JP2008134324A - 照明光学系、表示装置および投射表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば固体光源を用いた照明光学系を小型化すること。
【解決手段】波長帯域の異なる２個以上の光源を1つの光源ユニットとし、光源ユニットからの出射光が光路合成手段を介して一つのコリメート手段で略平行光束化され、均一照明手段によって被照射部を均一照明する。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明光学系、特に、固体光源（ＬＥＤや半導体レーザ）を光源とし被照射部を均一照明させる照明光学系に関する。

ＬＥＤは赤色帯域で発行するタイプに加えて、緑、青色の波長帯域で発光するタイプも実用化され、かつ、ＬＥＤのチップ自体は１ｍｍ角程度と小さい。このため、小型高輝度光源として注目されている。

また、ヘッドマウントディスプレイ用の光源としては既に利用されており、投射型表示装置（プロジェクタ）の光源にも使われ始めた。

ＬＥＤは、キセノンランプやメタルハライドランプ、超高圧水銀ランプに比べて発光効率が同レベルであるが、光量は桁違いに小さい。このため、投射型表示装置に用いるには、これまでのキセノンランプ等が１つで済むのに対し、多数個のＬＥＤを使用する必要がある。

波長帯域の異なる多数のＬＥＤを利用し、かつ、空間光変調器（いわゆるライトバルブ）を一つ用いた投射型表示装置を構成するには照明光学系において各色の光軸を合成させる光軸合成手段が必須となる。公知技術として異なる波長の発光素子、コリメートレンズアレイ、Ｘ型のホログラム光路合成、ロッドインテグレータ（またはフライアイレンズ）で構成される。ところが、特にＬＥＤが光源の場合、発散角が大きくコリメートレンズアレイで平行光とならない光線が含まれる。このため、ホログラム面で別ＬＥＤからの光線と交わり、効率良くロッドインテグレータに光束を取り込めない。

略平行光束化した光を第一フライアイレンズ、第二フライアイレンズ、コンデンサレンズをへて被照射部において照度の均一化が図れる。第一フライアイレンズへの入射角は一般的には５度以内に設定されている。望ましくは３度以内の略平行光束とされる。このように入射角を設定した略平行光束とするのは、第一フライアイレンズへの入射角が大きくなると被照射部以外に光が外れてしまい、光利用効率を低下させる原因となるためである。

さて、従来技術の場合、コリメートレンズによってＸ型のホログラム光路合成への入射角（結果的にはフライアイレンズへの入射角）を５度以内に設定することは原理的には可能である。ただし、これを実現するためには、ＬＥＤ毎に高開口率のコリメートレンズを用いる必要があるので、ＬＥＤの配列ピッチをある程度大きく（広く）設定しなければならない。このようにＬＥＤの配列が大きくなるので、光路合成部も必然的に大型となり、例えＬＥＤのチップ自体は小さくても照明光学系は大型となる。また、複数個のＬＥＤを一つのコリメートレンズで平行光束化させようとしても、ＬＥＤでは各ＬＥＤからの主光線がコリメートレンズのレンズ軸と一致せず、そのコリメート光が斜めに飛ぶため、略平行光束化させるにはコリメートレンズ径を大型にしなければならない。

ここで、複数の発光ダイオードを個別に偏光変換しライトバルブを照明し、光路合成部分に関してはダイクロイックプリズムなどを用いる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２４４２１１号公報

しかしながら、特許文献１では、光利用効率の低下を抑えるには偏光変換素子へのＬＥＤ光は、例えば５度以内の入射角に略平行光束化する必要があり、照明光学系全体は必ずしも小型に出来なかった。

本発明は、以上説明した問題点を解決するためになされたものである。その目的は、照明光学系を小型化することである。特に光源を固定光源を用いた際に、照明光学系を小型化することを目的とする。

請求項１記載の発明は、波長帯域の異なる２個以上の光源を1つの光源ユニットとし、光源ユニットからの出射光が光路合成手段を介して一つのコリメート手段で略平行光束化され、均一照明手段によって被照射部を均一照明することを特徴とする照明光学系である。

請求項２記載の発明は、請求項１において、光源ユニットと、光路合成手段と、コリメート手段と、がアレイ状に配列されたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２において、光路合成手段はダイクロイックミラー、または、反射タイプのホログラム素子ならなることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２において、一つの光源ユニットに設置される光源の数をｎとすると（２ｎ−２）個のホログラム素子で構成されたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１または請求項２において、一つの光源ユニットに設置される光源の数をｎとすると（ｎ−１）個のホログラム素子で構成されたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４または請求項５において、ホログラム素子は透過型波長選択性ホログラムであることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項４または請求項６において、ホログラム素子は前段ホログラムと後段ホログラムで構成され、１つの光源ユニットの光源のうち１つの光源は前段ホログラムを通過せずに後段ホログラムに入射することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７までに記載の照明光学系において、均一照明手段がフライアイインテグレータであることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項８において、フライアイ分割数がコリメート手段のアレイ数の整数倍または約数では無いことを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１から請求項７までに記載の照明光学系において、均一照明手段がロッドインテグレータを用いたことを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１から請求項１０までに記載の照明光学系において、光源が固体光源であることを特徴とする。

本発明によれば、例えば固体光源を用いた照明光学系を小型化することができる。

次に、本発明の第１の実施の形態の構成について図面を参照して説明する。

図１は本実施の形態を説明するための図である。光源ユニットである砲弾型レンズ付のＬＥＤ１１ｒ（赤色用ＬＥＤ）,１１ｇ（緑色用ＬＥＤ）,１１ｂ（青色用ＬＥＤ）と、赤色光を反射させるダイクロイックミラー９ｒと青色光を反射させるダイクロイックミラー９ｂがクロス状に配置されるクロスダイクロイックミラーと、この光源ユニットに対応する略平行光束を形成するためのコリメート手段１４（例えばコリメートレンズ）と、均一照明手段の一例である第一フライアイレンズ１５ａ,第二フライアイレンズ１５ｂ,コンデンサレンズ１６で構成される。これらの構成により、被照度部１７に照度が均一になされる。

ＬＥＤのチップ自体からの光の出射角は全角で１８０度程度であるが、ＬＥＤのチップの直後に配置された砲弾型レンズから出射されるＬＥＤ光は一般的に全角６０度程度まで狭窄化できる。この出射光をクロスダイクロイックミラー９ｂで光路合成し、コリメート手段１４で略平行光束化させる。このコリメート手段１４で形成された略平行光束は、第一フライアイレンズ１５ａに対して入射角５度以内となるように設定がなされる。第一フライアイレンズ１５ａに入射した光束はレンズアレイのアレイ数で分割され、対応する第二フライレンズアレイ１５ｂに入射される。第二レンズアレイからの光はコンデンサレンズ１６で被照射部１７に導かれる。第一フライアレイレンズ１５ａからの分割された光が被照射部１７で重畳されるため照度均一化が図られる。照明光学系の光源から被照射部までの距離（照明光学長）は、照明光の被照射部１７への最大入射角の設定に依存させる。本実施の形態では、この最大入射角を３０度とすると、照明光学長は８０ｍｍ弱となり小型化がなされる。さらに、光源ユニットに光源が３つあるにもかかわらず、コリメート手段１４は一つで、共有化できるため照明光学系をさらに小型化にできる。

ＬＥＤの場合でも、砲弾レンズを反射鏡（例えばパラボラリフレクタ）にしても良い。さらには、反射鏡とレンズを組み合わせてＬＥＤの発散光を狭窄化させても良い。

本実施の形態では固体光源としてＬＥＤを用いた形態で説明したが、レーザを光源としても良い。例えば、固体光源として半導体レーザを用いた場合には出射光が縦方向と横方向で異なるため砲弾型レンズをシリンドリカルレンズに置き換えることにより、光の出射角を抑えることができるので、シリンドリカルレンズを用いることが望ましい。

なお、固体光源とは、固体の原子または分子、もしくはエネルギー帯中の電子を、電気的な方法で励起し、より低い状態へ戻る時に発する光を利用する光源のことである。例えば、ＬＥＤ（Light emitting diode）、半導体レーザや有機又は無機のエレクトロルミネッセンス（electroluminescence）などが挙げられる。

本実施の形態は３つの波長帯域の固体光源（例えば、ＬＥＤ）を光路合成手段にて光路合成し、均一照明手段の一例であるフライアイレンズによって被照射部１７を均一照明する。実施の形態では、均一照明手段としてフライアイレンズを用いたが、ロッドインテグレータを利用しても良い。ロッドインテグレータを使用する場合には略平行光束をロッドインテグレータに集光させるためのコンデンサレンズと、ロッドインテグレータからの均一化された光束を被照射部に導くためのリレーレンズを必要に応じて配置させることにより実施が可能である。

なお、本実施の形態では光路合成手段として２つのダイクロイックミラーをクロスにしたクロスダイクロイックミラーを用いたが、反射タイプのホログラム素子を利用しても良い。なお、このホログラム素子を用いた実施の形態については、後述する。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

第１の実施の形態の変形として、本実施の形態を図２を用いて説明する。光源ユニット２１a、２１ｂは第１の実施の形態のＬＥＤからコリメートレンズまでの光源ユニットと同一である。この光源ユニットがアレイ状に配置されている。各光源ユニットは、３つのＬＥＤからの光束をクロスダイクロイックミラー９ｒ、９ｂにより光路合成を行い、コリメート手段１４により略平行光束化して、共通に用いられる均一照明手段１５aに光束が入射される。

図２では例として上下に２つの光源ユニットが配置される。光源ユニットアレイは、アレイ状に配置された光源ユニットの集まりのことをいう。この光源ユニットアレイの後に光源ユニットに共通に用いられるフライアイレンズ（すなわち光源ユニットアレイに対応するフライアイレンズ）が配置され照明光学系を構築している。すなわち光源ユニットからの光束を共通に用いられるフライアイレンズ１５aに入射されることになる。各光源ユニットでの動作は実施の形態１と同様であるため説明を省略する。光源ユニットアレイからの出射光は共通に用いられる第一フライアイレンズ１５aに５度以内の入射角で入るため、光利用効率の良い照度均一照明が実現される。第一フライアイレンズ１５aに入射された光束は、第二フライアイレンズ１５ｂに入射され、その後、コンデンサレンズ１６に入射され、被照射部１７に照射される。

また、このように各光源ごとにコリメートレンズを配置する必要が無くなり、照明光学系を小型化することが出来る。小型化に出来るということは被照射部１７への入射角を制限することにつながる。また、被照射部に表示素子（例えば、液晶素子はDLP（）等の空間光変調器）を配置する表示装置で、入射角に依存性のある表示素子を用いた場合には、表示素子への入射角を制限したにもかかわらず照明光学系が小型であるため、多くのＬＥＤを利用することができ、高輝度の表示装置を提供することが可能となる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

図３は光路合成手段にホログラム素子を用いた実施の形態を説明するための図である。図３では一つの光源ユニットのみを示しており、それ以外は図示を省略している。すなわち、複数の光源ユニットを設けることにより、高輝度の表示装置を提供することを可能とするものである。しかしながら、説明を簡単にするために、１つの光源ユニットに着目して説明する。

光源ユニットはＲＧＢの３色のＬＥＤ（赤色LED１１ｒ、緑色LED１１ｇ、青色LED１１ｂ）で構成し、各ＬＥＤには砲弾型のレンズが設置される。砲弾型レンズからの透過光は６０度（全角）の広がりで発散される。光路合成手段に用いるホログラム素子は一つの光源ユニットに対して４枚で構成される。この内訳は本実施の形態では赤色用第一ホログラムおよび第二ホログラム、青色用第一ホログラムおよび第二ホログラムの４枚で構成される。また、赤用第一ホログラム１２rと青用第一ホログラム１２bとは、入射される光は一つのＬＥＤ（１色のＬＥＤ）のみであるため、その色のLEDの波長帯域に適用されるホログラムのパラメータを選ぶことができる。一つの光源ユニットで光源数をｎとすると、必要となるホログラム素子の数は（２ｎ−２）で表される。

赤色のＬＥＤからの光は赤用第一のホログラム１２ｒで回折され、さらに赤用第二のホログラム１３rで回折される。赤用第二のホログラム１３rで回折された赤色のＬＥＤからの光は緑色のＬＥＤからの光の拡散光束と一致するように伝播される。青用第二ホログラム１３ｂに入射した赤色のＬＥＤからの光は大半が０次光となり透過される。

同様にして、青色のＬＥＤからの光は青用第一のホログラム１２ｂで回折され、赤用第二のホログラム１３ｒを透過する。青用第二ホログラム１３ｂで回折され、緑色のＬＥＤからの光と同じような発散光となって、コリメート手段の一例であるコリメートレンズ１４に入り、コリメートレンズ１４で略平行光束化される。

緑色のＬＥＤからの光は後段の第二のホログラムである赤用第二ホログラム１３r,青用第二ホログラム１３bをどちらも透過することによってコリメートレンズ１４で略平行光束化される。

本実施の形態における光路合成手段では、第二ホログラムで所望の波長帯域のみ回折させるが重要となる。つまり、第二ホログラムにて、所定の波長帯域に限定された回折効率特性が得られないと光利用効率低下の原因となる。各色の第二ホログラム１３r,１３bの具体例を詳細に述べる。

図４は第二ホログラムを詳細に説明するための図である。各ＬＥＤ１１ｒ,１１ｇ,１１ｂからの主要光線の伝搬方向を図示した。主要光線はコリメートレンズの周辺光（紙面内）と主光線の３本で表した。第二のホログラムは次のように設計する。なお、ホログラムの屈折率は
ｎ＝ｎ０＋ｎ１ｃｏｓ(Ｋ・ｘ)
ｎ１：屈折率変調振幅
Ｋ：格子ベクトル
ｘ：位置ベクトル
で表されるように分布しているとする。

この設計パラメータのホログラムで位置ｐ１，ｐ２，ｐ３での各ＬＥＤ光線の効率を試算した。用いる各ＬＥＤ光のスペクトルは図５に示す。なお、このＬＥＤ光のスペクトルに限らず、他のスペクトルを有するLEDを用いても良い。その場合には、書きに示すホログラムの設計パラメータが変化することは言うまでもない。

表１に示すように第二ホログラム（表中では第２ホログラムと記す）１３ｒ,１３ｂの格子膜厚、屈折率変調振幅を選ぶ。この設計値による光利用効率を表２に示す。

表２に示されたように、全ＬＥＤからの出射光の８３％（平均値）を光路合成してコリメートレンズで略平行光束化させることが可能となる。図４に示したように３色のＬＥＤを１.５ｍｍピッチとコンパクトに配置したにもかかわらず、ホログラム素子を用いた光路合成手段によってコリメートレンズまでの狭い空間に配置することが可能となる。このように照明光学系を小型化にすることが可能となる。

また、光路合成手段にクロスダイクロイックミラーを用いた場合には、図４の上方向と下方向からもＬＥＤからの光を照射する必要があり、光源ユニットがアレイ化されると隣接ユニット間で配線取り回しや放熱対策が問題となる。しかし、本実施の形態の場合、各々のＬＥＤの光源を同じ向きに配置する（つまり、ＬＥＤからの光束の出射方向を同一方向に向けること）ことが容易となり、同一基板上（同一平面上）に全てのＬＥＤを配置することができる。このため、クロスダイクロイックミラーを用いたものに比べて、配線取り回しや放熱対策しやすくなる。

また、例えば、光源ユニットが１６個設けた場合、照明光学系の幅は２０ｍｍに、照明光学長（光源から被照射部までの距離）は７０ｍｍとしても被照射部への入射角は２３度以内に制限できた。したがって小型化がなされた照明光学系を構築できる。

なお、本実施の形態においては、透過型のホログラムであるから、反射型ホログラムに比べて回折効率の高い波長帯域を広くすることができるので、固体光源（例えばＬＥＤ）を光源とする場合には透過型のホログラムを用いるのは好適である。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。

図６は本実施の形態を説明するための図である。図６は一つの光源ユニットのみ図示しており、それ以外は図示を省略している。一つの光源ユニットは砲弾型レンズ付きのＬＥＤ１１ｒ,１１ｇ,１１ｂとホログラム素子を構成する赤色用ホログラム１３ｒと青色用ホログラム１３ｂとコリメートレンズ１４とで構成される。

ホログラム素子である赤色用ホログラム１３ｒ,青色用ホログラム１３ｂに向けて出射光が一致するように所定の角度をつけて各色のＬＥＤを配置する。赤色ＬＥＤ１１ｒからの光は赤色用ホログラム１３ｒによって回折され、青色用ホログラム１３ｂではその青色用ホログラム１３ｂの波長依存性によって回折されずに透過する。青色ＬＥＤ１１ｂからの光は赤色用ホログラム１３ｒでは、そのホログラム１３ｒの波長依存性によって透過し、青色用ホログラム１３ｂで回折される。それぞれの回折された光束が緑色ＬＥＤからの発散光にほぼ一致するように、赤色ホログラム１３ｒ及び青色ホログラム１３ｂを設計する。本構成によればホログラム素子の数を実施の形態３に比べて減らすことができる。一つの光源ユニットの光源数をｎとすると、ホログラム数は（ｎ−１）個で構成することができる。

本実施の形態ではホログラム数が減るため、光利用効率を向上させ、さらにコストの削減に寄与することができる。

次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。

図７は本実施の形態を説明するための図である。本実施の形態の照明光学系は、コリメート手段の構成を除いた光源ユニットアレイ３１（光源と光路合成手段とから構成されるユニットのことをいう）と、コリメート手段の一例であるコリメートレンズアレイ３２と、第一フライアイレンズアレイ３３および第二フライアイレンズアレイ３４およびコンデンサレンズ３５からなるフライアイインテグレータで構成される。３６は被照射部を表す。光源ユニットの一つのアレイは２個以上の光源で構成され、これまでに記載のうちのいずれかの光路合成手段で光源からの光を光路合成している。（図では一つの光源ユニットに光源がひとつで図示し、光路合成手段を省略している。）

本実施の形態で光源ユニットは４×４の配列としており、これにあわせてコリメートレンズのアレイも４×４の配列である。フライアイレンズ３３，３４は、共に水平方向が２３の配列数、鉛直方向が３１の配列数で構成され、水平方向、鉛直方向共に光源ユニットの配列数の非整数倍としている。

レンズアレイ外形サイズは、ほぼ同一で水平方向の配列数が２４、鉛直方向の配列数が３２（鉛直）のフライアイインテグレータ光学系と比較を行った。

ノンシーケンシャル光線追跡ソフトＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓを使って被照射部の照度均一性を求めた。図８が計算結果のグラフで被照射部３６における照度を縦軸として表している。図８（ａ）はレンズアレイの分割数が水平方向の配列数が２４、鉛直方向の配列数が３２、（ｂ）は水平方向の配列数２３、鉛直方向の配列数が３１の照度分布である。図８（ａ）の均一性（照度の最大値と最小値の比）は５９％、図８（ｂ）は６７％であった。この結果からフライアイレンズのアレイ数を光源ユニットのアレイ数の整数倍（または約数）を外す（異ならせる）ことによって、被照射部での照度均一性を向上させることができることが理解される。

次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。

図９は本実施の形態を説明するための図である。４１はこれまでに記載のいずれかの照明光学系を表し、表示素子４２とで構成される。表示素子としては液晶ライトバルブを用いることができる。照明光学系が小さくまとまっているため、表示装置全体も小型化にできる。また、光源ユニットに用いる光源が、赤、緑、青の３つの異なる波長帯域の光源とし、時系列に３つの光源の点灯消灯を繰り返す、いわゆるフィールドシーケンシャル照明を行ない、これに同期して液晶ライトバルブの画像を更新することによって、カラー表示が可能になる。

図９では透過型の表示素子で図示したが、反射型の表示素子でも表示装置を構築できる。照明光学系４１と、偏光ビームスプリッタに代表される偏光分離素子と、反射型の表示素子の一例である液晶ライトバルブにより構成が可能である（図示せず）。

次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。

図１０は本実施の形態を説明するための図である。これまでに記載の照明光学系４１と表示素子４２と投射レンズ４３で構成される。４４はスクリーンを表す。光源ユニットを赤、緑、青色のＬＥＤとし、時系列に発光のタイミングをずらした、いわゆるフィールドシーケンシャル照明をすることによって、非常にコンパクトな投射型表示装置を提供できる。この場合、これまでに記載の照明光学系の特徴から光利用効率が高く、光源をコンパクトに多数配列させることができるため高輝度の表示を可能にする。

図１０はいわゆるフロント投射の実施の形態でスクリーンに映った画像の反射光を見る方式である。これ以外にもリアプロジェクションとして背面投射させ、スクリーン越しに映った画像を見る方式にも本発明を利用することができる。

以下に、各請求項ごとの作用・効果を記載する。請求項１記載の発明によれば、一つの光源ユニットに対してコリメート手段が一つと照明光学系を小型にできる。

請求項２記載の発明によれば、光源ユニットをアレイ化するため、被照射部を高輝度に照明できる。

請求項３記載の発明によれば、一つの光源ユニットに対してコリメート手段が一つと照明光学系を小型にできる。

請求項４記載の発明によれば、照明光学系の小型化に加えて、光源を同一面上に配置できるため配線や放熱対策が容易となる。

請求項５記載の発明によれば、光路合成手段用のホログラム素子の枚数を低減でき、より高輝度な照明が可能となる。

請求項６記載の発明によれば、波長帯域の広いＬＥＤでも光利用効率を損なわず光路合成が可能となる。

請求項７記載の発明によれば、光路合成手段での光利用効率の低下抑制と光源を同一平面状に配置できることを両立させる。

請求項８記載の発明によれば、照明光学系を小型にでき、かつ、高性能な均一照明が可能となる。

請求項９記載の発明によれば、照明光学系を小型にでき、かつ、照度均一性を向上させる。

請求項１０記載の発明によれば、照明光学系を小型にでき、かつ、高性能な均一照明が可能となる。

請求項１１記載の発明によれば、光源自体の小型を活かし、照明光学系全体を小型にすることができる。

請求項１２記載の発明によれば、特にＬＥＤ光源の場合、光利用効率を向上できる。

請求項１３記載の発明によれば、表示装置の小型化が可能となる。

請求項１４記載の発明によれば、投射型表示装置の小型化が可能となる。

なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。本発明は、ヘッドマウントディスプレイや直視型の表示装置、さらには、投射型表示装置に応用できる。

本発明の第１の実施形態の構成を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態の構成を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態の構成を説明するための図である。 第二ホログラムを詳細に説明するための図である。 ＬＥＤ光のスペクトルを示す図である。 本発明の第４の実施形態の構成を説明するための図である。 本発明の第５の実施形態の構成を説明するための図である。 結果のグラフである。 透過型の表示素子を示す図である。 本発明の第７の実施形態に関する説明図である。

符号の説明

９ｒ、９ｂ ダイクロイックミラー
１１ｒ,１１ｇ,１１ｂ 砲弾型レンズ付ＬＥＤ
１４ コリメートレンズ
１５ａ,１５ｂ フライアイレンズ
１６ コンデンサレンズ
１７ 被照射部

Claims (14)

1. 波長帯域の異なる２個以上の光源を一つの光源ユニットとし、前記光源ユニットからの出射光が光路合成手段を介して一つのコリメート手段で略平行光束化され、均一照明手段によって被照射部を均一照明することを特徴とする照明光学系。
2. 請求項１において、前記光源ユニットと、前記光路合成手段と、前記コリメート手段と、がアレイ状に配列されたことを特徴とする照明光学系。
3. 請求項１または請求項２において、光路合成手段はダイクロイックミラー、または、反射タイプのホログラム素子ならなることを特徴とする照明光学系。
4. 請求項１または請求項２において、一つの光源ユニットに設置される光源の数をｎとすると（２ｎ−２）個のホログラム素子で構成されたことを特徴とする照明光学系。
5. 請求項１または請求項２において、一つの光源ユニットに設置される光源の数をｎとすると（ｎ−１）個のホログラム素子で構成されたことを特徴とする照明光学系。
6. 請求項４または請求項５において、前記ホログラム素子は透過型波長選択性ホログラムであることを特徴とする照明光学系。
7. 請求項４または請求項６において、前記ホログラム素子は前段ホログラムと後段ホログラムで構成され、１つの光源ユニットの光源のうち１つの光源は前段ホログラムを通過せずに後段ホログラムに入射することを特徴とする照明光学系。
8. 請求項１から請求項７までに記載の照明光学系において、前記均一照明手段がフライアイインテグレータであることを特徴とする照明光学系。
9. 請求項８において、フライアイ分割数がコリメート手段のアレイ数の整数倍または約数では無いことを特徴とする照明光学系。
10. 請求項１から請求項７までに記載の照明光学系において、前記均一照明手段がロッドインテグレータを用いたことを特徴とする照明光学系。
11. 請求項１から請求項１０までに記載の照明光学系において、前記光源が固体光源であることを特徴とする照明光学系。
12. 請求項１１において、光源近傍に発散角狭窄化手段を配置したことを特徴とする照明光学系。
13. 請求項１から請求項１２までに記載の照明光学系と、複数の画素を有し前記照明光学系から照射された照明光を画像信号に応じて前記画素を変調させ画像を形成させる空間光変調手段と、からなる表示装置。
14. 請求項１から請求項１２までに記載の照明光学系と、複数の画素を有し前記照明光学系から照射された照明光を画像信号に応じて前記画素を変調させ画像を形成させる空間光変調手段と、前記空間光変調手段からの画像光を投射する投射レンズと、からなる投射表示装置。

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