JP2008170714A - 照明光学系及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーン上に投射される画像中の色むらを少なくする。
【解決手段】光源装置１から出射された光を液晶パネル２ｒ、２ｇ、２ｂに導く照明光学系３であって、光源装置１から出射された光の強度分布を均一化させるとともに、偏光方向を揃えるインテグレータ光学系２０と、インテグレータ光学系２０から出射された直線偏光光をＲＧＢの少なくとも３色の色光に分離する色分離光学系３０と、色分離光学系３０によって分離された各色光の光路の少なくとも一つに設けられたリレー光学系３４と、リレー光学系３０が設けられた光路上に設けられた反転光学系４０とを有する。反転光学系４０は、入射した直線偏光光中のＳ偏光光を反射し、Ｐ偏光光を透過させる偏光分離スプリッタ４１と、偏光分離スプリッタ４１によって反射されたＳ偏光光の偏光面を９０°回転させるλ／４波長板４２と、λ／４波長板４２を透過した光を液晶パネル２ｒに向けて反射して再度λ／４波長板４２に入射させる反射ミラー４３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタに代表される投射型表示装置に関するものであり、特に、投射型表示装置の照明光学系に関するものである。

図６は、一般的なプロジェクタの内部構造を示す概略図である。同図に示されているように、一般的なプロジェクタは、光源ランプ１００から出射された光を液晶パネルなどの画像形成素子（「ライトバルブ」と呼ばれることもある。）２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂに導く照明光学系と、画像形成素子によって形成された画像光をスクリーンに向けて投射する投射光学系（不図示）とを備えている。もっとも、本発明は照明光学系に関するものなので、図６を参照しながら照明光学系について主に説明する。

光源ランプ１００から出射された光は、コリメートレンズ１０１によって略平行化されてインテグレータ光学系１０２に入射する。インテグレータ光学系１０２は、第１のレンズアレイと、第２のレンズアレイと、偏光変換素子１０３と、フィールドレンズとによって構成されており、光源ランプ１００から出射された光の強度分布を光軸と直交する平面内で略均一化させる。具体的には、第１のレンズアレイは、入射した光を分割し、多数の光源像を形成する。第２のレンズアレイ及びフィールドレンズは、第１のレンズアレイを構成する各セルの像を各液晶パネル２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂ上で重畳させる。尚、第２のレンズアレイとフィールドレンズとの間に配置されている偏光変換素子１０３は、フィールドレンズに入射する光の偏光方向を略同一方向に揃える（ここでは、Ｓ偏光に統一する。）。

偏光変換素子１０３を透過した光（Ｓ偏光光）は、２つのダイクロイックミラー１０４Ｇ、１０４Ｂによって、波長域の異なる３つの色光に分離される。要するに、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の色光に分離される。具体的には、偏光変換素子１０３を透過した光は、ダイクロイックミラー１０４Ｂに入射する。ダイクロイックミラー１０４Ｂは、入射した光のうち、青色光のみ反射し、その他の光を透過させる。ダイクロイックミラー１０４Ｂを透過した光が入射するダイクロイックミラー１０４Ｇは、入射した光のうち緑色光のみを反射する。つまり、緑色光以外の光、すなわち、赤色光は透過する。以上によって、偏光変換素子１０３を透過した光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に分離される。

ダイクロイックミラー１０４Ｂによって反射された（分離された）青色光は、平面ミラー１０５によって反射されて液晶パネル２００Ｂに入射する。液晶パネル２００Ｂに入射した青色光は、該液晶パネル２００Ｂによって光変調され、クロスダイクロイックプリズム（以下「ＸＤＰ２０１」という。）に入射し、該ＸＤＰ２０１の反射面２０１ｂで全反射されて不図示の投射光学系に入射する。

また、ダイクロイックミラー１０４Ｇによって反射された（分離された）緑色光は、液晶パネル２００Ｇに入射する。液晶パネル２００Ｇに入射した緑色光は、該液晶パネル２００Ｇによって光変調され、ＸＤＰ２０１に入射する。ＸＤＰ２０１に入射した緑色光は、該ＸＤＰ２０１内の反射面で反射されることなく、そのままＸＤＰ２０１を透過して不図示の投射光学系に入射する。

平面ミラー１０６ａ、１０６ｂによって反射された赤色光は、液晶パネル２００Ｒに入射する。液晶パネル２００Ｒに入射した赤色光は、該液晶パネル２００Ｒで光変調され、ＸＤＰ２０１に入射する。ＸＤＰ２０１に入射した赤色光は、該ＸＤＰ２０１の反射面２０１ａで全反射されて、不図示の投射光学系に入射する。もっとも、赤色光の光路が、青色光及び緑色光の光路に比べて長いことは図面から明らかである。そこで、赤色光の光路上には、青色光及び緑色光の光路にはないリレー光学系が配置されている。具体的には、ダイクロイックミラー１０４Ｇと平面ミラー１０６ａとの間に第１のリレーレンズ１０７が配置され、平面ミラー１０６ａと平面ミラー１０６ｂとの間に第２のリレーレンズ１０８が配置されている。これら２つのリレーレンズ１０７、１０８からなるリレー光学系は、第１のレンズアレイを構成する各セルの像を液晶パネル２００Ｒ上で再結像させる。

以上のように、青色光は、投射光学系に入射する前に、ダイクロイックミラー１０４Ｂで１回、平面ミラー１０５で１回、ＸＤＰ２０１の反射面２０１ａで１回の計３回反射されている。また、緑色光は、ダイクロイックミラー１０４Ｇで１回のみ反射されている。赤色光は、平面ミラー１０６ａで１回、平面ミラー１０６ｂで１回、ＸＤＰ２０１の反射面２０１ａで１回の計３回反射されている。

ここで、各色光が反射を受ける度に、ＸＤＰ２０１で合成される各色の画像（光像）中の光強度分布の左右が反転する。そして、合成される各色の光像中の光強度分布が一致していないと、最終的にスクリーン上に投射される画像中で色むらが生じる。

もっとも、各色光の反射回数は上記のとおり奇数回で一致している。しかし、赤色光は、リレー光学系を通過することによって、その光強度分布の上下左右が反転している。従って、赤色光は、計４回反射されるに等しい。この結果、青及び緑の光像中の光強度分布と赤の光像中の光強度分布とが一致しなくなり、色むらが生じる。

以上のように、複数の光路の一部にリレー光学系を配置することによって、スクリーン上に表示される画像中で色むらが生じてしまう。この点、特許文献１には、リレー光学系を用いない照明光学系が記載されている。特許文献１に記載されている照明光学系（色分離光学系）の構成を図７に示す。

図７に示されている色分離光学系３００は、ダイクロイックミラー３１０、反射型偏光素子３３０、反射型偏光素子３４０、Ｂ光反射ミラー３０４、Ｂ光反射ミラー３０５がそれぞれ対角線上に配置された立方形の５つのブロックに分けられる。五つのブロックの一辺の長さは、すべて約８０ｍｍであり、これらのブロック間の距離は、約４０ｍｍである。また、光源装置２００の平行化レンズ２３０と、ブロック３１０ＢＬとの距離は、約４０ｍｍである。ブロック３３０ＢＬと、Ｒ光反射ミラー３０１若しくはＲ光反射ミラー３０２との距離、又は、ブロック３４０ＢＬと、ダイクロイックフィルタ３２０若しくはＧ光反射ミラー３０３との距離、又は、ブロック３０４ＢＬと、ダイクロイックフィルタ３２０との距離は、すべて約２０ｍｍである。さらに、ブロック３３０ＢＬと、液晶ライトバルブ４００Ｒとの距離、又は、ブロック３４０ＢＬと、液晶ライトバルブ４００Ｇとの距離、又は、ブロック３０５ＢＬと、液晶ライトバルブ４００Ｂとの距離も、すべて約２０ｍｍである。

そして、特許文献１記載の色分離光学系では、反射型偏光素子３３０、Ｒ光反射ミラー３０１及びＲ光反射ミラー３０２の間で赤色光を複数回反射させることによって、赤色光の光路長を延長して、青色光の光路長と一致させる。また、ダイクロイックフィルタ３２０、反射型偏光素子３４０及びＧ光反射ミラー３０３の間で緑色光を複数回反射させることによって、緑色光の光路長を延長して、青色光の光路長と一致させる。

以上のように、特許文献１には、最長光路以外の光路を延長して、全ての光路の長さを最長光路長に合わせることによって、リレー光学系を不要とした照明光学系が開示されている。
特開２００５−４９３７３号公報

特許文献１記載の照明光学系（色分離光学系）は、リレー光学系を備えていない。従って、リレー光学系に起因する色むらは生じないと考えられる。しかし、特許文献１記載の照明光学系では、リレー光学系を省略するために、照明光学系を構成している複数の光学素子間の距離を揃えることが必須となり、光学素子のレイアウトの自由度が大きく損なわれる。他の電気製品と同様に、投射型表示装置に対しても小型化の要求は強く、照明光学系を含む多数の構成部品を極めて高密度で実装する必要がある。従って、照明光学系を構成する光学素子のレイアウトの自由度が損なわれると、他の構成部品のレイアウトも影響を受け、高密度実装が阻害されるおそれがある。

また、光路長を延長するために、ダイクロイックフィルタ、反射型偏光素子及び光反射ミラーの間で光を複数回往復反射させる必要がある。しかし、反射の度に少なからず損失が発生するので、光の利用効率が低下してしまう。

本発明の目的は、特許文献１記載の発明と本質的に異なる手法によって、画像の色むらを解消する照明光学系及び該照明光学系を備えた投射型表示装置を提供することである。より具体的には、各色光の強度分布の反転回数を奇数回又は偶数回に揃えることによって、色むらの発生を防止した照明光学系及び該照明光学系を備えた投射型表示装置を提供することである。

本発明の照明光学系の一つは、光源から出射された光を画像形成素子に導く照明光学系である。この照明光学系は、光源から出射された光の強度分布を均一化させるとともに、偏光方向を揃えるインテグレータ光学系と、インテグレータ光学系から出射された直線偏光光を赤色光、緑色光及び青色光の少なくとも３色の色光に分離する色分離光学系と、色分離光学系によって分離された各色光の光路の少なくとも一つに設けられたリレー光学系と、リレー光学系が設けられた光路上に設けられた反転光学系とを有する。反転光学系は、入射した直線偏光光中のＳ偏光光又はＰ偏光光のいずれか一方を反射し、他方を透過させる偏光分離手段と、偏光分離手段によって反射されたＳ偏光光又はＰ偏光光の偏光面を４５°回転させる偏光変換手段と、偏光変換手段を透過した光を画像形成素子に向けて反射して再度偏光変換手段に入射させる反射手段とを有する。

本発明の照明光学系の他の一つは、光源から出射された光を画像形成素子に導く照明光学系である。この照明光学系は、光源から出射された光の強度分布を均一化させるとともに、偏光方向を揃えるインテグレータ光学系と、インテグレータ光学系から出射された直線偏光光を赤色光、緑色光及び青色光の少なくとも３色の色光に分離する色分離光学系と、色分離光学系によって分離された各色光の光路の少なくとも一つに設けられたリレー光学系と、リレー光学系が設けられた光路上に設けられた反転光学系とを有する。反転光学系は、入射した直線偏光光中のＳ偏光光又はＰ偏光光のいずれか一方を反射し、他方を透過させる偏光分離手段と、偏光分離手段を透過したＳ偏光光又はＰ偏光光の偏光面を４５°回転させる偏光変換手段と、偏光変換手段を透過した光を画像形成素子に向けて反射して再度偏光変換手段に入射させる反射手段とを有する。

前記反転光学系は、前記リレー光学系を構成する複数の光学レンズのうちの最終段の光学レンズと前記画像形成素子との間の光路上に設けられていることが望ましい。

前記反転光学系を構成する前記偏光分離手段、前記偏光変換手段及び前記反射手段の少なくとも２つ以上を一体化させてもよい。

前記偏光分離手段は偏光分離スプリッタ、前記偏光変換手段はλ／４波長板、前記反射手段は平面ミラーであることが望ましい。

本発明の投射型表示装置は、上記本発明の照明光学系を有することを特徴とする。

本発明によれば、後に合成される各色の画像（光像）中の光強度分布の左右反転回数が奇数回に揃えられる。この結果、最終的にスクリーン上に投射される画像中の色むらが少なくなる。

以下、本発明の投射型表示装置の実施形態の一例について説明する。図１は、本例の投射型表示装置が備える光学系の構成を示す模式的平面図である。図１に示されているように、本例の投射型表示装置は、光源装置１から出射された光によって３つの画像形成素子（液晶パネル２ｒ、２ｇ、２ｂ）をそれぞれ照明するための照明光学系３と、各液晶パネル２ｒ、２ｇ、２ｂによって形成された画像（光像）を合成してフルカラーの画像を形成するクロスダイクロイックプリズム（以下「ＸＤＰ４」という。）と、ＸＤＰ４によって形成されたフルカラーの画像を不図示のスクリーンに向けて投射する不図示の投射光学系とを備えている。

光源装置１は、光源ランプ１０と、リフレクタ１１と、コリメートレンズ１２とを備えている。光源ランプ１１には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプなどの高圧放電ランプが用いられる。光源ランプ１０から放射された光はリフレクタ１１によって集光され、コリメートレンズ１２に入射する。コリメートレンズ１２は、入射した光束を略平行化して照明光学系３（インテグレータ光学系２０）に入射させる。

照明光学系３の初段に配置されたインレグレータ光学系２０は、第１のレンズアレイ２１と、第２のレンズアレイ２２と、偏光変換素子２３と、フィールドレンズ２４とによって構成されており、光源装置１から出射された光の強度分布を光軸と直交する平面内で略均一化させる。具体的には、第１のレンズアレイ２１は、入射した光を分割し、多数の光源像を形成する。第２のレンズアレイ２２及びフィールドレンズ２４は、第１のレンズアレイ２１を構成する各セルの像を各液晶パネル２ｒ、２ｇ、２ｂ上で重畳させる。尚、第２のレンズアレイ２２とフィールドレンズ２４との間に配置されている偏光変換素子２３は、フィールドレンズ２４に入射する光の偏光方向を略同一方向に揃える（本例ではＳ偏光に統一する。）。すなわち、直線偏光光に変換する。

以上のようにして偏光方向が揃えられた光（Ｓ偏光光束）は、色分離光学系３０に入射する。色分離光学系３０は、ダイクロイックミラー３１ｂ及び３１ｇと、平面ミラー３２ｂおよび３２ｒと、コンデンサーレンズ３３ｒ、３３ｇ及び３３ｂと、リレー光学系３４と、反転光学系４０とから構成されている。尚、ダイクロイックミラー３１ｂ及び３１ｇは、透光性基板上に所定波長域の光を反射し、その他の波長域の光を透過させる波長選択膜が形成された光学素子である。

インテグレータ光学系２０から出射された光束は、色分離光学系３０の初段に配置されているダイクロイックミラー３１ｂに入射する。ダイクロイックミラー３１ｂは、入射した光束中の青色光（青色成分）のみを反射し、その他を透過させる。ダイクロイックミラー３１ｂによって反射された青色光は、平面ミラー３２ｂによって再度反射されて、コンデンサーレンズ３３ｂに入射する。コンデンサーレンズ３３ｂに入射した青色光は、該コンデンサーレンズ３３ｂによって平行化され、液晶パネル２ｂに照射される。

ダイクロイックミラー３１ｂを透過した光束は、ダイクロイックミラー３１ｇに入射する。ダイクロイックミラー３１ｇは、入射した光束中の緑色光（緑色成分）のみを反射し、その他を透過させる。ダイクロイックミラー３１ｇによって反射された緑色光は、コンデンサーレンズ３３ｇに入射する。コンデンサーレンズ３３ｇに入射した緑色光は、該コンデンサーレンズ３３ｇによって平行化され、液晶パネル２ｇに照射される。

ダイクロイックミラー３１ｇを透過した光束は、第１のリレーレンズ３４ａを介して平面ミラー３２ｒに入射する。平面ミラー３２ｒによって反射された赤色光は、第２のリレーレンズ３４ｂを介して反転光学系４０に入射する。尚、第１のリレーレンズ３４ａは、赤色光の光路中で、青色光及び緑色光の結像位置（液晶パネル２ｂ、２ｇ）に相当する位置に配置されている。第１のリレーレンズ３４ａは、第１のレンズアレイ２１を構成する各セルの像を第２のリレーレンズ３４ｂに導く。第２のリレーレンズ３４ｂは、第１のリレーレンズ３４ａによって導かれた各セルの像を液晶パネル２ｒ上で再結像させる。

次に、本発明の特徴である反転光学系４０について図２を参照して説明する。図２に示されているように、反転光学系４０は、偏光分離素子（本例では偏光分離スプリッタ４１）と、偏光変換素子（本例ではλ／４波長板４２）と、反射ミラー４３とによって構成されている。第２のリレーレンズ３４ｂを透過した赤色光は、偏光分離スプリッタ４１に入射する。偏光分離スプリッタ４１は、入射した各光束に含まれているＰ偏光光束及びＳ偏光光束のいずれか一方を透過させ、他方を反射する。本例では、Ｓ偏光光束を反射し、Ｐ偏光光束を透過させる偏光分離スプリッタを用いている。ここで、偏光分離スプリッタ４１に入射する赤色光は、インテグレータ光学系２０（偏光変換素子２３）によって予めＳ偏光光に偏光変換されている。従って、偏光分離スプリッタ４１に入射した赤色光の全てが該偏光分離スプリッタ４１によって反射されてλ／４波長板４２に入射する。

λ／４波長板４２に入射した赤色光は、該λ／４波長板４２を透過してその背後の反射ミラー４３に入射する。反射ミラー４３に入射した赤色光は、該反射ミラー４３によって反射されて再度λ／４波長板４２を透過する。この間、赤色光はλ／４波長板４２を２回通過することによって、Ｐ偏光光に偏光変換されている。よって、偏光分離スプリッタ４１に再入射した赤色光（Ｐ偏光光）は、該偏光分離スプリッタ４１を透過してコンデンサーレンズ３３ｒに入射する。コンデンサーレンズ３３ｒに入射した赤色光は、該コンデンサーレンズ３３ｒによって平行化され、液晶パネル２ｒに照射される。

以上のようにして、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光は、所定の液晶パネル２ｒ、２ｇ及び２ｂに照射され、各液晶パネル２ｒ、２ｇ及び２ｂによって、画像信号に基づいて光変調される。各液晶パネル２ｒ、２ｇ及び２ｂによって変調された各色光は、ＸＤＰ４によって合成される。具体的には、液晶パネル２ｂによって変調された青色光は、ＸＤＰ４の反射面４ｂによって全反射され、不図示の投射光学系に入射する。液晶パネル２ｇによって変調された緑色光は、ＸＤＰ４をそのまま透過して上記投射光学系に入射する。液晶パネル２ｒによって変調された赤色光は、ＸＤＰ４の反射面４ａによって全反射され、上記投射光学系に入射する。

これまでの説明から理解できるように、青色光は、ダイクロイックミラー３１ｂによって１回、平面ミラー３２ｂによって１回、ＸＤＰ４の反射面４ｂによって１回の計３回反射されている。従って、青色の画像（光像）における左右の光強度分布は、合成前に３回反転している。

また、緑色光は、ダイクロイックミラー３１ｇによって１回のみ反射されている。従って、緑色の画像（光像）における左右の光強度分布は、合成前に１回反転している。

一方、赤色光は、平面ミラー３２ｒで１回、偏光分離スプリッタ４１で１回、反射ミラー４３で１回、ＸＤＰ４の反射面４ａで１回の計４回反射されている。さらに、赤色光は、その光路上のリレー光学系３４によって上下左右が反転されている。従って、赤色の画像（光像）における左右の光強度分布は、合成前に５回反転している。要するに、赤色光は、５回反射されたに等しい。

以上のように、各色の画像（光像）中の光強度分布の左右反転回数が奇数回に揃えられている。従って、最終的にスクリーン上に投射される画像中の色むらが抑制される。もっとも、各色の画像（光像）中の光強度分布の左右反転回数を必要に応じて偶数回に揃えてもよい。要するに、リレー光学系が設けられた光路を進行する光の強度分布の左右反転回数と、リレー光学系が設けられていない光路を進行する光の強度分布の左右反転回数と、が奇数回又は偶数回のいずれか一方に揃えられればよい。

また、通常のプロジェクタでは、液晶パネルに入射する光はＳ偏光光であり、液晶パネルからの出射光は偏光方向が９０°回転しＰ偏光光となる。そこで、ＸＤＰでの反射効率を高めるために、液晶パネルとＸＤＰとの間にλ／２波長板を配置し、Ｓ偏光光に偏光変換してからＸＤＰに入射させている。しかし、本例のプロジェクタでは、反転光学系４０の作用によって、液晶パネル２ｒに入射する光は予めＰ偏光光に偏光変換されている。従って、上記λ／２波長板が不要となり、液晶パネルとＸＤＰとの間に配置される部品点数が削減される。また、λ／２波長板は、偏光変化に伴って熱を発する。従って、液晶パネルとＸＤＰとの間にλ／２波長板が配置されている従来構成では、液晶パネルとＸＤＰとの間の空間を如何に冷却するかが大きな課題であった。しかし、液晶パネルとＸＤＰとの間にλ／２波長板が配置されていない本例のプロジェクタでは、上記冷却の問題は生じない。

これまでは、光源装置１から出射された光がインテグレータ光学系２０によってＳ偏光光に揃えられる場合を例にとって本発明の実施形態について説明してきた。しかし、光源装置１から出射された光がＰ偏光光に揃えられる場合もある。この場合には、偏光分離スプリッタ４１をＰ偏光光束を反射し、Ｓ偏光光束を透過させる偏光分離スプリッタに変更すればよい。

または、図１及び図２に示されているλ／４波長板４２及び反射ミラー４３の位置を図３に示されているように変更すればよい。図３に示されている反転光学系４０（偏光分離スプリッタ４１）にＰ偏光の赤色光が入射すると、その赤色光は偏光分離スプリッタ４１を透過して、λ／４波長板４２に入射する。λ／４波長板４２に入射した赤色光は、該λ／４波長板４２を透過し、その背後の反射ミラー４３によって反射され、再度λ／４波長板４２を透過する。この間、赤色光はλ／４波長板４２を２回通過することによって、Ｓ偏光光に偏光変換されている。よって、偏光分離スプリッタ４１に再入射した赤色光（Ｓ偏光光）は、該偏光分離スプリッタ４１によって反射されてコンデンサーレンズ３３ｒに入射する。

以上のように、反転光学系４０に入射する光の偏光方向を変更した場合、２つの対応策のいずれか一方を任意に選択する自由度がある。対応策の一つは、偏光分離スプリッタ４１の変更であり、他の一つは、λ／４波長板４２及び反射ミラー４３の位置の変更である。換言すれば、偏光分離スプリッタ４１を変更するか、λ／４波長板４２及び反射ミラー４３の位置を変更するだけで、Ｐ偏光光にもＳ偏光光にも対応可能である。

さらには、入射する光の偏光方向以外の理由でλ／４波長板４２及び反射ミラー４３を図１及び図２に示されている位置に設置することが不可能又は困難な場合にも、λ／４波長板４２及び反射ミラー４３を図３に示されている位置に移動させることで対応が可能である。例えば、λ／４波長板４２及び反射ミラー４３が図１及び図２に示されている位置に配置されていると、冷却ファン、電子部品、電気回路などを所望の位置に配置できない、或は配置すること困難な場合には、λ／４波長板４２及び反射ミラー４３を図３に示されている位置に移動させることで対応が可能である。

図４に反転光学系の他の変形例を示す。図４に示されている反転光学系４０では、偏光分離スプリッタ４１、λ／４波長板４２及び反射ミラー４３が一体化されている。このように、反転光学系４０の構成要素を一体化することによって、各要素の設置位置の精度が向上し、偏光変換ロスを低減することが可能である。もちろん、図５に示すように、一体化された構成要素の一部、例えば、反射ミラー４３を分離することもできる。

以上、本発明の実施形態の一例について説明してきたが、上記反転光学系は、赤色光以外の色光の光路上に配置することもできるし、複数の光路上に配置することもできる。

本発明の投射型表示装置の実施形態の一例を示す図であって、光学系の模式的平面図である。 図１に示す反転光学系の拡大平面図である。 反転光学系の変形例を示す拡大平面図である。 反転光学系の変形例を示す拡大平面図である。 反転光学系の変形例を示す拡大平面図である。 従来の投射型表示装置の光学系を示す模式的平面図である。 特許文献１に記載されている光学系を示す模式的平面図である。

符号の説明

１ 光源装置
２ｒ、２ｇ、２ｂ 液晶パネル
３ 照明光学系
４ ＸＤＰ
４ａ、４ｂ 反射面
１０ 光源ランプ
１１ リフレクタ
１２ コリメートレンズ
２０ インテグレータ光学系
２１ 第１のレンズアレイ
２２ 第２のレンズアレイ
２３ 偏光変換素子
２４ フィールドレンズ
３０ 色分離光学系
３１ｇ、３１ｂ ダイクロイックミラー
３２ｂ、３２ｒ 平面ミラー
３３ｒ、３３ｇ、３３ｂ コンデンサーレンズ
３４ リレー光学系
３４ａ 第１のリレーレンズ
３４ｂ 第２のリレーレンズ
４０ 反転光学系
４１ 偏光分離スプリッタ
４２ λ／４波長板
４３ 反射ミラー

Claims (6)

1. 光源から出射された光を画像形成素子に導く照明光学系であって、
   前記光源から出射された光の強度分布を均一化させるとともに、偏光方向を揃えるインテグレータ光学系と、
   前記インテグレータ光学系から出射された直線偏光光を赤色光、緑色光及び青色光の少なくとも３色の色光に分離する色分離光学系と、
   前記色分離光学系によって分離された各色光の光路の少なくとも一つに設けられたリレー光学系と、
   前記リレー光学系が設けられた光路上に設けられた反転光学系と、を有し、
   前記反転光学系は、
   入射した直線偏光光中のＳ偏光光又はＰ偏光光のいずれか一方を反射し、他方を透過させる偏光分離手段と、
   前記偏光分離手段によって反射されたＳ偏光光又はＰ偏光光の偏光面を４５°回転させる偏光変換手段と、
   前記偏光変換手段を透過した光を前記画像形成素子に向けて反射して再度前記偏光変換手段に入射させる反射手段と、を有することを特徴とする照明光学系。
2. 光源から出射された光を画像形成素子に導く照明光学系であって、
   前記光源から出射された光の強度分布を均一化させるとともに、偏光方向を揃えるインテグレータ光学系と、
   前記インテグレータ光学系から出射された直線偏光光を赤色光、緑色光及び青色光の少なくとも３色の色光に分離する色分離光学系と、
   前記色分離光学系によって分離された各色光の光路の少なくとも一つに設けられたリレー光学系と、
   前記リレー光学系が設けられた光路上に設けられた反転光学系と、を有し、
   前記反転光学系は、
   入射した直線偏光光中のＳ偏光光又はＰ偏光光のいずれか一方を反射し、他方を透過させる偏光分離手段と、
   前記偏光分離手段を透過したＳ偏光光又はＰ偏光光の偏光面を４５°回転させる偏光変換手段と、
   前記偏光変換手段を透過した光を前記画像形成素子に向けて反射して再度前記偏光変換手段に入射させる反射手段と、を有することを特徴とする照明光学系。
3. 前記リレー光学系は、光源像を前記画像形成素子上で再結像させる複数の光学レンズによって構成され、前記反転光学系は、前記複数の光学レンズのうちの最終段の光学レンズと前記画像形成素子との間の光路上に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の照明光学系。
4. 前記反転光学系を構成する前記偏光分離手段、前記偏光変換手段及び前記反射手段の少なくとも２つ以上が一体化されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照明光学系。
5. 前記偏光分離手段が偏光分離スプリッタ、前記偏光変換手段がλ／４波長板、前記反射手段が平面ミラーであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照明光学系。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の照明光学系を有することを特徴とする投射型表示装置。

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