることができる。第2実施例でも説明したよ
うに、光学要素に入射する光線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、アフォーカル光学系を備えることにより、光の利用
効率を向上させることができる。
The light emitted from the afocal optical system is
Since the size is reduced as a whole, the angle of incidence on the optical system arranged at the subsequent stage can be reduced as compared with the case without the afocal optical system. As described in the second embodiment, the smaller the incident angle of the light beam incident on the optical element, the better the light use efficiency of the optical element. Therefore, by using the afocal optical system, the light use efficiency can be improved.

【0121】本実施例の第1のレンズアレイ40Cの集
光レンズ44はアフォーカル光学系の集光機能に相当
し、第2のレンズアレイ50Cは、第2実施例の第2の
レンズアレイ50A(図12)の機能と、上記第2のレ
ンズアレイ50D(図21)の機能、すなわち、アフォ
ーカル光学系の光を平行化する機能とを有している。従
って、本実施例の照明光学系100Cによれば、第2実
施例と同様に、第2のレンズアレイ50Cの後段に配置
される偏光変換光学系60Cへの入射効率を高めること
ができる。また、アフォーカル光学系の機能により、第
2のレンズアレイ50Cの後段に配置される光学要素に
おける光の利用効率を向上させることができる。この結
果、本実施例の照明光学系100Cにおいても、光の利
用効率を向上させることができる。また、この照明光学
系100Cに用いられる第2のレンズアレイ50Cの製
造が容易である。
The condenser lens 44 of the first lens array 40C of this embodiment corresponds to the condenser function of the afocal optical system, and the second lens array 50C is the second lens array 50A of the second embodiment. It has the function of FIG. 12 and the function of the second lens array 50D (FIG. 21), that is, the function of collimating the light of the afocal optical system. Therefore, according to the illumination optical system 100C of the present embodiment, similarly to the second embodiment, it is possible to increase the efficiency of incidence on the polarization conversion optical system 60C disposed downstream of the second lens array 50C. In addition, the function of the afocal optical system can improve the light use efficiency of the optical element disposed downstream of the second lens array 50C. As a result, also in the illumination optical system 100C of the present embodiment, the light use efficiency can be improved. Further, it is easy to manufacture the second lens array 50C used for the illumination optical system 100C.

【0122】F.投写型表示装置:図22は、本発明の
照明光学系100Cを用いた投写型表示装置1000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1000は、本発明の照明光学系100Cを用いて
いる。
F. Projection Display Device: FIG. 22 is a schematic configuration diagram of a main part of a projection display device 1000 using the illumination optical system 100C of the present invention, as viewed in plan. This projection display apparatus 1000 uses the illumination optical system 100C of the present invention.

【0123】投写型表示装置1000は、照明光学系1
00Cと、色光分離光学系200と、リレー光学系22
0と、3つの液晶ライトバルブ300R,300G,3
00Bと、クロスダイクロイックプリズム320と、投
写光学系340とを備えている。投写型表示装置100
0は、照明光学系100Cから射出された光を、色光分
離光学系200で赤(R)、緑(G)、青(B)の3色
の色光に分離し、分離された各色光を液晶ライトバルブ
300R,300G,300Bを通して画像情報(画像
信号)に対応させて変調し、変調された各色光をクロス
ダイクロイックプリズム320で合成して、投写光学系
340を介してスクリーンSC上に画像を表示するもの
である。
The projection display apparatus 1000 includes the illumination optical system 1
00C, the color light separation optical system 200, and the relay optical system 22
0 and three liquid crystal light valves 300R, 300G, 3
00B, a cross dichroic prism 320, and a projection optical system 340. Projection display device 100
0 indicates that the light emitted from the illumination optical system 100C is separated into three color lights of red (R), green (G), and blue (B) by a color light separation optical system 200, and each of the separated color lights is a liquid crystal. The light is modulated according to image information (image signal) through the light valves 300R, 300G, and 300B, and the modulated color lights are combined by the cross dichroic prism 320, and an image is displayed on the screen SC via the projection optical system 340. Is what you do.

【0124】照明光学系100C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LAである液晶ライ
トバルブ300R,300G,300Bを照明する。液
晶ライトバルブ300R,300G,300Bは、それ
ぞれ、液晶パネルと、その光入出射面側に配置された偏
光板とによって構成されている。液晶パネルの光の入射
面に配置されている偏光板は、照明光の偏光度をさらに
高めるためのものであり、照明光学系100Cから射出
される直線偏光光の偏光方向が、これらの偏光板の透過
軸方向となるように配置されている。このようにすれ
ば、照明光学系100Cから射出された照明光に含まれ
る直線偏光光の純度(偏光度)をより高めることができ
る。なお、照明光学系100Cから射出される照明光の
偏光度が著しく高い場合には、この光入射面側に配置さ
れる偏光板を省略することもできる。
As described above, the illumination optical system 100C
Illumination light of linearly polarized light (s-polarized light in the above example) whose polarization directions are aligned is emitted to illuminate the liquid crystal light valves 300R, 300G, and 300B that are the illumination area LA. Each of the liquid crystal light valves 300R, 300G, and 300B includes a liquid crystal panel and a polarizing plate disposed on the light incident / exit surface side. The polarizing plate disposed on the light incident surface of the liquid crystal panel is for further increasing the degree of polarization of the illumination light, and the polarization direction of the linearly polarized light emitted from the illumination optical system 100C is changed by these polarizing plates. In the transmission axis direction. By doing so, it is possible to further increase the purity (degree of polarization) of the linearly polarized light included in the illumination light emitted from the illumination optical system 100C. When the degree of polarization of the illumination light emitted from the illumination optical system 100C is extremely high, the polarizing plate disposed on the light incident surface side can be omitted.

【0125】色光分離光学系200は、2枚のダイクロ
イックミラー202,204と、反射ミラー208とを
備えており、照明光学系100から射出される光線束
を、赤、緑、青の3色の色光に分離する機能を有する。
第1のダイクロイックミラー202は、照明光学系10
0から射出された光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202を透過した赤色光Rは、反射ミ
ラー208で反射されて、クロスダイクロイックプリズ
ム320へ向けて射出される。色光分離光学系200か
ら射出された赤色光Rは、フィールドレンズ232を通
って赤色光用の液晶ライトバルブ300Rに達する。こ
のフィールドレンズ232は、照明光学系100から射
出された各部分光線束をその中心軸に対して平行な光線
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234,230も同様である。
The color light separation optical system 200 includes two dichroic mirrors 202 and 204 and a reflection mirror 208, and converts a light beam emitted from the illumination optical system 100 into three colors of red, green and blue. It has the function of separating into color light.
The first dichroic mirror 202 is connected to the illumination optical system 10.
While transmitting the red light component of the light emitted from 0, it reflects the blue light component and the green light component. The red light R transmitted through the first dichroic mirror 202 is reflected by the reflection mirror 208 and emitted toward the cross dichroic prism 320. The red light R emitted from the color light separation optical system 200 reaches the liquid crystal light valve 300R for red light through the field lens 232. The field lens 232 converts each partial light beam emitted from the illumination optical system 100 into a light beam parallel to its central axis. The same applies to the field lenses 234 and 230 provided in front of the other liquid crystal light valves.

【0126】第1のダイクロイックミラー202で反射
された青色光Bと緑色光Gのうちで、緑色光Gは第2の
ダイクロイックミラー204によって反射されて、色光
分離光学系200からクロスダイクロイックプリズム3
20へ向けて射出される。色光分離光学系200から射
出された緑色光Gは、フィールドレンズ234を通って
緑色光用の液晶ライトバルブ300Gに達する。一方、
第2のダイクロイックミラー204を透過した青色光B
は、色光分離光学系200から射出されて、リレー光学
系220に入射する。リレー光学系220に入射した青
色光Bは、リレー光学系220に備えられる入射側レン
ズ222、リレーレンズ226および反射ミラー22
4,228および射出側レンズ(フィールドレンズ)2
30を通って青色光用の液晶ライトバルブ300Bに達
する。ここで、青色光Bにリレー光学系が用いられてい
るのは、青色光B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222に入射した青色光
をそのまま、射出側レンズ230に伝えるためである。
なお、照明光学系100の重畳光学系70から、液晶ラ
イトバルブ300R、液晶ライトバルブ300G、入射
側レンズ222までの距離は、ほぼ等しくなるように設
定されている。
Of the blue light B and the green light G reflected by the first dichroic mirror 202, the green light G is reflected by the second dichroic mirror 204 and passes from the color light separation optical system 200 to the cross dichroic prism 3.
Injected toward 20. The green light G emitted from the color light separation optical system 200 reaches the liquid crystal light valve 300G for green light through the field lens 234. on the other hand,
Blue light B transmitted through the second dichroic mirror 204
Are emitted from the color light separation optical system 200 and enter the relay optical system 220. The blue light B incident on the relay optical system 220 is incident on the incident-side lens 222, the relay lens 226,
4,228 and emission side lens (field lens) 2
The liquid crystal light valve 300B for blue light passes through 30. Here, the reason why the relay optical system is used for the blue light B is to prevent a decrease in light use efficiency because the optical path length of the blue light B is longer than the optical path lengths of the other color lights. is there. That is, it is for transmitting the blue light incident on the incident side lens 222 to the exit side lens 230 as it is.
The distances from the superimposing optical system 70 of the illumination optical system 100 to the liquid crystal light valve 300R, the liquid crystal light valve 300G, and the incident side lens 222 are set to be substantially equal.

【0127】3つの液晶ライトバルブ300R,300
G,300Bは、与えられた画像信号に従って、3色の
色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調装置とし
ての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム32
0は、液晶ライトバルブ300R,300G,300B
を通って変調された3色の色光を合成してカラー画像を
形成する色光合成光学系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320には、赤色光を反
射する誘電体多層膜が形成された赤色光反射ダイクロイ
ック面321と、青色光を反射する誘電体多層膜が形成
された青色光反射ダイクロイック面322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
らの赤色光反射ダイクロイック面321と青色光反射ダ
イクロイック面322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320で生成された合成
光は、投写光学系340の方向に射出される。投写光学
系340は、クロスダイクロイックプリズム320から
射出された合成光を投写して、スクリーンSC上にカラ
ー画像を表示する。なお、投写光学系340としてはテ
レセントリックレンズを用いることができる。
Three liquid crystal light valves 300R, 300
G and 300B have a function as a light modulator that forms an image by modulating three color lights in accordance with a given image signal. Cross dichroic prism 32
0 is a liquid crystal light valve 300R, 300G, 300B
Has a function as a color light combining optical system that forms a color image by combining three color lights modulated by passing through. In addition,
The cross dichroic prism 320 includes a red light reflecting dichroic surface 321 on which a dielectric multilayer film for reflecting red light is formed, and a blue light reflecting dichroic surface 322 on which a dielectric multilayer film for reflecting blue light is formed. An X-shape is formed at the interface between the four right-angle prisms. The three color lights are combined by the red light reflecting dichroic surface 321 and the blue light reflecting dichroic surface 322 to form combined light for projecting a color image.
The combined light generated by the cross dichroic prism 320 is emitted toward the projection optical system 340. The projection optical system 340 projects the combined light emitted from the cross dichroic prism 320 and displays a color image on the screen SC. Note that a telecentric lens can be used as the projection optical system 340.

【0128】この投写型表示装置1000は、光の利用
効率の高いインテグレータ光学系による照明光学系10
0Cを用いているので、均一で明るい画像を表示させる
ことができる。
The projection display apparatus 1000 includes an illumination optical system 10 using an integrator optical system having high light use efficiency.
Since 0C is used, a uniform and bright image can be displayed.

【0129】上記実施例においては、照明光学系100
Cを用いた場合を例に説明しているが、他の実施例の照
明光学系を用いることも可能である。
In the above embodiment, the illumination optical system 100
Although the case where C is used is described as an example, the illumination optical system of another embodiment can be used.

【0130】上記投写型表示装置1000においては、
本発明の照明光学系100Cを、3つの液晶パネル(液
晶ライトバルブ)を用いてカラー画像を投写する投写型
表示装置に適用した場合を説明しているが、これに限定
される必要はない。本発明の照明光学系は、種々の装置
における照明光学系として利用可能である。例えば、1
枚の液晶パネルを用いてモノクロ画像やカラー画像を投
写する投写型表示装置にも適用可能である。また、投写
型表示装置以外の表示装置にも適用可能である。
In the projection display apparatus 1000,
The case where the illumination optical system 100C of the present invention is applied to a projection display device that projects a color image using three liquid crystal panels (liquid crystal light valves) has been described, but is not limited thereto. The illumination optical system of the present invention can be used as an illumination optical system in various devices. For example, 1
The present invention is also applicable to a projection display device that projects a monochrome image or a color image using two liquid crystal panels. Further, the present invention can be applied to a display device other than the projection display device.

【0131】また、上記投写型表示装置1000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
場合を例に説明しているが、本発明の照明光学系は、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、光変調装置が光を透過するタ
イプであることを意味しており、「反射型」とは、光変
調装置が光を反射するタイプであることを意味してい
る。反射型の光変調装置としては、例えば、反射型の液
晶パネルや、ディジタル・マイクロミラー・デバイス
(TI社の商標)がある。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、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。
Also, the projection type display apparatus 1000 has been described as an example in which the illumination optical system of the present invention is applied to a transmission type projection type display apparatus. Can be applied to the projection type display device.
Here, “transmission type” means that the light modulation device is a type that transmits light, and “reflection type” means that the light modulation device is a type that reflects light. ing. Examples of the reflection type light modulation device include a reflection type liquid crystal panel and a digital micromirror device (trademark of TI). In the reflection type projection display device, the cross dichroic prism can be used as a color light separating unit that separates light into three colors of red, green and blue, and recombines the modulated three colors of light into the same light. It can also be used as a color light combining unit that emits light in the direction of. Even when the present invention is applied to a reflection type projection display device, almost the same effects as those of a transmission type projection display device can be obtained.

【0132】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る。
The present invention is not limited to the above examples and embodiments, but can be implemented in various modes without departing from the gist of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例としての照明光学系100の要部を
平面的に見た概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an illumination optical system 100 according to a first embodiment as viewed in plan.

【図2】第1のレンズアレイ40を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a first lens array 40;

【図3】第2のレンズアレイ50を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a second lens array 50;

【図4】第2のレンズアレイ50および第1のレンズア
レイ40をz軸方向から示す正面図である。
FIG. 4 is a front view showing the second lens array 50 and the first lens array 40 from the z-axis direction.

【図5】第1の偏光変換素子アレイ60aの構成を示す
斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a first polarization conversion element array 60a.

【図6】第1の偏光変換素子アレイ60aの機能を示す
説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing functions of a first polarization conversion element array 60a.

【図7】比較例の第2のレンズアレイ50Mを示す説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a second lens array 50M of a comparative example.

【図8】第1のレンズアレイ40によって形成される集
光像について示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a condensed image formed by the first lens array 40.

【図9】第1のレンズアレイ40によって比較例である
第2のレンズアレイ50Mの近傍位置に形成された集光
像と第2のレンズアレイ50Mとの関係について示す説
明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between a converged image formed by a first lens array 40 at a position near a second lens array 50M as a comparative example and the second lens array 50M.

【図10】第2実施例としての照明光学系100Aの要
部を平面的に見た概略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a main part of an illumination optical system 100A as a second embodiment, as viewed in plan.

【図11】第1のレンズアレイ40Aを示す説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a first lens array 40A.

【図12】第2のレンズアレイ50Aを示す説明図であ
る。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a second lens array 50A.

【図13】第2のレンズアレイ50Nを示す説明図であ
る。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a second lens array 50N.

【図14】第2のレンズアレイ50Bを示す説明図であ
る。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a second lens array 50B.

【図15】第1のレンズアレイ40Aと第2のレンズア
レイ50Bとの配置関係を示す平面図である。
FIG. 15 is a plan view showing an arrangement relationship between a first lens array 40A and a second lens array 50B.

【図16】第1のレンズアレイ40Aによって第2のレ
ンズアレイ50Bの近傍位置に形成された集光像につい
て示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a condensed image formed at a position near a second lens array 50B by a first lens array 40A.

【図17】第2のレンズアレイ50Nと第1のレンズア
レイ40によって第2のレンズアレイ50Aの近傍位置
に形成された集光像との関係について示す説明図であ
る。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a relationship between a second lens array 50N and a condensed image formed at a position near the second lens array 50A by the first lens array 40.

【図18】第2のレンズアレイ50Nの第2列目の上か
ら第2行目の第2の小レンズ52Nと、第2のレンズア
レイ50Aの第2列目の上から2行目の第2の小レンズ
52Aとを示す概略側面図である。
FIG. 18 shows a second small lens 52N in the second row from the second column of the second lens array 50N and a second small lens 52N in the second row from the second column of the second lens array 50A. It is a schematic side view which shows 2 small lenses 52A.

【図19】第3実施例としての照明光学系100Cの要
部を平面的に見た概略構成図である。
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a main part of an illumination optical system 100C according to a third embodiment, as viewed in plan.

【図20】第1のレンズアレイ40Cを示す説明図であ
る。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a first lens array 40C.

【図21】第1のレンズアレイ40Cの集光レンズ44
の機能を示す説明図である。
FIG. 21 shows a condenser lens 44 of the first lens array 40C.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the function of FIG.

【図22】本発明の照明光学系100Cを用いた投写型
表示装置1000の要部を平面的に見た概略構成図であ
る。
FIG. 22 is a schematic configuration diagram of a main part of a projection display apparatus 1000 using the illumination optical system 100C of the present invention, as viewed in plan.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20…光源 22…光源ランプ 24…凹面鏡 30…分割光学系 30A…分割光学系 30B…分割光学系 30C…分割光学系 40…第1のレンズアレイ 40A…第1のレンズアレイ 40C…第1のレンズアレイ 40D…第1のレンズアレイ 42…第1の小レンズ 42A…第1の小レンズ 42Aa〜42Ac…第1の小レンズ 42D…第1の小レンズ 44…集光レンズ 50…第2のレンズアレイ 50A…第2のレンズアレイ 50B…第2のレンズアレイ 50C…第2のレンズアレイ 50D…第2のレンズアレイ 50M…第2のレンズアレイ 50N…第2のレンズアレイ 52…第2の小レンズ 52A…第2の小レンズ 52B…第2の小レンズ 52Ba〜52Bc…第2の小レンズ 52C…第2の小レンズ 52D…第2の小レンズ 52M…第2の小レンズ 52N…第2の小レンズ 54…平面部 54A…平面部 56…基板部 60…偏光変換光学系 60A…偏光変換光学系 60C…偏光変換光学系 60a,60b…偏光変換素子アレイ 62…遮光板 62a…遮光面 62b…開口面 64…偏光ビームスプリッタアレイ 64a…第1の透光性部材 64b…第2の透光性部材 64c…第3の透光性部材 66a…偏光分離膜 66b…反射膜 70…重畳光学系 100…照明光学系 100A…照明光学系 100C…照明光学系 1000…投写型表示装置 200…色光分離光学系 202…第1のダイクロイックミラー 204…第2のダイクロイックミラー 208…反射ミラー 220…リレー光学系 222…入射側レンズ 224,228…反射ミラー 226…リレーレンズ 230…射出側レンズ(フィールドレンズ) 232…フィールドレンズ 234…フィールドレンズ 300R,300G,300B…液晶ライトバルブ 320…クロスダイクロイックプリズム 321…赤色光反射ダイクロイック面 322…青色光反射ダイクロイック面 340…投写光学系 Reference Signs List 20 light source 22 light source lamp 24 concave mirror 30 split optical system 30A split optical system 30B split optical system 30C split optical system 40 first lens array 40A first lens array 40C first lens Array 40D First lens array 42 First small lens 42A First small lens 42Aa to 42Ac First small lens 42D First small lens 44 Condensing lens 50 Second lens array 50A second lens array 50B second lens array 50C second lens array 50D second lens array 50M second lens array 50N second lens array 52 second small lens 52A .. Second small lens 52B second small lens 52Ba to 52Bc second small lens 52C second small lens 52D second small lens 2M 2nd small lens 52N 2nd small lens 54 ... plane part 54A ... plane part 56 ... substrate part 60 ... polarization conversion optical system 60A ... polarization conversion optical system 60C ... polarization conversion optical system 60a, 60b ... polarization conversion Element array 62 ... Light shielding plate 62a ... Light shielding surface 62b ... Opening surface 64 ... Polarizing beam splitter array 64a ... First light transmitting member 64b ... Second light transmitting member 64c ... Third light transmitting member 66a ... Polarized light Separating film 66b Reflecting film 70 Superimposing optical system 100 Illuminating optical system 100A Illuminating optical system 100C Illuminating optical system 1000 Projection display device 200 Color light separating optical system 202 First dichroic mirror 204 Second Dichroic mirror 208 ... Reflection mirror 220 ... Relay optical system 222 ... Incoming side lens 224,228 ... Reflection mirror 226 ... Relay lens 230: Exit lens (field lens) 232: Field lens 234: Field lens 300R, 300G, 300B: Liquid crystal light valve 320: Cross dichroic prism 321: Red light reflecting dichroic surface 322: Blue light reflecting dichroic surface 340: Projection optical system

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の光学装置の光入射面を照明領域と
して照明する照明光学系であって、 光源と、 前記光源から射出された光を複数の部分光線束に分割す
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2のレンズアレイは、前記第1のレンズアレイか
ら射出された複数の部分光線束が集光される近傍位置に
配置されており、前記複数の小レンズで構成される複数
のレンズ列の間には、それぞれ平面部が形成されてい
る、照明光学系。
An illumination optical system for illuminating a light incident surface of a predetermined optical device as an illumination area, comprising: a light source; and a plurality of small lenses that divide light emitted from the light source into a plurality of partial light beams. A first lens array having a plurality of small lenses respectively corresponding to the plurality of small lenses of the first lens array;
The second lens array is arranged at a position where a plurality of partial light beams emitted from the first lens array are collected, and a plurality of the plurality of small lenses are provided. An illumination optical system in which a planar portion is formed between lens rows.
【請求項2】 請求項1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は、それぞれ
対応する第1のレンズアレイの複数の小レンズによって
集光された部分光線束の輪郭形状に応じて、略矩形形状
以外の多角形形状に形成されている、照明光学系。
2. The illumination optical system according to claim 1, wherein the plurality of small lenses of the second lens array are respectively condensed by the corresponding plurality of small lenses of the first lens array. An illumination optical system which is formed in a polygonal shape other than a substantially rectangular shape according to a contour shape of a bundle.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の照明光学
系であって、 前記第2のレンズアレイの平面部は、前記平面部を有せ
ずに複数の小レンズが敷き詰め配置されていると仮定し
たときに、前記複数の小レンズのうち前記偏光変換光学
系の前記無効入射面に光を入射させる部分の少なくとも
一部に形成されている、照明光学系。
3. The illumination optical system according to claim 1, wherein the plane portion of the second lens array does not have the plane portion, and a plurality of small lenses are spread and arranged. An illumination optical system formed on at least a part of a portion of the plurality of small lenses that causes light to enter the ineffective incident surface of the polarization conversion optical system.
【請求項4】 請求項2または請求項3記載の照明光学
系であって、 前記第2のレンズアレイの中心を通り、互いに垂直な2
つの基準軸を定義したときに、前記第2のレンズアレイ
の複数の小レンズを区分する区分線のうち少なくとも一
部は、前記2つの基準軸から離れるに従って、前記2つ
の基準軸に対する傾きが大きくなるように形成されてい
る、照明光学系。
4. The illumination optical system according to claim 2, wherein two light beams which pass through the center of the second lens array and are perpendicular to each other.
When one reference axis is defined, at least a part of the dividing line for dividing the plurality of small lenses of the second lens array has a larger inclination with respect to the two reference axes as the distance from the two reference axes increases. An illumination optical system that is formed as follows.
【請求項5】 請求項2または請求項3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少なくとも
一部は、前記2つの基準線のうち、一方の基準線に平行
な2つの区分線と、他方の基準線に対して傾いた2つの
区分線とで区分された台形形状を有している、照明光学
系。
5. The illumination optical system according to claim 2, wherein at least a part of the plurality of small lenses of the second lens array is one of the two reference lines. An illumination optical system having a trapezoidal shape divided by two division lines parallel to the first and second reference lines and two division lines inclined with respect to the other reference line.
【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、 前記平面部の表面には光拡散面が形成されている、照明
光学系。
6. The illumination optical system according to claim 1, wherein a light diffusing surface is formed on a surface of the flat portion.
【請求項7】 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、 前記平面部の表面には遮光面が形成されている、照明光
学系。
7. The illumination optical system according to claim 1, wherein a light-shielding surface is formed on a surface of the flat portion.
【請求項8】 請求項1ないし請求項6のいずれかに記
載の照明光学系であって、 前記第1のレンズアレイは、M列(Mは2以上の整数)
の小レンズ列を有しており、前記第2のレンズアレイ
は、N列(NはMよりも小さな1以上の整数)の小レン
ズ列を有しており、 前記第1のレンズアレイ内の複数の小レンズ列で形成さ
れた複数列の部分光線束を、より少ない列にまとめて前
記第2のレンズアレイに入射させることによって、前記
第1のレンズアレイのM列の小レンズ列で分割された部
分光線束が前記第2のレンズアレイのN列の小レンズ列
に入射するように構成されている、照明光学系。
8. The illumination optical system according to claim 1, wherein the first lens array has M columns (M is an integer of 2 or more).
, And the second lens array has N rows (N is an integer of 1 or more smaller than M) of small lens rows, and the second lens array has A plurality of rows of partial light beams formed by a plurality of small lens rows are grouped into a smaller number of rows and incident on the second lens array, thereby being divided by M small lens rows of the first lens array. The illumination optical system, wherein the divided partial light beam is incident on the N small lens rows of the second lens array.
【請求項9】 請求項8記載の照明光学系であって、 前記第1のレンズアレイ内の前記複数の小レンズ列は2
列の小レンズ列であり、 前記2列の小レンズ列は、前記2列の小レンズ列のうち
外側の1列の各小レンズの位置が、列の方向に沿って、
内側の1列の各小レンズの位置からずれて配列されてお
り、 前記第1のレンズアレイの前記2列の小レンズ列に対応
する前記第2のレンズアレイの1列の小レンズ列は、前
記第1のレンズアレイの前記外側の1列の小レンズに対
応する第1の小レンズと、前記内側の1列の小レンズに
対応する第2の小レンズとが交互に配列されている、照
明光学系。
9. The illumination optical system according to claim 8, wherein the plurality of small lens rows in the first lens array are two or more.
A row of small lens rows, wherein the two rows of small lens rows are arranged such that the position of each outer small row of the two row of small lens rows is along the row direction,
One small lens row of the second lens array corresponding to the two small lens rows of the first lens array is arranged so as to be displaced from the position of each small lens of one inner row, A first small lens corresponding to the outer one row of small lenses of the first lens array and a second small lens corresponding to the inner one row of small lenses are alternately arranged; Illumination optics.
【請求項10】 請求項1ないし請求項9のいずれかに
記載の照明光学系であって、 入射光線束を前記入射光線束の幅よりも小さな幅を有す
る射出光線束に変換するアフォーカル光学系を備える、
照明光学系。
10. The illumination optical system according to claim 1, wherein the incident light beam is converted into an exit light beam having a width smaller than the width of the incident light beam. Comprising a system,
Illumination optics.
【請求項11】 請求項10記載の照明光学系であっ
て、 前記第1のレンズアレイの近傍に、前記アフォーカル光
学系を実現するための集光機能を有する集光レンズを備
えており、 前記第2のレンズアレイの複数の小レンズは、前記アフ
ォーカル光学系を実現するための光を平行化する機能を
有している、照明光学系。
11. The illumination optical system according to claim 10, further comprising: a condensing lens having a condensing function for realizing the afocal optical system, near the first lens array. The illumination optical system, wherein the plurality of small lenses of the second lens array have a function of collimating light for realizing the afocal optical system.
【請求項12】 画像を投写して表示する投写型表示装
置であって、 所定の照明領域を照明する照明光学系と、 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装置
と、 前記光変調装置で得られる変調光を投写する投写光学系
と、を備え、 前記照明光学系は、 光源と、 前記光源から射出された光を複数の部分光線束に分割す
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2のレンズアレイは、前記第1のレンズアレイか
ら射出された複数の部分光線束が集光される近傍位置に
配置されており、前記複数の小レンズで構成される複数
のレンズ列の間には、それぞれ平面部が形成されてい
る、投写型表示装置。
12. A projection display device for projecting and displaying an image, comprising: an illumination optical system for illuminating a predetermined illumination area; and a light incident surface as the illumination area, wherein A light modulation device that modulates incident light according to image information; and a projection optical system that projects modulated light obtained by the light modulation device. The illumination optical system includes: a light source; and light emitted from the light source. A first lens array having a plurality of small lenses that divides light into a plurality of partial light beams, a second lens array having a plurality of small lenses respectively corresponding to the plurality of small lenses of the first lens array, ,
The second lens array is disposed at a position where a plurality of partial light beams emitted from the first lens array are collected, and the plurality of small lenses are formed by the plurality of small lenses. A projection display device in which a plane portion is formed between lens rows.
【請求項13】 請求項12記載の投写型表示装置であ
って、 前記第2のレンズアレイの複数の小レンズは、それぞれ
対応する第1のレンズアレイの複数の小レンズによって
集光された部分光線束の輪郭形状に応じて、略矩形形状
以外の多角形形状に形成されている、投写型表示装置。
13. The projection display according to claim 12, wherein the plurality of small lenses of the second lens array are condensed by the corresponding plurality of small lenses of the first lens array. A projection display device formed in a polygonal shape other than a substantially rectangular shape according to the contour shape of a light beam.
【請求項14】 請求項12または請求項13記載の投
写型表示装置であって、 前記第2のレンズアレイの平面部は、前記平面部を有せ
ずに複数の小レンズが敷き詰め配置されていると仮定し
たときに、前記複数の小レンズのうち前記偏光変換光学
系の前記無効入射面に光を入射させる部分の少なくとも
一部に形成されている、投写型表示装置。
14. The projection type display device according to claim 12, wherein a plurality of small lenses are spread and arranged on the flat portion of the second lens array without the flat portion. A projection display device formed at least in a part of the plurality of small lenses, at which light is incident on the invalid incidence surface of the polarization conversion optical system.
【請求項15】 請求項13または請求項14記載の投
写型表示装置であって、 前記第2のレンズアレイの中心を通り、互いに垂直な2
つの基準軸を定義したときに、前記第2のレンズアレイ
の複数の小レンズを区分する区分線のうち少なくとも一
部は、前記2つの基準軸から離れるに従って、前記2つ
の基準軸に対する傾きが大きくなるように形成されてい
る、投写型表示装置。
15. The projection display device according to claim 13, wherein two light beams passing through a center of the second lens array and perpendicular to each other are provided.
When one reference axis is defined, at least a part of the dividing line for dividing the plurality of small lenses of the second lens array has a larger inclination with respect to the two reference axes as the distance from the two reference axes increases. A projection display device that is formed as follows.
【請求項16】 請求項13または請求項14記載の投
写型表示装置であって、 前記第2のレンズアレイの複数の小レンズの少なくとも
一部は、前記2つの基準線のうち、一方の基準線に平行
な2つの区分線と、他方の基準線に対して傾いた2つの
区分線とで区分された台形形状を有している、投写型表
示装置。
16. The projection display device according to claim 13, wherein at least a part of the plurality of small lenses of the second lens array is one of the two reference lines. A projection display device having a trapezoidal shape divided by two division lines parallel to a line and two division lines inclined with respect to the other reference line.
【請求項17】 請求項12ないし請求項16のいずれ
かに記載の投写型表示装置であって、 前記平面部の表面には光拡散面が形成されている、投写
型表示装置。
17. The projection display device according to claim 12, wherein a light diffusing surface is formed on a surface of the flat portion.
【請求項18】 請求項12ないし請求項16のいずれ
かに記載の投写型表示装置であって、 前記平面部の表面には遮光面が形成されている、投写型
表示装置。
18. The projection display device according to claim 12, wherein a light-shielding surface is formed on a surface of the flat portion.
【請求項19】 請求項12ないし請求項18のいずれ
かに記載の投写型表示装置であって、 前記第1のレンズアレイは、M列(Mは2以上の整数)
の小レンズ列を有しており、前記第2のレンズアレイ
は、N列(NはMよりも小さな1以上の整数)の小レン
ズ列を有しており、 前記第1のレンズアレイ内の複数の小レンズ列で形成さ
れた複数列の部分光線束を、より少ない列にまとめて前
記第2のレンズアレイに入射させることによって、前記
第1のレンズアレイのM列の小レンズ列で分割された部
分光線束が前記第2のレンズアレイのN列の小レンズ列
に入射するように構成されている、投写型表示装置。
19. The projection display according to claim 12, wherein the first lens array has M columns (M is an integer of 2 or more).
, And the second lens array has N rows (N is an integer of 1 or more smaller than M) of small lens rows, and the second lens array has A plurality of rows of partial light beams formed by a plurality of small lens rows are grouped into a smaller number of rows and incident on the second lens array, thereby being divided by M small lens rows of the first lens array. A projection display device, wherein the divided partial light beam is configured to be incident on N small lens rows of the second lens array.
【請求項20】 請求項19記載の投写型表示装置であ
って、 前記第1のレンズアレイ内の前記複数の小レンズ列は2
列の小レンズ列であり、 前記2列の小レンズ列は、前記2列の小レンズ列のうち
外側の1列の各小レンズの位置が、列の方向に沿って、
内側の1列の各小レンズの位置からずれて配列されてお
り、 前記第1のレンズアレイの前記2列の小レンズ列に対応
する前記第2のレンズアレイの1列の小レンズ列は、前
記第1のレンズアレイの前記外側の1列の小レンズに対
応する第1の小レンズと、前記内側の1列の小レンズに
対応する第2の小レンズとが交互に配列されている、投
写型表示装置。
20. The projection display device according to claim 19, wherein the plurality of small lens rows in the first lens array has two rows.
A row of small lens rows, wherein the two rows of small lens rows are arranged such that the position of each outer small row of the two row of small lens rows is along the row direction,
One small lens row of the second lens array corresponding to the two small lens rows of the first lens array is arranged so as to be displaced from the position of each small lens of one inner row, A first small lens corresponding to the outer one row of small lenses of the first lens array and a second small lens corresponding to the inner one row of small lenses are alternately arranged; Projection display device.
【請求項21】 請求項12ないし請求項20のいずれ
かに記載の投写型表示装置であって、 入射光線束を前記入射光線束の幅よりも小さな幅を有す
る射出光線束に変換するアフォーカル光学系を備える、
投写型表示装置。
21. An afocal display according to claim 12, wherein the incident light beam is converted into an outgoing light beam having a width smaller than the width of the incident light beam. Equipped with an optical system,
Projection display device.
【請求項22】 請求項21記載の投写型表示装置であ
って、 前記第1のレンズアレイの近傍に、前記アフォーカル光
学系を実現するための集光機能を有する集光レンズを備
えており、 前記第2のレンズアレイの複数の小レンズは、前記アフ
ォーカル光学系を実現するための光を平行化する機能を
有している、投写型表示装置。
22. The projection display device according to claim 21, further comprising: a condensing lens having a condensing function for realizing the afocal optical system, near the first lens array. A projection display device, wherein the plurality of small lenses of the second lens array have a function of collimating light for realizing the afocal optical system.
【請求項23】 請求項12ないし請求項22のいずれ
かに記載の投写型表示装置であって、 さらに、前記照明光学系からの射出光を少なくとも2色
の色光に分離する色光分離光学系と、 前記色光分離光学系により分離された各色光をそれぞれ
変調する複数の光変調装置と、 それぞれの前記電気光学装置で変調された後の各色の変
調光を合成する色光合成光学系と、を備え、 前記色光合成手段によって得られた合成光が前記投写光
学系を介して投写される、投写型表示装置。
23. The projection type display device according to claim 12, further comprising: a color light separation optical system for separating light emitted from the illumination optical system into at least two color lights. A plurality of light modulators that respectively modulate the respective color lights separated by the color light separation optical system, and a color light combining optical system that combines modulated lights of respective colors after being modulated by the respective electro-optical devices. A projection display device, wherein the combined light obtained by the color light combining means is projected via the projection optical system.
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