JP2004191891A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】非発光の反射型空間光変調素子と、反射型空間光変調素子を照明する照明装置と、投射レンズとを備えた画像表示装置において、構成の複雑化や製造の煩雑化を招来することなく、照明光の利用効率を向上させる。
【解決手段】光源２からの光は、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０を経て反射型空間光変調素子１４，１５を照明する。変調されなかった不要光は反射型空間光変調素子１４，１５で反射され、さらに反射板４によって反射され再利用される。フライアイインテグレータ９，１０が光軸に対してずらされていることにより、光の利用効率が向上し、照明ムラが防止される。
【選択図】 図１
【解決手段】光源２からの光は、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０を経て反射型空間光変調素子１４，１５を照明する。変調されなかった不要光は反射型空間光変調素子１４，１５で反射され、さらに反射板４によって反射され再利用される。フライアイインテグレータ９，１０が光軸に対してずらされていることにより、光の利用効率が向上し、照明ムラが防止される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置によって照明される反射型空間光変調素子と、この反射型空間光変調素子の像を結像させる投射光学系とを備えた投射型の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、照明装置と、この照明装置によって照明される反射型空間光変調素子と、この反射型空間光変調素子の像を結像させる投射光学系（投射レンズ）とを備えた投射型の画像表示装置が提案されている。このような画像表示装置は、照明装置の光源として放電ランプを用い、反射型空間光変調素子として液晶素子を用いて、比較的大型の画像表示装置として実用化されている。
【０００３】
このような画像表示装置においては、１個の反射型空間光変調素子の各画素にカラーフィルタを配置する構造や、時分割でカラー表示するいわゆるシーケンシャルカラー表示方式を採用することにより、装置の低コスト化が図られてはいるが、光利用効率が低く、消費電力が大きいことが問題となっている。
【０００４】
光利用効率が低いことの原因としては、反射型空間光変調素子が入射光の偏光状態を変調する非発光の素子であるため、光源から発せられる光束を偏光成分により分離しその後合成する手段が必要であり、また、自発光の変調素子と違って、黒表示においても光源が発光していること、及び、反射型空間光変調素子の開口率で決まる光利用効率に応じた損失があることなどである。
【０００５】
従来の画像表示装置において、光利用効率の向上は、以下のように、この画像表示装置を構成する光学素子等においてなされている。
【０００６】
〔偏光成分の分離及び合成について〕
照明装置の光源から発せられた光束を、偏光成分に応じて分離し、また、合成する偏光変換素子として、光源と反射型空間光変調素子との間に配置されるＰ−Ｓ変換素子が知られている。このＰ−Ｓ変換素子は、無機物質からなる多層膜で構成された偏光分離膜が表面に形成された板ガラスと反射面が表面に形成された板ガラスとを交互に貼り合わせたガラスブロックを、その貼り合わせ面に対して傾斜した切断面に沿って板状に切断して構成したものである。
【０００７】
このＰ−Ｓ変換素子に、Ｐ偏光及びＳ偏光が混合した光束を入射させると、偏光分離膜においてＰ偏光とＳ偏光とが分離されるので、Ｐ偏光とＳ偏光とは、このＰ−Ｓ変換素子を構成する各層ごとに分離されて出射する。そして、この出射側において、Ｓ偏光、もしくは、Ｐ偏光に対応した出射部分に、二分の一波長（λ／２）板を配置しておくことにより、Ｐ偏光、もしくは、Ｓ偏光のうちいずれか一方のみの偏光成分を有する光束が得られる。
【０００８】
このようなＰ−Ｓ変換素子及び二分の一波長（λ／２）板を偏光分離装置として用いることにより、入射光の偏光成分を変調する反射型空間光変調素子を照明する照明装置としての光利用効率を改善することができる。
【０００９】
この照明装置においては、光源から発せられた光束は、放物面鏡によって反射され、一対のフライアイレンズを経てＰ−Ｓ変換素子に入射される。そして、二分の一波長（λ／２）板及びコンデンサレンズを経て、反射型空間光変調素子に至る。
【００１０】
〔反射型偏光板〕
従来より使用されている偏光板は、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分については、吸収してしまう。しかし、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分については、吸収せずに反射する機能を有する「反射型偏光板」が知られている。このような「反射型偏光板」を偏光変換素子として使用すると、他方の偏光成分については、再び反射させるなどして利用することができ、光利用効率を改善することができる。
【００１１】
〔複屈折多層膜を使った直線偏光板〕
複屈折多層膜を使った直線偏光板は、それぞれ屈折率異方性を有し互いに屈折率の異なる２種類のポリマフィルムを多層積層させて延伸することにより作られる。すなわち、積層された２種類のポリマフィルムは、一方の偏光軸方位についての屈折率を互いに一致させ、他方の偏光軸方位についての屈折率は互いに一致していない。そして、このように互いに異なる屈折率について調整することにより、一方の偏光軸方位の偏光を透過させ、これと直交する他方の偏光軸方位の偏光を反射させる「反射型偏光板」を構成することができる。
【００１２】
なお、このような「反射型偏光板」は、例えば、「３Ｍ社」より、商品名「ＤＢＥＦ」、または、商品名「ＨＭＦ」として発売されている。
【００１３】
〔コレステリック液晶を使った円偏光板〕
コレステリック液晶の選択反射を利用した円偏光板は、例えば、特開平６−２８１８１４号公報に記載されているように、コレステリックのピッチが１００ｎｍ以上変化していることにより、選択反射の波長域を可視域全域とすることが可能である。このようなコレステリック円偏光板を使うことにより、波長依存性のない円偏光板を作製することが可能となる。
【００１４】
コレステリック液晶を使った円偏光板とこれを使った偏光変換素子は、例えば、特許２５０９３７２号公報に示されている。この発明は、円偏光の特性、すなわち、一回の反射によって位相が１８０°変化することにより、右回り円偏光は左回り円偏光へと、左回り円偏光は右回り円偏光へと変化することを利用したものである。
【００１５】
そして、コレステリック液晶に反射鏡を組み合わせることにより、偏光分離合成装置を構成することが可能となる。上述のような直線偏光を使った偏光分離合成装置においては、二分の一波長（λ／２）板を必要としたが、円偏光の場合には、二分の一波長（λ／２）板を必要としない。
【００１６】
すなわち、光源から発せられた光束は、その出射方向により、コンデンサレンズを介して直接コレステリック液晶に入射するか、あるいは、反射鏡に反射されてから、コンデンサレンズを介してコレステリック液晶に入射する。
【００１７】
このとき、一方向の円偏光はコレステリック液晶を透過するが、他方向の円偏光はコレステリック液晶により反射される。このようにしてコレステリック液晶により反射された他方向の円偏光は、反射鏡に反射されることにより、一方向の円偏光となって、再びコレステリック液晶に入射し、このコレステリック液晶を透過する。このようにして、コレステリック液晶を透過した光は、すべて一方向の円偏光となっている。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００２−３２８４３０公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような照明装置を有する画像表示装置においては、以下のような、種々の問題があった。
【００２０】
〔製造プロセス〕
上述のような照明装置は、製造プロセスが複雑であり、製造が煩雑であるとともにコスト高ともなっている。
【００２１】
〔コレステリック液晶を使った円偏光板の問題点〕
上述した特開平６−２８１８１４号公報に記載されている円偏光板においては、波長依存性はないものの、偏光分離特性としては十分なものとはいえなかった。そのため、画像表示装置として必要なコントラストを得るためには、吸収型の偏光板（他方の偏光を吸収する偏光板）と併用することが必要であった。そのため、光利用効率を向上させることが困難であった。
【００２２】
〔コレステリック液晶円偏光板を使った偏光分離装置の問題点〕
上述した特許２５０９３７２号公報、特開平６−２８１８１４号公報に記載された照明装置は、実際に光源として使用される放電ランプの反射板（リフレクター）の形状において考えた場合、または、反射型空間光変調素子を照明するものとし考えた場合においては、必ずしも予定された効果が得られるものではなかった。
【００２３】
すなわち、実際の放電ランプの反射板の形状は、回転放物面形状、または、回転楕円面形状となっているので、コレステリック液晶からなる偏光分離素子によって光源側に反射された光束は、反射板による反射を２回受ける。反射板における一回の反射で生ずる位相変化が１８０°として、２回反射されると、位相が変化しないこととなってしまう。
【００２４】
さらに、反射板におけるＰ偏光、Ｓ偏光の反射率に差があり、また、光源である放電ランプのガラスチューブを通過することによる位相変化、散乱が生じるため、偏光変換の効果は少なくなってしまう。また、反射板が放物面鏡である場合、焦点位置から発した光束は反射型偏光板で反射された場合に焦点位置に戻るが、焦点位置以外の点から発した光束は、反射型偏光板による反射光が必ずしも発光点に戻らない。
【００２５】
また、反射鏡として回転楕円面のミラーを使用した場合において、コレステリック液晶の位置によっては、このコレステリック液晶による反射光は、光源の発光点に戻らずに、放電ランプの電極によって吸収されたり、反射鏡による反射後に角度分布を拡げることとなってしまう。角度分布が拡がることは、光源のエテンデュー（Etendue）を大きくすることとなり、照明光の利用効率を低下させる原因となる。
【００２６】
上述のように、従来の照明装置における偏光変換素子は、光利用効率の点や、製造コストの点において問題があり、光源に光を戻す手段として十分な効率が得られるものではなかった。
【００２７】
また、反射型偏光板の面積を大きくしなければならない構成を採った場合、この照明装置における光学部品は、非常にコストの高いものになってしまう。さらに、反射型偏光板によって光源側に戻される光によって、反射型空間光変調素子における照度ムラが発生する虞れがある。
【００２８】
さらに、反射型空間光変調素子に到達した照明光のうちで、画像表示のためには不要となった光を光源側に戻して、再び反射型空間光変調素子の照明に用いることが考えられる。
【００２９】
この場合には、光源から発した光は、例えば、一対のフライアイインテグレータを経て反射型空間光変調素子に到達しているので、再び、これらフライアイインテグレータを経て、光源側に戻ることとなる。そして、光源側に戻った光を反射させて再び反射型空間光変調素子側に向かわせるためには、このフライアイインテグレータよりも先にある光学系の光軸を光源側の光軸に対してずらせておく必要がある。
【００３０】
このとき、フライアイインテグレータよりも先にある光学系の光軸を、この光軸に直交する縦方向または横方向のうちの一方向のみに移動させた場合には、光源側に戻った光を十分に反射させることが困難であった。
【００３１】
また、フライアイインテグレータよりも先にある投射光学系等のすべての光学部品を、フライアイインテグレータまでの光源を含む光学系の光軸に対してずらせるとすると、全体の光学系が一直線上にならないことになる。すると、これら光学系を支持する支持機構の構成が極めて複雑で部品点数の多いものとなってしまう。特に、フライアイインテグレータ、コンデンサーレンズ、フィールドレンズなどは、互いのずれ量について高い精度が要求されるので、支持機構に要求される精度が極めて高いものとなってしまい、製造が困難になる。
【００３２】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、非発光の反射型空間光変調素子と、この反射型空間光変調素子を照明する光源と、投射光学系とを有する画像表示装置であって、構成の複雑化や製造の煩雑化を招来することなく、照明光の利用効率が向上された画像表示装置を提供しようとするものである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る画像表示装置は、回転楕円面形状を有し開口端を有する楕円反射鏡と、この楕円反射鏡の第１焦点上に設置された光源と、楕円反射鏡の開口端に設けられた偏光変換素子と、楕円反射鏡の第２焦点の近傍に設置された反射型偏光選択素子と、この反射型偏光選択素子を透過した光が入射される第１のフライアイインテグレータと、この第１のフライアイインテグレータを経た光が入射される第２のフライアイインテグレータと、この第２のフライアイインテグレータを経た光によって照明されこの照明光を表示画像に応じて変調する反射型空間光変調素子と、この反射型空間光変調素子によって反射された光をこの反射型空間光変調素子による変調に応じて第２のフライアイインテグレータ側に戻す光路と投射光学系に向かう光路とに分岐させる光選択手段と、この光選択手段によって第２のフライアイインテグレータ側に戻された光を反射して再び反射型空間光変調素子に向かわせる反射板とを備えている。
【００３４】
この画像表示装置においては、投射光学系は、光選択手段を経て入射された光を画像投射光として投射する。
【００３５】
そして、この画像表示装置においては、反射型偏光選択素子及び上記反射板は、光源からの光が楕円反射鏡により第２焦点の近傍に集光されて形成される最小錯乱円の位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００３６】
この画像表示装置においては、反射型空間光変調素子において画像表示のためには不要となった光が光源側に戻され、さらに、反射板によって、再び反射型空間光変調素子に導かれるので、照明光の利用効率が向上する。
【００３７】
そして、この画像表示装置においては、反射型偏光選択素子及び上記反射板は、光源からの光が楕円反射鏡により第２焦点の近傍に集光されて形成される最小錯乱円の位置に配置されているので、反射型偏光選択素子の大きさとしては、極めて小さいもので済むことになる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３９】
〔画像表示装置の全体的構成〕
本発明に係る画像表示装置は、図１に示すように、回転楕円面形状を有し開口端を有する楕円反射鏡１及びこの楕円反射鏡１の第１焦点上に設置された光源２を備えている。この光源２としては、ＵＨＰランプ（超高圧水銀ランプ）の如き放電ランプを用いる。
【００４０】
楕円反射鏡１の開口端には、偏光変換素子３が設けられている。この偏光変換素子３は、図２に示すように、光軸を対称軸として放射線状に偶数個の領域に分割された四分の一（１／４）波長板、または、二分の一（１／２）波長板から構成されている。
【００４１】
そして、楕円反射鏡１の第２焦点の近傍には、中央部に開口部２６が形成されて円環状となされた反射板４及び反射型偏光選択素子５を挟み込んで構成されたリレーレンズブロック６が配設されている。反射型偏光選択素子５としては、反射型円偏光板、または、反射型偏光板（いわゆる「ワイヤグリッドボラライザ」）を用いる。反射型偏光選択素子５が反射型円偏光板であるときには、偏光変換素子３は、四分の一（１／４）波長板により構成する。また、反射型偏光選択素子５が反射型偏光板であるときには、偏光変換素子３は、二分の一（１／２）波長板により構成する。
【００４２】
この画像表示装置の光学系においては、上述のように配置された光源２より反射型偏光選択素子５までの部分が、偏光変換部７を構成している。
【００４３】
この偏光変換部７においては、偏光変換素子３を経て反射型偏光選択素子５に至った光について偏光分離を行い、この反射型偏光選択素子５において反射された光を、再び偏光変換素子３及び楕円反射鏡１を経て、光源２に戻す。このようにして光源２に戻された光は、アークギャップを通過して楕円反射鏡１の反対側において反射され、再び偏光変換素子３を透過して反射型偏光選択素子５に至る。このとき、この光は、反射型偏光選択素子５を透過する偏光状態に変換されている。このようにして、反射型偏光選択素子５を透過した光は、一定の偏光状態に揃えられる。
【００４４】
まず、偏光変換素子３が四分の一（１／４）波長板から構成され、反射型偏光選択素子５が反射型円偏光板である場合について説明する。ここで、四分の一（１／４）波長板は、広帯域の波長域で機能するものが望ましい。また、反射型円偏光板としては、コレステリック液晶ポリマ円偏光板を使用することができる。なお、各光学素子の空気界面には、反射防止膜が形成されている。
【００４５】
偏光変換素子３は、図２に示すように、光軸を対称軸として、放射線状に偶数個の領域３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ａ´，３ｂ´，３ｃ´，３ｄ´に分割されている。これら各領域の遅相軸は、各領域における中心部と光軸とを結ぶ直線に対して、４５°をなす方向となっており、かつ、光軸を介して対称となる位置関係の領域の遅相軸に対して、直交する方向となっている。
【００４６】
光源２から出射された光は、偏光変換素子３の四分の一（１／４）波長板を透過することにより円偏光に変化され、反射型円偏光板である反射型偏光選択素子５に至る。このとき、この光の偏光状態は、反射型円偏光板の入射面において一方向、または、他方向の円偏光となる。そして、この反射型円偏光板においては、一方向の円偏光が光源２側に反射される。
【００４７】
反射型円偏光板である反射型偏光選択素子５により反射された光は、偏光変換素子３の四分の一（１／４）波長板を経て、楕円反射鏡１において２回反射されて、再び偏光変換素子３の四分の一（１／４）波長板に至る。このとき、この光は、反射型円偏光板により反射された後に透過した偏光変換素子３の領域（例えば３ａ）に対して、光軸を介して対称となっいる領域（例えば３ａ´）に至る。
【００４８】
このようにして、偏光変換素子３に至った光は、すでにこの偏光変換素子３をなす四分の一（１／４）波長板を２回透過し反射型円偏光板を経ているため、Ｐ偏光もしくはＳ偏光に揃った直線偏光状態となっており、位相差を発生していない。したがって、遅相軸が直交する方位となっている四分の一（１／４）波長板からなる領域を通過することにより、反射型偏光選択素子５への初めの入射時とは逆方向の円偏光となり、この反射型偏光選択素子５を通過する。このようにして、この偏光変換部においては、偏光の変換が行われる。
【００４９】
また、偏光変換素子３が二分の一（１／２）波長板から構成され、反射型偏光選択素子５が反射型偏光板である場合についても説明する。この場合にも、偏光変換素子３は、光軸を対称軸として、放射線状に偶数個の領域に分割されている。これら各領域の遅相軸は、各領域における中心部と光軸とを結ぶ直線に対して、例えば４５°をなす方向となっており、かつ、光軸を介して対称となる位置関係の領域の遅相軸に対して、直交する方向となっている。
【００５０】
光源２から出射された光は、偏光変換素子３の二分の一（１／２）波長板を透過することにより偏光方向を回転されて、反射型偏光板である反射型偏光選択素子５に至る。そして、この反射型偏光板においては、一方向の直線偏光が光源２側に反射される。
【００５１】
反射型偏光板である反射型偏光選択素子５により反射された光は、偏光変換素子３の二分の一（１／２）波長板を経て、楕円反射鏡１において２回反射されて、再び偏光変換素子３の二分の一（１／２）波長板に至る。このとき、この光は、反射型偏光板により反射された後に透過した偏光変換素子３の領域に対して、光軸を介して対称となっている領域に至る。
【００５２】
このようにして、偏光変換素子３に至った光は、すでにこの偏光変換素子３をなす二分の一（１／２）波長板を２回透過し反射型偏光板を経ているため、Ｐ偏光もしくはＳ偏光に揃った直線偏光状態となっており、位相差を発生していない。したがって、遅相軸が直交する方位となっている二分の一（１／２）波長板からなる領域を通過することにより、反射型偏光選択素子５への初めの入射時とは直交する直線偏光となり、この反射型偏光選択素子５を透過する。このようにして、この偏光変換部においては、偏光の変換が行われる。
【００５３】
なお、楕円反射鏡１は、凸レンズと組み合わせた放物面鏡に代えることができる。この場合には、光源から発せられた光が放物面鏡によって平行光束となされ、この平行光束が凸レンズによって集光される。そして、この凸レンズの焦点の近傍に、リレーレンズブロック６が配設される。
【００５４】
この偏光変換部７において、反射型円偏光板としては、複屈折多層膜を使った直線偏光板を用いることができる。この反射型偏光板は、屈折率の異なる２種類のポリマーフィルムを多層積層延伸することによって作られる。２種類のポリマーフィルムの一方の屈折率を一致させ、他方の屈折率を調整することにより、一方の偏光軸方位の偏光を透過し、それと直交する方位の偏光を反射させる素子となる。この技術を使った直線偏光板は、例えば「３Ｍ」社より、商品名「ＤＢＥＦ」、または、「ＨＭＦ」として実用化されている。
【００５５】
また、反射型偏光板である「ワイヤーグリッドポラライザ」は、ガラス基板上にストライプ状のアルミ層を配置した構造を有し、一方の直線偏光を反射し、他方の直線偏光を透過するものである。このような「ワイヤーグリッドポラライザ」は、例えば、「Moxtek」社により実用化されている。
【００５６】
上述のような偏光変換部を経た光束は、次に、図１に示すように、リサイクル光学系８に入射する。このリサイクル光学系８においては、反射型偏光選択素子５を透過した偏光変換された光が、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０、フィールドレンズ１１、色選択手段となる色選択素子１２及び広波長帯域に対応した偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３を経て、第１及び第２の反射型空間光変調素子１４，１５に至る。
【００５７】
第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０は、それぞれ、一の面が凸レンズ、他の面がフライアイレンズ面となされて一体型に形成されており、互いにフライアイレンズ面を対向させて配設されている。
【００５８】
色選択素子１２は、特定の波長域の光（例えば、赤色の光束）のみを選択して偏光軸を回転させ、他の波長域の光（例えば、青色及び緑色の光束）の偏光方向と異なる方向とさせる素子である。このような色選択素子１２は、周知となっているものであり、例えば、カラーリンク社より「カラーセレクト」の名称で、すでに商品化もされている。
【００５９】
また、第１の反射型空間光変調素子１４の入射側には、反射型カラーフィルタ１６が設けられている。この反射型カラーフィルタ１６は、無機材料から構成されたものを用いることができるが、有機材料から構成されたものであってもよい。
【００６０】
このリサイクル光学系８においては、偏光ビームスプリッタ１３の反射面において、２色の光束（例えば、青色及び緑色の光束）を反射させ、第１の反射型空間光変調素子１４を照明する。この２色の光束は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面に対してＳ偏光となっている。この２色の光束は、反射型カラーフィルタ１６によって選別されて、各色に対応する画素のみに照射され、照射されない成分は反射される。
【００６１】
また、このリサイクル光学系８においては、偏光ビームスプリッタ１３の反射面において、残る１色の光束（例えば、赤色の光束）を透過させ、第２の反射型空間光変調素子１５を照明する。この１色の光束は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面に対してＰ偏光となっている。
【００６２】
すなわち、このリサイクル光学系８においては、色選択素子１２及び偏光ビームスプリッタ１３の反射面が、光源からの光を空間的に色分割する色選択手段を構成している。また、反射型カラーフィルタ１６も、色選択素子１２及び偏光ビームスプリッタ１３の反射面によって選択された光をさらに空間的に色分割する色選択手段となっている。
【００６３】
第１の反射型空間光変調素子１４において変調された光は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面に対するＰ偏光となってこの第１の反射型空間光変調素子１４により反射され、偏光ビームスプリッタ１３の反射面を透過して投射レンズ１７に入射し、この投射レンズ１７によって図示しないスクリーンに向けて投影される。この第１の反射型空間光変調素子１４において変調されずに第１の反射型空間光変調素子１４により反射された光は、反射型カラーフィルタ１６によって反射された光とともに、偏光ビームスプリッタ１３の反射面において反射されて、光源２側に戻る。
【００６４】
また、第２の反射型空間光変調素子１５において変調された光は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面に対するＳ偏光となってこの第２の反射型空間光変調素子１５により反射され、偏光ビームスプリッタ１３の反射面により反射されて投射レンズ１７に入射し、この投射レンズ１７によって図示しないスクリーンに向けて投影される。この第２の反射型空間光変調素子１５において変調されずに第２の反射型空間光変調素子１５により反射された光は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面を透過して、光源２側に戻る。
【００６５】
このように、このリサイクル光学系８においては、反射型カラーフィルタ１６において選択されて透過する光以外の反射光、及び、反射型空間光変調素子１４，１５において色信号に基づく画像表示に使用されない非変調光は、光源２側に戻っていくこととなる。
【００６６】
なお、この画像表示装置の光学系においては、光源２と、第１のフライアイインテグレータ９のフライアイレンズ面及び各反射型空間光変調素子１４，１５とがそれぞれ共役の関係となっており、また、リレーレンズブロック６と、第２のフライアイインテグレータ１０のフライアイレンズ面とが共役の関係になっている。
【００６７】
そして、この実施の形態においては、２板の反射型液晶表示素子を反射型空間光変調素子１４，１５として用いている。この反射型空間光変調素子１４，１５は、例えば、図３に示すように、基板１９、反射型カラーフィルタ１６、透明電極２０、配向層２１、液晶層２２、配向層２３、反射電極２４、アクティブマトリクス基板２５が順次積層されて構成されている（なお、第２の反射型空間光変調素子１５には、反射型カラーフィルタ１６は設けられていない）。反射電極２４は、有効画素範囲に対応して形成されている。
【００６８】
この反射型空間光変調素子１４，１５においては、有効画素範囲の周辺の無効領域を反射部として形成するようにしてもよい。この場合には、有効画素範囲から外れた照明光を反射部によって反射して光源側に戻すことができる。
【００６９】
この画像表示装置において、反射型空間光変調素子１４，１５を照明する光は、まず、反射型カラーフィルタ１６において、このカラーフィルタ１６を透過しない不要光が反射される。例えば、赤色（Ｒ）用のカラーフィルタにおいては、青色（Ｂ）または、緑色（Ｇ）の光が反射され、光源側に戻る。また、反射型空間光変調素子を照明する光は、一定の方向の偏光、すなわち、偏光ビームスプリッタ１３の反射面に対するＳ偏光、または、Ｐ偏光に揃えられている。そして、表示画像に応じて偏光状態を変換された光は、上述のように投射レンズに向かうが、偏光状態を変換されなかった光は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面を経て、光源側に戻される。このようにして光源側に戻った光は、リレーレンズブロック６に支持された反射板４によって反射されて、再び反射型空間光変調素子１４，１５を照明するので、光源からの光の利用効率が向上することとなる。
【００７０】
なお、この画像表示装置において、反射型空間光変調素子１４，１５は、上述のように反射型カラーフィルタを備えた反射型液晶表示素子に限定されず、反射型カラーフィルタを用いた「ＨＴＰＳ」（高温ポリシリコンなどの透過型液晶タイプ）を使用することも可能である。さらに、反射型空間光変調素子１４，１５としては、いわゆる「フィールドシーケンシャル方式」や「カラーホイール方式」のものも用いることができる。これらは、１つの反射型液晶表示素子が時間的に色分割する色選択手段を介して照明されることにより、時分割的に複数の色成分に基づく変調を行うものである。
【００７１】
さらに、本発明によれば、色選択素子１２から先の光学系において、特定の色、または、非変調光などを選別して光を反射する手段が設けられている全ての画像表示装置において、光を再利用して光利用効率を向上させることが可能である。
【００７２】
そして、この画像表示装置においては、図１に示すように、各フライアイインテグレータ９，１０が、光学系全体の光軸（リレーレンズブロック６、フィールドレンズ１１及び投射レンズ１７の一致した光軸）に対して、この光軸に直交する方向に所定距離だけずれている。すなわち、各フライアイインテグレータ９，１０は、これらフライアイインテグレータ９，１０のフライアイレンズ面をなす大きさが等しく一定のピッチで配列された複数のフライアイレンズの中心部分に位置するフライアイレンズが、リレーレンズブロック６の光軸に対して、少なくともこの光軸に直交する一方向に、各フライアイレンズのピッチの１／４に相当する距離だけずれている。
【００７３】
フライアイレンズ面における複数のフライアイレンズは、縦横にマトリクス状に配列されているので、これらフライアイインテグレータ９，１０の光軸に対するずれの方向は、フライアイレンズが配列されている縦方向、または、フライアイレンズが配列されている横方向、あるいは、これら縦方向及び横方向のそれぞれについて１／４ピッチずつであってもよい。縦方向及び横方向のそれぞれについて１／４ピッチずつずらした場合には、ずれの距離は、（√２）／４ピッチとなる。
【００７４】
このように各フライアイインテグレータ９，１０が光軸に対してずれていることにより、この画像表示装置においては、図４に示すように、各空間光変調素子１４，１５側から光源２側に戻された光束は、各空間光変調素子１４，１５に向かう光に対して、各フライアイレンズのピッチの１／２に相当する距離だけ光軸がずれることになる。なお、この図４においては、光源２側に戻る光の経路を明確にするために、フィールドレンズ１１以降の光学系をリファレンスミラー１８に置き換えて示している。
【００７５】
すなわち、各空間光変調素子１４，１５に向かう往路において第２のフライアイインテグレータ１０において各フライアイレンズの頂点を透過した光束は、各空間光変調素子１４，１５より戻される復路においては、第２のフライアイインテグレータ１０において各フライアイレンズの境目（谷間）の位置に戻され、往路の光線と分離される。すると、第２のフライアイインテグレータ１０のフライアイレンズ面と共役の関係にあるリレーレンズブロック６においては、往路の光束が通過する反射板４の開口部２６（反射型偏光選択素子５）からずれた位置に光束が戻り、戻った光は反射板４によって反射されることになる。そして、この光は、再び、各反射型空間光変調素子方向１４，１５の側に戻り、これら反射型空間光変調素子方向１４，１５を照明することとなる。
【００７６】
ここで、この画像表示装置において、光源２から発せられる光の利用効率について示す。すなわち、図５の上段のグラフに示すように、この画像表示装置においては、リレーレンズブロック６において往路の光束が通過する反射板４の開口部（反射型偏光選択素子５）の径が大きいほど、光源２から直接、（初めて）反射型空間光変調素子１４，１５を照明する光（「０次照明光」）の使用効率は向上する（この実施の形態では、反射板４の開口部の径が９ｍｍにおいて、光源のエネルギを１００％として、約７３％である）。
【００７７】
また、この画像表示装置においては、リレーレンズブロック６において往路の光束が通過する反射板４の開口部２６の径（反射型偏光選択素子５の径）が適度な大きさであるときに、反射型空間光変調素子１４，１５側より光源２側に１回以上戻り、再び反射型空間光変調素子１４，１５を照明する光（「リサイクル光」）の使用効率が極大値をとる（この実施の形態では、反射板４の開口部の径が６ｍｍにおいて、光源のエネルギを１００％として、約５０％である）。
【００７８】
これは、この設計例においては、反射板４の開口部２６の径が６ｍｍのときが、「リサイクル光」の使用効率（リサイクル効率）と、０次照明光の使用効率とがバランスがとれて、ちょうど良い径であるということである。
【００７９】
次に、リレーレンズブロック６における反射板４の開口部２６の半径と、光源２から発せられる光の利用効率（照明効率）との関係について説明する。
【００８０】
図５の下段のグラフに示すように、横軸に非反射面面積の占める割合をとると、反射面の面積が多い５％付近では、照明効率は、約２００％となる。また、非反射面面積が１００％では、照明効率は、約１１０％程度になる。
【００８１】
なお、このデータは、反射型空間光変調素子の大きさ（対角線）が０．７５インチで、照明光学系のＦ値が２．４である２板型の画像表示装置における場合である。
【００８２】
そして、通常は、２板の反射型空間光変調素子を用いる場合は、一方の反射型空間光変調素子上に、例えば、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）のカラーフィルタを並べる。カラーフィルタが反射型であって、反射型空間光変調素子の開口率などを考慮すると、反射面は６５％以上となり、非反射面面積が３５％となるので、最低でも１．５倍、最高では２倍まで照明効率を上げることができる。
【００８３】
また、他方の反射型空間光変調素子は、例えば、赤色（Ｒ）のカラーフィルタだけを並べるので、カラーフィルタの部分の面積を緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）に対して２倍近くまで上げられ、照明効率も２倍に上がる。さらに、赤色（Ｒ）のピーク輝度は、反射面の面積によって、さらに１．１〜２倍までになる。
【００８４】
〔リレーレンズの最適な位置及び構成について〕
この画像表示装置において、中央部に開口部を有する反射板４及び反射型偏光選択素子５を挟み込んで構成されたリレーレンズブロック６の位置は、必ずしも楕円反射鏡１の第２焦点上の位置が最良とは限らない。すなわち、このリレーレンズブロック６を楕円反射鏡１の第２焦点の位置よりも光源２側に接近させることにより、反射板４の開口部を通過した光束の利用効率を向上させ、反射型空間光変調素子の照明効率（リサイクル効果）を向上させることができる場合がある。
【００８５】
これは、光源となる放電ランプのバルブ電極が、１ｍｍ乃至１．５ｍｍ程度のアークギャップを有しているため、この光源からの出射光が楕円反射鏡１の第２焦点の位置において必ずしも最小錯乱円にならないためである。
【００８６】
すなわち、光源からの出射光が最小錯乱円となる位置にリレーレンズブロック６を配置することにより、照明効率を向上させることができる。また、この場合には、反射型偏光選択素子５やリレーレンズブロック６のサイズ（径）をより小さくすることが可能となり、部品コストを低減することができる。なお、最小錯乱円の位置は、第２焦点よりも光源側である場合が多い。
【００８７】
リレーレンズブロック６は、図６に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに円形の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００８８】
また、リレーレンズブロック６は、図７に示すように、一方のリレーレンズ６ａに円形の開口部を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００８９】
また、リレーレンズブロック６は、図８に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【００９０】
また、リレーレンズブロック６は、図９に示すように、一方のリレーレンズ６ａに円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９１】
そして、リレーレンズブロック６は、図１０に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに円形の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９２】
また、リレーレンズブロック６は、図１１に示すように、一方のリレーレンズ６ａに円形の開口部を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９３】
また、リレーレンズブロック６は、図１２に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【００９４】
また、リレーレンズブロック６は、図１３に示すように、一方のリレーレンズ６ａに円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９５】
さらに、リレーレンズブロック６は、図１４に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに長方形の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９６】
また、リレーレンズブロック６は、図１５に示すように、一方のリレーレンズ６ａに長方形の開口部を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９７】
また、リレーレンズブロック６は、図１６に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに長方形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【００９８】
また、リレーレンズブロック６は、図１７に示すように、一方のリレーレンズ６ａに長方形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９９】
さらに、リレーレンズブロック６は、図１８に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに長方形の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１００】
また、リレーレンズブロック６は、図１９に示すように、一方のリレーレンズ６ａに長方形の開口部を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０１】
また、リレーレンズブロック６は、図２０に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに長方形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【０１０２】
また、リレーレンズブロック６は、図２１に示すように、一方のリレーレンズ６ａに長方形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０３】
そして、リレーレンズブロック６は、図２２に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに斜めの矩形の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０４】
また、リレーレンズブロック６は、図２３に示すように、一方のリレーレンズ６ａに斜めの矩形の開口部を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０５】
また、リレーレンズブロック６は、図２４に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに斜めの矩形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【０１０６】
また、リレーレンズブロック６は、図２５に示すように、一方のリレーレンズ６ａに斜めの矩形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０７】
そして、リレーレンズブロック６は、図２６に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに斜めの略々矩形の糸巻き型の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０８】
また、リレーレンズブロック６は、図２７に示すように、一方のリレーレンズ６ａに斜めの略々矩形の糸巻き型の開口部（反射部分が開口部側に円弧状に膨出している）を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０９】
また、リレーレンズブロック６は、図２８に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに斜めの略々矩形の糸巻き型の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【０１１０】
また、リレーレンズブロック６は、図２９に示すように、一方のリレーレンズ６ａに斜めの略々矩形の糸巻き型の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１１１】
さらに、リレーレンズブロック６は、図３０に示すように、リレーレンズとは別体の円形の平面板６ｃの光源側に円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、この平面板を各リレーレンズ６ａ，６ｂ間に挟んで構成することができる。
【０１１２】
また、リレーレンズブロック６は、図３１に示すように、リレーレンズとは別体の円形の平面板６ｃの光源とは反対側に円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、この平面板を各リレーレンズ６ａ，６ｂ間に挟んで構成することができる。
【０１１３】
さらに、リレーレンズブロック６は、図３２に示すように、リレーレンズとは別体の矩形の平面板６ｃの光源側に円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、この平面板を各リレーレンズ６ａ，６ｂ間に挟んで構成することができる。
【０１１４】
また、リレーレンズブロック６は、図３３に示すように、リレーレンズとは別体の矩形の平面板６ｃの光源とは反対側に円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、この平面板を各リレーレンズ６ａ，６ｂ間に挟んで構成することができる。
【０１１５】
〔光学的部品配置位置について〕
この画像表示装置においては、反射型偏光選択素子５からフライアイインテグレータ９，１０までの光路長及びこのフライアイインテグレータ９，１０から反射型空間光変調素子１４，１５までの光路長を等しくすると、反射型偏光選択素子５の位置における光線の角度と、反射型空間光変調素子１４，１５の位置における光線の角度とが、略々一致することとなる。
【０１１６】
このように構成すると、反射型偏光選択素子５が、反射型空間光変調素子１４，１５に対する入射光を偏光選択する偏光板の機能を果たすことになり、表示画像のコントラストを改善することができる。さらに、反射型空間光変調素子１４，１５において入射側の偏光板を省略することができ、部品コストの低廉化を図ることができる。
【０１１７】
〔色再生時のリサイクル光による照度ムラの改善について（１）〕
第１のフライアイインテグレータ９側のリレーレンズ６ｂの焦点距離及びフィールドレンズ１１の焦点距離が、図３４に示すように、第１のフライアイインテグレータ９及び反射板４間の距離となっている場合、色再生時のリサイクル光においては、照度ムラが目立つ状態になる。これは、反射型空間光変調素子側において反射されてリサイクルされる光が、再び同じ位置を照明してしまうためである。なお、この図３４中において、（ａ）はリレーレンズ６からリファレンスミラー１８までの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズ６から第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズ６と第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【０１１８】
このような照度ムラを回避するため、図３５及び図３６に示すように、反射板４に備えられたレンズの曲率Ｒ１、板厚Ｄ１、屈折率ｎ、もしくは、第１のフライアイインテグレータ９の光源２側にあるレンズの曲率Ｒ２、さらには第１のフライアイインテグレータ９の硝子板厚Ｄ２、屈折率などを適宜設定することにより、第１のフライアイインテグレータ９側のリレーレンズ６ｂの焦点距離及びフィールドレンズ１１の焦点距離を第１のフライアイインテグレータ９及び反射板４間の距離からずらすことができる。図３５に示す構成では、第１のフライアイインテグレータ９側のリレーレンズ６ｂの焦点距離を相対的に短くしている。なお、この図３５中において、（ａ）はリレーレンズ６からリファレンスミラー１８までの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズ６から第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズ６と第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【０１１９】
図３６に示す構成では、同リレーレンズ６ｂの焦点距離を相対的に長くしている。これにより、反射型空間光変調素子側において反射されてリサイクルされる光が、より広い範囲を照明するようになり、照度ムラが解消される。なお、この図３６中において、（ａ）はリレーレンズ６からリファレンスミラー１８までの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズ６から第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズ６と第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【０１２０】
〔色再生時のリサイクル光による照度ムラの改善について（２）〕
また、リレーレンズブロック６の反射板４からリサイクル光を第１のフライアイインテグレータ９に再入射させる場合に、図３７及び図３８に示すように、フライアイレンズの境界部分に入射するようにすると、このリサイクル光は、隣接する２個、または、４個のフライアイレンズによって分離されるので、反射型空間光変調素子においても分離された位置を照明し、照度ムラが解消される。
【０１２１】
このような照明を実現するための構成としては、図３７及び図３８に示すように、リレーレンズブロック６までの光学素子の光軸をフライアイレンズの１／４ピッチ分ずらすともに、フィールドレンズ以降の光学素子の光軸をフライアイレンズの１／４ピッチ分反対側にずらすものが考えられる。図３７はリレーレンズブロック６までの光学素子の光軸を縦方向のみの一方向にずらしたものであり、図３８はリレーレンズブロック６までの光学素子の光軸を縦方向及び横方向の二方向にずらしたものである。
【０１２２】
また、図３９及び図４０に示すように、上述した実施の形態のように、各フライアイインテグレータ９，１０の位置を、その前後の光軸に対して１／４ピッチ分ずらす構成が考えられる。このように、フライアイインテグレータ９，１０の位置をずらした場合には、これらフライアイインテグレータ９，１０の前後の光学系の光軸を一致させることができ、設計、製造が容易となる。図３９はフライアイインテグレータ９，１０の位置を縦方向のみの一方向にずらしたものであり、図４０はフライアイインテグレータ９，１０の位置を縦方向及び横方向の二方向にずらしたものである。
【０１２３】
さらに、光軸のずらし方として、反射型空間光変調素子の短辺方向及び長辺方向のうちの片方向のみにずらす構成と、両方向にずらす構成が考えられる。後者の「両方向にずらす構成」においては、リサイクル光は、４個のフライアイレンズがその四隅で接する境界部に入射することになり、隣接する４個のフライアイレンズにより、４本に分離されて反射型空間光変調素子を照明する。
【０１２４】
なお、この画像表示装置においては、図４１及び図４２に示すように、このような光学素子の光軸に対する移動（ずれ）と、上述したリレーレンズ６ｂの焦点距離の調整とを組合わせて、リサイクル光の照度ムラを改善することができる。図４１は第１のフライアイインテグレータ９側のリレーレンズ６ｂの焦点距離を相対的に短くしたものであり、図４２は第１のフライアイインテグレータ９側のリレーレンズ６ｂの焦点距離を相対的に長くしたものである。
【０１２５】
〔フライアイインテグレータの位置を反射型空間光変調素子の短辺方向及び長辺方向の両方向にフライアイレンズの１／４ピッチ分ずらした場合の効果〕
上述のように、この画像表示装置においては、リサイクル光を光源側に戻すために、フライアイインテグレータ９，１０の位置をフライアイレンズの１／４ピッチ分、光軸に直交する方向にずらしている。
【０１２６】
ここで、フライアイインテグレータ９，１０をずらす方向を、反射型空間光変調素子の短辺方向及び長辺方向のいずれか一方向のみであるとする。この場合、リレーレンズブロック６の反射板４においては、図４３及び図４４に示すように、リサイクル光は、反射板４の開口穴の上下位置、または、左右位置に戻ることになる。この場合には、リサイクル光の一部は、再び開口部を通って光源側に戻ってしまう。
【０１２７】
そして、フライアイインテグレータ９，１０をずらす方向を、反射型空間光変調素子の短辺方向及び長辺方向の両方向であるとする。すると、リレーレンズブロック６の反射板４においては、図４５に示すように、リサイクル光は、反射板４の開口穴の右上位置、右下位置、左上位置及び左下位置に戻ることになる。この場合には、リサイクル光が反射板４にあたる効率が高くなっており、往路の光とよく分離され、開口部を通って光源側に戻ってしまう光量は極めて少ない。
【０１２８】
したがって、このように、フライアイインテグレータ９，１０を反射型空間光変調素子の短辺方向及び長辺方向の両方向にずらしたほうが、照明光の利用効率を高くすることができる。
【０１２９】
〔フライアイインテグレータの形状及び支持構造〕
上述のような画像表示装置の光学系を精度良く組み立てるには、各フライアイインテグレータ９，１０は、フライアイレンズ面とレンズとが互いに反対面となされて一体成型された部品を用いることが有効である。
【０１３０】
なお、このようにフライアイレンズ面とレンズとを一体成型することは、リサイクル光の表面反射を軽減し、照明光の利用効率を高める効果もある。
【０１３１】
また、これらフライアイインテグレータ９，１０において、各フライアイレンズ面が、このフライアイインテグレータ９，１０の外径部を基準として、所定の距離だけ光軸からずらされて形成されていれば、この外径部を基準として組み立てることによって各フライアイレンズ面が所定の距離だけ光軸からずれて位置決めされるので、組立が容易になる。
【０１３２】
すなわち、通常のフライアイインテグレータにおいては、図４６及び図４７に示すように、フライアイレンズ面は、フライアイインテグレータの外径部に対して対象な位置に形成されている。図４６は、フライアイレンズの数が奇数である場合を示しており、図４７は、フライアイレンズの数が偶数である場合を示している。
【０１３３】
そして、この画像表示装置におけるフライアイインテグレータ９，１０は、図４８、図４９及び図５０に示すように、フライアイレンズ面が、フライアイインテグレータ９，１０の外径部に対してすでに所定の距離だけずれた状態で形成されている。図４８は、フライアイレンズ面が反射型空間光変調素子の長辺（横）方向にずれているものを示し、図４９は、フライアイレンズ面が反射型空間光変調素子の短辺（縦）方向にずれているものを示し、図５０は、フライアイレンズ面が反射型空間光変調素子の長辺（横）方向及び短辺（縦）方向の両方にずれているものを示している。
【０１３４】
そして、画像表示装置においては、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０は、フライアイレンズ面を互いに対向させて配置される。したがって、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０は、互いの外径部を同軸状に合わせて、フライアイレンズ面を互いに対向されて設置された状態で、互いのフライアイレンズ面が空間的に同一方向にずれていることとなるように、形成されている。
【０１３５】
すなわち、フライアイレンズ面を反射型空間光変調素子の長辺（横）方向にずらす場合においては、図５１に示すように、第１のフライアイインテグレータ９のフライアイレンズ面が外径部に対して一方向にずれているのに対し、第２のフライアイインテグレータ１０のフライアイレンズ面は外径部に対して他方向にずれている。
【０１３６】
同様に、フライアイレンズ面を反射型空間光変調素子の短辺（縦）方向にずらす場合においては、図５２に示すように、第１のフライアイインテグレータ９のフライアイレンズ面が外径部に対して上（または下）方向にずれているのに対し、第２のフライアイインテグレータ１０のフライアイレンズ面も、外径部に対して上（または下）方向にずれている。
【０１３７】
さらに、フライアイレンズ面を反射型空間光変調素子の長辺（横）方向及び短辺（縦）方向の両方にずらす場合においては、図５３に示すように、第１のフライアイインテグレータ９のフライアイレンズ面が外径部に対して一側側上方（または一側側下方）にずれているのに対し、第２のフライアイインテグレータ１０のフライアイレンズ面は、外径部に対して他側側上方（または他側側下方）にずれている。
【０１３８】
さらに、これらフライアイインテグレータ９，１０においては、図５４に示すように、外径部には、軸合わせのための円筒面（Ｒ面）部９ａ，１０ａと、軸回りの回転方向の位置決め（回転止め）のための平面（フラット面）部９ｂ，１０ｂとからなる位置決め部が形成されている。円筒面部９ａ，１０ａ及び平面部９ｂ，１０ｂは、それぞれフライアイインテグレータ９，１０の外径部の４方向に形成されている。
【０１３９】
そして、これらフライアイインテグレータ９，１０は、図５５に示すように、この画像表示装置の鏡筒２７内において、互いにホルダ部材２８によって位置決めされて保持された状態で、支持されている。この図５５中において、（ａ）は光源２から投射レンズ１７までに至る縦断面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は光源側鏡筒部のみを示す斜視図であり、（ｄ）はホルダを示す斜視図であり、（ｅ）は投射レンズ側鏡筒部のみを示す斜視図である。
【０１４０】
すなわち、ホルダ部材２８は、略々円環状に形成されており、図５６に示すように、４箇所の舌片部２８ａによって、第１のフライアイインテグレータ９の平面部９ｂを保持して、この第１のフライアイインテグレータ９に対して取付けられる。また、このホルダ部材２８は、４箇所の舌片部２８ａによって、第２のフライアイインテグレータ１０の平面部１０ｂを保持して、この第２のフライアイインテグレータ１０に対しても取付けられる。この状態において、各フライアイインテグレータ９，１０は、一つのホルダ部材２８によって、互いに平面部９ｂ，１０ｂを基準として位置決めされており、外径部が互いに同軸となされ、かつ、軸回りの回転も規制された状態で、フライアイレンズ面を互いに平行として対向させている。このとき、各フライアイインテグレータ９，１０のフライアイレンズ面は、互いに所定の位置関係となされている。
【０１４１】
そして、図５７及び図５８に示すように、鏡筒２７をなす光源側鏡筒部２７ａは、円筒状に形成されており、前端部の４箇所の舌片部によって、第１のフライアイインテグレータ９の円筒面部９ａに取付けられる。このとき、この光源側鏡筒部２７ａは、第１のフライアイインテグレータ９の外径部に対して同軸状となされる。したがって、光源２からリレーレンズブロック６に至る光学系がこの光源側鏡筒部２７ａに対して同軸状に取付けられていれば、これら光源２からリレーレンズブロック６に至る光学系は、第１のフライアイインテグレータ９の外径部に対して同軸である所定の位置に保持されることとなる。
【０１４２】
また、図５９及び図６０に示すように、鏡筒２７をなす投射レンズ側鏡筒部２７ｂは、円筒状に形成されており、後端部の４箇所の舌片部によって、第２のフライアイインテグレータ１０の円筒面部１０ａに取付けられる。このとき、この投射レンズ側鏡筒部２７ｂは、第２のフライアイインテグレータ１０の外径部に対して同軸状となされる。したがって、フィールドレンズ１１から投射レンズ１７に至る光学系がこの投射レンズ側鏡筒部２７ｂに対して同軸状に取付けられていれば、これらフィールドレンズ１１から投射レンズ１７に至る光学系は、第２のフライアイインテグレータ１０の外径部に対して同軸である所定の位置に保持されることとなる。
【０１４３】
また、この画像表示装置は、図６１に示すように、鏡筒２７を全体に亘って一体的なものとして構成してもよい。この場合には、まず、ホルダ部材２８を４箇所の舌片部２８ａによって第１のフライアイインテグレータ９の平面部９ｂに取付け、また、このホルダ部材２８に第２のフライアイインテグレータ１０の平面部１０ｂにおいて取付ける。この状態において、上述したと同様に、各フライアイインテグレータ９，１０は、一つのホルダ部材２８によって、互いに平面部９ｂ，１０ｂを基準として位置決めされており、外径部が互いに同軸となされ、かつ、軸回りの回転も規制された状態で、フライアイレンズ面を互いに平行として対向させている。このとき、各フライアイインテグレータ９，１０のフライアイレンズ面は、互いに所定の位置関係となされている。
【０１４４】
そして、鏡筒２７を、第１のフライアイインテグレータ９の円筒面部９ａ、または、第２のフライアイインテグレータ１０の円筒面部１０ａに取付ける。このとき、この鏡筒２７は、第１のフライアイインテグレータ９、または、第２のフライアイインテグレータ１０の外径部に対して同軸状となされる。したがって、光源２から投射レンズ１７に至る光学系がこの鏡筒２７に対して同軸状に取付けられていれば、これら光源２から投射レンズ１７に至る光学系は、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０の外径部に対して同軸である所定の位置に保持されることとなる。
【０１４５】
さらに、この画像表示装置においては、図６２に示すように、鏡筒２７は、フライアイインテグレータ９，１０から投射レンズ１７に亘る部分のみを収納するものとして構成してもよい。この場合にも、まず、ホルダ部材２８を４箇所の舌片部２８ａによって第１のフライアイインテグレータ９の平面部９ｂに取付け、また、このホルダ部材２８に第２のフライアイインテグレータ１０の平面部１０ｂにおいて取付ける。この状態において、上述したと同様に、各フライアイインテグレータ９，１０は、一つのホルダ部材２８によって、互いに平面部９ｂ，１０ｂを基準として位置決めされており、外径部が互いに同軸となされ、かつ、軸回りの回転も規制された状態で、フライアイレンズ面を互いに平行として対向させている。このとき、各フライアイインテグレータ９，１０のフライアイレンズ面は、互いに所定の位置関係となされている。
【０１４６】
そして、鏡筒２７を、第２のフライアイインテグレータ１０の円筒面部１０ａに取付ける。このとき、この鏡筒２７は、第２のフライアイインテグレータ１０の外径部に対して同軸状となされる。したがって、フィールドレンズ１１から投射レンズ１７に至る光学系がこの鏡筒２７に対して同軸状に取付けられていれば、これらフィールドレンズ１１から投射レンズ１７に至る光学系は、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０の外径部に対して同軸である所定の位置に保持されることとなる。
【０１４７】
この場合には、光源２からリレーレンズフロック６に至る光学系については、別途、各フライアイインテグレータ９，１０に対する所定位置に位置決めして保持することが必要になる。
【０１４８】
〔フィールドレンズの収差補正について〕
この画像表示装置においては、図６３に示すように、フィールドレンズ１１として通常の凸平レンズを使用した場合、リファレンスミラー１８において像面湾曲を生ずることとなり、この像面湾曲成分が、光源側に戻るリサイクル光にも影響する。そのため、第２のフライアイインテグレータ１０から第１のフライアイインテグレータ９に戻る光線のうちの光軸から遠い光線が、主光線に対して傾いてしまうこととなり、これが照明光の利用効率の低下の原因となる。
【０１４９】
そこで、図６４に示すように、フィールドレンズ１１として、凸側を非球面としたメニスカスレンズを使用することによって、像面湾曲を補正することができる。このように収差補正がなされることにより、第２のフライアイインテグレータ１０から第１のフライアイインテグレータ９に戻る光線は、光軸から遠い光線も含めて主光線に対して平行となり、照明光の利用効率を高い効率に維持することができる。
【０１５０】
なお、このフィールドレンズ１１の凸側の非球面の形状は、以下の非球面定義式によって定義される。
【０１５１】
Ｚ＝Ｃ×ｈ２／（１＋√（１−Ｃ２×ｈ２））＋Ａ×ｈ４＋Ｂ×ｈ６
ｈ２＝ｘ２＋ｙ２：Ｃ＝１／Ｒ
（ただし、Ａ，Ｂ，Ｃは係数、Ｚは光軸方向の面の位置、ｈは光軸からの距離、ｘ，ｙは光軸に直交する直交座標軸、Ｒは基本球面の曲率半径）
なお、本発明者が設計したメニスカスレンズ１１の凹側の曲率半径は、１２１．４６３８ｍｍとなったが、この値は、反射型空間光変調素子の大きさ等の設計条件によって変動するものである。
【０１５２】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る画像表示装置においては、反射型空間光変調素子において画像表示のためには不要となった光が光源側に戻され、さらに、反射板によって、再び反射型空間光変調素子に導かれるので、照明光の利用効率が向上する。
【０１５３】
そして、この画像表示装置においては、反射型偏光選択素子及び上記反射板は、光源からの光が楕円反射鏡により第２焦点の近傍に集光されて形成される最小錯乱円の位置に配置されているので、反射型偏光選択素子の大きさとしては、極めて小さいもので済むことになる。
【０１５４】
また、この画像表示装置においては、偏光分離合成を安価に達成することができ、反射型空間光変調素子における不要光の再利用（リサイクル）を効率良く行うことができる。また、カラーフィルタを用いた単板反射型空間光変調素子を用いた場合において、光利用効率を改善することが可能となり、シーケンシャルカラータイプの単板反射型空間光変調素子を用いた場合においても、光利用効率を改善することが可能となる。そして、開口率の低い反射型空間光変調素子の光利用効率を改善することが可能となり、暗い画面におけるピーク輝度を高くすることが可能となる。
【０１５５】
この画像表示装置は、特に、照明光学系のＦ値が２．４程度で、反射型空間光変調素子の大きさ（対角線）が１インチよりも小さい場合には、エテンデュー（Etendue）の影響による照明効率の劣化がＰ−Ｓ変換素子に比較して小さく、偏光変換効率の改善を図ることができる。また、本発明においては、構成する部品点数を減少させ、各部品の機械的な位置精度を向上させることができるので、照明光の再利用効率を上げることができる。
【０１５６】
すなわち、本発明は、非発光の反射型空間光変調素子と、この反射型空間光変調素子を照明する光源と、投射光学系とを有する画像表示装置であって、構成の複雑化や製造の煩雑化を招来することなく、照明光の利用効率が向上された画像表示装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像表示装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】上記画像表示装置における偏光変換素子の構成を示す正面図である。
【図３】上記画像表示装置の反射型空間光変調素子の構成を示す要部縦断面図である。
【図４】上記画像表示装置におけるリサイクル光の光路を示す縦断面図である。
【図５】上記画像表示装置における照明光の利用効率を示すグラフである。
【図６】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１の構成を示す分解図である。
【図７】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２の構成を示す分解図である。
【図８】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第３の構成を示す分解図である。
【図９】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第４の構成を示す分解図である。
【図１０】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第５の構成を示す分解図である。
【図１１】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第６の構成を示す分解図である。
【図１２】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第７の構成を示す分解図である。
【図１３】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第８の構成を示す分解図である。
【図１４】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第９の構成を示す分解図である。
【図１５】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１０の構成を示す分解図である。
【図１６】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１１の構成を示す分解図である。
【図１７】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１２の構成を示す分解図である。
【図１８】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１３の構成を示す分解図である。
【図１９】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１４の構成を示す分解図である。
【図２０】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１５の構成を示す分解図である。
【図２１】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１６の構成を示す分解図である。
【図２２】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１７の構成を示す分解図である。
【図２３】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１８の構成を示す分解図である。
【図２４】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１９の構成を示す分解図である。
【図２５】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２０の構成を示す分解図である。
【図２６】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２１の構成を示す分解図である。
【図２７】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２２の構成を示す分解図である。
【図２８】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２３の構成を示す分解図である。
【図２９】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２４の構成を示す分解図である。
【図３０】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２５の構成を示す分解図である。
【図３１】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２６の構成を示す分解図である。
【図３２】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２７の構成を示す分解図である。
【図３３】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２８の構成を示す分解図である。
【図３４】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラが生じている状態を示す縦断面図（光路図）であり、（ａ）はリレーレンズからリファレンスミラーまでの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズから第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズと第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【図３５】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第１の構成を示す縦断面図（光路図）であり、（ａ）はリレーレンズからリファレンスミラーまでの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズから第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズと第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【図３６】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第２の構成を示す縦断面図（光路図）であり、（ａ）はリレーレンズからリファレンスミラーまでの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズから第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズと第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【図３７】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第３の構成（フライアイインテグレータを一方向にずらしたもの）を示す縦断面図である。
【図３８】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第３の構成（フライアイインテグレータを二方向にずらしたもの）を示す縦断面図である。
【図３９】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第４の構成（フライアイインテグレータを一方向にずらしたもの）を示す縦断面図である。
【図４０】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第４の構成（フライアイインテグレータを二方向にずらしたもの）を示す縦断面図である。
【図４１】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第５の構成（リレーレンズの焦点距離を短くしたもの）を示す縦断面図である。
【図４２】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第５の構成（リレーレンズの焦点距離を長くしたもの）を示す縦断面図である。
【図４３】上記画像表示装置における反射板上のリサイクル光の第１の照度パターンを示す正面図である。
【図４４】上記画像表示装置における反射板上のリサイクル光の第２の照度パターンを示す正面図である。
【図４５】上記画像表示装置における反射板上のリサイクル光の第３の照度パターンを示す正面図である。
【図４６】通常のフライアイインテグレータ（フライアイレンズの配列数が奇数）の構成を示す正面図である。
【図４７】通常のフライアイインテグレータ（フライアイレンズの配列数が偶数）の構成を示す正面図である。
【図４８】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータの構成（横方向に１／４ピッチずらしたもの）を示す正面図である。
【図４９】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータの構成（縦方向に１／４ピッチずらしたもの）を示す正面図である。
【図５０】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータの構成（横方向及び縦方向にそれぞれ１／４ピッチずらしたもの）を示す正面図である。
【図５１】上記画像表示装置における第１のフライアイインテグレータ及び第２のフライアイインテグレータ（横方向に１／４ピッチずらしたもの）の対応を示す正面図である。
【図５２】上記画像表示装置における第１のフライアイインテグレータ及び第２のフライアイインテグレータ（縦方向に１／４ピッチずらしたもの）の対応を示す正面図である。
【図５３】上記画像表示装置における第１のフライアイインテグレータ及び第２のフライアイインテグレータ（横方向及び縦方向にそれぞれ１／４ピッチずらしたもの）の対応を示す正面図である。
【図５４】上記画像表示装置における第１のフライアイインテグレータ及び第２のフライアイインテグレータ（横方向及び縦方向にそれぞれ１／４ピッチずらしたもの）の外径形状を示す正面図である。
【図５５】上記画像表示装置における鏡筒の第１の構成を示す縦断面図、正面図及び分解図であり、（ａ）は光源から投射レンズまでに至る縦断面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は光源側鏡筒部のみを示す斜視図であり、（ｄ）はホルダを示す斜視図であり、（ｅ）は投射レンズ側鏡筒部のみを示す斜視図である。
【図５６】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータ及びホルダの構成を示す斜視図である。
【図５７】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータ、ホルダ及び光源側鏡筒部の構成を示す斜視図である。
【図５８】上記画像表示装置における第１のフライアイインテグレータとホルダ及び光源側鏡筒部との嵌合状態を示す正面図である。
【図５９】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータ、ホルダ、光源側鏡筒部及び投射レンズ側鏡筒部の構成を示す斜視図である。
【図６０】上記画像表示装置における第２のフライアイインテグレータとホルダ及び投射レンズ側鏡筒部との嵌合状態を示す正面図である。
【図６１】上記画像表示装置における鏡筒の第２の構成を示す縦断面図及び正面図である。
【図６２】上記画像表示装置における鏡筒の第３の構成を示す縦断面図及び正面図である。
【図６３】上記画像表示装置のフィールドレンズにより生ずる収差の状態を示す光路図である。
【図６４】上記画像表示装置のフィールドレンズにより生ずる収差を補正した状態を示す光路図である。
【符号の説明】
１ 楕円反射鏡、２ 光源、３ 偏光変換素子、４ 反射板、５ 反射型偏光選択素子、６ リレーレンズブロック、７ 偏光変換部、８ リサイクル光学系、９ 第１のフライアイインテグレータ、１０ 第２のフライアイインテグレータ、１１ フィールドレンズ、１２ 色選択素子、１３ 偏光ビームスプリッタ、１４ 第１の反射型空間光変調素子、１５ 第２の反射型空間光変調素子、１６ カラーフィルタ、１７ 投射レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置によって照明される反射型空間光変調素子と、この反射型空間光変調素子の像を結像させる投射光学系とを備えた投射型の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、照明装置と、この照明装置によって照明される反射型空間光変調素子と、この反射型空間光変調素子の像を結像させる投射光学系（投射レンズ）とを備えた投射型の画像表示装置が提案されている。このような画像表示装置は、照明装置の光源として放電ランプを用い、反射型空間光変調素子として液晶素子を用いて、比較的大型の画像表示装置として実用化されている。
【０００３】
このような画像表示装置においては、１個の反射型空間光変調素子の各画素にカラーフィルタを配置する構造や、時分割でカラー表示するいわゆるシーケンシャルカラー表示方式を採用することにより、装置の低コスト化が図られてはいるが、光利用効率が低く、消費電力が大きいことが問題となっている。
【０００４】
光利用効率が低いことの原因としては、反射型空間光変調素子が入射光の偏光状態を変調する非発光の素子であるため、光源から発せられる光束を偏光成分により分離しその後合成する手段が必要であり、また、自発光の変調素子と違って、黒表示においても光源が発光していること、及び、反射型空間光変調素子の開口率で決まる光利用効率に応じた損失があることなどである。
【０００５】
従来の画像表示装置において、光利用効率の向上は、以下のように、この画像表示装置を構成する光学素子等においてなされている。
【０００６】
〔偏光成分の分離及び合成について〕
照明装置の光源から発せられた光束を、偏光成分に応じて分離し、また、合成する偏光変換素子として、光源と反射型空間光変調素子との間に配置されるＰ−Ｓ変換素子が知られている。このＰ−Ｓ変換素子は、無機物質からなる多層膜で構成された偏光分離膜が表面に形成された板ガラスと反射面が表面に形成された板ガラスとを交互に貼り合わせたガラスブロックを、その貼り合わせ面に対して傾斜した切断面に沿って板状に切断して構成したものである。
【０００７】
このＰ−Ｓ変換素子に、Ｐ偏光及びＳ偏光が混合した光束を入射させると、偏光分離膜においてＰ偏光とＳ偏光とが分離されるので、Ｐ偏光とＳ偏光とは、このＰ−Ｓ変換素子を構成する各層ごとに分離されて出射する。そして、この出射側において、Ｓ偏光、もしくは、Ｐ偏光に対応した出射部分に、二分の一波長（λ／２）板を配置しておくことにより、Ｐ偏光、もしくは、Ｓ偏光のうちいずれか一方のみの偏光成分を有する光束が得られる。
【０００８】
このようなＰ−Ｓ変換素子及び二分の一波長（λ／２）板を偏光分離装置として用いることにより、入射光の偏光成分を変調する反射型空間光変調素子を照明する照明装置としての光利用効率を改善することができる。
【０００９】
この照明装置においては、光源から発せられた光束は、放物面鏡によって反射され、一対のフライアイレンズを経てＰ−Ｓ変換素子に入射される。そして、二分の一波長（λ／２）板及びコンデンサレンズを経て、反射型空間光変調素子に至る。
【００１０】
〔反射型偏光板〕
従来より使用されている偏光板は、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分については、吸収してしまう。しかし、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分については、吸収せずに反射する機能を有する「反射型偏光板」が知られている。このような「反射型偏光板」を偏光変換素子として使用すると、他方の偏光成分については、再び反射させるなどして利用することができ、光利用効率を改善することができる。
【００１１】
〔複屈折多層膜を使った直線偏光板〕
複屈折多層膜を使った直線偏光板は、それぞれ屈折率異方性を有し互いに屈折率の異なる２種類のポリマフィルムを多層積層させて延伸することにより作られる。すなわち、積層された２種類のポリマフィルムは、一方の偏光軸方位についての屈折率を互いに一致させ、他方の偏光軸方位についての屈折率は互いに一致していない。そして、このように互いに異なる屈折率について調整することにより、一方の偏光軸方位の偏光を透過させ、これと直交する他方の偏光軸方位の偏光を反射させる「反射型偏光板」を構成することができる。
【００１２】
なお、このような「反射型偏光板」は、例えば、「３Ｍ社」より、商品名「ＤＢＥＦ」、または、商品名「ＨＭＦ」として発売されている。
【００１３】
〔コレステリック液晶を使った円偏光板〕
コレステリック液晶の選択反射を利用した円偏光板は、例えば、特開平６−２８１８１４号公報に記載されているように、コレステリックのピッチが１００ｎｍ以上変化していることにより、選択反射の波長域を可視域全域とすることが可能である。このようなコレステリック円偏光板を使うことにより、波長依存性のない円偏光板を作製することが可能となる。
【００１４】
コレステリック液晶を使った円偏光板とこれを使った偏光変換素子は、例えば、特許２５０９３７２号公報に示されている。この発明は、円偏光の特性、すなわち、一回の反射によって位相が１８０°変化することにより、右回り円偏光は左回り円偏光へと、左回り円偏光は右回り円偏光へと変化することを利用したものである。
【００１５】
そして、コレステリック液晶に反射鏡を組み合わせることにより、偏光分離合成装置を構成することが可能となる。上述のような直線偏光を使った偏光分離合成装置においては、二分の一波長（λ／２）板を必要としたが、円偏光の場合には、二分の一波長（λ／２）板を必要としない。
【００１６】
すなわち、光源から発せられた光束は、その出射方向により、コンデンサレンズを介して直接コレステリック液晶に入射するか、あるいは、反射鏡に反射されてから、コンデンサレンズを介してコレステリック液晶に入射する。
【００１７】
このとき、一方向の円偏光はコレステリック液晶を透過するが、他方向の円偏光はコレステリック液晶により反射される。このようにしてコレステリック液晶により反射された他方向の円偏光は、反射鏡に反射されることにより、一方向の円偏光となって、再びコレステリック液晶に入射し、このコレステリック液晶を透過する。このようにして、コレステリック液晶を透過した光は、すべて一方向の円偏光となっている。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００２−３２８４３０公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような照明装置を有する画像表示装置においては、以下のような、種々の問題があった。
【００２０】
〔製造プロセス〕
上述のような照明装置は、製造プロセスが複雑であり、製造が煩雑であるとともにコスト高ともなっている。
【００２１】
〔コレステリック液晶を使った円偏光板の問題点〕
上述した特開平６−２８１８１４号公報に記載されている円偏光板においては、波長依存性はないものの、偏光分離特性としては十分なものとはいえなかった。そのため、画像表示装置として必要なコントラストを得るためには、吸収型の偏光板（他方の偏光を吸収する偏光板）と併用することが必要であった。そのため、光利用効率を向上させることが困難であった。
【００２２】
〔コレステリック液晶円偏光板を使った偏光分離装置の問題点〕
上述した特許２５０９３７２号公報、特開平６−２８１８１４号公報に記載された照明装置は、実際に光源として使用される放電ランプの反射板（リフレクター）の形状において考えた場合、または、反射型空間光変調素子を照明するものとし考えた場合においては、必ずしも予定された効果が得られるものではなかった。
【００２３】
すなわち、実際の放電ランプの反射板の形状は、回転放物面形状、または、回転楕円面形状となっているので、コレステリック液晶からなる偏光分離素子によって光源側に反射された光束は、反射板による反射を２回受ける。反射板における一回の反射で生ずる位相変化が１８０°として、２回反射されると、位相が変化しないこととなってしまう。
【００２４】
さらに、反射板におけるＰ偏光、Ｓ偏光の反射率に差があり、また、光源である放電ランプのガラスチューブを通過することによる位相変化、散乱が生じるため、偏光変換の効果は少なくなってしまう。また、反射板が放物面鏡である場合、焦点位置から発した光束は反射型偏光板で反射された場合に焦点位置に戻るが、焦点位置以外の点から発した光束は、反射型偏光板による反射光が必ずしも発光点に戻らない。
【００２５】
また、反射鏡として回転楕円面のミラーを使用した場合において、コレステリック液晶の位置によっては、このコレステリック液晶による反射光は、光源の発光点に戻らずに、放電ランプの電極によって吸収されたり、反射鏡による反射後に角度分布を拡げることとなってしまう。角度分布が拡がることは、光源のエテンデュー（Etendue）を大きくすることとなり、照明光の利用効率を低下させる原因となる。
【００２６】
上述のように、従来の照明装置における偏光変換素子は、光利用効率の点や、製造コストの点において問題があり、光源に光を戻す手段として十分な効率が得られるものではなかった。
【００２７】
また、反射型偏光板の面積を大きくしなければならない構成を採った場合、この照明装置における光学部品は、非常にコストの高いものになってしまう。さらに、反射型偏光板によって光源側に戻される光によって、反射型空間光変調素子における照度ムラが発生する虞れがある。
【００２８】
さらに、反射型空間光変調素子に到達した照明光のうちで、画像表示のためには不要となった光を光源側に戻して、再び反射型空間光変調素子の照明に用いることが考えられる。
【００２９】
この場合には、光源から発した光は、例えば、一対のフライアイインテグレータを経て反射型空間光変調素子に到達しているので、再び、これらフライアイインテグレータを経て、光源側に戻ることとなる。そして、光源側に戻った光を反射させて再び反射型空間光変調素子側に向かわせるためには、このフライアイインテグレータよりも先にある光学系の光軸を光源側の光軸に対してずらせておく必要がある。
【００３０】
このとき、フライアイインテグレータよりも先にある光学系の光軸を、この光軸に直交する縦方向または横方向のうちの一方向のみに移動させた場合には、光源側に戻った光を十分に反射させることが困難であった。
【００３１】
また、フライアイインテグレータよりも先にある投射光学系等のすべての光学部品を、フライアイインテグレータまでの光源を含む光学系の光軸に対してずらせるとすると、全体の光学系が一直線上にならないことになる。すると、これら光学系を支持する支持機構の構成が極めて複雑で部品点数の多いものとなってしまう。特に、フライアイインテグレータ、コンデンサーレンズ、フィールドレンズなどは、互いのずれ量について高い精度が要求されるので、支持機構に要求される精度が極めて高いものとなってしまい、製造が困難になる。
【００３２】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、非発光の反射型空間光変調素子と、この反射型空間光変調素子を照明する光源と、投射光学系とを有する画像表示装置であって、構成の複雑化や製造の煩雑化を招来することなく、照明光の利用効率が向上された画像表示装置を提供しようとするものである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る画像表示装置は、回転楕円面形状を有し開口端を有する楕円反射鏡と、この楕円反射鏡の第１焦点上に設置された光源と、楕円反射鏡の開口端に設けられた偏光変換素子と、楕円反射鏡の第２焦点の近傍に設置された反射型偏光選択素子と、この反射型偏光選択素子を透過した光が入射される第１のフライアイインテグレータと、この第１のフライアイインテグレータを経た光が入射される第２のフライアイインテグレータと、この第２のフライアイインテグレータを経た光によって照明されこの照明光を表示画像に応じて変調する反射型空間光変調素子と、この反射型空間光変調素子によって反射された光をこの反射型空間光変調素子による変調に応じて第２のフライアイインテグレータ側に戻す光路と投射光学系に向かう光路とに分岐させる光選択手段と、この光選択手段によって第２のフライアイインテグレータ側に戻された光を反射して再び反射型空間光変調素子に向かわせる反射板とを備えている。
【００３４】
この画像表示装置においては、投射光学系は、光選択手段を経て入射された光を画像投射光として投射する。
【００３５】
そして、この画像表示装置においては、反射型偏光選択素子及び上記反射板は、光源からの光が楕円反射鏡により第２焦点の近傍に集光されて形成される最小錯乱円の位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００３６】
この画像表示装置においては、反射型空間光変調素子において画像表示のためには不要となった光が光源側に戻され、さらに、反射板によって、再び反射型空間光変調素子に導かれるので、照明光の利用効率が向上する。
【００３７】
そして、この画像表示装置においては、反射型偏光選択素子及び上記反射板は、光源からの光が楕円反射鏡により第２焦点の近傍に集光されて形成される最小錯乱円の位置に配置されているので、反射型偏光選択素子の大きさとしては、極めて小さいもので済むことになる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３９】
〔画像表示装置の全体的構成〕
本発明に係る画像表示装置は、図１に示すように、回転楕円面形状を有し開口端を有する楕円反射鏡１及びこの楕円反射鏡１の第１焦点上に設置された光源２を備えている。この光源２としては、ＵＨＰランプ（超高圧水銀ランプ）の如き放電ランプを用いる。
【００４０】
楕円反射鏡１の開口端には、偏光変換素子３が設けられている。この偏光変換素子３は、図２に示すように、光軸を対称軸として放射線状に偶数個の領域に分割された四分の一（１／４）波長板、または、二分の一（１／２）波長板から構成されている。
【００４１】
そして、楕円反射鏡１の第２焦点の近傍には、中央部に開口部２６が形成されて円環状となされた反射板４及び反射型偏光選択素子５を挟み込んで構成されたリレーレンズブロック６が配設されている。反射型偏光選択素子５としては、反射型円偏光板、または、反射型偏光板（いわゆる「ワイヤグリッドボラライザ」）を用いる。反射型偏光選択素子５が反射型円偏光板であるときには、偏光変換素子３は、四分の一（１／４）波長板により構成する。また、反射型偏光選択素子５が反射型偏光板であるときには、偏光変換素子３は、二分の一（１／２）波長板により構成する。
【００４２】
この画像表示装置の光学系においては、上述のように配置された光源２より反射型偏光選択素子５までの部分が、偏光変換部７を構成している。
【００４３】
この偏光変換部７においては、偏光変換素子３を経て反射型偏光選択素子５に至った光について偏光分離を行い、この反射型偏光選択素子５において反射された光を、再び偏光変換素子３及び楕円反射鏡１を経て、光源２に戻す。このようにして光源２に戻された光は、アークギャップを通過して楕円反射鏡１の反対側において反射され、再び偏光変換素子３を透過して反射型偏光選択素子５に至る。このとき、この光は、反射型偏光選択素子５を透過する偏光状態に変換されている。このようにして、反射型偏光選択素子５を透過した光は、一定の偏光状態に揃えられる。
【００４４】
まず、偏光変換素子３が四分の一（１／４）波長板から構成され、反射型偏光選択素子５が反射型円偏光板である場合について説明する。ここで、四分の一（１／４）波長板は、広帯域の波長域で機能するものが望ましい。また、反射型円偏光板としては、コレステリック液晶ポリマ円偏光板を使用することができる。なお、各光学素子の空気界面には、反射防止膜が形成されている。
【００４５】
偏光変換素子３は、図２に示すように、光軸を対称軸として、放射線状に偶数個の領域３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ａ´，３ｂ´，３ｃ´，３ｄ´に分割されている。これら各領域の遅相軸は、各領域における中心部と光軸とを結ぶ直線に対して、４５°をなす方向となっており、かつ、光軸を介して対称となる位置関係の領域の遅相軸に対して、直交する方向となっている。
【００４６】
光源２から出射された光は、偏光変換素子３の四分の一（１／４）波長板を透過することにより円偏光に変化され、反射型円偏光板である反射型偏光選択素子５に至る。このとき、この光の偏光状態は、反射型円偏光板の入射面において一方向、または、他方向の円偏光となる。そして、この反射型円偏光板においては、一方向の円偏光が光源２側に反射される。
【００４７】
反射型円偏光板である反射型偏光選択素子５により反射された光は、偏光変換素子３の四分の一（１／４）波長板を経て、楕円反射鏡１において２回反射されて、再び偏光変換素子３の四分の一（１／４）波長板に至る。このとき、この光は、反射型円偏光板により反射された後に透過した偏光変換素子３の領域（例えば３ａ）に対して、光軸を介して対称となっいる領域（例えば３ａ´）に至る。
【００４８】
このようにして、偏光変換素子３に至った光は、すでにこの偏光変換素子３をなす四分の一（１／４）波長板を２回透過し反射型円偏光板を経ているため、Ｐ偏光もしくはＳ偏光に揃った直線偏光状態となっており、位相差を発生していない。したがって、遅相軸が直交する方位となっている四分の一（１／４）波長板からなる領域を通過することにより、反射型偏光選択素子５への初めの入射時とは逆方向の円偏光となり、この反射型偏光選択素子５を通過する。このようにして、この偏光変換部においては、偏光の変換が行われる。
【００４９】
また、偏光変換素子３が二分の一（１／２）波長板から構成され、反射型偏光選択素子５が反射型偏光板である場合についても説明する。この場合にも、偏光変換素子３は、光軸を対称軸として、放射線状に偶数個の領域に分割されている。これら各領域の遅相軸は、各領域における中心部と光軸とを結ぶ直線に対して、例えば４５°をなす方向となっており、かつ、光軸を介して対称となる位置関係の領域の遅相軸に対して、直交する方向となっている。
【００５０】
光源２から出射された光は、偏光変換素子３の二分の一（１／２）波長板を透過することにより偏光方向を回転されて、反射型偏光板である反射型偏光選択素子５に至る。そして、この反射型偏光板においては、一方向の直線偏光が光源２側に反射される。
【００５１】
反射型偏光板である反射型偏光選択素子５により反射された光は、偏光変換素子３の二分の一（１／２）波長板を経て、楕円反射鏡１において２回反射されて、再び偏光変換素子３の二分の一（１／２）波長板に至る。このとき、この光は、反射型偏光板により反射された後に透過した偏光変換素子３の領域に対して、光軸を介して対称となっている領域に至る。
【００５２】
このようにして、偏光変換素子３に至った光は、すでにこの偏光変換素子３をなす二分の一（１／２）波長板を２回透過し反射型偏光板を経ているため、Ｐ偏光もしくはＳ偏光に揃った直線偏光状態となっており、位相差を発生していない。したがって、遅相軸が直交する方位となっている二分の一（１／２）波長板からなる領域を通過することにより、反射型偏光選択素子５への初めの入射時とは直交する直線偏光となり、この反射型偏光選択素子５を透過する。このようにして、この偏光変換部においては、偏光の変換が行われる。
【００５３】
なお、楕円反射鏡１は、凸レンズと組み合わせた放物面鏡に代えることができる。この場合には、光源から発せられた光が放物面鏡によって平行光束となされ、この平行光束が凸レンズによって集光される。そして、この凸レンズの焦点の近傍に、リレーレンズブロック６が配設される。
【００５４】
この偏光変換部７において、反射型円偏光板としては、複屈折多層膜を使った直線偏光板を用いることができる。この反射型偏光板は、屈折率の異なる２種類のポリマーフィルムを多層積層延伸することによって作られる。２種類のポリマーフィルムの一方の屈折率を一致させ、他方の屈折率を調整することにより、一方の偏光軸方位の偏光を透過し、それと直交する方位の偏光を反射させる素子となる。この技術を使った直線偏光板は、例えば「３Ｍ」社より、商品名「ＤＢＥＦ」、または、「ＨＭＦ」として実用化されている。
【００５５】
また、反射型偏光板である「ワイヤーグリッドポラライザ」は、ガラス基板上にストライプ状のアルミ層を配置した構造を有し、一方の直線偏光を反射し、他方の直線偏光を透過するものである。このような「ワイヤーグリッドポラライザ」は、例えば、「Moxtek」社により実用化されている。
【００５６】
上述のような偏光変換部を経た光束は、次に、図１に示すように、リサイクル光学系８に入射する。このリサイクル光学系８においては、反射型偏光選択素子５を透過した偏光変換された光が、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０、フィールドレンズ１１、色選択手段となる色選択素子１２及び広波長帯域に対応した偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３を経て、第１及び第２の反射型空間光変調素子１４，１５に至る。
【００５７】
第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０は、それぞれ、一の面が凸レンズ、他の面がフライアイレンズ面となされて一体型に形成されており、互いにフライアイレンズ面を対向させて配設されている。
【００５８】
色選択素子１２は、特定の波長域の光（例えば、赤色の光束）のみを選択して偏光軸を回転させ、他の波長域の光（例えば、青色及び緑色の光束）の偏光方向と異なる方向とさせる素子である。このような色選択素子１２は、周知となっているものであり、例えば、カラーリンク社より「カラーセレクト」の名称で、すでに商品化もされている。
【００５９】
また、第１の反射型空間光変調素子１４の入射側には、反射型カラーフィルタ１６が設けられている。この反射型カラーフィルタ１６は、無機材料から構成されたものを用いることができるが、有機材料から構成されたものであってもよい。
【００６０】
このリサイクル光学系８においては、偏光ビームスプリッタ１３の反射面において、２色の光束（例えば、青色及び緑色の光束）を反射させ、第１の反射型空間光変調素子１４を照明する。この２色の光束は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面に対してＳ偏光となっている。この２色の光束は、反射型カラーフィルタ１６によって選別されて、各色に対応する画素のみに照射され、照射されない成分は反射される。
【００６１】
また、このリサイクル光学系８においては、偏光ビームスプリッタ１３の反射面において、残る１色の光束（例えば、赤色の光束）を透過させ、第２の反射型空間光変調素子１５を照明する。この１色の光束は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面に対してＰ偏光となっている。
【００６２】
すなわち、このリサイクル光学系８においては、色選択素子１２及び偏光ビームスプリッタ１３の反射面が、光源からの光を空間的に色分割する色選択手段を構成している。また、反射型カラーフィルタ１６も、色選択素子１２及び偏光ビームスプリッタ１３の反射面によって選択された光をさらに空間的に色分割する色選択手段となっている。
【００６３】
第１の反射型空間光変調素子１４において変調された光は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面に対するＰ偏光となってこの第１の反射型空間光変調素子１４により反射され、偏光ビームスプリッタ１３の反射面を透過して投射レンズ１７に入射し、この投射レンズ１７によって図示しないスクリーンに向けて投影される。この第１の反射型空間光変調素子１４において変調されずに第１の反射型空間光変調素子１４により反射された光は、反射型カラーフィルタ１６によって反射された光とともに、偏光ビームスプリッタ１３の反射面において反射されて、光源２側に戻る。
【００６４】
また、第２の反射型空間光変調素子１５において変調された光は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面に対するＳ偏光となってこの第２の反射型空間光変調素子１５により反射され、偏光ビームスプリッタ１３の反射面により反射されて投射レンズ１７に入射し、この投射レンズ１７によって図示しないスクリーンに向けて投影される。この第２の反射型空間光変調素子１５において変調されずに第２の反射型空間光変調素子１５により反射された光は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面を透過して、光源２側に戻る。
【００６５】
このように、このリサイクル光学系８においては、反射型カラーフィルタ１６において選択されて透過する光以外の反射光、及び、反射型空間光変調素子１４，１５において色信号に基づく画像表示に使用されない非変調光は、光源２側に戻っていくこととなる。
【００６６】
なお、この画像表示装置の光学系においては、光源２と、第１のフライアイインテグレータ９のフライアイレンズ面及び各反射型空間光変調素子１４，１５とがそれぞれ共役の関係となっており、また、リレーレンズブロック６と、第２のフライアイインテグレータ１０のフライアイレンズ面とが共役の関係になっている。
【００６７】
そして、この実施の形態においては、２板の反射型液晶表示素子を反射型空間光変調素子１４，１５として用いている。この反射型空間光変調素子１４，１５は、例えば、図３に示すように、基板１９、反射型カラーフィルタ１６、透明電極２０、配向層２１、液晶層２２、配向層２３、反射電極２４、アクティブマトリクス基板２５が順次積層されて構成されている（なお、第２の反射型空間光変調素子１５には、反射型カラーフィルタ１６は設けられていない）。反射電極２４は、有効画素範囲に対応して形成されている。
【００６８】
この反射型空間光変調素子１４，１５においては、有効画素範囲の周辺の無効領域を反射部として形成するようにしてもよい。この場合には、有効画素範囲から外れた照明光を反射部によって反射して光源側に戻すことができる。
【００６９】
この画像表示装置において、反射型空間光変調素子１４，１５を照明する光は、まず、反射型カラーフィルタ１６において、このカラーフィルタ１６を透過しない不要光が反射される。例えば、赤色（Ｒ）用のカラーフィルタにおいては、青色（Ｂ）または、緑色（Ｇ）の光が反射され、光源側に戻る。また、反射型空間光変調素子を照明する光は、一定の方向の偏光、すなわち、偏光ビームスプリッタ１３の反射面に対するＳ偏光、または、Ｐ偏光に揃えられている。そして、表示画像に応じて偏光状態を変換された光は、上述のように投射レンズに向かうが、偏光状態を変換されなかった光は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面を経て、光源側に戻される。このようにして光源側に戻った光は、リレーレンズブロック６に支持された反射板４によって反射されて、再び反射型空間光変調素子１４，１５を照明するので、光源からの光の利用効率が向上することとなる。
【００７０】
なお、この画像表示装置において、反射型空間光変調素子１４，１５は、上述のように反射型カラーフィルタを備えた反射型液晶表示素子に限定されず、反射型カラーフィルタを用いた「ＨＴＰＳ」（高温ポリシリコンなどの透過型液晶タイプ）を使用することも可能である。さらに、反射型空間光変調素子１４，１５としては、いわゆる「フィールドシーケンシャル方式」や「カラーホイール方式」のものも用いることができる。これらは、１つの反射型液晶表示素子が時間的に色分割する色選択手段を介して照明されることにより、時分割的に複数の色成分に基づく変調を行うものである。
【００７１】
さらに、本発明によれば、色選択素子１２から先の光学系において、特定の色、または、非変調光などを選別して光を反射する手段が設けられている全ての画像表示装置において、光を再利用して光利用効率を向上させることが可能である。
【００７２】
そして、この画像表示装置においては、図１に示すように、各フライアイインテグレータ９，１０が、光学系全体の光軸（リレーレンズブロック６、フィールドレンズ１１及び投射レンズ１７の一致した光軸）に対して、この光軸に直交する方向に所定距離だけずれている。すなわち、各フライアイインテグレータ９，１０は、これらフライアイインテグレータ９，１０のフライアイレンズ面をなす大きさが等しく一定のピッチで配列された複数のフライアイレンズの中心部分に位置するフライアイレンズが、リレーレンズブロック６の光軸に対して、少なくともこの光軸に直交する一方向に、各フライアイレンズのピッチの１／４に相当する距離だけずれている。
【００７３】
フライアイレンズ面における複数のフライアイレンズは、縦横にマトリクス状に配列されているので、これらフライアイインテグレータ９，１０の光軸に対するずれの方向は、フライアイレンズが配列されている縦方向、または、フライアイレンズが配列されている横方向、あるいは、これら縦方向及び横方向のそれぞれについて１／４ピッチずつであってもよい。縦方向及び横方向のそれぞれについて１／４ピッチずつずらした場合には、ずれの距離は、（√２）／４ピッチとなる。
【００７４】
このように各フライアイインテグレータ９，１０が光軸に対してずれていることにより、この画像表示装置においては、図４に示すように、各空間光変調素子１４，１５側から光源２側に戻された光束は、各空間光変調素子１４，１５に向かう光に対して、各フライアイレンズのピッチの１／２に相当する距離だけ光軸がずれることになる。なお、この図４においては、光源２側に戻る光の経路を明確にするために、フィールドレンズ１１以降の光学系をリファレンスミラー１８に置き換えて示している。
【００７５】
すなわち、各空間光変調素子１４，１５に向かう往路において第２のフライアイインテグレータ１０において各フライアイレンズの頂点を透過した光束は、各空間光変調素子１４，１５より戻される復路においては、第２のフライアイインテグレータ１０において各フライアイレンズの境目（谷間）の位置に戻され、往路の光線と分離される。すると、第２のフライアイインテグレータ１０のフライアイレンズ面と共役の関係にあるリレーレンズブロック６においては、往路の光束が通過する反射板４の開口部２６（反射型偏光選択素子５）からずれた位置に光束が戻り、戻った光は反射板４によって反射されることになる。そして、この光は、再び、各反射型空間光変調素子方向１４，１５の側に戻り、これら反射型空間光変調素子方向１４，１５を照明することとなる。
【００７６】
ここで、この画像表示装置において、光源２から発せられる光の利用効率について示す。すなわち、図５の上段のグラフに示すように、この画像表示装置においては、リレーレンズブロック６において往路の光束が通過する反射板４の開口部（反射型偏光選択素子５）の径が大きいほど、光源２から直接、（初めて）反射型空間光変調素子１４，１５を照明する光（「０次照明光」）の使用効率は向上する（この実施の形態では、反射板４の開口部の径が９ｍｍにおいて、光源のエネルギを１００％として、約７３％である）。
【００７７】
また、この画像表示装置においては、リレーレンズブロック６において往路の光束が通過する反射板４の開口部２６の径（反射型偏光選択素子５の径）が適度な大きさであるときに、反射型空間光変調素子１４，１５側より光源２側に１回以上戻り、再び反射型空間光変調素子１４，１５を照明する光（「リサイクル光」）の使用効率が極大値をとる（この実施の形態では、反射板４の開口部の径が６ｍｍにおいて、光源のエネルギを１００％として、約５０％である）。
【００７８】
これは、この設計例においては、反射板４の開口部２６の径が６ｍｍのときが、「リサイクル光」の使用効率（リサイクル効率）と、０次照明光の使用効率とがバランスがとれて、ちょうど良い径であるということである。
【００７９】
次に、リレーレンズブロック６における反射板４の開口部２６の半径と、光源２から発せられる光の利用効率（照明効率）との関係について説明する。
【００８０】
図５の下段のグラフに示すように、横軸に非反射面面積の占める割合をとると、反射面の面積が多い５％付近では、照明効率は、約２００％となる。また、非反射面面積が１００％では、照明効率は、約１１０％程度になる。
【００８１】
なお、このデータは、反射型空間光変調素子の大きさ（対角線）が０．７５インチで、照明光学系のＦ値が２．４である２板型の画像表示装置における場合である。
【００８２】
そして、通常は、２板の反射型空間光変調素子を用いる場合は、一方の反射型空間光変調素子上に、例えば、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）のカラーフィルタを並べる。カラーフィルタが反射型であって、反射型空間光変調素子の開口率などを考慮すると、反射面は６５％以上となり、非反射面面積が３５％となるので、最低でも１．５倍、最高では２倍まで照明効率を上げることができる。
【００８３】
また、他方の反射型空間光変調素子は、例えば、赤色（Ｒ）のカラーフィルタだけを並べるので、カラーフィルタの部分の面積を緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）に対して２倍近くまで上げられ、照明効率も２倍に上がる。さらに、赤色（Ｒ）のピーク輝度は、反射面の面積によって、さらに１．１〜２倍までになる。
【００８４】
〔リレーレンズの最適な位置及び構成について〕
この画像表示装置において、中央部に開口部を有する反射板４及び反射型偏光選択素子５を挟み込んで構成されたリレーレンズブロック６の位置は、必ずしも楕円反射鏡１の第２焦点上の位置が最良とは限らない。すなわち、このリレーレンズブロック６を楕円反射鏡１の第２焦点の位置よりも光源２側に接近させることにより、反射板４の開口部を通過した光束の利用効率を向上させ、反射型空間光変調素子の照明効率（リサイクル効果）を向上させることができる場合がある。
【００８５】
これは、光源となる放電ランプのバルブ電極が、１ｍｍ乃至１．５ｍｍ程度のアークギャップを有しているため、この光源からの出射光が楕円反射鏡１の第２焦点の位置において必ずしも最小錯乱円にならないためである。
【００８６】
すなわち、光源からの出射光が最小錯乱円となる位置にリレーレンズブロック６を配置することにより、照明効率を向上させることができる。また、この場合には、反射型偏光選択素子５やリレーレンズブロック６のサイズ（径）をより小さくすることが可能となり、部品コストを低減することができる。なお、最小錯乱円の位置は、第２焦点よりも光源側である場合が多い。
【００８７】
リレーレンズブロック６は、図６に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに円形の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００８８】
また、リレーレンズブロック６は、図７に示すように、一方のリレーレンズ６ａに円形の開口部を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００８９】
また、リレーレンズブロック６は、図８に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【００９０】
また、リレーレンズブロック６は、図９に示すように、一方のリレーレンズ６ａに円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９１】
そして、リレーレンズブロック６は、図１０に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに円形の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９２】
また、リレーレンズブロック６は、図１１に示すように、一方のリレーレンズ６ａに円形の開口部を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９３】
また、リレーレンズブロック６は、図１２に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【００９４】
また、リレーレンズブロック６は、図１３に示すように、一方のリレーレンズ６ａに円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９５】
さらに、リレーレンズブロック６は、図１４に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに長方形の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９６】
また、リレーレンズブロック６は、図１５に示すように、一方のリレーレンズ６ａに長方形の開口部を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９７】
また、リレーレンズブロック６は、図１６に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに長方形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【００９８】
また、リレーレンズブロック６は、図１７に示すように、一方のリレーレンズ６ａに長方形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に円形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【００９９】
さらに、リレーレンズブロック６は、図１８に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに長方形の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１００】
また、リレーレンズブロック６は、図１９に示すように、一方のリレーレンズ６ａに長方形の開口部を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０１】
また、リレーレンズブロック６は、図２０に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに長方形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【０１０２】
また、リレーレンズブロック６は、図２１に示すように、一方のリレーレンズ６ａに長方形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０３】
そして、リレーレンズブロック６は、図２２に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに斜めの矩形の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０４】
また、リレーレンズブロック６は、図２３に示すように、一方のリレーレンズ６ａに斜めの矩形の開口部を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０５】
また、リレーレンズブロック６は、図２４に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに斜めの矩形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【０１０６】
また、リレーレンズブロック６は、図２５に示すように、一方のリレーレンズ６ａに斜めの矩形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０７】
そして、リレーレンズブロック６は、図２６に示すように、一方のリレーレンズ６ａの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、他方のリレーレンズ６ｂに斜めの略々矩形の糸巻き型の開口部を有する反射板４を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０８】
また、リレーレンズブロック６は、図２７に示すように、一方のリレーレンズ６ａに斜めの略々矩形の糸巻き型の開口部（反射部分が開口部側に円弧状に膨出している）を有する反射板４を取付け、他方のリレーレンズ６ｂの中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで各リレーレンズ６ａ，６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１０９】
また、リレーレンズブロック６は、図２８に示すように、他方のリレーレンズ６ｂに斜めの略々矩形の糸巻き型の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで一方のリレーレンズ６ａを貼り合わせて構成することができる。
【０１１０】
また、リレーレンズブロック６は、図２９に示すように、一方のリレーレンズ６ａに斜めの略々矩形の糸巻き型の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に長方形の反射型偏光選択素子５を取付け、これら反射型偏光選択素子５及び反射板４を挟み込んで他方のリレーレンズ６ｂを貼り合わせて構成することができる。
【０１１１】
さらに、リレーレンズブロック６は、図３０に示すように、リレーレンズとは別体の円形の平面板６ｃの光源側に円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、この平面板を各リレーレンズ６ａ，６ｂ間に挟んで構成することができる。
【０１１２】
また、リレーレンズブロック６は、図３１に示すように、リレーレンズとは別体の円形の平面板６ｃの光源とは反対側に円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、この平面板を各リレーレンズ６ａ，６ｂ間に挟んで構成することができる。
【０１１３】
さらに、リレーレンズブロック６は、図３２に示すように、リレーレンズとは別体の矩形の平面板６ｃの光源側に円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、この平面板を各リレーレンズ６ａ，６ｂ間に挟んで構成することができる。
【０１１４】
また、リレーレンズブロック６は、図３３に示すように、リレーレンズとは別体の矩形の平面板６ｃの光源とは反対側に円形の開口部を有する反射板４を取付けるとともに、中央部に矩形の反射型偏光選択素子５を取付け、この平面板を各リレーレンズ６ａ，６ｂ間に挟んで構成することができる。
【０１１５】
〔光学的部品配置位置について〕
この画像表示装置においては、反射型偏光選択素子５からフライアイインテグレータ９，１０までの光路長及びこのフライアイインテグレータ９，１０から反射型空間光変調素子１４，１５までの光路長を等しくすると、反射型偏光選択素子５の位置における光線の角度と、反射型空間光変調素子１４，１５の位置における光線の角度とが、略々一致することとなる。
【０１１６】
このように構成すると、反射型偏光選択素子５が、反射型空間光変調素子１４，１５に対する入射光を偏光選択する偏光板の機能を果たすことになり、表示画像のコントラストを改善することができる。さらに、反射型空間光変調素子１４，１５において入射側の偏光板を省略することができ、部品コストの低廉化を図ることができる。
【０１１７】
〔色再生時のリサイクル光による照度ムラの改善について（１）〕
第１のフライアイインテグレータ９側のリレーレンズ６ｂの焦点距離及びフィールドレンズ１１の焦点距離が、図３４に示すように、第１のフライアイインテグレータ９及び反射板４間の距離となっている場合、色再生時のリサイクル光においては、照度ムラが目立つ状態になる。これは、反射型空間光変調素子側において反射されてリサイクルされる光が、再び同じ位置を照明してしまうためである。なお、この図３４中において、（ａ）はリレーレンズ６からリファレンスミラー１８までの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズ６から第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズ６と第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【０１１８】
このような照度ムラを回避するため、図３５及び図３６に示すように、反射板４に備えられたレンズの曲率Ｒ１、板厚Ｄ１、屈折率ｎ、もしくは、第１のフライアイインテグレータ９の光源２側にあるレンズの曲率Ｒ２、さらには第１のフライアイインテグレータ９の硝子板厚Ｄ２、屈折率などを適宜設定することにより、第１のフライアイインテグレータ９側のリレーレンズ６ｂの焦点距離及びフィールドレンズ１１の焦点距離を第１のフライアイインテグレータ９及び反射板４間の距離からずらすことができる。図３５に示す構成では、第１のフライアイインテグレータ９側のリレーレンズ６ｂの焦点距離を相対的に短くしている。なお、この図３５中において、（ａ）はリレーレンズ６からリファレンスミラー１８までの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズ６から第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズ６と第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【０１１９】
図３６に示す構成では、同リレーレンズ６ｂの焦点距離を相対的に長くしている。これにより、反射型空間光変調素子側において反射されてリサイクルされる光が、より広い範囲を照明するようになり、照度ムラが解消される。なお、この図３６中において、（ａ）はリレーレンズ６からリファレンスミラー１８までの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズ６から第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズ６と第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【０１２０】
〔色再生時のリサイクル光による照度ムラの改善について（２）〕
また、リレーレンズブロック６の反射板４からリサイクル光を第１のフライアイインテグレータ９に再入射させる場合に、図３７及び図３８に示すように、フライアイレンズの境界部分に入射するようにすると、このリサイクル光は、隣接する２個、または、４個のフライアイレンズによって分離されるので、反射型空間光変調素子においても分離された位置を照明し、照度ムラが解消される。
【０１２１】
このような照明を実現するための構成としては、図３７及び図３８に示すように、リレーレンズブロック６までの光学素子の光軸をフライアイレンズの１／４ピッチ分ずらすともに、フィールドレンズ以降の光学素子の光軸をフライアイレンズの１／４ピッチ分反対側にずらすものが考えられる。図３７はリレーレンズブロック６までの光学素子の光軸を縦方向のみの一方向にずらしたものであり、図３８はリレーレンズブロック６までの光学素子の光軸を縦方向及び横方向の二方向にずらしたものである。
【０１２２】
また、図３９及び図４０に示すように、上述した実施の形態のように、各フライアイインテグレータ９，１０の位置を、その前後の光軸に対して１／４ピッチ分ずらす構成が考えられる。このように、フライアイインテグレータ９，１０の位置をずらした場合には、これらフライアイインテグレータ９，１０の前後の光学系の光軸を一致させることができ、設計、製造が容易となる。図３９はフライアイインテグレータ９，１０の位置を縦方向のみの一方向にずらしたものであり、図４０はフライアイインテグレータ９，１０の位置を縦方向及び横方向の二方向にずらしたものである。
【０１２３】
さらに、光軸のずらし方として、反射型空間光変調素子の短辺方向及び長辺方向のうちの片方向のみにずらす構成と、両方向にずらす構成が考えられる。後者の「両方向にずらす構成」においては、リサイクル光は、４個のフライアイレンズがその四隅で接する境界部に入射することになり、隣接する４個のフライアイレンズにより、４本に分離されて反射型空間光変調素子を照明する。
【０１２４】
なお、この画像表示装置においては、図４１及び図４２に示すように、このような光学素子の光軸に対する移動（ずれ）と、上述したリレーレンズ６ｂの焦点距離の調整とを組合わせて、リサイクル光の照度ムラを改善することができる。図４１は第１のフライアイインテグレータ９側のリレーレンズ６ｂの焦点距離を相対的に短くしたものであり、図４２は第１のフライアイインテグレータ９側のリレーレンズ６ｂの焦点距離を相対的に長くしたものである。
【０１２５】
〔フライアイインテグレータの位置を反射型空間光変調素子の短辺方向及び長辺方向の両方向にフライアイレンズの１／４ピッチ分ずらした場合の効果〕
上述のように、この画像表示装置においては、リサイクル光を光源側に戻すために、フライアイインテグレータ９，１０の位置をフライアイレンズの１／４ピッチ分、光軸に直交する方向にずらしている。
【０１２６】
ここで、フライアイインテグレータ９，１０をずらす方向を、反射型空間光変調素子の短辺方向及び長辺方向のいずれか一方向のみであるとする。この場合、リレーレンズブロック６の反射板４においては、図４３及び図４４に示すように、リサイクル光は、反射板４の開口穴の上下位置、または、左右位置に戻ることになる。この場合には、リサイクル光の一部は、再び開口部を通って光源側に戻ってしまう。
【０１２７】
そして、フライアイインテグレータ９，１０をずらす方向を、反射型空間光変調素子の短辺方向及び長辺方向の両方向であるとする。すると、リレーレンズブロック６の反射板４においては、図４５に示すように、リサイクル光は、反射板４の開口穴の右上位置、右下位置、左上位置及び左下位置に戻ることになる。この場合には、リサイクル光が反射板４にあたる効率が高くなっており、往路の光とよく分離され、開口部を通って光源側に戻ってしまう光量は極めて少ない。
【０１２８】
したがって、このように、フライアイインテグレータ９，１０を反射型空間光変調素子の短辺方向及び長辺方向の両方向にずらしたほうが、照明光の利用効率を高くすることができる。
【０１２９】
〔フライアイインテグレータの形状及び支持構造〕
上述のような画像表示装置の光学系を精度良く組み立てるには、各フライアイインテグレータ９，１０は、フライアイレンズ面とレンズとが互いに反対面となされて一体成型された部品を用いることが有効である。
【０１３０】
なお、このようにフライアイレンズ面とレンズとを一体成型することは、リサイクル光の表面反射を軽減し、照明光の利用効率を高める効果もある。
【０１３１】
また、これらフライアイインテグレータ９，１０において、各フライアイレンズ面が、このフライアイインテグレータ９，１０の外径部を基準として、所定の距離だけ光軸からずらされて形成されていれば、この外径部を基準として組み立てることによって各フライアイレンズ面が所定の距離だけ光軸からずれて位置決めされるので、組立が容易になる。
【０１３２】
すなわち、通常のフライアイインテグレータにおいては、図４６及び図４７に示すように、フライアイレンズ面は、フライアイインテグレータの外径部に対して対象な位置に形成されている。図４６は、フライアイレンズの数が奇数である場合を示しており、図４７は、フライアイレンズの数が偶数である場合を示している。
【０１３３】
そして、この画像表示装置におけるフライアイインテグレータ９，１０は、図４８、図４９及び図５０に示すように、フライアイレンズ面が、フライアイインテグレータ９，１０の外径部に対してすでに所定の距離だけずれた状態で形成されている。図４８は、フライアイレンズ面が反射型空間光変調素子の長辺（横）方向にずれているものを示し、図４９は、フライアイレンズ面が反射型空間光変調素子の短辺（縦）方向にずれているものを示し、図５０は、フライアイレンズ面が反射型空間光変調素子の長辺（横）方向及び短辺（縦）方向の両方にずれているものを示している。
【０１３４】
そして、画像表示装置においては、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０は、フライアイレンズ面を互いに対向させて配置される。したがって、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０は、互いの外径部を同軸状に合わせて、フライアイレンズ面を互いに対向されて設置された状態で、互いのフライアイレンズ面が空間的に同一方向にずれていることとなるように、形成されている。
【０１３５】
すなわち、フライアイレンズ面を反射型空間光変調素子の長辺（横）方向にずらす場合においては、図５１に示すように、第１のフライアイインテグレータ９のフライアイレンズ面が外径部に対して一方向にずれているのに対し、第２のフライアイインテグレータ１０のフライアイレンズ面は外径部に対して他方向にずれている。
【０１３６】
同様に、フライアイレンズ面を反射型空間光変調素子の短辺（縦）方向にずらす場合においては、図５２に示すように、第１のフライアイインテグレータ９のフライアイレンズ面が外径部に対して上（または下）方向にずれているのに対し、第２のフライアイインテグレータ１０のフライアイレンズ面も、外径部に対して上（または下）方向にずれている。
【０１３７】
さらに、フライアイレンズ面を反射型空間光変調素子の長辺（横）方向及び短辺（縦）方向の両方にずらす場合においては、図５３に示すように、第１のフライアイインテグレータ９のフライアイレンズ面が外径部に対して一側側上方（または一側側下方）にずれているのに対し、第２のフライアイインテグレータ１０のフライアイレンズ面は、外径部に対して他側側上方（または他側側下方）にずれている。
【０１３８】
さらに、これらフライアイインテグレータ９，１０においては、図５４に示すように、外径部には、軸合わせのための円筒面（Ｒ面）部９ａ，１０ａと、軸回りの回転方向の位置決め（回転止め）のための平面（フラット面）部９ｂ，１０ｂとからなる位置決め部が形成されている。円筒面部９ａ，１０ａ及び平面部９ｂ，１０ｂは、それぞれフライアイインテグレータ９，１０の外径部の４方向に形成されている。
【０１３９】
そして、これらフライアイインテグレータ９，１０は、図５５に示すように、この画像表示装置の鏡筒２７内において、互いにホルダ部材２８によって位置決めされて保持された状態で、支持されている。この図５５中において、（ａ）は光源２から投射レンズ１７までに至る縦断面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は光源側鏡筒部のみを示す斜視図であり、（ｄ）はホルダを示す斜視図であり、（ｅ）は投射レンズ側鏡筒部のみを示す斜視図である。
【０１４０】
すなわち、ホルダ部材２８は、略々円環状に形成されており、図５６に示すように、４箇所の舌片部２８ａによって、第１のフライアイインテグレータ９の平面部９ｂを保持して、この第１のフライアイインテグレータ９に対して取付けられる。また、このホルダ部材２８は、４箇所の舌片部２８ａによって、第２のフライアイインテグレータ１０の平面部１０ｂを保持して、この第２のフライアイインテグレータ１０に対しても取付けられる。この状態において、各フライアイインテグレータ９，１０は、一つのホルダ部材２８によって、互いに平面部９ｂ，１０ｂを基準として位置決めされており、外径部が互いに同軸となされ、かつ、軸回りの回転も規制された状態で、フライアイレンズ面を互いに平行として対向させている。このとき、各フライアイインテグレータ９，１０のフライアイレンズ面は、互いに所定の位置関係となされている。
【０１４１】
そして、図５７及び図５８に示すように、鏡筒２７をなす光源側鏡筒部２７ａは、円筒状に形成されており、前端部の４箇所の舌片部によって、第１のフライアイインテグレータ９の円筒面部９ａに取付けられる。このとき、この光源側鏡筒部２７ａは、第１のフライアイインテグレータ９の外径部に対して同軸状となされる。したがって、光源２からリレーレンズブロック６に至る光学系がこの光源側鏡筒部２７ａに対して同軸状に取付けられていれば、これら光源２からリレーレンズブロック６に至る光学系は、第１のフライアイインテグレータ９の外径部に対して同軸である所定の位置に保持されることとなる。
【０１４２】
また、図５９及び図６０に示すように、鏡筒２７をなす投射レンズ側鏡筒部２７ｂは、円筒状に形成されており、後端部の４箇所の舌片部によって、第２のフライアイインテグレータ１０の円筒面部１０ａに取付けられる。このとき、この投射レンズ側鏡筒部２７ｂは、第２のフライアイインテグレータ１０の外径部に対して同軸状となされる。したがって、フィールドレンズ１１から投射レンズ１７に至る光学系がこの投射レンズ側鏡筒部２７ｂに対して同軸状に取付けられていれば、これらフィールドレンズ１１から投射レンズ１７に至る光学系は、第２のフライアイインテグレータ１０の外径部に対して同軸である所定の位置に保持されることとなる。
【０１４３】
また、この画像表示装置は、図６１に示すように、鏡筒２７を全体に亘って一体的なものとして構成してもよい。この場合には、まず、ホルダ部材２８を４箇所の舌片部２８ａによって第１のフライアイインテグレータ９の平面部９ｂに取付け、また、このホルダ部材２８に第２のフライアイインテグレータ１０の平面部１０ｂにおいて取付ける。この状態において、上述したと同様に、各フライアイインテグレータ９，１０は、一つのホルダ部材２８によって、互いに平面部９ｂ，１０ｂを基準として位置決めされており、外径部が互いに同軸となされ、かつ、軸回りの回転も規制された状態で、フライアイレンズ面を互いに平行として対向させている。このとき、各フライアイインテグレータ９，１０のフライアイレンズ面は、互いに所定の位置関係となされている。
【０１４４】
そして、鏡筒２７を、第１のフライアイインテグレータ９の円筒面部９ａ、または、第２のフライアイインテグレータ１０の円筒面部１０ａに取付ける。このとき、この鏡筒２７は、第１のフライアイインテグレータ９、または、第２のフライアイインテグレータ１０の外径部に対して同軸状となされる。したがって、光源２から投射レンズ１７に至る光学系がこの鏡筒２７に対して同軸状に取付けられていれば、これら光源２から投射レンズ１７に至る光学系は、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０の外径部に対して同軸である所定の位置に保持されることとなる。
【０１４５】
さらに、この画像表示装置においては、図６２に示すように、鏡筒２７は、フライアイインテグレータ９，１０から投射レンズ１７に亘る部分のみを収納するものとして構成してもよい。この場合にも、まず、ホルダ部材２８を４箇所の舌片部２８ａによって第１のフライアイインテグレータ９の平面部９ｂに取付け、また、このホルダ部材２８に第２のフライアイインテグレータ１０の平面部１０ｂにおいて取付ける。この状態において、上述したと同様に、各フライアイインテグレータ９，１０は、一つのホルダ部材２８によって、互いに平面部９ｂ，１０ｂを基準として位置決めされており、外径部が互いに同軸となされ、かつ、軸回りの回転も規制された状態で、フライアイレンズ面を互いに平行として対向させている。このとき、各フライアイインテグレータ９，１０のフライアイレンズ面は、互いに所定の位置関係となされている。
【０１４６】
そして、鏡筒２７を、第２のフライアイインテグレータ１０の円筒面部１０ａに取付ける。このとき、この鏡筒２７は、第２のフライアイインテグレータ１０の外径部に対して同軸状となされる。したがって、フィールドレンズ１１から投射レンズ１７に至る光学系がこの鏡筒２７に対して同軸状に取付けられていれば、これらフィールドレンズ１１から投射レンズ１７に至る光学系は、第１及び第２のフライアイインテグレータ９，１０の外径部に対して同軸である所定の位置に保持されることとなる。
【０１４７】
この場合には、光源２からリレーレンズフロック６に至る光学系については、別途、各フライアイインテグレータ９，１０に対する所定位置に位置決めして保持することが必要になる。
【０１４８】
〔フィールドレンズの収差補正について〕
この画像表示装置においては、図６３に示すように、フィールドレンズ１１として通常の凸平レンズを使用した場合、リファレンスミラー１８において像面湾曲を生ずることとなり、この像面湾曲成分が、光源側に戻るリサイクル光にも影響する。そのため、第２のフライアイインテグレータ１０から第１のフライアイインテグレータ９に戻る光線のうちの光軸から遠い光線が、主光線に対して傾いてしまうこととなり、これが照明光の利用効率の低下の原因となる。
【０１４９】
そこで、図６４に示すように、フィールドレンズ１１として、凸側を非球面としたメニスカスレンズを使用することによって、像面湾曲を補正することができる。このように収差補正がなされることにより、第２のフライアイインテグレータ１０から第１のフライアイインテグレータ９に戻る光線は、光軸から遠い光線も含めて主光線に対して平行となり、照明光の利用効率を高い効率に維持することができる。
【０１５０】
なお、このフィールドレンズ１１の凸側の非球面の形状は、以下の非球面定義式によって定義される。
【０１５１】
Ｚ＝Ｃ×ｈ２／（１＋√（１−Ｃ２×ｈ２））＋Ａ×ｈ４＋Ｂ×ｈ６
ｈ２＝ｘ２＋ｙ２：Ｃ＝１／Ｒ
（ただし、Ａ，Ｂ，Ｃは係数、Ｚは光軸方向の面の位置、ｈは光軸からの距離、ｘ，ｙは光軸に直交する直交座標軸、Ｒは基本球面の曲率半径）
なお、本発明者が設計したメニスカスレンズ１１の凹側の曲率半径は、１２１．４６３８ｍｍとなったが、この値は、反射型空間光変調素子の大きさ等の設計条件によって変動するものである。
【０１５２】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る画像表示装置においては、反射型空間光変調素子において画像表示のためには不要となった光が光源側に戻され、さらに、反射板によって、再び反射型空間光変調素子に導かれるので、照明光の利用効率が向上する。
【０１５３】
そして、この画像表示装置においては、反射型偏光選択素子及び上記反射板は、光源からの光が楕円反射鏡により第２焦点の近傍に集光されて形成される最小錯乱円の位置に配置されているので、反射型偏光選択素子の大きさとしては、極めて小さいもので済むことになる。
【０１５４】
また、この画像表示装置においては、偏光分離合成を安価に達成することができ、反射型空間光変調素子における不要光の再利用（リサイクル）を効率良く行うことができる。また、カラーフィルタを用いた単板反射型空間光変調素子を用いた場合において、光利用効率を改善することが可能となり、シーケンシャルカラータイプの単板反射型空間光変調素子を用いた場合においても、光利用効率を改善することが可能となる。そして、開口率の低い反射型空間光変調素子の光利用効率を改善することが可能となり、暗い画面におけるピーク輝度を高くすることが可能となる。
【０１５５】
この画像表示装置は、特に、照明光学系のＦ値が２．４程度で、反射型空間光変調素子の大きさ（対角線）が１インチよりも小さい場合には、エテンデュー（Etendue）の影響による照明効率の劣化がＰ−Ｓ変換素子に比較して小さく、偏光変換効率の改善を図ることができる。また、本発明においては、構成する部品点数を減少させ、各部品の機械的な位置精度を向上させることができるので、照明光の再利用効率を上げることができる。
【０１５６】
すなわち、本発明は、非発光の反射型空間光変調素子と、この反射型空間光変調素子を照明する光源と、投射光学系とを有する画像表示装置であって、構成の複雑化や製造の煩雑化を招来することなく、照明光の利用効率が向上された画像表示装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像表示装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】上記画像表示装置における偏光変換素子の構成を示す正面図である。
【図３】上記画像表示装置の反射型空間光変調素子の構成を示す要部縦断面図である。
【図４】上記画像表示装置におけるリサイクル光の光路を示す縦断面図である。
【図５】上記画像表示装置における照明光の利用効率を示すグラフである。
【図６】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１の構成を示す分解図である。
【図７】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２の構成を示す分解図である。
【図８】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第３の構成を示す分解図である。
【図９】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第４の構成を示す分解図である。
【図１０】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第５の構成を示す分解図である。
【図１１】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第６の構成を示す分解図である。
【図１２】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第７の構成を示す分解図である。
【図１３】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第８の構成を示す分解図である。
【図１４】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第９の構成を示す分解図である。
【図１５】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１０の構成を示す分解図である。
【図１６】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１１の構成を示す分解図である。
【図１７】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１２の構成を示す分解図である。
【図１８】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１３の構成を示す分解図である。
【図１９】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１４の構成を示す分解図である。
【図２０】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１５の構成を示す分解図である。
【図２１】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１６の構成を示す分解図である。
【図２２】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１７の構成を示す分解図である。
【図２３】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１８の構成を示す分解図である。
【図２４】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第１９の構成を示す分解図である。
【図２５】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２０の構成を示す分解図である。
【図２６】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２１の構成を示す分解図である。
【図２７】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２２の構成を示す分解図である。
【図２８】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２３の構成を示す分解図である。
【図２９】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２４の構成を示す分解図である。
【図３０】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２５の構成を示す分解図である。
【図３１】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２６の構成を示す分解図である。
【図３２】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２７の構成を示す分解図である。
【図３３】上記画像表示装置におけるリレーレンズブロックの第２８の構成を示す分解図である。
【図３４】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラが生じている状態を示す縦断面図（光路図）であり、（ａ）はリレーレンズからリファレンスミラーまでの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズから第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズと第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【図３５】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第１の構成を示す縦断面図（光路図）であり、（ａ）はリレーレンズからリファレンスミラーまでの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズから第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズと第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【図３６】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第２の構成を示す縦断面図（光路図）であり、（ａ）はリレーレンズからリファレンスミラーまでの光路を示し、（ｂ）はリレーレンズから第１のフライアイインテグレータに戻る光路を示し、（ｃ）はリレーレンズと第１のフライアイインテグレータとの間の光路の状態を模式的に示している。
【図３７】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第３の構成（フライアイインテグレータを一方向にずらしたもの）を示す縦断面図である。
【図３８】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第３の構成（フライアイインテグレータを二方向にずらしたもの）を示す縦断面図である。
【図３９】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第４の構成（フライアイインテグレータを一方向にずらしたもの）を示す縦断面図である。
【図４０】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第４の構成（フライアイインテグレータを二方向にずらしたもの）を示す縦断面図である。
【図４１】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第５の構成（リレーレンズの焦点距離を短くしたもの）を示す縦断面図である。
【図４２】上記画像表示装置においてリサイクル光による照度ムラを解消した第５の構成（リレーレンズの焦点距離を長くしたもの）を示す縦断面図である。
【図４３】上記画像表示装置における反射板上のリサイクル光の第１の照度パターンを示す正面図である。
【図４４】上記画像表示装置における反射板上のリサイクル光の第２の照度パターンを示す正面図である。
【図４５】上記画像表示装置における反射板上のリサイクル光の第３の照度パターンを示す正面図である。
【図４６】通常のフライアイインテグレータ（フライアイレンズの配列数が奇数）の構成を示す正面図である。
【図４７】通常のフライアイインテグレータ（フライアイレンズの配列数が偶数）の構成を示す正面図である。
【図４８】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータの構成（横方向に１／４ピッチずらしたもの）を示す正面図である。
【図４９】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータの構成（縦方向に１／４ピッチずらしたもの）を示す正面図である。
【図５０】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータの構成（横方向及び縦方向にそれぞれ１／４ピッチずらしたもの）を示す正面図である。
【図５１】上記画像表示装置における第１のフライアイインテグレータ及び第２のフライアイインテグレータ（横方向に１／４ピッチずらしたもの）の対応を示す正面図である。
【図５２】上記画像表示装置における第１のフライアイインテグレータ及び第２のフライアイインテグレータ（縦方向に１／４ピッチずらしたもの）の対応を示す正面図である。
【図５３】上記画像表示装置における第１のフライアイインテグレータ及び第２のフライアイインテグレータ（横方向及び縦方向にそれぞれ１／４ピッチずらしたもの）の対応を示す正面図である。
【図５４】上記画像表示装置における第１のフライアイインテグレータ及び第２のフライアイインテグレータ（横方向及び縦方向にそれぞれ１／４ピッチずらしたもの）の外径形状を示す正面図である。
【図５５】上記画像表示装置における鏡筒の第１の構成を示す縦断面図、正面図及び分解図であり、（ａ）は光源から投射レンズまでに至る縦断面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は光源側鏡筒部のみを示す斜視図であり、（ｄ）はホルダを示す斜視図であり、（ｅ）は投射レンズ側鏡筒部のみを示す斜視図である。
【図５６】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータ及びホルダの構成を示す斜視図である。
【図５７】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータ、ホルダ及び光源側鏡筒部の構成を示す斜視図である。
【図５８】上記画像表示装置における第１のフライアイインテグレータとホルダ及び光源側鏡筒部との嵌合状態を示す正面図である。
【図５９】上記画像表示装置におけるフライアイインテグレータ、ホルダ、光源側鏡筒部及び投射レンズ側鏡筒部の構成を示す斜視図である。
【図６０】上記画像表示装置における第２のフライアイインテグレータとホルダ及び投射レンズ側鏡筒部との嵌合状態を示す正面図である。
【図６１】上記画像表示装置における鏡筒の第２の構成を示す縦断面図及び正面図である。
【図６２】上記画像表示装置における鏡筒の第３の構成を示す縦断面図及び正面図である。
【図６３】上記画像表示装置のフィールドレンズにより生ずる収差の状態を示す光路図である。
【図６４】上記画像表示装置のフィールドレンズにより生ずる収差を補正した状態を示す光路図である。
【符号の説明】
１ 楕円反射鏡、２ 光源、３ 偏光変換素子、４ 反射板、５ 反射型偏光選択素子、６ リレーレンズブロック、７ 偏光変換部、８ リサイクル光学系、９ 第１のフライアイインテグレータ、１０ 第２のフライアイインテグレータ、１１ フィールドレンズ、１２ 色選択素子、１３ 偏光ビームスプリッタ、１４ 第１の反射型空間光変調素子、１５ 第２の反射型空間光変調素子、１６ カラーフィルタ、１７ 投射レンズ
Claims (12)
- 回転楕円面形状を有し開口端を有する楕円反射鏡と、
上記楕円反射鏡の第１焦点上に設置された光源と、
上記楕円反射鏡の開口端に設けられた偏光変換素子と、
上記楕円反射鏡の第２焦点の近傍に設置された反射型偏光選択素子と、
上記反射型偏光選択素子を透過した光が入射される第１のフライアイインテグレータと、
上記第１のフライアイインテグレータを経た光が入射される第２のフライアイインテグレータと、
上記第２のフライアイインテグレータを経た光によって照明され、この照明光を表示画像に応じて変調する反射型空間光変調素子と、
上記反射型空間光変調素子によって反射された光を、この反射型空間光変調素子による変調に応じて、上記第２のフライアイインテグレータ側に戻す光路と投射光学系に向かう光路とに分岐させる光選択手段と、
上記光選択手段によって上記第２のフライアイインテグレータ側に戻された光を反射して、再び上記反射型空間光変調素子に向かわせる反射板と
を備え、
上記反射型偏光選択素子及び上記反射板は、上記光源からの光が上記楕円反射鏡により第２焦点の近傍に集光されて形成される最小錯乱円の位置に配置されており、
上記投射光学系は、上記光選択手段を経て入射された光を画像投射光として投射する
ことを特徴とする画像表示装置。 - 上記反射型偏光選択素子及び上記反射板は、一体的に構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
- 上記反射型偏光選択素子は、反射型円偏光板であり、上記偏光変換素子は、四分の一波長板であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
- 上記反射型偏光選択素子は、反射型偏光板であり、上記偏光変換素子は、二分の一波長板であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
- 上記反射型空間光変調素子は、上記光源からの光を時間的に色分割する色選択手段を介して照明され、この色選択手段が選択している色成分に対応する画像情報に基づいて照明光を変調することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
- 上記反射型空間光変調素子は、複数設けられており、上記光源からの光を空間的に色分割する色選択手段を介してそれぞれが照明され、各反射型空間光変調素子に対して色選択手段によって選択された色成分に対応する画像情報に基づいて照明光を変調することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
- 上記反射板から上記第１のフライアイインテグレータ側に反射される光が透過するリレーレンズを備え、
上記第１及び第２のフライアイインテグレータは、これらフライアイインテグレータをなす大きさが等しく一定のピッチで配列された複数のフライアイレンズの中心部分に位置するフライアイレンズが、上記リレーレンズの光軸に対して、少なくともこの光軸に直交する一方向に、各フライアイレンズのピッチの１／４に相当する距離だけずれていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。 - 上記第１及び第２のフライアイインテグレータは、これらフライアイインテグレータをなす大きさが等しく一定のピッチで配列された複数のフライアイレンズの中心部分に位置するフライアイレンズが、上記投射光学系の光軸に対して、少なくともこの光軸に直交する一方向に、各フライアイレンズのピッチの１／４に相当する距離だけずれており、
上記投射光学系の光軸は、上記リレーレンズの光軸に一致していることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。 - 上記第１及び第２のフライアイインテグレータは、上記リレーレンズの光軸を基準として外径部において位置決めされることにより、複数のフライアイレンズの中心部分に位置するフライアイレンズが該リレーレンズの光軸に対して少なくともこの光軸に直交する一方向に各フライアイレンズのピッチの１／４に相当する距離だけずれた位置となされることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
- 上記第１及び第２のフライアイインテグレータは、外径部に、位置決めの基準となる位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項９記載の画像表示装置。
- 上記楕円反射鏡、上記反射型偏光選択素子及び上記反射板をそれぞれ位置決めして保持するとともに、上記第１のフライアイインテグレータを、この第１のフライアイインテグレータの位置決め部において位置決めして保持して、この第１のフライアイインテグレータを上記楕円反射鏡に対して位置決めする第１の鏡筒部と、
上記反射型空間光変調素子及び上記投射光学系をそれぞれ位置決めして保持するとともに、上記第２のフライアイインテグレータを、この第２のフライアイインテグレータの位置決め部において位置決めして保持して、この第２のフライアイインテグレータを上記反射型空間光変調素子に対して位置決めする第２の鏡筒部と、
上記第１のフライアイインテグレータ及び上記第２のフライアイインテグレータをそれぞれの位置決め部において位置決めして保持するホルダ部材と
を備えていることを特徴とする請求項１０記載の画像表示装置。 - 上記第１のフライアイインテグレータ及び上記第２のフライアイインテグレータをそれぞれの位置決め部において位置決めして保持するホルダ部材と、
上記第１及び第２のフライアイインテグレータのうちの一方を、このフライアイインテグレータの位置決め部において位置決めして保持する鏡筒部と
を備えていることを特徴とする請求項１０記載の画像表示装置。
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